DE2407506B2

DE2407506B2 - Verfahren und vorrichtung zum calcinieren von kalkhydratformlingen

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Publication number: DE2407506B2
Application number: DE19742407506
Authority: DE
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1974-02-16
Filing date: 1974-02-16
Publication date: 1977-09-29
Also published as: NL7501657A; DE2407506A1; DE2407506C3; DE2461573C3; DE2461573A1; DE2461573B2

Description

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner (3) in zwei, untereinander unabhängige, Brennersysteme (3a) und (3b) unterteilt sind, die voneinander getrennte Brennstoffzuführungen aufweisen.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der zweiten Schurre (5) und den Brennern (3) ein Rohr (8) für die Zugabe von körnigem Brennstoff auf die Kalksteinsplittschicht so angebracht ist, daß es quer zum Band (t) hin- und herbewegt werden kann und mit Hilfe eines flexiblen Schlauches (11) über ein Zellenrad (9) mit einem Silo (10) für den körnigen Brennstoff in Verbindung steht.

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Calcinieren von Kalkhydratformlingen, die als Möllerbestandteile in elektrothermischen

r Iciumcarbidöfen verwendet und durch Granulieren H r Brikettieren von feuchtem Kalkhydrat gewonnen ° rden indem man die Formlinge auf einem Hand durch *^e Erhitzungszone hindurchbewegt, in der oberhalb h"¹ Bandes durch Verbrennen von Gasen hohe Temperaturen erzeugt und unterhalb des Bandes die Flammgase abgesaugt werden, und wobei man vorzugseise ein Kalkhydrat verwendet, das bei der Umsetzung on Calciumcarbid mit Wasser zu Acetylen anfällt. ^V Es ist bekannt. Kalkhydrat zu calcinieren und als Rückgut wieder in den Carbidprozeß zurückzuführen (R H Hall, The Engeneering journal, Dezember 1951, c 1176 bis 1182). Sofern das Kalkhydrat nicht stückig fällt muß es für diesen Zweck vorher granuliert oder brikettiert werden (DT-PS 9 13 534). Zur Herstellung der Formlinge enthält das Kalkhydrat in der Regel 10 bis 25% chemisch nicht gebundenes Wasser.

Ferner ist bekannt, daß sich in den Kalkhydratformlineen die aus den Carbidrohstoffen stammenden Verunreinigungen, insbesondere SiO₂ und Al₂Oi, anrei-

^C im allgemeinen wird die Calcinierung von Kalkhydratformlingen in Drehofen durchgeführt, doch ist auch schon vorgeschlagen worden, diese Calcinierung auf Sauezuesinterbändern durchzuführen (Deutsche Patentanmeldung A 3125 V/80c).

Die Calcinierung kann sowohl unter Verwendung von festen als auch von gasförmigen Brennstoffen, ζ. Β Kokerei- _oder Carbidofengas, unter Regelung und Veränderung der Aufnahme von CO₂, durchgeführt

werden . . .

Diesen bekannten Arbeitsweisen haftet jedoch eine Reihe von Nachteilen an, so daß z. B. das eingesetzte Kalkhydrat gereinigt werden muß. um bei der Calcinierung ein Zusammensintern der Kalkhydratformlinge zu verhindern, daß außer zur Verminderung der Gasdurchlässigkeit einer aus derartigen Formungen gebildeten Schicht auch zu einer Verminderung der Reaktionsfähigkeit des erhaltenen Kalkes führen würde. Außerdem müssen die feuchten Formlinge vor dem Calcinieren vorsichtig getrocknet werden, um ihr Zerplatzen beim Erhitzen zu verhindern. Bedingt durch diese Maßnahmen ist die Leistungsfähigkeit der bekannten Arbeitsweisen unbefriedigend.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß sich die Calcinierung von Kalkhydratformlingen mit größerer Raum-Zeitausbeute durchführen läßt, wenn man z. B. nicht, wie nach den bekannten Verfahren angestrebt wird die Cabonisierung durch geeignete Maßnahmen verhindert, sondern durch eine besondere Arbeitsweise eine vorübergehende, oberflächliche Carbonisierung geradezu herbeiführt. Dies wird erreicht, indem man die auf dem Band befindlichen Kalkhydratformlinge mit einer Schicht von Kalksteinsplitt überdeckt und ohne Vortrocknung unmittelbar durch die Erhitzungszone

bcwcßt.

Dabei erfolgt die Bewegung der mit einer Schicht aus Kalksteinsplitt abgedeckten Formlinge mit einer solchen Geschwindigkeit durch die Erhitzungszone, daß Kalkstein und Kalkhydrat bei Verlassen dieser Zone decarbonisiert bzw. dehydratisiert sind.

Zweckmäßigerweise Verleihs: man den Formlingen eine kugelfömige bis rotationsellipsoidische Form und schüttet das Calciniergut auf dem Band in einer Hohe auf die von der Größe der Formlinge abhängt. Dabei sollte bei einem Volumen der Formlinge von 10-20 cmdie Schütthöhe 0,3-0,4 m. bei einem Volumen von 9η_λί> rm3 die Höhe 0,4-0,5 m und bei einem Volumen von 30-40 cm¹ die Höhe 0,5-0,bm betragen, lis empfiehlt sich ferner, den Kalksplitt mit einer Korngröße von 10 bis 30 mm 0 einzusetzen, wobei man diese Korngröße etwa der Größe der Kalkhydrat- ^ formlinge anpaßt. Die Höhe der Kalksphttschicht kann bis zu 50% der Gesamischichthöhe betragen. Kalksteinsplitt mit einem CaCO]-Gehalt von mindestens 95% eignet sich am besten für diese Zwecke. In der Erhitzungszone oberhalb des Calcinierungsgutes sollten ίο Temperaturen zwischen 1000 und 1200⁰C eingehalten werden. Dabei sollte die Temperatur im ersten Drittel der Erhitzungszone nicht mehr als 10% niedriger gegenüber der Temperatur im letzten Drittel sein.

Vorteilhafterweise unterteilt man die Erhitzungszone is in zwei voneinander getrennt beheizte Bereiche und nimmt die Erhitzung im ersten Bereich in einer Atmosphäre vor, die reicher an CO2 ist als die Atmosphäre im letzten Bereich, wobei letztere durch Verbrennen von Wasserstoff oder wasserstoffreichen Gasen erzeugt wird. So werden z. B. im ersten Bereich der Erhitzungszone kohlenstoffhaltige Gase oder feste, kohlenstoffhaltige und auf das Calcinierungsgut aufgestreute oder aufgedüste flüssige Brennstoffe verbrannt. Die Bandgeschwindigkeit und die Sauerstoffzufuhr einerseits und die Menge und die Körnung des festen Brennstoffes oder die Menge des flüssigen Brennstoffes andererseits sollten so aufeinander eingestellt werden, daß der feste oder flüssige Brennstoff in dem Teil der Erhitzungszonc verbrennt, in dem mit kohlenstoffreichem Gas beheizt wird. Zweckmäßigerweise verwendet man als kohlenstoffhaltiges Gas Carbidofengas, als feste Brennstoffe Kohle, Koks oder Petrolkoks in einer Körnung von 1 bis 6 mm und als flüssigen Brennstoff Heizöl. Im letzten Bereich der Erhitzungszone wird die Atmosphäre am besten durch Verbrennen von Wasserstoff, Erdgas, leichten Kohlenwasserstoffen oder eines Gemisches von Wasserstoff und Carbidofengas erzeugt. Es hat sich als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn man in der gesamten Erhitzungszone über der Kalksteinsplittschicht eine Temperatur von 1000 bis 1200⁰C einstellt und die Schütthöhe der Formlinge und des Kalksteinsplitts sowie die unter dem Band abgesaugten Gasmengen und die Geschwindigkeit des Bandes so einstellt, daß die unter dem Band abgesaugten Gase eine mittlere Temperatur von 300 bis 400° C aufweisen.

Die unter dem Band abgesaugten heißen Gase können zur Trocknung von Naß-Koks benutzt werden, der zur Verwendung als Möller bestimmt ist.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie sie beispielsweise in der Zeichnung dargestellt ist. Diese Vorrichtung besteht aus einem bewegbaren Saugzugband t, über dem eine Schurre 2 zur Aufgabe der Kalkhydratformlinge und, in Laufrichtung des Saugzugbandes gesehen, dahinter gegen die Oberseite des Bandes 1 gerichtete Brenner angebracht und unter dem, beginnend im Bereich der Brenner 3, Gasabzugsvorrichtungen 4 angeordnet sind, wobei zwischen der Schurre 2 für die Kalkhydratform-60 linge und den Brennern 3 eine zweite Schurre 5 zur Aufgabe von Kalksteinsplitt angebracht ist und die beiden Schurren so angeordnet sind, daß die Schütthöhe der Kalkhydratformlinge und die des Kalksteinsplittes auf dem Saugzugband 1 unabhängig voneinander <>5 eingestellt werden können.

Es ist vorteilhaft, wenn die Schurren 2 und 5 mit Schiebern 6 und 7 versehen sind, die unabhängig voneinander in ihrem Abstand vom Sinterband ΐ

verstellt werden können.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die Brenner 3 in zwei, untereinander unabhängige, Brennersysteme 3a und 3b unterteilt sind, die voneinander getrennte Brennstoffzuführungen aufweisen. Ferner kann für die Zugabe von körnigem Brennstoff auf die Kalksteinsplittschicht zwischen der zweiten Schurre 5 und den Brennern 3 ein Rohr 8 so angebracht sein, daß es quer zum Band 1 hin- und herbewegt werden kann ,₀ und mit Hilfe eines flexiblen Schlauches 11 über ein Zellenrad 9 mit einem Silo 10 für den körnigen Brennstoff in Verbindung steht.

Durch die erfindungsgemäße Arbeitsweise erfolgt überraschenderweise ein Stabilisierungseffekt, der das _)S Zerplatzen der wasserhaltigen Formlinge und damit eine Verminderung der Gasdurchlässigkeit des Calciniergutes verhindert, was das Einbringen der für die Calcination erforderlichen Wärmemengen in das Gut erschweren würde. So kann eine Vortrocknung vermieden und schon am Anfang der Brennzone mit hohen Gastemperaturen oberhalb des Bandes gearbeitet werden. Im hinteren Teil der Brennzone, bei ansteigenden Materialtemperaturen, wird dann das oberflächlich carbonisierte, den Flammgasen leicht zugängliche Gut decarbonisiert, besonders dann, wenn hier C0₂-arme oder CO₂-freie Atmosphäre herrscht.

Die gute Gasdurchlässigkeit gewährleistet eine gleichmäßige Wärmeverteilung und verhindert örtliches Überhitzen und Zusammensintern der Formlinge. Andererseits wird erreicht, daß auf einer Kühlstrecke hinter der Heizzone ausreichend viel Kühlluft angesaugt werden kann, so daß das Calcinat das Band mit einer Temperatur von 15O⁰C verläßt.

Die Kalksteinsplittschicht bildet noch aus einem anderen Grund eine Art von Schutzschicht für das darunterliegende Kalkhydrat. Solange CaCCh decarbonisiert, wird einer Überhitzung durch den endothermen Prozeß entgegengewirkt, der bei 750 bis 850°C abläuft. Das dabei ausgetriebene CO₂ gelangt in die aus den Kalkhydratformlingen gebildete Schicht und verdrängt hier in exothermer Reaktion chemisch gebundenes Wasser. Neben diesem Mechanismus zur Wärmeverteilung, durch den eine rasche Erwärmung der Schicht eingangs der Brennzone bewirkt wird, liegt in der oberflächlichen Carbonisierung der Formlinge eine Stabilisierung, die ein Zerplatzen, ein Zerfallen oder ein Zusammensintern auch bei stärkerer Erhitzung verhindert. Die Schicht der Formlinge behält den Charakter einer lockeren, gut gasdurchlässigen Schüttung. so

Bei einer durch den Sintervorgang, der die Reaktionsfähigkeit des Calcinates und durch Zusammenbacken die Gasdurchlässigkeit der aus den Formungen auf dem Band gebildeten Schicht herabsetzt, begrenzten Höchsttemperatur der Flammgase bei Eintritt in die Schicht ss von 1000 bis 1100⁰C ist damit durch den maximalen Gasdurchsatz die optimale Einbringung von Wärme gewährleistet und damit die größtmögliche Raum-Zeitausbeute. Eine gute Gasdurchlässigkeit einer Schüttung erlaubt in einem gewissen Maße, die Schichthöhe der Formlinge heraufzusetzen und dadurch eine größere Verweilzeit und eine bessere Ausnutzung der Heizenergie zu erreichen. Man kann den erwünschten, reversiblen Carbonisierungseffekt verstärken und dabei gleichzeitig Heizenergie aus Heizgas durch die aus festem Brennstoff ersetzen, wenn man auf die Deckschicht aus Kalksteinsplitt z.B. Grus der Körnung 1—6mm aus Koks oder Petrolkoks aufstreut. Menge und Körnung des Gruses müssen so auf die Bandgeschwindigkeit und die Sauerstoffzufuhr abgestimmt sein, daß er im vorderen Teil der Heizzone ausgebrannt ist, in dem mit C-haltigem Gas geheizt wird. Auf diese Weise kann bis zu 5% Grus, bezogen auf die hergestellte Calcinatmenge, eingesetzt und damit bis zu 50% der Heizenergie durch feste Brennstoffe ersetzt werden.

Der durch die Aufteilung der Brenner in zwei voneinander unabhängige Brennersysteme erzielbare Fortschritt spiegelt sich am besten in der durch sie ermöglichten Leistungssteigerung wieder:

Beheizt man die gesamte Brennzone durchgehend mit Wasserstoff, so kann man wegen des Zusammensinterns der aus den Formungen gebildeten Schicht bei geringer Schichthöhe nur so wenig Gas bei einer so niedrigen Temperatur des Gases über der Schicht durch die Schicht saugen, daß nur 3,01 Calcinat pro Stunde hergestellt werden können. Das Gut passiert z. T. noch glühend die Kühlstrecke.

Wird dagegen die Brennzone aufgeteilt in einen vorderen Teil, in dem Karbidofengas, und einen hinteren Teil, in dem Wasserstoff verbrannt wird, so werden in derselben Einrichtung 7,41 Calcinat pro Stunde gewonnen.

Wird außerdem noch mit einer Deckschicht aus Kalksteinsplitt gearbeitet, die es erlaubt, von Anfang an über der Schicht mit annähernd derselben Temperatur zu arbeiten wie am Ausgang der Brennzone, so wird dadurch die Leistung auf 14,8 t Calcinat pro Stunde gesteigert.

Ein ähnliches Ergebnis wird erzielt, wenn man im vorderen Teil der Brennzone Karbidofengas teilweise durch Koksgrus ersetzt.

Die sich aus der erfindungsgemäßen Arbeitsweise ergebenden Vorteile sind aus den im nachfolgenden Beispiel zusammengefaßten Versuchen erkennbar.

Beispiel

Verwendet wurde ein Saugzugsinterband von 1,5 m Breite. Die Länge der Brennzone betrug 8,0 m, die der anschließenden Kühlzonc 3,5 m. Die Kalkhyclratformlinge besaßen etwa rotationsellipsoidischc Form und ein Volumen von durchschnittlich 28 cm^J. Der Kalksteinsplitt wies einen Durchmesser von 18 bis 25 mm auf.

Tabelle

Versuch

I

Besonderheiten des Versuches

llei/giis: Iu Vorhei/.zuiie

nur IL¹ in gcsiimler C'arbidofengiis, in Urenn/one Caleiniei/.one

Heizung

Carbidofcngas (NmVIi)
Wasserstoff (NmVh)

970

1200
1000

Versuch 2

mil Dceksrlik-Iil

«us Kiilkslcin

2500
2000

Versuch i

mit Aufgilbe von

Koksgrus

2300
1750

(ο

Fort set/line

Versuch

I 2

Besonderheiten des Versuches

	Heizgas:	In Vorheizzone	über Band	Calcinierzone H:	über Band	1	Versuch	2	über Band	Versuch 3	über Band
	nur H.' in	ι gesamter Carbidofcnpas, in				mit Deckschicht
		Brennzone	190	—	950	aus Kalkstein	1000	mit Aufgabe vo	980
Heizung		260	30 000	430		1040	Koksgrus	1000
Koksgrus (% v. Calcinat)	—	350	71	600	—	1080		1100
Flammpas (NmVh)	14 500	570		830	41 000	1110	1	1150
Energie-Ausbeute (%)	57	800	21	930	70,4	1140	41 000	1140
Band		910	0,4	950		1140	69	113C
Geschwindigkeit (m/h)	9,2	950	—	960	40	1130		113C
Schütthöhe der Formlinge (m)	0,3	980	130	960	0,4	1110	38	112C
Schütthöhe des Kalksteinsplitts (m)	—		0,1		0,4
Druckdifferenz (mm WS) ober- und	140	7,4	100	0,1
unterhalb des Bandes		88,0		100
Leistung an Calcinat (t/h)	3,0	unter Band	14,8
Gehalt an CaO (%)	89,0		90,0	14,0
Temperaturen (°C)	unter Band	110	unter Band	91,0
Meßstelle		180		unter Band
1	80	210	150
2	120	280	170	130
3	140	370	175	170
4	250	450	315	200
5	350	460	400	400
6	380	460	460	430
7	420	Blatt Zeichnunger.	500	450
8	400		525	460
	Hierzu 1			470

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Calcinieren von Formungen, die als Möllerbestandteile in elektrothermischen C;irbidöfen verwendet und durch Granulieren oder s Brikettieren von feuchtem Kalkhydrat gewonnen werden, indem man die Formlinge auf einem Band durch eine Erhitzungszone hindurchbewegt, in der oberhalb des Bandes durch Verbrennen von Gasen hohe Temperaturen erzeugt und unterhalb des Bandes die Flammgase abgesaugt werden, d a durch gekennzeichnet, daß man die auf dem Band befindlichen Kalkhydratformlinge mit einer Schicht von Kalksteinsplitt überdeckt und ohne Vortrocknung unmittelbar durch die Erhit- ,^ zungszone bewegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Formungen eine etwa kugelförmige bis rotationsellipsoidische Form gibt und Formlinge und Kalksteinsplitt auf dem Band in _:o einer Höhe aufschüttet, die vom Volumen der Formlinge abhängt, wobei die Schütthöhe bei einem Volumen von 10—20Cm⁵ 0,3-0,4 m, bei einem Volumen von 20—30 cm³ 0,4 — 0,5 m und bei einem Volumen von 30—40 cm³ 0,5 — 0,6 m beträgt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Kalksteinsplitt mit einer Korngröße von 10 bis 30 mm 0 einsetzt, wobei man diese Korngröße etwa der Größe der Kalkhydratformlinge anpaßt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kalksteinsplittschicht in einer Höhe bi;. zu 50% der Gesamtschichthöhe aufschüttet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Kalksteinsplitt mit einem CaCCh-Gehalt von mindestens 95% eingesetztwird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Erhitzungszone oberhalb des Calcinierungsgutes eine Temperatur zwischen 1000 und 1200⁰C einhält.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur im ersten Drittel der Erhitzungszone oberhalb des Calcinierungsgutes nicht mehr als 10% niedriger gegenüber der Temperatur im letzten Drittel ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzungszone in zwei voneinander getrennt beheizte Bereiche unterteilt ist und die Erhitzung in dem ersten Bereich in einer Atmosphäre vorgenommen wird, die reicher an CO2 ist als die Atmosphäre im letzten Bereich, wobei letztere durch Verbrennen von Wasserstoff oder wasserstoffreichen Gasen erzeugt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Atmosphäre im ersten Bereich der Erhitzungszone durch Verbrennen von kohlenstoffhaltigen Gasen oder von festen, kohlenstoffhaltigen und auf das Calcinierungsgut aufgestreuten oder von aufgedüsten flüssigen Brennstoffen erzeugt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bandgeschwindigkeit und die Sauerstoffzufuhr einerseits und die Menge und die Körnung des festen Brennstoffes oder die Menge des flüssigen Brennstoffes andererseits so aufeinander einstellt, daß der feste oder flüssige Brennstoff in dem Teil der Erhitzungszone verbrennt, in dem mit kohlenstoffreichem Gas beheizt wird.

11 Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Brennstoff in der Körnung 1-6 mm verwendet wird

12 Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß als kohlenstoffhaltiges Gas Carbidofengas als feste Brennstoffe Kohle. Koks oder Petrolkoks und als flüssiger Brennstoff Heizöl verwendet wird.

13 Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß die Atmosphäre im letzten Bereich der Erhitzungszone durch Verbrennen von Wasserstoff, Erdgas leichten Kohlenwasserstoffen oder eines Gemisches von Wasserstoff und Carbidofengas erzeugt wird.

14 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß man in der gesamten Erhitzungszone über der Kalksteinsplittschicht eine Temperatur von 1000 bis 1200⁰C einstellt und die Schütthöhen der Formlinge und des Kalksteinsplitts, die unter dem Band abgesaugten Gasmengen und die Geschwindigkeit des Bandes so einstellt, daß die unter dem Band abgesaugten Gase eine mittlere Temperatur von 300 bis 400⁰C aufweisen.

15. Vorrichtung zum Calcinieren von Formungen, die als Möller in elektrothermischen Carbidöfen verwendet und durch Granulieren oder Brikettieren von feuchtem Kalkhydrat gewonnen werden, bestehend aus einem bewegbaren Saugzugband (1), über dem eine Schurre (2) zur Aufgabe der Kalkhydratformlinge und, in Laufrichtung des Saugzugbandes gesehen, dahinter gegen die Oberseite des Bandes (1) gerichtete Brenner (3) angebracht und unter dem, beginnend im Bereich der Brenner (3), Gasabzugsvorrichtungen (4) angeordnet sind, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schurre (2) für die Kalkhydratformlinge und den Brennern (3) eine zweite Schurre (5) zur Aufgabe von Kalksteinsplitt angebracht ist und die beiden Schurren so angeordnet sind, daß die Schütthöhe der Kalkhydratformlinge und die des Kalksteinsplitts auf dem Saugzugband (1) unabhängig voneinander eingestellt werden können.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schurren (2) und (5) mit Schiebern (6) und (7) versehen sind, die unabhängig voneinander in ihrem Abstand zum Sinterband (t) verstellt werden können.