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Verfahren zu gleichzeitiger Herstellung von Karbiden und wertvollem
Gas
| Die Erfindung hetriftt die Verstellung roll Kar- |
| l,ideil in einem Schachtofen, hei x\-elcher die zur |
| Durchführung der Eeaktimi erforderliche hohe |
| Amperatur durch teil@@cise Verbrennung des zu |
| reriremleilden Koh'enstoHs mittels eines s;liler- |
| stoitlialtigen Gases erzielt wird. |
| L> wurde bereits vorgesclllagew harllide ill |
| Schachtöfen. deren Beschickung aus cinenl Gemisch |
| roll (ityden. 1Iydrozyden oder harl##_#lia ten
@:n#l |
| le3te177 ILrt1111SLOt. ' y-t# vorzugsweise Koka A steht.
d<1- |
| durch herzustellen, daß mit Sauerstoff (his 6o llis |
| 8o Voluniprozent) angereicherte Luft in die |
| Schachtöfen eingeblasen wird und dem Schacht |
| ollen das sich hei der L mseuung entwickelnde Gas |
| entzogen und das gellilrlete Karbid in flüssigen |
| Zustand unten aus dem Schachtofen allgela,seil |
| wird. |
| Auch «ilrde herei s vorgeschlagen. eine |
| Ca0(CaC0.3) lind Kolilenstoe enthaltende Be- |
| scllicl@iing der Einwirkung einer Flainine zu |
| die kein CO:, enthalten darf und durch |
| Verbrennung von feini-erteiltem Brennstoff in |
| überhitzter Luft erhalten wurde (schl@-eizerische |
| Patelitschrift 9; _'30). |
| Ein Nachteil dieser zwei -erfahren ist. daß das |
| Gas. das aus deiil Generator austritt. einen ziem- |
| lich hohen Stickstoffgehalt hat und daüer ein Heiz- |
| gas von nur nlÄl3,iger Qualität abgibt; wegen des |
| hohen Stickstoffgehalts eignet sich zudem diese: |
| C O-haltige Gas weder für die Svntllese von |
Methanol noch für die Synthese nach Fische r-Tropsc.h.
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Auch wurde bereits vorgeschlagen, all Stelle von Luft, die mit Sauerstoff
angereichert ist, reinen Sauerstoff bei der Herstellung von Karbiden in einem Schachtofen
zu verwenden (US A.-Patentschrift 1 3i-131%).
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Obwohl man erwarten kann, auf di; se Weise ein Gas zu gewinnen, das
nahezu völlig aus CO besteht, kommt dieses Verfahren aus verschiedenen Gründen für
die Anwendung in der Praxis nicht in Betracht. Durch Änderung der Sauerstoffmeng-:
in dem eingeblasenen Gas lassen sich die durch zufällige oder vorsätzliche Änderungen
der Beschaffenheit der Beschickung - beispielsweise eitler Änderung des Iiolzs--#,letalloxydverliältnisses
(I-Ivdroxvd- oder Karbonatverhältniss°s) - liervorgeruf@nen Temperaturunterschiede
in der V.erbrennungszone, die in der Regel etwa ad.oo'= beträgt, nicht beseitigen.
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Das besagt nicht nur, daß man das Verhältnis Karbid zu Gasausbeute
nur schwer beeinflussen kann, sondern auch, d213 man nicht imstande ist, ein zufälliges
Steigen oder Sinken der Temperatur der Feuerung zu korrigieren. Beim Verbrennen
von Koks mit Sauerstoff entstehen Temperaturen von über 3000. Tatsächlich können
auch bei der Herstellung voll Karbiden unter "v'erivendung von reinem Sauerstoff
in der Federung örtlich derartige Temperaturen auftreten. Abgesehen davon, daß da-<lurch
Schädigungen der Ofenwand entstehen oder Kühlungsaggregate abbrennen können, rufen
derartige Temperaturspitzen eine Sublimation voll Koksa#che hervor, die einen solchen
Umfang annehmen kann, daß daraus die Gefahr einer völligen r teilweisen Verstopfung
des Brennstoffbettes ( A,
ertväcllst, die die Einstellung der Produktion
erforderlich macht.
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Zur Regulierung der Temperatur in der Verbrennungsebene wird empfohlen,
die pro Zeiteinlieit eingeleitete Menge Sauerstoff zu variieren. Eine solche Regulierung
läßt sich in der Praxis jedoch nicht gut durchführen. Die pro Zeiteinheit eingeleitete
Menge Sauerstoff hat kaum einen Einfluß auf die Temperatur - wenigstens bei den
hohen Belastungen, die für die Praxis interessant sind - und außerdem beeinflußt
eine solche _-Änderung die Produktionskapazität.
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Daher ist die Anwendung reinen Sauerstoffs unzwccl#:mäßig und hat
keinen Eingang in die Praxis gefunden.
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Es wurde gefunden, daß man gleichzeitig Karbide und wertvolles Gas,
das C O oder C O -1- H..> und weniger als io Volumprozent (I\., -I- COJ enthält,
herstellen kann, wenn man als Gebläsewind ein Gemisch verwendet, das sich aus Sauerstoff
und Wasserdampf oder aus Sauerstoff und Kohlertdioxyd oder auch aus Sauerstoff,
Wasserdampf und ILohlend.ioxvd zusammensetzt.
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Da bekanntlich Wasserdampf und Kohlendioxyd jedes für sich, oder beide
zusammen mit Karbiden reagieren, wobei die Karbide in die entsprechenden Oxyde umgewandelt
werden (siehe z. B. die obengenannte schweizerische Patentschrift 9; 23o'), «-ar
es überraschend, daß bei den in der Ve:-hrennungszone :n (lern Schachtofen vorliegenden
@"erli@atnissen keine Umsetzung zwischen dein bereits gebildeten Karbid und U-asserdampf
oder Kohlensäure stattfindet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Aufrechterhaltung der
für die Karl)i,ll)il(lting günstigsten Temperatur bei veränderlichen Verhältnissen,
wie sie beispielsweise durch eine Änderung der Zusammensetzung der Beschickung b;
dingt sein können, dadurch, daß der Sauerstoffgehalt des Gebläsewinds variiert wird.
ohne <1a13 als rclge davon die Oualität des erzeugten Gases und Karbids beeinträchtigt
werden.
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Das Verhältnis von Gasproduktion zu K2:r!iidproduktion läßt sich durch
Variieren der Zusammensetzung des Gebläsewinds beliebig ändern.
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Die Erfindung betrifft also ein Verfahren, bei dem ein Gemisch voll
Kolllp und Zuschlag in eitlem Schachtofen mit Hilfe eines sauerstof@h<tIti-en
(3ebläsewinds in ein wertvolles C O oder C O - H., und weniger als io Volumprozent
(\T., - C O,) enthaltendes Gas, das oben aus dein -'#,cfaclitofen entweicht, und
in ein Karbid, das unten au: dein Schachtofen abgelassen wird, ver«-andelt «-:°dea
kann. Nach dein Verfahren wird ein Gebläsewind angewendet, der aus technischetn
Sauerstoff bestellt, dem Dampf. Kohlensäure oder ein Gemisch von Dampf und 1,#oh.lensäure
zugeset7t ist und dessen Sauccrstofgehalt wenigstens 5o @'olumprozent beträgt.
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All Hand folgender Beispiele wird das Verfahren näher erläutert. Beispiel
1 Ein Szliachtofen wurde kontinuierlich mit einer Beschickung gefüllt, die aus eitlem
Gemisch voll So kg Koks und 30 kg Kalkstein hestand (Ca C 0.;i.
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Der Gebläsewind, ein Gemisch von technisch,#ni Sauerstoff (Gehalt:
95 Volumprozent Satier:toff ) und Wasserdampf, setzte sich zusammen aus 66,5 Volumprozent
Sauerstoff, 30 @'olulliprozellt Dampf, 3,5 Volumprozent Sticl@stof. Dis Temperatur
dieses Gebläsewinds betrug 120-.
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Das erzeugte rohe Karbid wurde unten aus dein Schachtofen abgelassen
und ergab nach Zersetzung mit Wasser pro Kilogramm rohes Karbid 2J30 I Acetylen..
d. h. es waren 85 °!o Kalk in Kalziumkarbid umgewandelt worden.
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Die Zusammensetzung des Endgases war: 8o Volumprozent Kohlenmonoxyd.
14 Volutnprozent Wasserstoff, 2 Volumprozent Stickstoff. .l. Volumprozent Kohlendioxyd.
Beispiel e Ein Schachtofen wurde kontinuierlich mit einer Beschickung aus Brikett
gefüllt, in denen :ich die Gewichtsmengen Koks und Kalk (C20) wie .1 zti i verhielten.
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Der Gebläsewind, ein Gemisch von technischem Sauerstoff (Gehalt: 95
Volumprozent Sauerstoff) und Kohlensäure, setzte sich zusammen aus
| \-olumprozent |
| t \-olutlxl)rozellt alle i-stoff, =; |
| ls()lllelldi(-,z@-d. 1 Volumprozeilt Sticlcstoti. |
| l)ie Teiliperatur dieses Gelll;isewinds 1lctrug 2;-. |
| Aus denn erzcti`ten rohen Karbid v,-urden 235 1 |
| ;\cet_\-lcn pro Kilogramm rohes Karbid erhalten. |
| (1. h. der 1a11 war zu ;77".;o in harhid umgewan- |
| clclt «-orden. |
| Die zusamilleilsctzuilg dis @ildga?es entsprach |
| tja \ olnnil-@rozcnt Is@@hlennlt>noti-cl. z \ oltiml-lrozcnt |
| Stick<toü. 1 Volunlprozetit Iiohlcndio@cd. |
Beispiel
| Versuche zeigten, dala der @auerstottgelialt des |
| (ielil:ise«-indc durch Vorerliitzun-g licrah;gecetzt |
| ulDl zWa:- 1a11 etlca 1111) für ie Zoo- |
| \-@Ircrliitzun@. IJin `chaclitoieli wurde hontiliuier_ |
| licli mit einer Beschickung gefüllt. die aus eiiuin |
| (icniisch v(m #-,o leg Koks ulld 35 ]:g hallzstein |
| (Ca C O.1) bestand. Der Gebläse« find, eile ieniisch |
| @-@-w tcchniachcm Sauerstof! (Gehalt: y; V (Aum- |
| prozent Sauerstofft und Wasserdampf, setzte sich |
| zusamnxcn atts (3,j Volttinprozellt Sauerstoff. |
| 3; \-olttxnl#ri:)zeilt Dampf, ;.; @@oluniprozelit Stick- |
| Stcifl=. Die Tcnilieratttr diese: Geld üce«-inds 112_ |
| trug 40o-. |
| :\1t: (kni crzeugteil rollen Karbid. das unten aus |
| dein Oien a'hilassen t@-urde. «-urd-eii nach Zer- |
| sctzLtng finit Wasser 2-o 1 _@cet_tlen pro Kilogranim |
| rohes Karllid get@-onnen, d. h. es i@-aren 791"4)
des |
| all«'csrlidc1l Kalks in Karbid u111-em alidelt worden. |
| I >ic zusanln1ensetzullg des @aldg@ises eiltsprach |
| 7 #l> Voltimprozelit Kolllenmonozvd. i ; \-o@uni- |
| prorent Wasser=tofi. 2 @-olutupi-ozetit Stickstoff. |
| \-oluinpr ozeilt |
| Die olligett Beispiele betreffen die Herstellung |
| \olialziunil:arliid; in gleicher \\cisc können aler |
| auch die Karhirle anderer Elemente. 1><ispielsweise |
| dis des Siliciuilis. Altunimttins oder Eisens lier- |
| hestellt «-erdelf, wobei man den Schachtofen dann |
| mit dein ein:prechen(-leii Oxyd, @1@-#lrozi-d oder |
| l@;irl),)xlat besc11ickt. - - - |
| Das erfindungsgemäße Verfahren ci-mö`glicht die |
| glciclireitige flerstellung von Karbiden und einem |
| Glas voll holiein I-Icizwert, das cinc solche Zu#aiii- |
| iliensetztillg aufweist, daß e# gei@-ünschtenfalls als |
| @usgangsmittcl für die \Iethanolsi-nthese oder für |
| die Svntliece flach Fischer-Tropsch @-cr@@-en@let |
| werden kann. |
| Da ein saucrctofilia ltiger @ellläse«-ind angewen- |
| det wird, iler aus Sauerstoff find \\ ascerdamllf. |
| aus Sauerstoff und Kohlendioxid oder aber aus |
| Sauerstoff. Wasserdampf nebst holilendioz@-d zu- |
| samnlen^esetzt sein kann. ist e# m@Ygiich. auc11
IM |
| @-er,chiedenarti@er Zusammensetztuiä der 1;e- |
| schickulig des Schachtofelic die i-iclitige PeaKtioils- |
| temperatt.r in der Verbi-enlitlilg@zolie dadurch auf- |
| rechtzuer@a@ten, dail 111a11 die Zusallllllellsetzull" des |
| Gebläse«-inds ändert. |
| -Nach dem erfindungsgem:ißen Verfahren wird |
| ohne besondere @@11\@"Lerlalceltell aul:@er cIcill er- |
| «-ä@niten «-crti-ollen (;as, das CO oder CO -r 1-f_, |
| und weniger als ro Volumprozeiit (1T., T CO,)
elit- |
| hält, eilte lic@iiere Ausli-cute an Karlliden hei li@-@llcreti |
| Belastungen des Scha clitofenc, 2tlc deilcil. (li#2
11-2i |
| den 1)iclierigen @ei, fahren, bei denen cler C@ebl<ice- |
| wind aus mit Sauerstoff angereicherter Luft oder |
| aus anniiltci-n(1 reinem Sauerstoff Besteht, xnüglicli |
| waren, erhalten. |