NO811675L - Fremgangsmaate til avkjoeling av smeltet kalsiumkarbid, samt innretning til gjennomfoering av fremgangsmaaten - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til av-kjøling av smeltet kalsiumkarbid, idet kalsiumkarbidet avstikkes fra en ovn ved 1 900 - 21 00°C, deretter avkjøles og knuses, samt en innretning til gjennomføring av fremgangsmåten.

Ved en kjent framgangsmåte (DE-AS 19 19 4-U)

blir smeltet kalsiumkarbid som ved forgassing gir 2 95 l/kg azetylen foravkjølt i en skinnevogn over en varighet på 4. timer inntil overflatetemperaturen omtrent utgjør 600°C hvorpå, den dannede kalsiumkarbidblokk uttas, og bringes på

en langsom transportinnretning hvorpå blokken i løpet av

14- timer avkjøles til ca. 200°C, og deretter grovbrytes

av en grovbryter til en korning på ca. 100 mm korndiameter. Den grovbrutte kalsiumkarbid has i en laghøyde på ca, 30 cm

på et kassebånd hvis hastighet er innstilt således at det avkastede kalsiumkarbid har en temperatur på ca. 150°C. Kalsiumkarbidet gir da ennå 293,5 l/kg azetylen således at

det opptrer et azetylentap på 1,5 l/kg kalsiumkarbid.

Den kjente fremgangsmåte har i forhold til den nevnte fremgangsmåte ifølge DE-PS 11 4-8 216 allerede en rekke fordeler, har imidlertid som tidligere en betraktelig u-

lempe at det må drives en stor omstendelig apparatur, for det annet er oppholdstiden gjennom de lange avkjølingstider innen anlegget utpreget stor, anleggets flatebehov er u-tilfredsstillende og azetylentapet for høyt.

Oppfinnelsens oppgave er betraktelig å senke kalsiumkarbidets kjøletid, og å redusere den store apparatur til et minimum, idet samtidig platbehovet er lite, og det oppnås et kalsiumkarbid-granulat av ca. 150<W>C med et mini-malt tap av azetylen og den anvendte energi utnyttes optimalt.

Denne oppgave løses ved en fremgangsmåte av den innledningsvis omtalte type i henhold til oppfinnelsen ved at det smeltede kalsiumkarbid først oppløses i dråper, deretter avkjøles dråpene inntil under 200°C. Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, spesielt ved dråpedannelsen.oppnås at kal siumkarbid -partiklene.s overflate i løpet av kort tid økes meget sterkt, således at det lettes en tilsvarende varme-utstråling, resp. varmeutveksling med et kjølemedium. Dessuten kan det ved en slik fremgangsmåte sees bort fra skinn-systemer, transportbånd, avkjøling, kraner og et flertall skinnevogner, likeledes spm på store kjølehaller hvori kjøletidene må/avventes.

I detalj, f ore s.krive s ifølge oppfinnelsen at kalsiumkarbid-dråpene avkjøles to-trinnet, i første rekke ca. 500-600°C i første trinn, og deretter til ca. 150°C i annet trinn, og etter til sammen mindre enn Lu time uttas som granulat. Derved har det vist seg spesielt hensiktsmessig når kalsiumkarbid-dråpene for avkjøling innføres minst et hvirvelsjikt av faststoff og inertgass. Avkjølingen i hvirvelsjikt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen har den fordel at det foregår en meget høy utveksling av energi-innhold mellom kalsiumkarbid-dråpene på den ene side og hvirvelsjiktet som kjøleflate av hvirvelsjikt-kjøleren på

den annen'.side, således at det på de korteste strekninger muliggjøres en meget stor avkjøling.

I følge oppfinnelsen kan det også være foreskrevet at det som faststoff på hvirvelsjiktet anvendes kornet kasliumkarbid. Samtidig er det også mulig at det smeltede kalsiumkarbid i en dispergeringsdyse ved hjelp av en inert-gass oppløses i dråper.

I ytterligere utførelse er det ifølge oppfinnelsen foreskrevet at det som inertgass til opphvirvling av faststoff til dispergering av det smeltede kalsiumkarbid, samt til befordring av fast-kalsiumkarbid fra første til annet hvirvelsjikt, anvendes ovngass fra kalsiumkarbid-ovnen, og denne ovnsgass føres i kretsløp idet - trykk og hastighet er forandrebart. Denne såkalte karbidovnsgass inneholder vanlig-vis ca. 85 vol% CO, ca. 12-15 vol^m H^, samt spor av N2, C02og CH^.

På denne måte opptrer det ikke overflatereaksjoner på kalsiumkarbid-dråpene hvorved azetylenutbyttet vesentlig økes med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

For virkningsgrad-forbedring av den samlede pro-sess og spesielt til energi- og varmegjenvinning, foreskrives ifølge oppfinnelsen også forholdsregler til minst

delvis utnyttelse av kalsiumkarbidets varmeinnhold til da mp f rembr ing el se.

Likeledes kan også den til inertgassen (driftsgass) ved polytrop kompressjon tilførte varme utnyttes minst delvis til dampfrembringelse.

Den fremstilte damp kan utnyttes til drift av komprimerere for den til opphvirvling av det faste stoff bestemt inertgass (hvirvelgass) og/eller til fremstilling av elektriskoenergi og/eller innmates i et overordnet;;damp-nett.

Den frembrakte elektriske energi kan på sin side igjen anvendes i fremgangsmåten, re sp.anlegget til fremstilling av kalsiumkarbid, f. eks. for å drive .-elektroden av kalsiumkarbid-ovnen og/eller élektriske drivmotorer og/eller den kan innmates i et overordnet strømnett.

Fremgangsmåten foreskriver også en innretning til gjennomføring;-av fremgangsmåten til avkjøling av smeltet kalsiumkarbid som karakteriserert ved en oppvarmbar eller avkjølbar tilløpsrenne og en dispergeringsdyse for smeltet kalsiumkarbid, samt to etter hverandre koblede hvirvelsjikt-kj ølere .

Ifølge oppfinnelsen kan det også mellom tilløps-rennen og dispergeringsdysen mellomkobles samle- og doserings-digel, og mellom de to hvirvelsjikt-kjølere være foreskrevet en pneumatisk transport-strekning.

I henhold til oppfinnelsen er innretningen for-trinnsvis kapslet, praktisk talt fullstendig gasstett, hvor 4-ved det lar seg begrense en røk-, støv-, lukt- og larm-belastning for omgivelsene til et minimum.

For optimal dannelse av kalsiumkarbid-dråper kan innretningene ifølge oppfinnelsen også inneholde tilsvarende innbygninger i strålegangen av dispergeringsdysen, herved kan det dreie seg om avdrypningskanter, innretninger til bølgedempning av strålen, eller innretning til frembringelse av en lamell av smeltet kalsiumkarbid.

Eksempel

I nedenfor under henvisning til tegningen omtalte anlegg er egnet til å avkjøle ca. 20 t/time kalsiumkarbid av rundt 2000°C til rundt 150°C, og dertil å frem-bringe rundt 21,8 t/time høytrykkdamp (350^0, 90 bar) fra avvarmen. Fra avstikningshullene av en eller flere karbid-ovner, kommer 20 t/time omtrent 2000°C varmet smeltet kalsiumkarbid over ledning 1 i et til antallet avstikningsåpninger tilsvarende antall av kapslede renner 2. Disse er ut-

rustet med en dobbel mantel, hvori gjennom det alt etter behov kan føres et kjølemedium eller spesielt ved starting en varmgass (røkgass, brenneravgass).

Det smeltede kasiiumkarbid strømmer over ende

2 i en samle- og do seringsdigel 3, som likeledes er utstyrt med en dobbelmantel. En del av den iboende varme går der-

ved tapt ved utstråling. Kålsiumkarbidet avkjøler seg deretter til ca. 1950°C. Utstrømningsåpningen fra samle- og do ser ing sdigel 3 er stillbar ved hjelp av en kjegle 4-« Gjennom denne åpning strømmer det smeltede kalsiumkarbid inn i sentral-røret av dispergeringsdysen 5»som under i et hvirvelsjikt-apparat 6. Dispergeringsdysen 5 er utformet som tostoff-forstøvningsdyse. Ved hjelp av en ringspalte rundt sentral-røret ble kalsiumkarbidstrålen (rundt 10,9 m /time) av den over ledning 7 med en temperatur på 24.0°C og en lineær gass-hastighet på rundt 100 m/sek tilførte driftsgass (ca.

1800 m^ karbidovnsgass i.-N./h, d.v.s. 1,013 bar dg 273.15 K) oppløst i dråper. Den ønskede midlere dråpediameter utgjør 5 mm, den kan imidlertid ved valg av fortrykk og hastighet av driftsgassen varieres innen et vidt område. Dråpene av smeltet kalsiumkarbid strømmer i hvirvelsjikt-apparatet 6 nedenifra varm driftsgass (62.200 m karbidovnsgass i.N./h).

Mens den forenede driftsgass (rundt 64- 000 mo karbidovnsgass i.N./h) rundt 600°C forlater hvirvelsjikt-apparatet 6 over en avstøpnings-zyklon 8, faller dråpene av smeltet karbid under hurtig avkjøling, og omgående stivning i hvirvelsjiktet. Dråpene* ■ og de derav dannede granuler av kalsiumkarbid avgir, den iboende varme ved varmeledning og varmestråling hurtig med den ved til strømningsbunnen av hvirvelsjikt-apparatet 6 med rundt 290°C fra ledning 9 inn-tredende driftsgass og til kjøleflaten av hvirvelsjikt-apparatet 6. Kalsiumkarbidet avkjøler seg derved til rundt 600 C, mens rundt 64. 000 m i.N./h driftsgass oppvarmes til rundt 600°C. Ved hjelp av et overløp forlater de ca. 600°C varme kalsiumkarbid-granuler etter en midlere oppholdstid på 20 minutter hvirvelsjiktapparatet 6 over en zellehjul sluse 10 og innbringer en fra ledning 11 over ventil 12 ankomne driftsgass-delstrøm på ca. 30 700 m^ i.N./h og rundt 135°C over en pneumatisk transportstrekning 13, en zyklon 14- og et ytterligere zellehjul sluse 15 i en annen flere-trinns hvirvelsjikt-apparat 16. Her føres kalsiumkarbid-granulene i motstrøm til en fra ledning 11 over ventil 17 anko-mne driftsgassdelstrøm på ca. 31 500 m i.N./h. Hvirvelsjikt-apparatet 16 er derved dimensjonert således at ved det nederste trinn kan kalsiumkarbidgranulatet etter en midlere oppholdstid på 30 minutter uttas ved en temperatur på ca. 150°C, og en kornstørrelse på 0-6 mm over en zellehjul sluse 18.

Driftsgassen, som inntrer med rundt 135°C over •.; ventil 17 ved til strømningsbunnen av hvirvelsjikt-apparatet 16, oppvarmes trinnvis til rundt 4-50°C, og forlater over zyklonen 19,(kan alt etter støvdannelse også den stiplet tegnede omgåelsesledning benyttes forbi zyklonen 19) hvirvelsjikt -apparatet 16. De to driftsgassdelstrømmer fra transport-strekning 13 zyklon 14-, og ledning 20, samt fra hvirvelsjikt-apparatet 16 sammen ca. 62 200 m i.N./h blandes d 'en strålevifte 21 (også et venturi-rør kan foreskrives) idet det innstiller seg en blandingstemperatur på ca. 290°C. • Driftsgass-blandingen føres deretter over ledning 9 til til strømningsbunner av hvirvelsjikt-apparatet 6. De i zyklon 8 og 19 dannede støvmengder tilbakeføres over zellhjul slusen 22, resp. 23 likeledes i hvirvelsjikt-apparatet 6, hvor det finner sted en kornøkning.

De rundt 64. 000 nr i.N./h driftsgass, som av-støvet forlater zyklonen 8 og hvirvelsjikt-apparatet 6 med en temperatur på knapt 600°C, føres til en avvarming sdel.

I en dampfrembringer 24. omstilles i første rekke fra ca. 300°C varm kjelematevann, som stammer fra en foroppvarmer 25, rundt 15 t/h høytrykkdamp av 90 bar, og rundt 350°C.

Denne forenes med rundt 6,8 t/h høytrykksdamp

av samme trykk- og temperaturtrinn som oppstår ved kjøle-flaten av hvirvelsjikt-apparatet 6. Sammen kan det således rundt 21,8 t/h høytrykkdamp fra ledning 26. I dampfrem-bringeren 24- avkjøles driftsgassen fra rundt 600°C til rundt 325°C, og. kommer inn i kj elematevann -f oroppvarmeren 25, hvor den videreavkjøles til rundt 160°C, idet den iboende varme overføres til rundt 21,8 t/h kjelematevann som oppvarmer seg derved fra rundt 160°C til rundt 300°C, og føres dels til damp i-f rembringeren 24., dels til kjøleflatene av hvirvel-sj ikt-apparatet 6. Kvj elematevannet står under et trykk på rundt 90 bar. I et ytterligere kjelematevann for oppvarmet 27, avkjøles driftsgassen fra rundt 160°C til rundt 4-0°C, idet rundt 21,8 t/h friskt over ledning 28 tilført kjelematevann oppvarmes fra rundt 15°C, til rundt 125°C.

Før drif t sgass-kompremereren 29 avgrenes rundt 1800 m i.N./h driftsgass, og føres til dispergeringsgass-komprimerer 30. Mens et gassinnløp på sugeledningen av dispergeringsgass-komprimereren 30 over ventil 31 byr den mulighet å tilføre friskt driftsgass, kan over ventilen 32 bak kjelematevann-foroppvarmeren 27, driftsgassutsluses fra kr e t sl øp e t.

Rundt 62 200 w? i.N./h driftsgass av 40°C, kom-primeres av driftsgass-komprimereren 29»og den derved opp-varmede driftsgass avkjøles i en mellomkjøler 33 til rundt 135°C, idet i 33 oppvarmes rundt 21,8 t kjelematevann fra foroppvarmeren 27 fra rundt 125°C til rundt 160°C, og kommer videre inn i foroppvarmeren 25. Driftsgassen strømmer nå over ledning 11 til ventilene 12 og 17, hvor i.den oppdeles mellom den pneumatiske transport-strekning 13 og hvirvel-

sjiktapparat 16.

Dispergeringsgass-komprimereren 30, komprimerer den som dispergeringsgassen anvendte driftsgassmengde

(1800 m^ i.N./h) til ca. 8-10 bar. Derifra føres den med

en temperatur på 14-0°C over ledning 7 til dispergeringsdysen 5«

For oppvarming av samle- og do seringsdigel 3 renner 2 og eventuelt dispergeringsdyse 5, er det forskrevet en brennemuffel 34- som forsørges med brenngass og luft,

resp. oksygen. Ved utløpet på mantelen av renne 2, forlater røk- og brenngassene karbid-kjøleanlegget, og has i ellers tilstedeværende innretninger.

Da karbidet avkjøles i lukkede kar under inert-gassatmosfære, er utbyttetap av azetylen under avkjølingen mindre enn 0,3 l/kg kalsiumkarbid.

Selvsagt kan det omtalte utførelseseksempel dessuten modifiseres i mange henseender, uten av oppfinnelsens grunntanke derved ville bli forlatt. Oppfinnelsen er ikke spesielt begrenset til anvendelse av karbidovnsgass som dispergerings- hvirvel- og/eller transportgass, og det kan også være anordnet andre pneumatiske tran sport-strekninger idet det hensiktsmessig likeledes som transportgass anvendes en inertgass. Heller ikke er oppfinnelsen begrenset til den videste omtalte dispergeringsdyse til dråpedannelse, her kan det komme til anvendelse liktvirkende apparater.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte til avkjøling av smeltekalsium-karbid idet kalsiumkarbidet avstikkes fra en ovn ved 1 900 til 2100°C, deretter avkjøles og knuses, karakterisert ved at det smeltede kalsiumkarbid i første rekke oppdeles i dråper, og deretter av-kjøles dråpene til under 200°C.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at kalsiumkarbid-dråpene avkjø les to-trinnet til i første rekke ca. 500-600°C i første trinn, og deretter til ca. 150°C i annet trinn, og etter til sammen mindre enn en time uttas som granulat.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at kalsiumkarbid-dråpene for avkjøling tilføres minst et hvirvelsjikt av faststoff og inert-gass.

4.. Fremgangsmåte ifølge krav 3»karakterisert ved at det som faststoff anvendes kornet kalsiumkarbid .

5. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det smeltede kalsiumkarbid oppløses i en dispergeringsdyse ved hjelp av en inert-gass til dråper.

6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 3-5, karakterisert ved at det som inertgass til opphvirvling av faststoff til dispergering av det smeltede kalsiumkarbid, samt til befordring av fast kalsiumkarbid fra første til annet hvirvelsjikt, anvendes ovnsgass fra kalsiumkarbidovnen og denne ovnsgass føres til kretsløp idet trykk og hastighet er foranderlig.

7- Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert v:e d den minst delvise utnyttelse av varme innholdet av kalsiumkarbidet til damp-frembringelse.

8. Innretning til gjennomføring av fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved av en oppvarmbar og avkjølbar tilløpsrenne og en dispergeringsdyse for smeltet kalsiumkarbid, samt to etter hverandre koblede hvirvelsjikt-kjølere .

9. Innretning ifølge krav 8, karakterisert ved at det mellom tilløpsrenne og dispergeringsdyse er mellomkoblet en samle- og do seringsdigel, og mellom de to hvirvelsjiktkjølere er anordnet en pneumatisk transport-strekning.

10. Innretning ifølge krav 8 eller 9t karakterisert ved et med kapslet gasstett.

11. Innretning ifølge et av kravene 8-10, karakterisert ved at i dispergeringsdysens strålevei er anordnet innbygninger som forsterker dråpe-dannelsen av det smeltede kalsiumkarbid.