JP5498494B2 - カーバイド製造方法及びそのシステム - Google Patents
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Description
CaO+3C→CaC2+CO
この反応は吸熱反応である。
中華人民共和国特許公開第85107784A及び中華人民共和国特許第88103824.5には、所定の溶融状態の炭化カルシウムがある反応器の中で、粉末状の原料を採用してカーバイドを生産する方法が公開されたが、回分式操作を採用し、生産性が低い。米国特許(US3044858A)には気流床において粉末状の原料を採用してカーバイドを生産する方法が公開されたが、原料は反応器の底部から吹き入れ、気体生成物と固体生成物はともに反応器の頂部から吹出し、原料の接触が劣化し、反応時間が短くなり、転化率が低い。また、カーバイドと酸化カルシウムは1660℃以上になると、ともに溶融状態になって固まり、操作トラブルを誘起し易い。また、使用されている移動床予熱方法では閉塞現象が起こりやすく、操作性が悪い。
Claims (15)
- (1)粒度が1mm未満である粉末状の炭素含有原料と粒度が1mm未満である粉末状のカルシウム含有原料を用意する原料用意工程と、
(2)前記粉末状の炭素含有原料と粉末状のカルシウム含有原料を0.5:1〜3:1の重量比で混合する混合工程と、
(3)混合された後の原料を500〜1500℃まで予熱する予熱工程と、
(4)酸素含有雰囲気において、前記炭素含有原料の一部を燃焼することで、前記混合物を直接加熱することにより、高温反応を行う反応工程であって、混合物の反応温度を1700℃〜1950℃にするように、炭素含有原料におけるCに対する、酸素含有雰囲気におけるO 2 のモル比を0.1〜0.6にする反応工程と、
(5)生産物のカーバイドを反応器の底部に位置する排出口から排出し、気体の副生産物を反応器の頂部に位置する排気口から排出する排出工程と、
を含むカーバイドの製造方法であって、
前記予熱工程で使用される燃料は、粉末状の炭素含有原料、(1)から(5)の工程を含むカーバイドの前記製造方法で得られた気体生成物のCO又は補助燃料であり、予熱で使用される酸素含有気体は酸素ガス、酸素リッチ空気又は空気であることを特徴とするカーバイドの製造方法。 - 前記炭素含有原料とカルシウム含有原料の重量比は0.7:1〜2:1であることを特徴とする請求項1に記載のカーバイドの製造方法。
- 前記酸素含有雰囲気には純酸素及び酸素リッチ空気を含むことを特徴とする請求項1に記載のカーバイドの製造方法。
- 前記粉末状の炭素含有原料と粉末状のカルシウム含有原料の粒度はすべて0.3mmより小さいことを特徴とする請求項1に記載のカーバイドの製造方法。
- 前記炭素含有原料は石炭、コーライト及びコークス中のいずれか又はこれらの混合物であり、前記カルシウム含有原料は炭酸カルシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム及びカーバイドスラグ中のいずれか又はこれらの混合物であることを特徴とする請求項1に記載のカーバイドの製造方法。
- 前記予熱燃料が(1)から(5)の工程を含むカーバイドの前記製造工程で得られた気体生成物のCOである場合、COと空気との体積比は1:2.5〜1:4であることを特徴とする請求項1に記載のカーバイドの製造方法。
- 原料予熱ユニット及び反応ユニットを備え、カーバイドを製造するためのシステム(S)であって、
前記原料予熱ユニットは、固体原料ミキサー(12)とフィーダー(13)を備える原料混合フィーダー装置(1)と、原料入口(16)、吸気口(17)、第1の排気口(18)及び第1の固体原料出口(19)が設けられた予熱装置(2)と、気体圧縮装置(3)と、第1の熱交換器(11)とを含み、
前記固体原料ミキサー(12)の出口は前記フィーダー(13)の入口と連通し、
前記原料混合フィーダー装置(1)の出口(1-1)は前記予熱装置(2)の原料入口(16)と連通し、前記予熱装置(2)は吸気口(17)を介して前記気体圧縮装置(3)と連通し、前記予熱装置(2)は第1の排気口(18)を介して前記第1の熱交換器(11)と連通し、
前記反応ユニットは、フィーダー装置(4)と、原料噴出口(6)、第2の排気口(7)及び生成物排出口(8)が設けられた反応器(5)と、第2の熱交換器(9)とを備え、前記原料噴出口(6)には酸素含有気体入口(6-1)が設けられており、前記フィーダー装置(4)の固体物質入口(4-1)は前記予熱装置(2)の第1の固体物質出口(19)と連通し、前記フィーダー装置(4)の固体物質出口(4-2)は前記反応器(5)の原料噴出口(6)と連通し、前記反応器(5)における第2の排気口(7)は前記第2の熱交換器(9)の吸気口と連通し、前記第2の熱交換器(9)の排気口は前記予熱ユニットの気体圧縮装置(3)に接続され、熱交換された後気体の一部は予熱ユニットにおける気体圧縮装置へ入り、一部は他のユニットへ入り、
反応気体生成物は反応器(5)の頂部に位置する第2の排気口(7)から排出され、生成物のカーバイドは反応器(5)の底部に位置する排出口(8)から排出され、
前記予熱装置(2)によって使用される燃料は、粉末状の炭素含有原料、原料予熱ユニット及び反応ユニットを備え、カーバイドを製造するための前記システム(S)で得られた気体生成物のCO又は補助燃料であり、予熱で使用される酸素含有気体は酸素ガス、酸素リッチ空気又は空気であり、
前記反応器(5)によって使用される燃料は、粉末状の炭素含有原料である
ことを特徴とするカーバイドの製造システム。 - 前記フィーダー装置(13)及び/又は前記反応ユニットのフィーダー装置(4)に気体吹入口が設けられていることを特徴とする請求項7に記載のカーバイドの製造システム。
- 前記予熱装置(2)は予熱器(14)を含み、当該予熱器は流動床又は気流床であり、
前記予熱器(14)が気流床である場合、前記予熱装置(2)はさらに気固分離器(15)を含み、当該予熱装置(2)の第1の固体物質出口(19)と第1の排気口(18)は前記気固分離器(15)に設けられていることを特徴とする請求項7に記載のカーバイドの製造システム。 - 前記気固分離器(15)はサイクロンセパレータであることを特徴とする請求項9に記載のカーバイドの製造システム。
- 前記フィーダー(13)とフィーダー装置(4)は螺旋フィーダー又はU字状の空気作動弁フィーダーであることを特徴とする請求項7に記載のカーバイドの製造システム。
- 前記第2の熱交換器(9)と第1の熱交換器(11)は管束熱交換器、パネル式熱交換器又は廃熱ボイラーであることを特徴とする請求項7に記載のカーバイドの製造システム。
- 前記反応器(5)の原料噴出口(6)は単一噴出口、対設噴出口又はマルチ噴出口であることを特徴とする請求項7に記載のカーバイドの製造システム。
- 前記気体圧縮装置(3)と第2の熱交換器(9)の連通パイプに補助燃料入口が設けられていることを特徴とする請求項7に記載のカーバイドの製造システム。
- 前記予熱装置(2)と反応ユニットのフィーダー装置(4)との間に貯蓄装置が設けられていることを特徴とする請求項7に記載のカーバイドの製造システム。
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