JPH0645556B2 - アセチレンを製造するための装置及び方法 - Google Patents

アセチレンを製造するための装置及び方法

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JPH0645556B2
JPH0645556B2 JP2515655A JP51565590A JPH0645556B2 JP H0645556 B2 JPH0645556 B2 JP H0645556B2 JP 2515655 A JP2515655 A JP 2515655A JP 51565590 A JP51565590 A JP 51565590A JP H0645556 B2 JPH0645556 B2 JP H0645556B2
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calcium
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reaction
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リュ，ホイル
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、炭化カルシウム及び塩化水素からアセチレン
及び塩化カルシウムを同時に製造する方法を含む。
現在実行されている技術において、水を含み且つゆっく
りと動く撹拌へらを備える大きなタンク中に炭化カルシ
ウムが充填される。炭化物が水面に落下され、そこで自
発的に反応させられる。アセチレンガスはタンク頂部か
ら引き出され、同時に水酸化カルシウム及び他の不純物
はタンクの底部に沈降する。反応器は、冷却水を含む内
部コイルによってまたはタンク外部に冷水を噴霧するこ
とによってまたはその両方によって冷却される。生成し
た水酸化カルシウムは、不純物と一緒に、排出され、工
業用の酸性流用または下水処理工場のｐＨバランスを維
持するために低価値の中和剤として備蓄されそして処理
される。用途に応じて、アセチレンは高圧容器中で圧縮
されそして保存され、または、化学供給原料として用い
られる場合には、近くの化学製品加工工場にパイプ輸送
される。
この技術の現状についての問題点は以下の通りである： Ａ．炭化物と水が未制御で接触することは反応速度の調
節を低下しそして発熱の可能性をもたらす。発熱は、炭
化カルシウム粒子がアセチレンの発生によって浮き上が
りそして水面に上昇するときに生じ、そこで該粒子は水
中に沈んでいたときに効果的であった冷却の利点なしに
激しく反応する。冷却の欠如と反応の高い発熱性は、粒
子を発熱体すなわち高温に加熱する局在化した温度上昇
をもたらし得る。もし、アセチレンの圧力が絶対圧で約
１９０ｋＰａよりも高いと、この条件はアセチレン中で
爆発または爆燃反応を起こし、かなりの圧力上昇、容器
の破裂、及び内容物の制御できない放出をもたらし得
る。この条件は、重大な火災及び安全に対する危険を示
す。従って、乏しい反応制御は逆反応を起こりやすくし
且つ主反応容器が低い運転圧力で運転されることを必要
とする。
Ｂ．近年実行されている技術は撹拌タンク反応器型の単
一の反応容器を用いている。撹拌タンク反応器の固有の
特徴のため、未反応の炭化物の排出を回避するのに炭化
物全体との関係で大きな容器が要求される。実際に、遅
い混合は、理想的なＣＳＴＲまたは理想的な栓流型反応
器(plug flow type reactor)のいずれでもない反応器を
もたらし、局在化した反応が起こることが余り知られて
いない。この条件は乏しい反応速度制御と定常的でない
操作をもたらす。
Ｃ．近年実行されている技術では炭化カルシウムと水と
の発熱反応で発生する利用可能な熱を極めてわずかしか
利用していない。近年実行されている技術において、発
生した熱をほとんどまたは全く利用していない。この熱
は、総計で、反応器中の利用可能な化学エネルギーの約
２０％になり、冷却するために浪費されている。
Ｄ．近年実行されている技術では、副生成物である水酸
化カルシウムの品質を改善する努力がほとんどまたは全
くなされていない。アセチレン製造において生成する水
酸化カルシウムは、炭化カルシウムの製造において用い
られる石炭、コークス及び石灰石から発生するかなりの
不純物を含む。これらの不純物は、生成した水酸化カル
シウムの市場価値を極端に低くまたは全くなくする。
本発明の目的は、上で明らかにした従来技術の問題を打
破することにある。
本発明の方法は、炭化カルシウムと水が反応してアセチ
レンと水酸化カルシウムを生成する２段階反応器系から
なる。次いで水酸化カルシウムは塩化水素と中和器中で
反応して塩化カルシウムを形成する。塩化カルシウムは
水性型で販売され得、あるいは乾燥器に送って無水型と
して販売可能な無水塩化カルシウムを生成し得る。本発
明は、独自の二重反応器配置を具体化し、そこでは水及
び炭化カルシウムが伴出流型反応器(entrained flow-ty
pe reactor) 反応器内で混合される。反応を、主反応器
において６０〜９０％反応が進行する滞留時間にて希釈
水層中で起こさせる。伴出された反応生成物及び未反応
の供給原料は上方に運ばれて第２反応器に送られる。第
２反応器は濃層の、層流栓流型反応器(laminar plug-fl
ow type reactor)からなる。水酸化カルシウム中間体生
成物は沈降させられそして反応器の底部から取り出され
る。未反応の水はあふれだし用のせきを用いて水酸化カ
ルシウムから分離され主反応器に循環される。主反応器
と副反応器は、反応の大部分が撹拌タンク反応器型配置
内で起こり、該配置は副反応器中で栓流反応器配置への
移行を受けるように組み合わされる。栓流反応器は炭化
カルシウムと水との反応を完了させることが出来る。過
剰の水の存在下、炭化カルシウムと水との反応は実際に
は１次の不可逆反応である。
図面 本発明の好ましい具体例を添付図面に示す。
図１は炭化カルシウム、塩化水素、及び水が反応してア
セチレン及び塩化カルシウムを形成する反応器系を示す
図表である。
図２は２段階反応器配置を示す図表である。
図３は縦形の管状主反応器の上部を詳細に示す図であ
る。
図４は副反応器を詳細に示す図である。
好ましい具体例の詳細な説明 図２は、最初の（主）反応器１０と副反応器１６とを示
す２重反応系全体を図示し、各反応器は図３及び４にさ
らに詳細に記載する。
図３に示すように、主反応器１０は縦形の管状設計の上
方部１１から構成されている。上方部１１には環状の降
水管１２を備え、そこに補給水が充填される。炭化カル
シウムは降水管１２の中央に導入されて水と並流に降水
管１２を通る。この地点で反応が起こる。反応物は上方
部１１の底部に進行し、そこで速度調節絞り１３を通っ
て循環する水と出会う。炭化カルシウムは、粒径が直径
約２〜３mmに達するまで上方区画の底部で水と反応し続
け、そしてその粒子は液体層の上方流れによって伴出さ
れ、副反応器に取り付けられたサイドアームを介して運
搬される。主反応器１０における滞留時間は１〜３分程
度である。
炭化カルシウムよりも高密度の炭化カルシウム中の未反
応不純物は速度調節絞り１３を通って下降し主反応器１
０の下方区画１４に堆積する。副反応器からの循環水は
主反応器１０の下方区画１４の底付近に導入される。こ
の循環水が導入される割合は速度調節絞り１３において
必要な速度によって決定される。この区画における速度
は、炭化カルシウムよりも大きな密度を有する粒子がこ
の領域を通って下降し、一方、炭化カルシウム粒子が粒
子の終端速度を超える速度によって上方に伴出されるよ
うに調節される。未反応及び重質不純物は、主反応器１
０の下方区画１４から連続的にまたは適当な弁（図示し
ない）を通じて定期的に引き出される。
反応が６０〜９０％終了後、未反応炭化カルシウム、中
間反応生成物、水酸化カルシウムは、アセチレン及び未
反応の水と一緒にサイドアーム連結器１５を通って図４
に示した副反応器１６に流れる。
副反応器１６は水酸化カルシウムの沈降時間が３０分か
ら２時間になるように十分な寸法の循環容器である。主
反応器１０からあふれ出た材料は内側環状領域１７に導
入されてそこで下方に流れそして水酸化カルシウムは濃
領域１８に沈降させられる。
未反応の炭化カルシウムは副反応器１６中で完全に反応
する。表面に浮かぶ未反応水は、同心の環状型の内部せ
き１９をあふれ出して、そこでポンプで管２０を通じて
主反応器１０の下方区画に送られる。沈降した水酸化カ
ルシウムは反応器領域の底方向にくまででかき集められ
る。くまで２１は、約１〜６ｒｐｍの適当な回転速度に
設計された機械装置２２によって運転される。
水酸化カルシウムは副反応器１６の底から管２３を通っ
て副反応器の底から引き出され、そして塩化水素中和器
（図示しない）に送られる。副反応器１６はまた万一フ
ィルター及び背圧逃がし装置（図示しない）が作動しな
い場合にアセチレンガスを排出するために過剰圧安全弁
２４を備える。副反応器は、また、アセチレンの自動反
応のより起こり得る爆発、爆燃を安全に排出するために
人のいない領域に安全に排出する破裂板２５を備える。
アセチレン製品は副反応器１６から発生してそこから管
２６を通じて取り出され、該製品の市場に販売させる要
求に応じて乾燥及び濾過装置（図示しない）に送られ
る。
図１に示したように、水酸化カルシウムは中和区画に送
られ、そこで塩化水素と混合される。中和反応器は１〜
５秒の滞留時間を可能にするのに十分な開放管状反応器
からなる。続いて起こる反応は、熱を発生し、溶解した
塩化カルシウム及び水を生じる。あるいは、無水塩化水
素を副反応器からの水酸化カルシウム流に加えて、塩酸
に追加の水を含まずに、同様の生成物を形成し得る。加
えられる塩酸の量はｐＨメータまたは他の適当なモニタ
ーによって検知して調節される。塩化カルシウム流れ中
に含まれる不溶の固形分はサイクロン分離器または沈降
塔を使用して重力分離され得る。あるいは、該溶液を乾
燥する前に濾過して不溶性固形物を除去し得る。
水性塩化カルシウムを製品として販売し、あるいは乾燥
機に送ってそこで塩化カルシウムから水を除去しても良
い。乾燥は塩化カルシウムの市場価値を改善する。主反
応器、副反応器及び中和器中で発生した熱は、安全性を
伴って可能な限り、塩化カルシウム溶液の感熱として保
持される。この高温度により、感熱は乾燥機のエネルギ
ー効率にかなり貢献し、乾燥操作を実行するのに加えな
ければならない外部熱の量を最小にする。反応器及び中
和器（図１参照）にて発生した過剰の熱は乾燥機中で用
いる空気を加熱するのに用い得る。乾燥機は液体を結晶
または固形物から蒸発するのに設計された任意の数の市
販の噴霧型乾燥器から構成し得る。副乾燥機を加えて更
に水和水の量を減じ得る。副乾燥器は追加の熱を必要と
し、市販の火熱乾燥機のタイプにし得る。乾燥操作した
製品は販売可能な無水塩化カルシウムである。
本発明に関して、上記の教示からすれば、追加の改良及
び変動が可能であることは明らかである。それゆえ、特
許請求の範囲内において、本発明を本文中に具体的に記
載した以外の方法で実施し得ることが理解されよう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デビネニ，プラサド エイ．ヴィー. アメリカ合衆国 84117 ユタ，ソルト レイク シティ，コブルクリーク ロード 5267，アパートメント ナンバー23エイ

Claims (36)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】(a) 主反応器及び副反応器からなる二段階
    反応器系、 (b) 粒状炭化カルシウムを主反応器に連続的に供給する
    ための手段、 (c) 炭化カルシウム及び水の水性相反応条件並びに炭化
    カルシウムを一部分反応させる滞留時間を提供するため
    に主反応器で粒状炭化カルシウムを過剰量の水と接触さ
    せるための手段、 (d) 工程(c) の部分的に反応した粒状炭化カルシウムを
    主反応器から副反応器に連続的に運ぶための手段、 (e) 副反応器に栓流型反応環境を提供するための手段、 (f) 反応系からアセチレンガスを取り出すための手段、
    及び (g) 副反応器から水酸化カルシウムを取り出すための手
    段、 を含むアセチレン製造装置。
  2. 【請求項２】副反応器から主反応器に水を循環させるた
    めの手段を追加的に含む請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】主反応器に提供される滞留時間が炭化カル
    シウムの６０〜９０％を反応させる程のものである請求
    項１記載の装置。
  4. 【請求項４】(c) の接触手段が、水の流れを炭化カルシ
    ウム粒子を通して上方に向けるための手段を含む請求項
    １記載の装置。
  5. 【請求項５】水の上昇流が、一部分反応した炭化カルシ
    ウム粒子を伴出しそしてそれらを搬送手段によって副反
    応器に運ぶように調節される請求項４記載の装置。
  6. 【請求項６】水の上昇流が、直径約２〜３ｍｍの寸法に
    達した炭化カルシウム粒子を伴出するように調節される
    請求項５記載の装置。
  7. 【請求項７】主反応器において炭化カルシウムと水との
    反応から生成された水酸化カルシウムが、上昇流で伴出
    されそして搬送手段によって副反応器に運ばれる請求項
    ５記載の装置。
  8. 【請求項８】主反応器から炭化カルシウムよりも大きい
    密度を有する粒子を除去するための手段を追加的に含む
    請求項１記載の装置。
  9. 【請求項９】粒子除去手段が、水の上昇流を炭化カルシ
    ウムよりも大きい密度を有する粒子が下方に運ばれるよ
    うな速度で提供するところの速度調節絞り帯域からなる
    請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】副反応器の栓流型反応環境が、炭化カル
    シウムと水との反応によって生成された水酸化カルシウ
    ムを沈降させる形状の副反応器によって提供される請求
    項１記載の装置。
  11. 【請求項１１】水酸化カルシウムが副反応器の底部にあ
    る稠密帯域に沈降する請求項１０記載の装置。
  12. 【請求項１２】副反応器から水酸化カルシウムを除去す
    るための手段が、稠密帯域からの流れを向ける手段から
    なる請求項１１記載の装置。
  13. 【請求項１３】副反応器から取り出した水酸化カルシウ
    ムを塩化水素と反応させて塩化カルシウムを形成するた
    めの中和器を追加的に含む請求項１記載の装置。
  14. 【請求項１４】塩化水素が塩酸である請求項１３記載の
    装置。
  15. 【請求項１５】塩化水素が無水塩化水素である請求項１
    ３記載の装置。
  16. 【請求項１６】塩化カルシウムを乾燥させるための手段
    を追加的に含む請求項１３記載の装置。
  17. 【請求項１７】主反応器において炭化カルシウムと水と
    の反応によって発生された熱を塩化カルシウム乾燥手段
    に運ぶための熱移送手段を追加的に含む請求項１６記載
    の装置。
  18. 【請求項１８】水酸化カルシウムと塩化水素との反応に
    よって発生された熱を利用して塩化カルシウムを乾燥さ
    せるための手段を追加的に含む請求項１３記載の装置。
  19. 【請求項１９】(i) 過剰量の水及び粒状炭化カルシウム
    を主反応器に連続的に加え、 (ii)主反応器において反応用の水及び炭化カルシウムを
    水性相反応条件下に接触させてアセチレンガス及び水酸
    化カルシウムを形成し、 (iii) 未反応炭化カルシウムを副反応器に移送し、 (iv)未反応炭化カルシウムを副反応器において栓流型反
    応条件下で反応させ、 (v) 主反応器及び副反応器で生成したアセチレンガスを
    回収し、そして (vi)副反応器から水酸化カルシウムを回収する、 ことからなるアセチレンの製造法。
  20. 【請求項２０】水を副反応器から主反応器に循環させる
    工程を追加的に含む請求項１９記載の方法。
  21. 【請求項２１】主反応器における滞留時間が、炭化カル
    シウムの６０〜９０％を反応させる程のものである請求
    項１９記載の方法。
  22. 【請求項２２】接触が、水の流れを炭化カルシウムの粒
    子を通して上方に向けることによって達成される請求項
    １９記載の方法。
  23. 【請求項２３】水の上昇流が、一部分反応した炭化カル
    シウム粒子を伴出して副反応器に移送するように調節さ
    れる請求項２２記載の方法。
  24. 【請求項２４】水の上昇流が、直径約２〜３ｍｍの寸法
    に達した炭化カルシウム粒子を伴出するように調節され
    る請求項２２記載の方法。
  25. 【請求項２５】主反応器において炭化カルシウムと水と
    の反応から生成された水酸化カルシウムが上昇流で伴出
    されて副反応器に移送される請求項２２記載の方法。
  26. 【請求項２６】主反応器から炭化カルシウムよりも大き
    い密度を有する粒子が除去される請求項１９記載の方
    法。
  27. 【請求項２７】粒子が、絞り帯域において水の上昇流に
    よって炭化カルシウムよりも大きい密度を有する粒子が
    下方に運ばれるような速度で除去される請求項２６記載
    の方法。
  28. 【請求項２８】副反応器における栓流型反応環境が、炭
    化カルシウムと水との反応によって生成された水酸化カ
    ルシウムを沈降させるような条件下にある請求項１９記
    載の方法。
  29. 【請求項２９】水酸化カルシウムが、副反応器の底部に
    ある稠密帯域に沈降する請求項２８記載の方法。
  30. 【請求項３０】水酸化カルシウムが、稠密帯域からの流
    れを管に向けることによって副反応器から除去される請
    求項２９記載の方法。
  31. 【請求項３１】副反応器から除去された水酸化カルシウ
    ムが塩化水素と反応されて塩化カルシウムを形成する請
    求項１９記載の方法。
  32. 【請求項３２】塩化水素が塩酸である請求項３１記載の
    方法。
  33. 【請求項３３】塩化水素が無水塩化水素である請求項３
    １記載の方法。
  34. 【請求項３４】塩化カルシウムが乾燥される請求項３１
    記載の方法。
  35. 【請求項３５】主反応器において炭化カルシウムと水と
    の反応によって発生された熱が、塩化カルシウムを乾燥
    する手段に運ばれる請求項３４記載の方法。
  36. 【請求項３６】水酸化カルシウムと塩化水素との中和に
    よって発生された熱が、塩化カルシウムを乾燥させるの
    に使用される請求項３１記載の方法。
JP2515655A 1989-10-30 1990-10-25 アセチレンを製造するための装置及び方法 Expired - Lifetime JPH0645556B2 (ja)

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