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Verfahren zur Herstellung von gekörntem, nicht staubendem Kalkstickstoff
Das Patent 585 141 betrifft .ein Verfahren zur Herstellung von gekörntem Kalkstickstoff,
darin beruhend, daß man, ausgehend von gekörntem Carbid, unter ständiger Bewegung
desselben die Azotierung bei möglichst niedriger Temperatur langsam einleitet und
dann die Temperatur auf die zur Beendigung der Azotierung nötige Höhe steigert.
Eine besondere Ausführungsform dieses Verfahrens beruht auf der Maßnahme, den Stickstoff
durch Fehlgase zu verdünnen und, das als Ausgangsmaterial dienende gekörnte Carbid
zum Teil durch gepulvertes Carbid zu ersetzen. Die Temperaturregelung ist bei dem
Verfahren sowohl durch äußere Heizung bzw. Kühlung als auch allein durch richtige
Bemessung der Stickstoffmengen zu erzielen.
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Es wurde nim .gefunden, daß man nach den Verfahrensgrundsätzen dies
Hauptpatents außer einer diskontinuierlichen Arbeitsweise, wie sie Gegenstand des
Hauptpatents ist, auch eine kontinuierliche Arbeirtsweise durchführen kann, indem
man das zu azotlerende gekörnte Carbid fortlaufend zu dem im Reaktionsraum befindlichen
vorazotlerten, in fortschreitender Bewegung gehaltenen Material zugibt und das fertigazotierte
Material im gleichen Zeitmaß aus. der Trommel austreten läßt. An der Eintrittsstelle
des Reaktionsraumes ist dabei eine Temperatur von etwa 780° und am Ausgang eine
solche von etwa zo5o° ständig aufrechtzuerhalten, währ:#-id es zweckmäßig ist, mit
solcher Durchsatzgeschwindigkeit zu arbeiten bzw. die Gaszufuhr derart zu regeln,
daß eine. Stelle höchster Temperatur zwischen diesen beiden Stellen zustande kommt.
Als Reaktionsraum ist mit Vorteil eine Drehtrommel zu benutzen, durch deren Drehung
die nötige Durchmischung und Vorwärtsbewegung der Reak= tionsmasse bewirkt wird.
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Während bei der diskontinuierlichen Arbeitsweise die einzelnen, für
die Azotierung notwendigen Temperaturstufen zeitlich voneinander getrennt sind,
müssen beim kontinuierlichen Verfahren alle für die Azotierung nötigen Temperaturstufen
in einem Reaktionsgefäß aneinandergereiht sein. Eine scharfe Trennung der ;einzelnen
nötigen Temperaturstufen ist hier also nicht vorhanden. Die Temperaturen, der einzelnen
Reaktionsabschnitte sind nicht sprunghaft verschieden, sondern durch Übergänge ausgeglichen,
so däß von einem Ende des Reaktionsgefäßes zum anderen ein gleichmäßiger Temperaturanstieg
erfolgt. Dieser gleicllmäP)ige Temperaturanstieg
kann z. B. durch
folgende Maßnahmen erreicht und aufrechterhalten werden.
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Die Reaktionstrommel, deren Isolation bzw. Wärmeabstrahlungsve.rmögen
der gewünschtem Leistung angepaßt werden muß, wird mit Kalkstickstoff gefüllt und
mittels Heizung, z. B. elektrischer Innenheizung, gleichmäßig erhitzt. Ist eine
Temperatur von etwa no5o" erreicht, so läßt man gekörntes Carbid in den Apparat
einlaufen. Das einfließende kalte Carbid drückt nun an seiner Eintrittsstelle in
das Reaktionsgefäß die Temperatur herunter, erwärmt sich indessen beim Vorrücken
in der Drehtrommel so hoch, daß es in Reaktion mit dem übergeleiteten Stickstoff
tritt, wodurch bald ein Temperaturanstieg in der gesamten Masse eintritt; weiterhin
steigert sich die Temperatur infolge der immer stii.rher werdenden Reaktion der
mit dem Stickstoff in Umsetzung befindlichen Masse; auch ist in den am weitesten
vorgerückten Teilen des Carbids, die am längsten reagiert haben, die Temperatur
am höchsten. In dem Maße, in dem das reagierende Caa-bid Wärme abgibt, wird die
Heizung vermindert, so daß schließlich alle Abstrahlungsverluste durch die Reaktionswarme
ausgeglichen werden, bis das thermische Gleichgewicht der Vorrichtung sich eingestellt
hat und von diesem Zeitpunkt an das einzelne Carbidteilchen auf dem Wege durch das
AzotiergefäP alle zur Azotierung nötigen Temperaturen durchläuft. Die Durchtrittsgeschwindigkeit
des Carbids ist nun so zu regeln, daß bis zum Austritt aus dem Reaktiönsgefäß die
Reaktion vollendet ist und da:ß die bei Ingangs:etzen des Verfahrens auftretende
Temperaturverteilung erhalten bleibt. Ist zufolge einer Störung Gefahr vorhanden,
daß die Temperaturen zu hoch steigen, so läßt sich durch Drosselung der Stickstoffzufuhr
und die dadurch bedingte Ansammlung von Fehlgasen der Stickstoff so weit verdünnen,
da'ß die Reaktionsgeschwindigkeit schnell absinkt und daß gerade nur die zur Aufrechterhaltung
der örtlichen optimalen Reaktionstemperaturen erforderliche Wärmemenge entwickelt
wird.
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Auch durch Veränderung des Carbiddurchsatzes läßt sich bei einem bestimmten
Stickstoffverbrauch die Einregulierung der verschiedenen Temperaturen erreichen.
So wird bei Steigerung des Carbiddurchsatzes dem reagierenden Carbid an der Eingangsseite
mehr Wärme entzogen als vorher und damit gleichzeitig die Stelle höchster Reaktion:
nach dem Ausgang zu verschoben, da erst dort die durch Abkühlung der reagierenden
Masse durch das kalte Carbid verlangsamte Reaktion wieder bis auf ihren Höhepunkt
gestiegen ist, weil die Wanderungsgcschwi:ndigkc#it der vergrößerten Carbidmenge
bei gleichbleibender Stickstoffzufuhr unverändert geblieben ist. Die Temperaturen
an der. Eingangsseite fallen also, die nach der Aus, tragseite steigen. Bei Verminderung
des Carbiddurchsatzes wird der Eingangsseite jedoch weniger Wärme entzogen, die
Wanderungsgeschwindigkeit des Carbids ist gleichzeitig verringert, so d,aß bei gleichbleibender
Reaktionsdauer die Hauptreahtionszone dem einsfließenden Carbid gewissermaßen entgegenläuft
und sich der Eingangsseite nähert. Die Temperaturen an der Eingangsseite steigen
hierbei, während sie an der Ausgangsseite allmählich fallen. Da mit steigender Temperatur
die glühenden Teile der Reaktionsmasse eine erhöhte gegenseitige Haftfähigkeit erlangen,
wodurch ein rascher normaler Verlauf der Azotierung beeinträchtigt «=erden kann,
lassen sich, um dies zu v.eihüten, auch Mahlkörper, wie z. B. grobstückiges Carbid
in Körnung von q. bis 7 mm und noch gröber oder auch Schamottestücke, Kohle und
.ähnliches, also auch Stoffe, welche in keiner Weise mit der Azotierungsmasse in
Reaktion treten können, dem Carbid zugeben.
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Stickstoff kann im Gleichstrom oder Gegenstrom zum Carbid eingeführt
werden, auch sind beide Maßnahmen wechselweise anwendbar.
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Der Stickstofiiiberschuß, d. h. die denVerbrauch überschreitende Stickstoffmenge,
kann in weiten Grenzen schwanken. Er hängt ab, abgesehen von der Dichtigkeit der
Vorrichtung, von den im Stickstoff vorhandenen tund aus dem Carbid entstehenden
Fehlgasen (ZVasserstoff). Ferner ist die durch die Körnung und den Katalysator bedingte
Rea1L-tionsfälnigkeit des Carbids von Einfluß auf die erforderliche Verdünnung des
Stickstoffs und auf die Menge des Stickstoffüberschusses; der Überschuß an Stickstoff
kann beispielsweise zwischen 5 und 3o 0,'o betragen, ist aber durch diese Angabe
nicht unabänderlich festg elegt.
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Die im Verfahren des Hauptpatents als anwendbar angegebenen Maßnahmen,
wie Verwendung von Fehlgasen, teilweise Verwendung von gepulvertem Carbid, Temperaturregelung
durch Bemessung der Stickstoffmenge usw., sind auch bei der vorstehend beschriebenen
kontinuierlichen Arbeitsweise anwendbar. -# Beispiel 3o 1g Carbid, alle Korngrößen
zwischen o,3 und i mm Durchmesser enthaltend, werden mit 1,51,-- gepulvertem Chlorcaleium
in eine Drehtrommel eingefüllt. Unter Drehung der Trommel und unter Hindurclnleiten
von Stickstoff wird die Temperatur
auf 780" gesteigert. Von
diesem Zeitpunkt ab wird einem Ende der Drehtrommel ständig Carbid-Chlorcalcium:-Gemisch
neu zugeführt und dabei die Gaszufuhr derart geregelt, daß an dieser Stelle die
Temperatur sieh bei etwa 78o bis 80o° hält: am Austrittsende der Trommel stellt
sich eine Temperatur von. etwa loSo° ein. Zwischen Ein- und Ausgang liegt leine
Stelle höchster Temperatur (etwa lo6o°), was mit Hilfe von an bestimmten Meßstellen
eingebauten. Thermoelementen jederzeit kontrolliert werden @ kann.