DEI0000789MA - Verfahren zum Erzeugen von Acetylen und praktisch trockenem Kalkhydrat aus Calciumcarbid und Wasser. - Google Patents

Description

Es ist bekannt, Calciumcarbid mit einer beschränktenMenge an Wasser zusammenzubringen, um praktisch trockenes Kalkhydrat zu erzeugen. Da bei der Acetylenerzeugung eine erhebliche Wärmemenge frei wird, ist die Wassermenge meist so gewählt, dass ein Teil der Erzeugungswärme durch Verdampfen des überschüssigen Wassers verbraucht wird. Es sind Verfahren bekannt, bei denen Calciumcarbid fein gemahlen, Körnung 0-2 mm, mit fein verteiltem Wasser zusammengebracht wird. Auch Körnungen 0-25 mm werden in Apparaturen mit schneckenförmigen Carbidtransport vergast, während die Temperatur des aufsteigenden Gases die Wasserzugabe steuert. Diese Verfahren werden mit Erfolg in der chemischen Großindustrie angewendet, da dort meist eine gleichmäßige Abnahme und eine gute Überwachung gesichert sind.

Erzeugungsanlagen für Schweißereien haben schwierigere Aufgaben zu erfüllen, da der Acetylengasverbrauch dauernd schwankt und der Erzeuger sich im wechselnden Verbrauch selbsttätig anpassen muss, ohne dass Gefahren eintreten dürfen.

Die Vergasungsverfahren für Schweißzwecke benützen meist Carbid größerer Körnung, das in einer oder mehrerer Stufen vergast wird. Die erste Stufe ist eine Siebtrommel, in die das Carbid eingebracht wird. Die Trommel wird bei der Gaserzeugung gedreht und Wasser aufgesprüht. Da die Körner sich aneinander reiben, wird das sich bildende Kalkhydrat abgerieben und durch die Schlitze der Siebtrommel abgeführt. In der Regel fallen auch 1-3% unvergastes Carbid durch die Schlitze der Trommel. Normalerweise ist der Verbrauch des Wasser nicht so schnell, dass bei starker örtlicher Wasserzugabe ein Durchlaufen von Wasser durch die ganze Carbidschütthöhe verhindert werden könnte. Es ist ferner beobachtet worden, dass die normale Durchmischung bei der Mitnahme durch die Trommel nicht ausreicht, weshalb feste oder sich drehende Rührer, am besten mit Drehsinn entgegen der

Trommel, eingebaut werden. Durch den entgegengesetzten Drehsinn des Rührers wird die Durchmischung des Carbids verstärkt und das Carbid stärker an die Trommelwandung gedrückt.

Ein besonderer Übelstand ist bei den bisher üblichen Verfahren die Vergasung bei höheren Temperaturen, die bevorzugt bei schnell vergasendem Carbid und beim Stillstand der Apparatur auftreten, wenn noch Wasser oder Feuchtigkeitsnester vorhanden sind. Die innere Verkrustung der Apparatur und die Überhitzungserscheinungen erfolgen fast ausschließlich während des Stillstandes der Trommel, da der Vergasungsraum mit Wasserdampf und Kalkstaub gefüllt ist.

Erfindungsgemäß wird zur Vermeidung dieses Nachteils entweder die Drehbewegung der Trommel unterhalten, auch wenn während der Arbeitszeit kein Gas entnommen wird oder die Schaltung, d.h. die Bewegung der Trommel und das Wasserzugeben erfolgt in möglichst kurzen Intervallen. Die Intervalle werden bestimmt durch Gasentnahme und die sich damit ergebende Gasdruckänderung. Im Gegensatz zum Bekannten wird also kein großer Gasvorrat angestrebt, der möglichst lange Stillstände gibt. Um auch die Gasabnahme in Verbindung mit der Erzeugung zu bringen, wird erfindungsgemäß der Austrittsquerschnitt des Wassers verändert, d.h. bei geringer Gasabnahme öffnet z.B. der Druckabfall einen kleinen Wasseraustrittsquerschnitt, der sich bei steigendem Verbrauch selbsttätig vergrößert. Als Ausführungsbeispiel sei ein Zylinder mit axial verschiebbaren Kolben angeführt. Der Kolben steht mit einer Membrane in Verbindung, auf der der Gasdruck ruht. Eine Druckveränderung verschiebt den Kolben, der den vom Kolben überdeckten Wasseraustrittsschlitz mehr oder weniger freigibt. Mit Hilfe eines am Kolben befestigten Stiftes kann gleichzeitig der Schlitz von Verkrustungen freigehalten werden.

Das von der Vergasungsapparatur kommende trockene, ausgegaste Kalkhydrat wird über Messeinrichtungen geleitet, die sofort den Nachschub von Carbid betätigt.

Da das Vergasen bei höheren Temperaturen die Bildung von polymeren Verbindungen verursacht, wird das Acetylen verunreinigt. Erfindungsgemäß werden die Trommeln zum Abführen der Reaktionswärme gekühlt.

Die Trommeln können an den Temperatur-Erzeugungsstellen Temperaturfühler besitzen, die beim Überschreiten einer Höchsttemperatur die Kühlung der Vergasungstrommel einschalten und notfalls Trommel und Rührer solange bewegen, bis die schädlichen Temperaturen beseitigt sind.

Wie die Vergasung mit Hilfe von einer oder mehreren Siebtrommeln und Tellern durchgeführt, so lässt sich, besonders bei umsortiertem Carbid, der auf die Teller fallende unvergaste Carbidanteil nicht vorher bestimmen, weshalb erfindungsgemäß in die Teller Temperaturfühler eingebaut werden, die über Regelorgane Wasser aufdüsen.

Es hat sich auch bewährt, aus dem Vergasungsweg Proben zu entnehmen und mit dem Vergasungsergebnis dieser Proben, sei es die erzeugte Wärme oder die Gasmenge, über Regeleinrichtungen die erforderliche Wassermenge zuzugeben.

Man kann das zu vergasende Carbid auch durch Vergasungstrommeln mit geschlossenem Mantel hindurchbefördern, die erforderlichenfalls eine örtliche Kühlung besitzen, die angezeigt durch Temperaturfühler, z.B. durch Aufspritzen von Wasser, zum Vermeiden von Überhitzung möglich ist.

Dieser mindestens in den Hauptvergasungsstufen geschlossene Mantel lässt auch das Vergasen von unsortiertem Carbid zu. Das teilweise zurückbleibende Kalkhydrat verhindert eine zu schnelle Vergasung und damit einen zu großen schädlichen Wärmestau.

Da das leichtere Kalkhydrat immer oben sein wird, wird es durch das Wasser zuerst benetzt und die Vergasung über das nasse Kalkhydrat unter evtl. Mitbenutzung von Rührern gesteuert.

Der sich drehende geschlossene Trommelmantel kann konisch, zylindrische oder abgesetzte Formen haben. Eingebaute Siebe können die Abschiebung des ausgegasten Kalkhydrats regulieren.

Die Kühlung der Anlage erfolgt bis heute ausschließlich über das bereits unter hoher Temperatur erzeugte Acetylen, so dass einmal die Verunreinigung des Gases bereits vorliegt und ferner die mit dem Wärmestau auftretende Gefahren nicht beseitigt sind.

Erfindungsgemäß wird nun durch die direkte Kühlung der Vergasungstrommel oder der Teller die Reaktionswärme an der Erzeugungsstelle unmittelbar abgeführt und die Vergasung bei niederen Temperaturen durchgeführt, so dass der gefährliche Wärmestau und die Gasverunreinigungen vermieden werden. Die Kühlwirkung kann durch Vergrößern der kühlenden Flächen verstärkt werden.

Der automatische Kalkaustrag wird erfindungsgemäß durch Taster gesteuert. Die Taster lösen in ihrer obersten Stellung über einen Kontakt den Austrag aus und beenden ihn in seiner tiefsten Stellung über einen weiteren Kontakt. Es verbleibt eine so hohe Kalkschüttung, dass kein Acetylengas nach außen treten kann.

Unvergasbare Rückstände in den Trommeln werden erfindungsgemäß durch eingebaute Taschen entweder direkt in den Kalkaustrag oder als Ausführungsbeispiel durch einen Schaufelstern in einen geschlossenen Ausfallschacht gefördert. Zum Entleeren einer Trommel von unvergasbaren Rückständen wird sie entgegengesetzt dem Drehsinn bei Vergasen gedreht. Die Entleerung erfolgt alsdann selbsttätig, ohne dass die Apparatur geöffnet werden muss.

Bei den besprochenen Verfahren erfolgt der Antrieb der Trommel, der Rührer usw. durch separate Kraftquellen, z.B. Elektromotor. Infolgedessen sind diese Verfahren bevorzugt bei sogenannten stationären Anlagen angewendet. Bei beweglichen Anlagen muss die Antriebsenergie zur Durchmischung des Carbids das Verfahren selbst oder eine andere, zur Verfügung stehende Kraftquelle hergeben. Dies erfolgt durch Ausnützung eines Druckgefälles im Acetylen- oder Sauerstoffstrom. Um die beweglichen Apparate leicht und handlich zu bauen, kann die Durchmischung der Carbidmenge z.B. auch durch senkrecht angeordnete Schnecken, die das Carbid im Vergasungsraum von unten nach oben befördert, erfolgen.

Da besonders beim Anfahren der kalten Apparatur eine starke Kondensatbildung an den Wänden eintritt, an die sich der Kalkstaub festsetzt, kann beim Anfahren erfindungsgemäß die Kühleinrichtung zum Anwärmen benützt werden.

Um die Kondensatbildung zu verringern, kann der Außenmantel des Apparates noch einen zweiten Mantel aus dünnem Blech erhalten, der in einer Entfernung von etwa 5 mm von der Innenwandung dicht aufgebracht wird. Er wird sich schnelle erwärmen und der Luftspalt von 5 mm wird isolieren.

Bei längerem Stillstand der Apparatur tritt infolge Abkühlung der in dem Gaserzeuger befindlichen Gasmenge leicht ein Unterdruck ein, der ein gefährliches Lufteinsaugen bringen kann. Erfindungsgemäß wird dies dadurch vermieden, dass der Gaserzeuger über ein Regelorgan mit einem Gasvorrat in Verbindung steht, so dass immer ein Überdruck in der Apparatur verbleibt. Der Gasvorrat kann von einem Entwickler, einer Flasche gelöstem Acetylen oder Ähnlichem kommen.

Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Anordnungen gemäß der Erfindung, und zwar zeigen:

Abb. 1 einen Schnitt durch einen Entwickler für Vergasung von Calciumcarbid unterschiedlicher Körnung, eingerichtet für zusätzliche Wasserzugabe zur Vermeidung von Temperaturerhöhungen, die polymere Verbindungen hervorrufen können. Eingebaute Temperaturfühler regeln den Zufluss der Wassermenge.

Abb. 2+3 zwei Schnitte durch einen Entwickler wie unter Abb. 1. Die Regelung der Wassermenge erfolgt hierbei durch die laufende Entnahme von Kalkproben, deren Wärme- und Gasgehalt mit Hilfe entsprechender Regeleinrichtungen den Zufluss der Zusatzwassermenge bestimmen.

Weiterhin die Einrichtungen zum Entfernen der bei der Vergasung von Calciumcarbid anfallenden unvergasbaren Beimengungen (Ferrosilizium).

Abb. 4 einen Schnitt unterhalb der Vergasungstrommel, der die Einrichtung zur Entnahme der Proben erkennen lässt. Der Zwischenboden für den Durchgang des Kalkhydrates ist geöffnet.

Abb. 5 einen Schnitt oberhalb des Entwickler-Zwischenbodens, der die Förderung des aus der Siebtrommel ausgetragenen Ferrosilizium erkennen lässt. Entwickler-Zwischenboden ist geschlossen.

Abb. 6+8 einen Schnitt durch einen Entwickler mit zylindrischer Vergasungstrommel, mit geschlossenem Mantel, mit eingebauten Rührern und die Kühlwasser-Zufuhr regelnde Temeperaturfühler.

Abb. 7 einen Schnitt durch einen Entwickler mit konischer Vergasungstrommel mit geschlossenem Mantel, mit eingebauten Siebwänden. Außen aufgeschweiste Ringe, die eine örtliche Kühlung mit Wasser zulassen.

Das durch Füllschacht 1 aufgegebene Calciumcarbid, Abb. 1, wird durch Förderrutsche 2 durch den Förderschacht 3 in die Siebtrommel 4 gefördert. Die Fördergeschwindigkeit der Förderrutsche 2 kann entsprechend der unterschiedlichen Vergasungsgeschwindigkeiten der verschiedenen Carbidarten mittels Regelgetriebe eingestellt werden. Das Regelgetriebe kann entsprechend dem Gasverbrauch beispielsweise durch den Stand der Gasglocke oder durch Kontaktmanometer oder ähnliche Einrichtungen ein- und ausgeschaltet werden.

Das zur Vergasung notwendige Wasser wird über Luftabscheider 5, Wasserregulierventil 6, Druckregler 7, Spritzrohr 8 durch die Spritzdüsen 9 eingespritzt. Je nach der eingefüllten Carbidmenge wird entsprechend der Schütthöhe der Carbidtaster 10 angehoben oder gesenkt. Er steuert durch seine unterschiedliche Höhenlage über Zahnradpumpe 11 und Wasserabsperrventil 12 die Wassermenge.

Die durch Getriebe 13 angetriebene Siebtrommel 4 lässt den mit aufgegebenen Carbidstaub und das bei der Vergasung anfallende Kalkhydrat durch die Schlitze 14 auf den Zwischenboden 15 fallen und wird von hier durch den Schaufelstern 16 und den Teller 17 gefördert. Schaufelarme 18, 19 und 20 fördern über die Teller 17, 21, 22 und 23 das zwischenzeitlich ausgegaste Kalkhydrat in den Kalkstaubbehälter 24. Die unter den Tellern 17 und 22 eingebauten Temperaturfühler 25 vermeiden einen Temperaturstau und die Bildung von polymeren Verbindungen. Vor der Bildung dieser Verbin- dungen werden auftretende Temperaturerhöhungen durch die Temperaturfühler 25 über Elektromagnete 26 das Wasserabsperrventil 27 öffnen. Über Druckregler 28 strömt zusätzlich Wasser durch Spritzrohr 29 und Düsen 30 so lange, bis zu dem Eintritt der normal eingestellten Vergasungstemperatur durch die Temperaturfühler die Elektromagnete ausgeschaltet und die Wasserzufuhr unterbrochen wird.

Durchlaufende Entnahme von Proben aus dem Vergasungsweg mittels entsprechender Einrichtung 37 und unter Zuhilfenahme dieses Vergasungsergebnisses kann entweder durch die erzeugte Wärme oder durch die in den Proben enthaltene Gasmenge mit Hilfe geeigneter Regeleinrichtungen die zusätzlich erforderliche Wassermenge über Spritzrohr 38 und Spritzdüsen 39 zugegeben werden.

Der in den Kalkstaubbehälter 24 geförderte Kalkstaub wird durch die über Getriebe 31 angetriebene Förderschnecke 32 in den Ausfallschacht 33 gefördert. Die ebenfalls vom Getriebe 31 betätigten Kalkstaubtaster 34 garantieren durch Ein- bzw. Ausschalten der durch die Füllhöhe bestimmte Höchst- oder Tiefststellung der Taster 34, eine den Gasaustritt sichernde Schütthöhe.

Das sich in der Siebtrommel 4 ansammelnde Ferrosilizium kann durch die eingebauten Taschen 40 auf einfache Art durch Wechsel der Umlaufrichtung der Trommel 4 ausgetragen werden. Der beim Austragen von Ferrosilizium geschlossene Zwischenboden 15 nimmt das aus der Trommel ausgeschüttete Ferrosilizium auf und Schaufelstern 16 fördert es in den Anfallschacht 41.

Die zylindrische Vergasungstrommel, Abb. 6, 7, 8, mit geschlossenem Mantel 42 fördert das zu vergasende Carbid vom Einfallschacht 43 zum offenen Trommelende 44.

Der geschlossene Trommelmantel lässt auftretende Temperaturerhöhungen durch Einschalten einer örtlichen Kühlung mittels Temperaturfühler 25, Elektromagnet 26, Spritzrohr 29 vermeiden. Die Kühlung erfolgt an der Wärmeerzeugungsstelle.

Eventuell eingebaute Rührer 45, die sich entgegen der Trommelbewegung drehen, sorgen für gute Durchmischung von Carbid und Kalkhydrat mit dem durch Spritzrohr 8 und Spritzdüsen 9 aufgegebenen Wasser. Dadurch wird das Auftreten von örtlichen Temperaturerhöhungen verhindert. Der die Trommel 42 umgebende Wasserfang 46 nimmt das aufgespeicherte Kühlwasser auf und führt es durch Abflussleitung 47 ab.

Eine konische Vergasungstrommel, Abb. 7, mit geschlossenem Mantel 48 trägt im Innern des Mantels ein oder mehrere Siebe 49 und am Ende des Trommelmantels ein feines unterteiltes Sieb 50. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass das auf kleine Korngröße abgegaste Carbid vom Trommelraum 51 in Trommelraum 52 abgesiebt wird usw. Das sich im Trommelraum 52 ansammelnde Kalkhydrat wird durch Sieb 50 vor dem Ausfall in den Kalkstaubbehälter nochmals gesiebt, so dass nur gänzlich ausgegaster Kalkstaub als Rückstand anfällt. Die eingebauten Temperaturfühler 25 vermeiden auch hier, wie bei der zylindrischen Trommel 42 unerwünschte Temperaturerhöhungen, indem ebenfalls durch Aufspritzen von Kühlwasser auf den örtlich erhitzten Trommelmantel gesorgt wird. Aufbauten 53 sorgen für örtlich begrenzte Kühlung.

Claims (15)

1. Verfahren zum Erzeugen von Acetylen und praktisch trockenem Kalkhydrat aus Calciumcarbid und Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergasungstemperatur zum Vermeiden von Überhitzungen gesteuert wird und unvergasbare Bestandteile selbsttätig ausgetragen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vergasen in einer oder mehreren Stufen Temperaturfühler unmittelbar an den Gaserzeugungsstellen eingebaut werden, die zum Vermeiden von Überhitzungen die Kühlung, die zusätzliche Wasserzugabe und erforderlichenfalls die Durchmischung steuern.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel während der ganzen Betriebszeit in Bewegung gehalten wird, um Verkrustungen und Überhitzungserscheinungen zu vermeiden oder in kurzen Zeitintervallen die Trommel bewegt wird und auch kleine Gasverbräuche sofort ergänzt werden, wobei die Wassermengenzugabe in Abhängigkeit vom Verbrauch durch Vergrößern oder Verkleinern des freien Wasseraustrittsquerschnittes sich selbsttätig anpasst.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Vergasen frei werdende Wärme teilweise durch gekühlte Trommeln, Rührer, Teller oder ähnliche Konstruktionsteile unmittelbar an der Temperaturerzeugungsstelle regelbar abgeführt wird und dadurch Überhitzungen vermieden werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergasung in einer geschlossenen, zylindrischen, konischen oder abgesetzten Trommel derart durchgeführt wird, dass die Trennung von Carbid und Kalkhydrat im Innern der Trommel erfolgt und hierzu Siebe und Trennwände Verwendung finden können.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Regeln der völligen Ausgasung Proben während des Vergasungsweges entnommen werden, deren Gasgehalt oder die beim Vergasen noch frei werdende Wärme, die zum völligen Ausgasen erforderliche Wasserzu- gabe steuern.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgegaste Kalkhydratmenge die Aufgabe von Carbid steuert oder die Ausgabe so erfolgt, dass die Zuleitungsrinne bis möglichst nahe an die Entnahmestelle mit Carbid gefüllt ist und ein von der Schütthöhe in der Trommel gesteuertes Absperr- oder Verteilungsorgan den Zulauf unter Ausnutzung der Schwerkraft des Carbids unmittelbar tätig oder das Zuleitungsrohr so tief eingeführt wird, dass der Schüttkegel steuert.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die unvergasbaren Rückstände (Ferrosilizium) bei Sieb- oder geschlossenen Trommeln durch Rücklauf der Trommeln, an einem eingebauten Auslauf, abgeführt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Vermeiden all zu starker Kondensatbildung beim Anfahren die Trommel mit Warmwasser, Dampf oder ähnlichem Wärmeträger vorgewärmt wird oder durch Einbau einer dünnen zweiten Wand mit Luftspalt die Kondensatbildung verringern wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abkühlen der Apparatur das Bilden von Vakuum und damit die Gefahr von Lufteintritt dadurch vermieden wird, dass Acetylen von einer anderen Gasquelle dann in den Erzeuger hineingeleitet wird, wenn der Gasdruck unter eine festgesetzte Grenze absinkt.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bevorzugt für transportable Anlagen die Durchmischung des Carbids mit Hilfe des Acetylen- oder Sauerstoffdruckes oder beide zusammen erfolgt und senkrecht eingebaute Förderschnecken oder ähnliche Durchmischungseinrichtungen im Vergasungsraum das Carbid von unten nach oben befördern oder durchzumischen.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch feststehende oder umlaufende Rührer in den sich drehenden Vergasungstrommeln zur besseren Durchmischung, kann deren Durchmischungs- und Vergasungseffekt erhöht werden, wenn sich Rührer und Trommel in einander entgegengesetzter Richtung bewegen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen geschlossenen Trommelmantel ohne Kalksieböffnung mindestens in den Hauptvergasungsstufen und durch Einbauten oder Siebe, (49 und 50) Abb. 7, die eine Mindestschütthöhe und somit eine restlose Ausgasung sichern.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 bis 11, gekennzeichnet durch Regelorgane durch den selbsttätigen Austrag des Kalkhydrates, die eine Mindestschütthöhe aufrechterhalten, sodass kein Gas austreten kann.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass unsortiertes Carbid vergast wird.