DE4339403A1

DE4339403A1 - Economic calcium carbide prepn.

Info

Publication number: DE4339403A1
Application number: DE4339403A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr Ebeling
Original assignee: SKW Trostberg AG
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1993-11-18
Filing date: 1993-11-18
Publication date: 1995-05-24

Abstract

In the prepn. of CaC2 by reacting a C component (I) with CaO in an electric arc furnace, (I) is produced from plastics waste (II) by (a) pyrolysis at 500-1000 deg C; (b) partial condensation by cooling the pyrolysis gas (III) to 50-200 deg C. to form pyrolysis oil (IV); (c) prodn. of C black (V) by partial oxidn. of uncondensed (III) at 800-1500 deg C; (d) sepn. of finely-divided (V) from the resultant waste gas (VI); (e) partial granulation or compaction of (V) with (IV); and (f) calcination of the granulated or compacted particles at 800-1500 deg C. Pref. (II) is crushed to 1-100 mm particles and contains 70-85 wt. % C. It esp. consists of polyethylene (PE), polypropylene (PP) and/or polystyrene (PS) waste. Pyrolysis is carried out at 600-800 deg C in a rotary calciner or fluidised bed reactor. 20-60 wt. % of the hydrocarbons obtd. are condensed in stage (b) and the resultant (IV) is sepd. Stage (c) is carried out at 900-1100 deg C in a normal C black reactor. In stage (e), (V) are granulated or compacted to a particle size of 1-50 mm, esp. using (V) and (IV) in 1:(0.1-1.5) wt. % ratio; and excess (IV) is used in stage (c). Stages (c) and (f) are carried out simultaneously in one reactor esp. a calcination drum or fluidised bed reactor. After sepg. (V), (VI) is scrubbed and used for generating current.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Calciumcarbid durch Umsetzung einer Kohlenstoffkomponente mit Calciumoxid im elektrischen Lichtbogenofen.The present invention relates to a method for the production of calcium carbide by implementing a Carbon component with calcium oxide in the electrical Arc furnace.

Calciumcarbid stellt eine wichtige chemische Grundchemikalie dar, die bspw. zur Herstellung von Kalkstickstoff, NCN-Derivaten, Acetylengas sowie Acetylenfolgeprodukten und in den letzten Jahrzehnten insbesondere als Entschwefelungsmittel in der Eisen- und Stahlindustrie verwendet wird.Calcium carbide represents an important chemical Basic chemical that, for example, for the production of Lime nitrogen, NCN derivatives, acetylene gas as well Acetylene derivatives and in recent decades especially as a desulfurizing agent in the iron and Steel industry is used.

Die großtechnische Herstellung von Calciumcarbid erfolgt heute vorzugsweise in elektrischen Lichtbogenöfen, und zwar insbesondere in geschlossenen Öfen, welche mit Soederberg-Elektroden ausgestattet sind. Dieses elektrothermische Verfahren ist sehr kostenintensiv, weil für die Erzeugung der erforderlichen Reaktionstemperatur von 2 000 bis 2 300°C große Strommengen erforderlich sind und weil an die Reinheit und Teilchengröße der Ausgangsstoffe hohe Anforderungen gestellt werden. So werden in fast allen Produktionsanlagen die Carbidöfen mit einer Mischung aus kleinstückigem Branntkalk und Koks bzw. Anthrazit in einem Verhältnis von 60 : 40 und mit einer Teilchengröße von ca. 5 bis 40 mm eingesetzt, wodurch der Aufwand für die Herstellung der Rohstoffe, die Bevorratung und die Beschickung der Carbidöfen relativ aufwendig wird.The large-scale production of calcium carbide takes place today preferably in electric arc furnaces, and especially in closed ovens, which with Soederberg electrodes are equipped. This electrothermal process is very expensive because for the generation of the required reaction temperature Large amounts of electricity required from 2,000 to 2,300 ° C and because of the purity and particle size of the Starting materials have high requirements. So carbide furnaces are used in almost all production plants with a mixture of small pieces of quicklime and coke or anthracite in a ratio of 60:40 and with a particle size of approx. 5 to 40 mm, which reduces the effort for the production of raw materials, the storage and loading of the carbide furnaces becomes relatively complex.

Es hat deshalb nicht an Versuchen gefehlt, den spezifischen Energieverbrauch des Calciumcarbidprozesses zu senken bzw. auf der Rohstoffseite Kosten zu sparen. Ein bereits allgemein bekannter Lösungsweg besteht darin, für die Calciumcarbiderzeugung die Ausgangskomponenten in verdichteter Form einzusetzen. Die entsprechenden Formkörper bestehen aus den Reaktionspartnern Calciumoxid und Koks im geforderten stöchiometrischen Verhältnis und zeichnen sich durch besonders günstiges Reaktionsverhalten und einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand aus.There has been no shortage of attempts, therefore specific energy consumption of the calcium carbide process to reduce or save costs on the raw materials side. A well-known solution is to for the calcium carbide production the starting components in use compressed form. The corresponding Shaped bodies consist of the reactants calcium oxide and coke in the required stoichiometric ratio and are characterized by particularly favorable Responsiveness and a high specific electrical resistance.

Ein anderer Weg bestand im wesentlichen darin, nur ausgewählte oder speziell vorbehandelte Schwarzstoffe für die Calciumcarbidproduktion einzusetzen, wobei das besondere Interesse einem Kohlenstoffträger mit möglichst geringer spezifischer elektrischer Leitfähigkeit und einem möglichst niedrigen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen galt.Another way was essentially just selected or specially pretreated black fabrics for to use calcium carbide production, whereby the special interest with a carbon carrier the lowest possible specific electrical Conductivity and the lowest possible content volatile components.

So wurde bspw. entsprechend dem Stand der Technik schon vorgeschlagen, speziell vorbehandelten Steinkohlenkoks (DD-PS 1 39 948) oder BHT-Koks (DD-PS 1 32 977) bzw. einen Koks mit einem xylitischen Anteil kleiner 10% (Massenanteile) einzusetzen (vgl. DD-PS 2 95 334). Diese Vorbehandlungsschritte sind jedoch meistens technisch ziemlich aufwendig und demzufolge kostenintensiv.For example, according to the state of the art proposed specially pretreated hard coal coke (DD-PS 1 39 948) or BHT coke (DD-PS 1 32 977) or one Coke with a xylitic fraction less than 10% Use (mass fractions) (see DD-PS 2 95 334). These However, pretreatment steps are mostly technical fairly complex and therefore expensive.

Schließlich ist es auch aus der DE-PS 30 13 726 bekannt, anstelle von Koks billigere Schwarzstoffe wie z. B. Anthrazit, Petrolkoks oder Magerkohle heranzuziehen. Wegen des hohen Anteils an flüchtigen Stoffen ist es jedoch erforderlich, diese Stoffe vorher zu calcinieren, was ebenfalls eine zusätzliche Vorbehandlung erforderlich macht, wodurch sich die Rohstoffkosten wieder verteuern. Außerdem können diese Schwarzstoffe nur in begrenztem Umfang im großtechnischen Prozeß als Grobmöller verwendet werden.Finally, it is also known from DE-PS 30 13 726 instead of coke cheaper black materials such as B. Use anthracite, petroleum coke or lean coal. Because of the high percentage of volatiles it is however, these substances have to be calcined beforehand, which also requires additional pretreatment makes, which increases the cost of raw materials again. In addition, these black substances can only be used to a limited extent Scope used in the industrial process as coarse become.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Calciumcarbid durch Umsetzung einer Kohlenstoffkomponente mit Calciumoxid im elektrischen Lichtbogenofen zu entwickeln, welches die genannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist, sondern ausgehend von relativ kostengünstigen Rohstoffen und ohne großen technischen Aufwand eine Kohlenstoffkomponente bereitstellt, die problemlos bei der Herstellung von Calciumcarbid eingesetzt werden kann.The present invention was therefore the object based on a process for the production of calcium carbide by implementing a carbon component with To develop calcium oxide in an electric arc furnace which has the mentioned disadvantages of the prior art does not have, but based on relative inexpensive raw materials and without great technical Effort provides a carbon component that easy in the production of calcium carbide can be used.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man eine Kohlenstoffkomponente einsetzt, die aus KunststoffabfällenThis object was achieved in that one uses a carbon component that consists of Plastic waste

a) by pyrolysis at 500 to 1,000 ° C,
b) subsequent partial condensation by cooling the in Stage a) pyrolysis gases produced at 50 to 200 ° C. for the formation of pyrolysis oils
c) and soot formation by partial oxidation of the in Stage b) uncondensed pyrolysis gases at 800 to 1 500 ° C,
d) separation of the finely divided soot particles from the resulting exhaust gases,
e) partial granulation or compacting of the finely divided soot particles with in step b) formed pyrolysis oils and
f) calcination of the granulated or compacted Soot particles at 800 to 1,500 ° C

hergestellt wurde. was produced.

Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, daß sich die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgeschlagenen Kohlenstoffkomponenten hervorragend für die großtechnische Produktion von Calciumcarbid eignen.Surprisingly, it has been shown that those proposed by the method according to the invention Carbon components excellent for that large-scale production of calcium carbide.

Beim Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung erfolgt die Herstellung der Ausgangsstoffe für die Calciumcarbidproduktion in sechs Stufen, wobei als Rohstoff für die Kohlenstoffkomponente Kunststoffabfälle eingesetzt werden. Aufgrund dieser kostengünstigen Kohlenstoffkomponente wird eine wesentliche Reduzierung der Rohstoffkosten erreicht. Die Kunststoffabfälle werden vorzugsweise in zerkleinerter, insbesondere geshredderter Form mit einer Teilchengröße von 1 bis 100 mm verwendet. Als Kunststoffabfälle können die üblichen im Hausmüll vorkommenden Thermoplaste mit einem relativ hohen Kohlenstoffgehalt von 70 bis 85 Gew.-% eingesetzt werden. Vorzugsweise finden hierbei reine Kohlenwasserstoffpolymere wie z. B. Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol etc. Anwendung. Grundsätzlich können auch andere Kunststoffe wie z. B. Polyacrylnitril, Polyamide etc. oder Mischpolymerisate wie z. B. PEP oder ABS verwendet werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es jedoch auch möglich, halogenhaltige Polymere wie z. B. Polyvinylchlorid in gewissem Umfang einzusetzen, weil die entstehenden flüchtigen Halogenverbindungen bei der anschließenden Gaswäsche, insbesondere nach der Pyrolyse und/oder Rußbildung, wieder entfernt werden können.In the method according to the present invention the raw materials are manufactured for the Calcium carbide production in six stages, whereby as Raw material for the carbon component plastic waste be used. Because of this inexpensive Carbon component becomes a significant reduction of raw material costs reached. The plastic waste will preferably in shredded, especially shredded Form used with a particle size of 1 to 100 mm. Plastic waste can be the usual household waste occurring thermoplastics with a relatively high Carbon content of 70 to 85 wt .-% are used. Preferably find pure ones Hydrocarbon polymers such as B. polyethylene, Polypropylene, polystyrene etc. application. Basically can also other plastics such. B. polyacrylonitrile, Polyamides etc. or copolymers such as. B. PEP or ABS are used. As part of the present According to the invention, however, it is also possible to use halogen-containing Polymers such as B. Polyvinyl chloride to some extent use because the emerging volatile Halogen compounds in the subsequent gas scrubbing, especially after pyrolysis and / or soot formation, can be removed again.

Darüberhinaus können weitere Kunststoffe wie z. B. Polyester, Polyurethane, Polycarbonate sowie Karton-, Papier- oder andere Kohlenhydratbestandteile in bestimmten Anteilen problemlos mitverarbeitet werden. Selbst die Anwesenheit anorganischer Füllstoffe und Verunreinigungen sowie Quarz und Metallbestandteile beeinträchtigen den Prozeß nicht. In addition, other plastics such. B. Polyester, polyurethane, polycarbonate and cardboard, Paper or other carbohydrate components in certain proportions can be easily processed. Even the presence of inorganic fillers and Impurities as well as quartz and metal components do not interfere with the process.

Diese zerkleinerten Kunststoffabfälle werden bei 500 bis 1 000°C, vorzugsweise bei 600 bis 800°C, pyrolysiert, wobei die Pyrolyse in den üblichen Reaktoren, vorzugsweise in einem Drehrohrofen oder einem Wirbelschichtreaktor durchgeführt wird. Grundsätzlich können jedoch auch andere Pyrolysereaktoren bspw. mit umlaufenden festen Wärmeträgern Verwendung finden. Die Beheizung dieser Reaktoren erfolgt direkt oder indirekt, thermisch oder elektrisch. Der bei der Pyrolyse zurückbleibende feste Rückstand, der im wesentlichen aus etwas Koks und nicht vergasbaren Verunreinigungen aus den Kunststoffen (Füllstoffen, metallischen Komponenten etc.) besteht, wird kontinuierlich ausgetragen. Dieser Pyrolyserückstand kann ggf. zerkleinert, von den Metallen und Fremdpartikeln befreit und in Form von Pyrolysekoks dem später aus Pyrolysegasen gewonnenen Ruß vor der Granulierung oder Kompaktierung zugesetzt werden, sofern die Verunreinigungen bei der Calciumcarbidproduktion nicht stören.This crushed plastic waste is at 500 to 1000 ° C, preferably at 600 to 800 ° C, pyrolyzed, the pyrolysis in the usual reactors, preferably in a rotary kiln or Fluidized bed reactor is carried out. Basically However, other pyrolysis reactors can also be used, for example circumferential solid heat carriers are used. These reactors are heated directly or indirect, thermal or electrical. The one at the Pyrolysis remaining solid residue, which in the essentially from some coke and non-gasifiable Impurities from the plastics (fillers, metallic components etc.) carried out continuously. This pyrolysis residue can be crushed, if necessary, from the metals and Foreign particles freed and in the form of pyrolysis coke soot later obtained from pyrolysis gases before Granulation or compacting can be added, provided the impurities in calcium carbide production do not bother.

Die bei der Pyrolyse entstehenden Gase werden anschließend in Stufe b) durch Abkühlen auf 50 bis 200°C teilweise kondensiert, wobei hauptsächlich aromatenreiche Pyrolyseöle abgeschieden werden. Die Teilkondensation kann in den üblichen Kühlern mit vorzugsweise indirekter Wärmeübertragung vorgenommen werden. Der Anteil der in Stufe b) kondensierbaren Pyrolysegase kann durch die Pyrolysebedingungen, Abkühlungstemperatur bzw. -geschwindigkeit gesteuert werden. In der Regel ist es auf diese Weise möglich, 20 bis 60 Gew.-% der enthaltenen Kohlenwasserstoffe als Pyrolyseöl zu kondensieren.The gases generated during pyrolysis are then in stage b) by cooling to 50 to 200 ° C. partially condensed, mainly aromatic-rich Pyrolysis oils are separated. The partial condensation can in the usual coolers with preferably indirect Heat transfer can be made. The share of in Stage b) condensable pyrolysis gases can by Pyrolysis conditions, cooling temperature or -speed can be controlled. Usually it is in this way possible 20 to 60 wt .-% of the contained To condense hydrocarbons as pyrolysis oil.

Die in Stufe b) nicht kondensierten Pyrolysegase werden anschließend in Stufe c) einer partiellen Oxidation bei 800 bis 1 500°C, vorzugsweise bei 900 bis 1 100°C, unterworfen, wobei sich hier aus den Kohlenwasserstoffen der Pyrolysegase feinteiliger Ruß bildet. Gleichzeitig wird hierbei Wärmeenergie freigesetzt, die zum Beheizen des Rußreaktors verwendet werden kann. Die Rußbildung kann hierbei in den üblichen Rußreaktoren wie z. B. Furnace- oder Thermalrußreaktoren nach den bekannten Methoden vorgenommen werden.The pyrolysis gases not condensed in stage b) then in step c) a partial oxidation 800 to 1 500 ° C, preferably at 900 to 1 100 ° C, subject, being here from the hydrocarbons the pyrolysis gases form finely divided soot. At the same time thermal energy is released, which is used for heating of the soot reactor can be used. The soot formation can be in the usual soot reactors such. B. Furnace or thermal soot reactors according to the known Methods are made.

Die feinteiligen Rußpartikel werden kontinuierlich aus dem Reaktor abgezogen und von den entstehenden Abgasen mit Hilfe üblicher Filter abgetrennt. Diese Rußpartikel können aufgrund ihrer Feinteiligkeit dem Carbidofen nur als Feinmöller über die Hohlelektrode zugeführt werden. Aus diesem Grund wird ein Teil der feinteiligen Rußpartikel auf eine Teilchengröße von 1 bis 50 mm granuliert oder kompaktiert. Die Granulierung oder Kompaktierung der feinteiligen Rußpartikel wird erfindungsgemäß mit den in Stufe b) gewonnenen Pyrolyseölen vorgenommen, wobei das Gewichtsverhältnis Rußpartikel zu Pyrolyseölen vorzugsweise zwischen 1 : 0,1 und 1 : 1,5 liegt. Überschüssige Pyrolyseöle werden vorzugsweise in Stufe c) (partielle Oxidation) eingebracht, wo sie für die Rußbildung herangezogen werden können.The finely divided soot particles are continuously removed withdrawn from the reactor and from the resulting exhaust gases separated using conventional filters. These soot particles can only because of their fine particle size the carbide furnace can be fed as fine oil over the hollow electrode. For this reason, part of the fine-grained Soot particles to a particle size of 1 to 50 mm granulated or compacted. The granulation or Compacting the finely divided soot particles according to the invention with those obtained in stage b) Pyrolysis oils made, the weight ratio Soot particles to pyrolysis oils preferably between 1: 0.1 and 1: 1.5. Excess pyrolysis oils will be preferably in stage c) (partial oxidation) introduced where they are used for soot formation can be.

Die Granulierung kann in den üblichen Apparaturen wie Granuliermischern, -trommeln oder -tellern erfolgen. Anstelle der Granulierung kann auch eine Kompaktierung der feinteiligen Rußpartikel vorgenommen werden, wobei sich das Strangpressen als besonders vorteilhaft erwiesen hat. Natürlich können die Rußpartikel auch ohne weiteres auf anderem Wege pelletisiert oder brikettiert werden.The granulation can be carried out in the usual equipment such as Granulating mixers, drums or plates take place. Instead of granulation, compacting can also be used the finely divided soot particles are made, whereby extrusion has proven to be particularly advantageous Has. Of course, the soot particles can also easily be pelletized or briquetted in another way.

Im Anschluß an den Granulierungs- oder Kompaktierungs schritt (Stufe e) werden die granulierten oder kompaktierten Rußpartikel noch bei 800 bis 1 500°C calciniert, um bei der Calciumcarbidherstellung insbesondere in geschlossenen Öfen als Grobmöller verwendet werden zu können. Die Calcinierung kann hierbei nach bekannten Methoden und mit den üblichen Vorrichtungen problemlos durchgeführt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Calcinierungsstufe (Stufe f) und die Rußbildung durch partielle Oxidation (Stufe c) gleichzeitig in einem Reaktor durchgeführt. Auf diese Weise werden die Kohlenwasserstoffe, welche aus den granulierten oder kompaktierten Rußpartikeln während der Calcinierung freigesetzt werden, ebenfalls zur Rußbildung herangezogen. Als Reaktoren finden hierbei vorzugsweise Calciniertrommeln oder Wirbelschichtreaktoren Verwendung.Following the granulation or compacting step (step e) are the granulated or compacted soot particles at 800 to 1,500 ° C calcined to in calcium carbide production especially in closed ovens as coarse to be able to be used. The calcination can be done by known methods and with the usual Devices can be carried out easily. According to one preferred embodiment is the calcination step (Stage f) and the formation of soot by partial oxidation (Stage c) carried out simultaneously in one reactor. On this way the hydrocarbons resulting from the granulated or compacted soot particles during the Calcination are released, also for soot formation used. The preferred reactors here are Calcining drums or fluidized bed reactors use.

Die Sauerstoffmenge wird hierbei so geführt, daß eine vollständige Umsetzung der Kohlenwasserstoffe zu CO, H₂ sowie geringer Mengen CH₄, CO₂ bzw. Rest-O₂ gewährleistet ist und die gewünschte Calciniertemperatur eingestellt wird. Ggf. ist eine Vorerwärmung der Gase sowie ggf. der Pyrolyseöle und/oder der Einsatz von Sauerstoff bzw. Sauerstoff angereicherter Luft möglich. Die partielle Oxidation der Pyrolysegase, ggf. in Gegenwart der Pyrolyseöle und/oder der granulierten oder kompaktierten Rußpartikel, kann auch so erfolgen, daß getrennte Rußgeneratoren am Reaktor für die Beheizung der granulierten oder kompaktierten Rußpartikel sorgen und zusätzlich Luft und/oder Sauerstoff zur partiellen Oxidation der aus den Granulaten freigesetzten Kohlenwasserstoffe getrennt zudosiert werden.The amount of oxygen is guided so that a complete conversion of the hydrocarbons to CO, H₂ and small amounts of CH₄, CO₂ or residual O₂ guaranteed and the desired calcining temperature is set becomes. Possibly. is a preheating of the gases and possibly the Pyrolysis oils and / or the use of oxygen or Oxygen-enriched air possible. The partial Oxidation of the pyrolysis gases, possibly in the presence of the Pyrolysis oils and / or the granulated or compacted Soot particles can also be separated Soot generators on the reactor for heating the granulated or compacted soot particles and additional air and / or oxygen for partial Oxidation of the released from the granules Hydrocarbons are metered in separately.

Durch den Calcinierungsschritt werden feste, haltbare Koksgranulate erhalten, die nach Abtrennung enthaltener Feinanteile problemlos als Grobmöller bei der Calciumcarbidherstellung in geschlossenen Carbidöfen verwendet werden können. Ein Anteil von 5 bis 10 Gew.-% der anhaftenden Feinanteile läßt sich ohne Schwierigkeiten als Feinmöller durch die Hohlelektrode in den Carbidofen einführen.The calcination step makes solid, durable Coke granules obtained after separation Fine fractions as coarser at the Calcium carbide production in closed carbide furnaces can be used. A proportion of 5 to 10% by weight the adhering fines can be without Difficulties as a fine by the hollow electrode in insert the carbide furnace.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die in Stufe c) entstehenden Abgase, die im wesentlichen aus Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Stickstoff bestehen, nach deren Abkühlung einer Gaswäsche zu unterziehen. Bei dieser Gaswäsche, vorzugsweise mit Wasser, findet gleichzeitig eine Entstaubung und eine Entfernung unerwünschter Halogenverbindungen wie z. B. HCl statt.It has proven particularly advantageous to use the Stage c) resulting exhaust gases, which essentially consist of Carbon monoxide, hydrogen and nitrogen exist after to subject their cooling to a gas wash. At this gas wash, preferably with water Dust removal and removal at the same time unwanted halogen compounds such. B. HCl instead.

Die auf diese Weise behandelten Abgase können aufgrund ihrer hohen Reinheit problemlos ggf. zusammen mit dem CO-Gas aus dem Carbidofen einer Weiterverarbeitung zugeführt oder für die Stromerzeugung bzw. als Heizgas eingesetzt werden.The exhaust gases treated in this way can be due to their high purity, if necessary together with the CO gas from the carbide furnace for further processing supplied or for power generation or as heating gas be used.

Auf diese Weise ist eine praktisch vollständige und sehr umweltfreundliche Verwertung von Kunststoffabfällen möglich, wobei gleichzeitig eine besonders kostengünstige Kohlenstoffkomponente für den Calciumcarbidprozeß erschlossen wird. Aufgrund dieser besonderen Vorteile ist das erfindungsgemäße Verfahren hervorragend für den großtechnischen Einsatz geeignet.This way it is practically complete and very environmentally friendly recycling of plastic waste possible, while at the same time a particularly inexpensive Carbon component for the calcium carbide process is developed. Because of these special advantages the inventive method excellent for suitable for industrial use.

Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern.The following examples are intended to illustrate the invention explain.

Examples example 1

In einem Drehrohrofen wurden bei einer Temperatur von 720°C 1 000 Gew.-teile geshredderten Mischkunststoffes der Teilchengröße 8 bis 30 mm mit einem Anteil an 64 Gew.-% Polyethylen, 9 Gew.-% Polypropylen, 8 Gew.-% PVC, 12 Gew.-% Polystyrol, 3 Gew.-% Polyethylenterephthalat und 4 Gew.-% sonstiger Bestandteile eingetragen und pyrolysiert.In a rotary kiln were at a temperature of 720 ° C 1 000 parts by weight of shredded mixed plastic the particle size 8 to 30 mm with a proportion of 64 % By weight of polyethylene, 9% by weight of polypropylene, 8% by weight of PVC, 12% by weight polystyrene, 3% by weight polyethylene terephthalate and 4% by weight of other constituents and pyrolyzed.

Der aus dem Drehrohrofen abgezogene Pyrolysekoks enthält den überwiegenden Teil der anorganischen Bestandteile (Eisen, Aluminium, Sand, Pigmente, Füllstoffe, Fremdpartikel).The pyrolysis coke removed from the rotary kiln contains the majority of the inorganic components (Iron, aluminum, sand, pigments, fillers, Foreign particles).

Die den Drehofen verlassenden Pyrolysegase wurden auf 80°C abgekühlt, wobei 377 Gew.-teile Pyrolyseöl abgeschieden wurden, dessen Aromatenanteil 43 Gew.-% betrug. In einer nachgeschalteten Calciniertrommel wurden die unkondensierten Pyrolysegase mit Sauerstoff bei 1 200°C partiell oxidiert. Im Gleichstrom wurde der Calciniertrommel am Gaseintritt ein Granulat zudosiert, das aus 315 Gew.-teilen Ruß und 377 Gew.-teilen Pyrolyseöl bestand und auf einem Granulierteller in einer Korngröße vom 3 bis 45 mm hergestellt worden war. Die Ruß/Pyrolyseöl-Granulate wurden beim Durchlauf durch die Calciniertrommel mit einer Verweilzeit von 2,5 Stunden zu 359 Gew.-teilen sehr harter Kokspartikel der Körnung < 45 mm calciniert.The pyrolysis gases leaving the rotary kiln were turned on Cooled 80 ° C, 377 parts by weight of pyrolysis oil were separated, the aromatic content 43% by weight scam. In a downstream calcining drum the uncondensed pyrolysis gases with oxygen 1 200 ° C partially oxidized. In direct current the A granulate is metered in at the gas inlet, that from 315 parts by weight of carbon black and 377 parts by weight Pyrolysis oil existed and on a granulating plate in one Grain size from 3 to 45 mm had been produced. The Soot / pyrolysis oil granules were passed through the Calcining drum with a residence time of 2.5 hours 359 parts by weight of very hard coke particles of the grain size <45 mm calcined.

Aus dem auf 200°C abgekühlten Prozeßgas wurden über ein Gewebefilter 295 Gew.-teile feinteilige Rußpartikel abgetrennt. From the process gas cooled to 200 ° C over a Fabric filter 295 parts by weight of finely divided soot particles severed.

Das vom Ruß befreite Gas bestand zu 58 Vol.-% aus H₂, 2 Vol.-% aus CH₄, 31 Vol.-% aus CO, 2,8 Vol.-% aus CO₂, 5 Vol.-% aus N₂ und 1,2 Vol.-% aus O₂.The soot-free gas consisted of 58 vol .-% of H₂, 2 vol .-% from CH₄, 31 vol .-% from CO, 2.8 vol .-% from CO₂, 5 vol .-% of N₂ and 1.2 vol .-% of O₂.

Aus dem Calcinat wurden 20 Gew.-teile feinteiligen Kohlenstoffes der Körnung < 3 mm ausgesiebt, unter Stickstoff auf 100°C abgekühlt und der, zur Granulierung mit Pyrolyseöl verwendeten, aus dem Gewebefilter abgeschiedenen feinteiligen Rußfraktion zugemischt. Der Anteil von 339 Gew.-teilen abgesiebter Kokspartikel der Körnung 3-45 mm hatte einen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen von 0,95 Gew.-% und bestand zu 98,9% aus Kohlenstoff.20 parts by weight were finely divided from the calcine Carbon of grain <3 mm sieved, under Nitrogen cooled to 100 ° C and the, for granulation used with pyrolysis oil, from the fabric filter deposited finely divided soot fraction admixed. Of the 339 parts by weight of sieved coke particles from the Grain 3-45 mm had a volatile content Constituents of 0.95 wt .-% and consisted of 98.9% Carbon.

Der Gesamtprozeß läuft kontinuierlich so ab, daß feinteiliger Ruß aus Gewebefilter und Absiebung mit dem größerem Anteil Pyrolyseöl granuliert und in die Calciniertrommel eingeführt wird.The overall process runs continuously so that finely divided soot from the fabric filter and sieving with the larger portion of pyrolysis oil granulated and into the Calcining drum is introduced.

Das Calcinat wurde im Gewichtsverhältnis Koks : Kalk von 35,6 : 64,4% in einem geschlossenen Carbidofen zu Carbid mit 82,5% CaC₂-Gehalt verarbeitet.The calcine was in the coke: lime weight ratio of 35.6: 64.4% in a closed carbide furnace to carbide processed with 82.5% CaC₂ content.

Die von Ruß und Salzsäure befreiten Gase wurden über eine Dampfkesselanlage verstromt, der dabei gewonnene Strom zur Carbidherstellung genutzt.The gases freed from soot and hydrochloric acid were passed through a Steam boiler system turned into electricity, the electricity obtained in the process used for carbide production.

Example 2

In einem Wirbelschichtreaktor wurden bei einer Temperatur von 820°C 1 000 Gew.-teile geshredderten Mischkunststoffes der Teilchengröße 7 bis 40 mm mit einem Anteil an 66 Gew.-% Polyethylen, 7 Gew.-% Polypropylen, 8 Gew.-% PVC, 9 Gew.-% Polystyrol, 4 Gew.-% Polyethylenterephthalat und 6 Gew.-% sonstiger Bestandteile eingetragen und pyrolysiert. In a fluidized bed reactor were at one temperature of 820 ° C 1,000 parts by weight of shredded Mixed plastic with a particle size of 7 to 40 mm Proportion of 66% by weight of polyethylene, 7% by weight of polypropylene, 8% by weight PVC, 9% by weight polystyrene, 4% by weight Polyethylene terephthalate and 6 wt .-% other Components entered and pyrolyzed.

Der aus dem Reaktor abgezogene Pyrolysekoks enthält den überwiegenden Teil der anorganischen Bestandteile (Eisen, Aluminium, Sand, Pigmente, Füllstoffe, Fremdpartikel).The pyrolysis coke withdrawn from the reactor contains the predominant part of the inorganic components (iron, Aluminum, sand, pigments, fillers, foreign particles).

Die den Reaktor verlassenden Pyrolysegase wurden auf 120°C abgekühlt, wobei 472 Gew.-teile Pyrolyseöl abgeschieden wurden, dessen Aromatenanteil 46 Gew.-% betrug. In einer nachgeschalteten Calciniertrommel wurden die unkondensierten Pyrolysegase mit - auf 600°C vorgeheizter Luft - bei 900°C partiell oxidiert. Im Gleichstrom wurde der Calciniertrommel am Gaseintritt ein Granulat zudosiert, das aus 320 Gew.-teilen Ruß und 448 Gew.-teilen Pyrolyseöl bestand und in einer Granuliertrommel in einer Korngröße vom 2 bis 30 mm hergestellt worden war.The pyrolysis gases leaving the reactor were turned on Cooled 120 ° C, 472 parts by weight of pyrolysis oil were separated, the aromatic content 46% by weight scam. In a downstream calcining drum the uncondensed pyrolysis gases with - to 600 ° C preheated air - partially oxidized at 900 ° C. in the DC was fed into the calcining drum at the gas inlet Granules metered in, that from 320 parts by weight of carbon black and 448 Parts by weight of pyrolysis oil and one Granulating drum in a grain size from 2 to 30 mm was manufactured.

Am Gaseintritt der Calciniertrommel war ein Furnacerußreaktor installiert, der aus 24 Gew.-teilen Pyrolyseöl Ruß und heißes Gas in die Trommel einbrachte.At the gas inlet of the calcining drum was a Furnace soot reactor installed, consisting of 24 parts by weight Pyrolysis oil brought soot and hot gas into the drum.

Die Ruß/Pyrolyseöl-Granulate wurden beim Durchlauf durch die Calciniertrommel mit einer Verweilzeit von 1,5 Stunden zu 375 Gew.-teilen sehr harter Kokspartikel der Körnung < 30 mm calciniert.The soot / pyrolysis oil granules were run through the calcining drum with a residence time of 1.5 Hours to 375 parts by weight of very hard coke particles Grain <30 mm calcined.

Aus dem auf 210°C abgekühlten Prozeßgas wurden über ein Gewebefilter 310 Gew.-teile feinteilige Rußpartikel abgetrennt.From the process gas cooled to 210 ° C over a Fabric filter 310 parts by weight of finely divided soot particles severed.

Das Gas bestand zu 31 Vol.-% aus H₂, 51 Vol.-% aus N₂, 12 Vol.-% aus CO, 1,9 Vol.-% aus CO₂, 3,5 Vol.-% aus CH₄ und 0,6 Vol.-% aus 02.The gas consisted of 31% by volume of H₂, 51% by volume of N₂, 12 vol .-% from CO, 1.9 vol .-% from CO₂, 3.5 vol .-% from CH₄ and 0.6% by volume from 02.

Aus dem Calcinat wurden 10 Gew.-teile feinteiligen Kohlenstoffes der Körnung < 3 mm ausgesiebt, unter Stickstoff auf 100°C abgekühlt und der, zur Granulierung mit Pyrolyseöl verwendeten, aus dem Gewebefilter abgeschiedenen feinteiligen Rußfraktion zugemischt. Der Anteil von 365 Gew.-teilen abgesiebter Kokspartikel der Körnung 3-45 mm hatte einen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen von 1,09 Gew.-% und bestand zu 98,4% aus Kohlenstoff.10 parts by weight were finely divided from the calcine Carbon of grain <3 mm sieved, under Nitrogen cooled to 100 ° C and the, for granulation used with pyrolysis oil, from the fabric filter deposited finely divided soot fraction admixed. Of the Proportion of 365 parts by weight of sieved coke particles from Grain 3-45 mm had a volatile content Components of 1.09 wt .-% and consisted of 98.4% Carbon.

Das Calcinat wurde im Gewichtsverhältnis Koks : Kalk von 35,4 : 64,6% in einem geschlossenen Carbidofen zu Carbid mit 81,7% CaC₂-Gehalt verarbeitet.The calcine was in the coke: lime weight ratio of 35.4: 64.6% in a closed carbide furnace to carbide processed with 81.7% CaC₂ content.

Claims

1. A method for producing calcium carbide by reacting a carbon component with calcium oxide in an electric arc furnace, characterized in that a carbon component is used which consists of plastic waste

a) by pyrolysis at 500 to 1,000 ° C,
b) Subsequent partial condensation by cooling the pyrolysis gases formed in stage a) to 50 to 200 ° C. to form pyrolysis oils
c) and soot formation by partial oxidation of the pyrolysis gases which are not condensed in stage b) at 800 to 1500 ° C.,
d) separation of the finely divided soot particles from the resulting exhaust gases,
e) partial granulation or compacting of the finely divided soot particles with pyrolysis oils formed in step b) and
f) calcination of the granulated or compacted soot particles was produced at 800 to 1,500 ° C.

2. The method according to claim 1, characterized in that the shredded plastic waste with a particle size of 1 to 100 mm.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized characterized in that the plastic waste Have a carbon content of 70 to 85 wt .-%.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized characterized that one as plastic waste Thermoplastics selected from the group polyethylene, Polypropylene or polystyrene is used.

5. The method according to claims 1 to 4, characterized characterized in that the pyrolysis at 600 to 800 ° C. carries out.

6. The method according to claims 1 to 5, characterized characterized in that the pyrolysis in one Rotary kiln or a fluidized bed reactor makes.

7. The method according to claims 1 to 6, characterized characterized in that 20 to 60 wt .-% of hydrocarbons contained in stage b) condenses and the resulting pyrolysis oils separates.

8. The method according to claims 1 to 7, characterized characterized in that the soot formation (stage c) 900 to 1 100 ° C in a conventional soot reactor carries out.

9. The method according to claims 1 to 8, characterized characterized in that one obtained in step d) finely divided soot particles to a particle size of 1 up to 50 mm granulated or compacted.

10. The method according to claim 9, characterized in that the soot particles with the pyrolysis oils in Weight ratio 1: 0.1 to 1: 1.5 granulated or compacted.

11. The method according to claims 1 to 10, characterized characterized that you have the excess Pyrolysis oils in the soot formation stage (stage c) brings in.

12. The method according to claims 1 to 11, characterized characterized in that the calcination of the granulated or compacted soot particles (stage f) and the soot formation (stage c) simultaneously in one Carries out reactor.

13. The method according to claims 1 to 12, characterized characterized in that the calcination (stage f) in a calcining drum or one Fluidized bed reactor.

14. The method according to claims 1 to 13, characterized characterized in that the resulting in step c) Exhaust gases after separation of the fine particles Subjects soot particles to a gas wash.

15. The method according to claims 1 to 14, characterized characterized in that the exhaust gases after the gas scrubbing used for power generation.