DE3439367A1

DE3439367A1 - Verfahren zur herstellung von kalkstickstoff

Info

Publication number: DE3439367A1
Application number: DE19843439367
Authority: DE
Inventors: Erwin 8223 Trostberg Aigner; Joachim Dr. 8223 Trostberg Ebeling; Wolf 8261 Engelsberg Eiblmayr
Original assignee: SKW Trostberg AG
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1984-10-27
Filing date: 1984-10-27
Publication date: 1986-04-30
Also published as: ZA857285B; JPS61106412A; FR2572383A1; NO853885L

Description

SKW Trostberg Trostberg, den 26. Oktober 1984

Aktiengesellschaft _{Unser Zeichen: PAT}/Dr.Schm-ka

8223 Trostberg SKW 129

Verfahren zur Herstellung von Kalkstickstoff

-ν-

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Kalkstickstoff durch Azotierung von gemahlenem Calciumcarbid.

Die großtechnische Herstellung von Kalkstickstoff erfolgt üblicherweise nach den bekannten Drehofenverfahren, wobei das Calciumcarbid im Drehofen bei Temperaturen zwischen 1000 - 1100⁰C mit Stickstoff umgesetzt wird. Das Calciumcarbid wird hierzu mit einer solchen Menge an gemahlenem Kalkstickstoff vermischt, daß der CaC₂-Gehalt 55 - 60 Gew.-% beträgt, und anschließend mit kaltem Stickstoff in den Ofen kontinuierlich eingeblasen. Die bei der Reaktion freiwerdende Wärmemenge reicht in der Regel zur Aufrechterhaltung der erforderlichen Reaktionstemperatur aus, so daß im Normalfall der Ofen nach der Inbetriebnahme ohne äußere Wärmezufuhr betrieben werden kann.

Die bekannten Verfahren weisen jedoch einige schwerwiegende Nachteile auf.

So kann es beispielsweise bei Störungen der Materialzufuhr, bei Verwendung von Calciumcarbid mit ungünstigem Azotierverhalten oder bei Senkung des Calciumcarbid-Durchsatzes zu solchen Wärmeverlusten des Ofens kommen, daß die erforderliche Azotiermindesttemperatur von 700 - 800⁰C unterschritten wird. In solchen Fällen hat man sich bisher durch Einsaugen von Luft beholfen. Durch die Verbrennung von Calciumcarbid und Kalkstickstoff wird nämlich die nötige Aufheizwärme freigesetzt. Es ist jedoch klar, daß diese Maßnahme mit Ausbeuteverlusten verbunden ist.

Ein weiterer Nachteil beim Kalkstickstoff-Drehofenverfahren ist die Krustenbildung an den Drehofenwänden, die ein tägliches Abstoßen der Anbackungen erforderlich macht.

Schließlich müssen Drehöfen gelegentlich bspw. zu Reperaturzwecken vorübergehend stillgelegt werden. Beim Wiedereinfahren wurde bisher ein ölgefeuerter Brenner verwendet und der Ofen mit einem Koksbett beschickt. Ganz abgesehen von der relativ langen Einfahrphase und den hierzu benötigten beträchtlichen Mengen an öl und Koks treten bei der Umstellung auf Carbidmahlgut erhebliche Verluste auf.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde,., ein Verfahren zur Herstellung von Kalkstickstoff durch Azotierung von gemahlenem Calciumcarbid im Drehofen zu entwickeln, welches die genannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man zur Deckung auftretender Wärmedefizite Stickstoffgas mit Temperaturen von 900 - 5000⁰G in den Drehofen einbläst. Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, daß dadurch insbesondere bei Störungen und der damit verbundenen Abkühlung des Ofens während des Ofenbetriebes sehr schnell und ökonomisch sowie ohne wesentliche Beeinträchtigung der Kalkstickstoff qualität die erforderlichen Azotiertemperaturen erreicht werden. Darüber hinaus ist es möglich, mit einem relativ niedrigprozentigen Carbidmahlgut zu arbeiten. Dies wiederum hat zur Folge, daß das Anbacken des Reaktionsgutes an den Ofenwänden weitgehend verhindert wird, so daß die Reinigungsarbeiten an den Ofenwänden sehr stark reduziert werden können.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird zur Deckung auftretender Wärmedefizite Stickstoff mit Temperaturen von bis 5000⁰C, insbesondere 1200 bis 3500⁰C, in den Drehofen eingeblasen.

Solche Wärmedefizite können bspw. bei Störungen im Ofenbetrieb auftreten, die sich durch Temperaturabfall im Ofen bemerkbar machen. Je nach Temperaturabfall, Mahlgutzufuhr und Carbidkonzentration wird so lange heißer Stickstoff eingeblasen, bis die erforderliche Azotiertemperatur wieder erreicht ist.

Das Einblasen des heißen Stickstoffgases empfiehlt sich auch während der Einfahrphase bspw. nach einer Stillegung des Drehofens, um diesen auf die erforderliche Betriebstemperatur zu bringen. Auf diese Weise werden nicht nur Azotierausbeuteverluste vermieden, sondern es ist auch möglich, von Beginn an hochprozentigen Kalkstickstoff zu produzieren, weil damit die Umstellung von Koks auf Carbidmahlgut entfällt.

Ein ständiges Wärmedefizit liegt dann vor, wenn nicht mit den bisher üblichen Calciumcarbidkonzentrationen von 55 60 % gearbeitet wird, sondern wenn man wesentlich niedrigere Konzentrationen wählt. In diesem Fall wird weniger Reaktionswärme frei als für die Aufrechterhaltung der Ofentemperatur nötig ist. Die entsprechende Wärmemenge muß folglich durch den heißen Stickstoffstrom zugeführt werden. Dies kann kontinuierlich oder in Intervallen durchgeführt werden. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Calciumcarbid-Gehalte von 30 bis 55 Gew.-%, insbesondere 35 bis 50 Gew.-%, im Mahlgut möglich. Wie bereits dargelegt, wird dadurch die Krustenbildung an den Ofenwänden weitgehend vermieden, was zu erheblichen Einsparungen an Betriebskosten führt.

Die Zufuhr des heißen Stickstoffstromes kann ggf. zusammen mit dem Carbidmahlgut und/oder mit dem kalten Stickstoffstrom erfolgen.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Heißgas zentral in den Ofenkopf eingeblasen und gleichzeitig mantelförmig mit eingeblasenem Carbidmahlgut und kaltem Stickstoff umhüllt. Auf diese Weise wird die bei der Azotierung freiwerdende Wärme optimal zum Aufheizen bzw. Warmhalten des Drehofens genutzt.

Es ist prinzipiell jedoch auch möglich, das heiße Stickstoffgas in einer von der Materialzufuhr unabhängigen Leitung dem Drehofen zuzuführen. Wichtig ist dann nur, daß beim Eintritt in den Ofen für eine gute Durchmischung des Carbidmahlguts mit dem Gas und somit für einen guten Wärmeaustausch gesorgt wird.

Die Einblasgeschwindigkeit des heißen Stickstoffs richtet sich im wesentlichen nach der Größe des verwendeten Drehofens. Bei den in der Technik heute üblichen Öfen, die an eingeblasenem Garbidmahlgut ca. 0,3 bis 1,5 t Stickstoff pro Stunde binden können, empfiehlt sich eine Einblasgeschwindigkeit von 50 - 2000 Nm³, insbesondere 200 - 1000 Nm³, pro Stunde.

Die Erzeugung des heißen Stickstoffgases kann mit den technisch bekannten Verfahren und Vorrichtungen erfolgen. Als besonders bevorzugt sind Plasmabrenner anzusehen, weil diese besonders schnell hohe Gastemperaturen erzeugen können und somit der Forderung nach hoher Flexibilität besonders gerecht werden. Es ist jedoch auch jederzeit möglich, andere Öfen oder Heizaggregate einzusetzen, welche diese hohen Temperaturen von 900 bis 5000⁰C erzeugen können. So können bspw. auch elektrische Graphitheizöfen oder elektrisch beheizte Schachtoder Wirbelschichtöfen mit Koksfüllung verwendet werden.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind schnelles Reagieren bei bzw. nach Störungen des Ofenbetriebs ohne Inkaufnahme von Ausbeuteverlusten, rasche und ökonomische Aufheizphase des Drehofens bspw. nach Stillegungen sowie Vermeidung von Krustenbildungen an den Ofenwänden, wodurch das bisherige Drehofenverfahren an Effizienz und Wirtschaftlichkeit gewonnen hat.

Das nachfolgende Beispiel soll die Erfindung näher erläutern, ohne sie jedoch darauf zu beschränken.

Beispiel:

In den Kopf eines Drehofens zur Erzeugung von ca. 3 t Kalkstickstoff pro Stunde werden stündlich 2,4 t Carbidmahlgut mit einem GaC₂-Gehalt von 45 % mit kaltem Stickstoff unter sonst üblichen Bedingungen eingeblasen. Das Einblasrohr für den Mahlguteintrag ist mit einem Plasmabrenner versehen,
dessen Heißgasaustritt vor das Mundstück des Einblasrohres reicht und gewährleistet, daß der heiße Stickstoff von Carbidmahlgut umhüllt werden kann. Periodischjwird nun in die Mahlgut-Flugstaubwolke durch den Plasmabrenner" Stickstoff mit
2000 - 3000⁰C und 5-7 Nm³ pro Min. eingeblasen, wenn die Temperatur im Ofenkopf unter die günstigsten Bedingungen von 1000 - 1100⁰C abfällt. Der Wärmeverlust des Drehofens kann durch diese Fahrweise kombiniert durch elektrische Energie und Azotierwärme gedeckt werden. Die An.backungen an den
Drehofenwänden waren wesentlich geringer als bei Fahrweise mit höherprozentigem Mahlgut.

Der N-Gehalt des Produktes betrug bei 93 % Ausbeute 24,5 %.

Claims

Patentansprüche:

1.) Verfahren zur Herstellung von Kalkstickstoff durch Azotierung von gemahlenem Calciumcarbid im Drehofen, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Deckung auftretender Wärmedefizite Stickstoffgas mit Temperaturen von 900 - 5000⁰C in den Drehofen einbläst.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Stickstoffgases 1200⁰C bis 3500⁰C beträgt.

3.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den heißen Stickstoff bei Abfall der Azotiertemperatur in den Ofen einbläst.

4.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der heiße Stickstoff zum Aufheizen des kalten Ofens während der Einfahrphase eingeblasen wird.

5.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Konzentration des Calciumcarbids auf 30 bis 55 Gew.-%, insbesondere 35 - 50 Gew.-% im Mahlgut einstellt.

6.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des heißen Stickstoffgases ggf. zusammen mit dem Carbidmahlgut und/oder kaltem Stickstoff erfolgt.

7.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Stickstoffgas zentral in den Ofenkopf eingeblasen und gleichzeitig mantelförmig mit eingeblasenem Carbidmahlgut und kaltem Stickstoff umhüllt wird.

8.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einblasgeschwindigkeit des heißen Stickstoffgases 50 - 2000 Nm³, vorzugsweise 200 - 1000 Nm³ pro Stunde beträgt.

9.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Plasmabrenner zum Aufheizen des Stickstoffs
verwendet wird.

10.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man einen elektrischen Graphitheizofen einsetzt.

11.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man einen elektrisch beheizten Schacht- oder
Wirbelschichtofen mit Koksfüllung verwendet.