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Verfahren zum Erzeugen von Acetylen Die Erfindung bezieht sich auf
die Erzeugung von Acetylen durch sogenännte Trockenvergasung von Calciumcarbid.
Darunter versteht man die Umsetzung von Calciumcarbid mit solchen gegenüber den
stöchiometrisch zur Umsetzung mit Carbid erforderlichen stets überschüssigen Wassermengen,
daß das anfallende Calciumoxyd bzw. -hydroxyd in praktisch trockener Form erhalten
wird. Hierbei ist es insbesondere bei Durchführung der Umsetzung in größerem Maßstabe
erforderlich, die bei der Umsetzung auftretenden erheblichen Wärmemengen möglichst
gut zu verteilen und rasch abzuführen, um örtliche Wärmestauungen, die zu unerwünschten
Überhitzungen und gefährlichen Zersetzungen führen können, zu vermeiden.
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Nach einem bekannten Verfahren wird Acetylen aus Carbid unter Bildung
von trockenem Kalkhydrat dadurch erzeugt, daß die Einwirkung des Wassers auf das
Carbid in Gegenwart von pulverförmigere Kalkhydrat vorgenommen und dabei das Carbid
gegen das Kalkhydrat bewegt wird unter Zufuhr einer solchen Wassermenge, daß die
Reaktionswärme ohne schädliche Erhitzung abgeführt wird. Hierbei wird das Carbid
in Kalkhydrat eingebettet und gegen dieses bewegt und .das Wasser derart zugeführt,
daß es mit dem Carbid im wesentlichen nicht unmittelbar, sondern auf dem Wege über
das das Carbid umhüllende Kalkhydrat zur Umsetzung gelangt.
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Bekannt ist ferner die Trockenvergasung von Carbid auch im Großbetrieb
unter Verbrauch eines Teiles der Reaktionswärme durch Verdampfung von zusätzlichem
Wasser, aber ohne Einführung von zusätzlichem Kalkhydrat dadurch, daß das erforderliche
Wasser unter stetiger Durchmischung des Carbids mit
dem entsprechenden
Kalkhydrat zach und nach zugeführt wird. Auf diese Weise sollen die entsprechenden
Wärmemengen sofort bei ihrer Entstehung wieder vernichtet und das vorhandene Wasser
in Dampf von höchstens 10011 verwandelt werden, der mit dem entwickelten Acetylen
abzieht. Auch bei diesem Verfahren bleibt Carbid bis zur vollständigen Vergasung
mindestens zum Teil in dem abgelösten Kalkrückstand eingebettet, so dar die umgebende
Hülle aus Calciumoxyd und Cal-. ciumhy drat hemmend auf den Zutritt des Wassers
an das " Carbid wirkt. Dazu kommt noch, daß das von der Carbidoberfläche durch diese
Hülle nach außen, also entgegen den Wasserzutr ittsrichtungen strömende Acetylenwasserdampfgemisch
den Wasserzutritt ebenfalls abbremst. Hierdurch wird nicht nur die Vergasungsgeschwindigkeit
herabgesetzt, sondern das Carbidkorn eine Zeitlang von einer Acetylenwasserdampfatmosphäre
umgeben. Da auch Wasserdampf das Carbid zur Vergasung bringt, hört diese nicht ganz
auf. Da aber andererseits die spezifische Wärme des Wasserdampfes und des Acetylens
nicht ausreicht, um die Reaktionswärme aufzunehmen, ergibt sich die Folge, daß schon
bald die Grenztemperatur erreicht wird, bei der die Gefahr der Polymerisation eintritt.
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Ein anderes Verfahren geht mit Recht davon aus, daß die Nachteile
der verringerten Vergasungsgeschwindigkeit, der Gefahr der Bildung von Polymerisationsprodukten
sowie der nicht beherrschbaren Nachvergasung nur dann behoben werden können, wenn
man den Kalk kurz nach seinem Entstehen nicht nur von dem Carbidkorn ablöst, sondern
auch von diesem fortführt, so daß das Entwicklungswasser ungehindert an das Carbidkorn
herantreten kann. Nach diesem Verfahren wird das Gemisch von Cal'ciumcarbid und
durch entsprechend beschränkte Wasserzugabe trocken und staubförmig anfallendem
Calciumoxyd und -hydroxyd zwar bewegt, um die Reaktionsrückstände von den Carbidkörnern
abzulösen, diese Rückstände aber gleichzeitig dadurch entfernt, daß man durch das
Reaktionsgemisch das gebildete Acetylen im Kreislauf hindurchfährt und das von dem
Gase mitgerissene Calciumoxyd und -hydroxyd in. einem Absatzraum. anfallen läßt.
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Für diesen Acetylenkreislauf bedarf es bereits einer umfangreichen
Einrichtung, zumal da das Hydrat entgegen seinem Schwergewicht weggeführt werden
muß. Darüber hinaus muß eine Rührvorrichtung für das Reaktionsgemisch angebracht
und bedient werden. Schließlich müssen nach diesem Verfahren verhältnismäßig große
Mengen Wasser verwendet werden, da das verdampfende Wasser mit dem Acetylen abgeht
und dieses wasserdampfhaltigeAcctylen zum Wegführen des Hydrates verwendet wird.
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Nach der Erfindung erfolgt die Umsetzung des Carbids mit dem allmählich
zugeführten Wasser unter guter Verteilung und rascher j Abführung der auftretenden
Reaktionswärme in besonders vorteilhafter Weise dadurch, daß man das Wasser auf
das Carbid auf einem Flachsieb, z. B. einem Schwingsieb, mit derart starker Schüttel-
bzw. Rüttelbewegung einwirken läßt, daß der sich bildende Kali.: sofort nach seiner
Entstehung von den Carbidkörnern abgerieben und unter Zurücklassung des noch nicht
zersetzten Carbids durch das Sieb abgeführt wird.
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An Stelle eines können auch zwei oder mehrere übereinander angeordnete
Flachsiebe verwendet werden, wobei die unteren Siebe zweckmäßig, insbesondere bei
Verarbeitung von grobstöckigem Carbid engmaschiger als die oberen gewählt werden.
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Hierbei wird das auf dem untersten Sieb oder den unteren Sieben zurückbleibende
unzersetzte Carbid durch geeignete Vorrichtungen laufend oder partienweise auf das
oberste Sieb zur erneuten Umsetzung mit Wasser zurückgeführt.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden zahlreiche Vorteile erzielt.
Durch die energische Schüttelbewegung wird für eine rasche und gründliche Trennung
des entstehenden Kall.:hydrats und des zurückbleibenden Calciumcarbids gesorgt.
Hierbei wird durch das gleiche Bewegungsmittel sowohl der Kalk von dem Carbid abgelöst
als auch fortgeführt. Diese Trennung gelingt um so einfacher, als der Kalk in Richtung
seines Schwergewichtes abgetrennt wird. Durch diese Trennung wird die Carbidoberfläche
ständig rein gehalten und eine schnelle Reaktion zwischen dem Carbid und dem Wasser
ermöglicht. Gleichzeitig wird durch. die Schüttelbewegung eine regelmäßige Verteilung
des Sprühwassers auf die Carbidteilchen gewährleistet. Infolgedessen kann man beim
Durchführen der Vergasung auf Schüttelsieben mit einem sehr geringen Wasserüberschuß
von z. B. nur 0,53 kg je kg Carbid auskommen. Dies ist insbesondere beim
Hinarbeiten auf ein möglichst trockenes Kalkhydrat sehr wichtig.
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Andererseits wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine besonders
schnelle, leicht regulierbare und vollständige Vergasung ermöglicht. Eine merkliche
Nachvergasung, die nach den bekannten Verfahren nach dem Abstellen der Wasserzufuhr
regelmäßig eintritt und so lästig ist, findet überhaupt nicht statt und damit auch
keine unzulässige Erwärmung bei unerwarteten Stillständen.
Die Regelung
der Vergasungsgeschwindigkeit erfolgt in" einfachster Weise durch Änderung der Schüttelgeschwindigkeit
des Flachsiebes oder bei festeingestelltem Sieb durch Änderung .der zugeführten
Wassermenge.
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Schließlich wird die Reaktionswärme besonders gut verteilt und besonders
rasch durch das überschüssige Wasser und durch Abstrahlung abgeführt. Dies ist zum
Teil dadurch bedingt, daß durch Abführung des Kalkhydrates eine Wärmeisolierung
des Calciumcarbids verhindert wird. Zum anderen Teil wird durch die energische Schüttelbewegung
der Wärmeaustausch zwischen dem Reaktionsgemisch und seiner Umgebung begünstigt
und beschleunigt. Bekanntlich kommt es bei der Carbidvergasung vor allem darauf
an, daß die Reaktionswärme nicht im Carbid festgehalten wird. Die Entstehung solcher
lokaler Überhitzungen, die Zersetzungen zur Folge haben können, wird @erfindungsgemäß
praktisch vollkommen vermieden. Dementsprechend wurde in einer größeren Versuchsanlage
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unmittelbar über den Sieben eine Temperatur
von höchstens ioo° C, im Gasraum des Entwicklers eine Temperatur von nur 85 bis
88° C gemessen.
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In der Zeichnung ist eine zur Durchführung des Verfahrens nach der
Erfindung beispielsweise geeignete Vorrichtung dargestellt. Darin ist F ein geschlossener
Behälter, dem von oben über an sich bekannte Vorrichtungen, z. B. ein Silo mit Gasschleuse
A und eine anschließende Transportschnecke Calciumcarbid zugeführt wird. Das Calciumcarbid
gelangt zunächst auf das oberste der übereinander angeordneten Schwingflachsiebe
B, die z. B. durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten, außerhalb des Behälters
F angebrachten und mit den Siebwellen unmittelbar gekuppelten Elektromotor angetrieben
sein können.
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Jedes der Siebe besteht aus einem Rahmen a, einem in diesen Rahmen
oben eingespannten Siebgewebe b, z. B. bei Verarbeitung des üblichen feinkörnigen
Carbids von einer lichten Maschenweite von nicht mehr als i mm, und einem Boden
c, z. B. aus Eisenblech zur Aufnahme des durch das Gewebe hindurchfallenden Calciumoxyds
bzw. -hydroxyds. Der Auslauf eines jeden Siebes ist so eingerichtet, daß das auf
dem Siebgewebe aufliegende Carbid auf das Siebgewebe des nächsten Siebes weitergeleitet
wird, wodurch die auf den obersten Sieben noch nicht vergasten Carbidteilchen nacheinander
auf die tiefer gelegenen Siebe gelangen. Die Zuführung des Wassers erfolgt in Form
eines Sprühregens durch .die über jedem Sieb angebrachte Sprühdüse C. Das Calciumcarbid
wird beim Durchlaufen der Siebe auf jedem Sieb der Einwirkung des in genau abgemessener
Menge aufgesprühten Wassers unterworfen.
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Die auf dem letzten Sieb etwa noch verbleibenden unvergasten Carbidteilchen
gelangen über die in der Zeichnung dargestellte Schrägfläche in den Elevator D,
in dem sie zur erneuten Vergasung im Kreislauf auf das oberste Sieb zurückgeführt
werden.
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Der unter jedem Siebgewebe in geeignetem Abstand angeordnete Boden
c zur Aufnahme des durch das Siebgewebe hindurchfallenden Kalkstaubes hat. an der
Auslaufseite des Siebes einen Rand, der verhindert, daß der Kalk auf das nächst
tiefer liegende Siebgewebe gelangt und mit dem darauf befindlichen Carbid in Berührung
kommt. Der Kalkstaub wird vielmehr durch einen schräg ausgebildeten seitlichen Rand
bzw. mehrere derartige Ränder des Siebbodens nach der Seite oder den Seiten abgeleitet
und fällt seitlich an den tiefer gelegenen Sieben vorbei in den unteren nach unten
konisch verjüngenden Teil des Behälters. F.
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Das erzeugte Acetylen verläßt bei E den Behälter F und kann von dort
aus bekannten Vorrichtungen zur Abkühlung, Entstaubung und chemischen Reinigung
zugeführt werden. Der sich in dem unteren Teil des Behälters F ansammelnde Kalkstaub
kann von dort laufend oder von Zeit zu Zeit in einem Staubsammler G eingeschleust
werden.
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An sich war es nicht neu, beim stetigen Herstellen von Acetylen aus
carbidhaltigen Alkali- und Erdalkalioxyden oder -hydroxyden die wiedergewonnenen
Oxyde oder Hydroxyde der erneuten Behandlung unmittelbar wieder zuzuführen, während
die feineren Teile hindurchfallen und zuerst brikettiert werden. Während erfindungsgemäß
die Vergasung selbst auf dem Sieb stattfindet und das ganze entstehende Kalkhydrat
durch das Sieb hindurchfallen soll, wird nach dem bekannten Verfahren dieses Kalkhydrat
auf einem Sieb in gröbere und feinere Teile getrennt.