Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania weglika wapnia przez reakcje koksu z wapnem w obec¬ nosci tlenu w piecu tlenotermicznym, zwanym równiez piecem karbotermicznym, przy czym koks wytwarza sie w piecu trzonowym.Wytwarzanie tlenotermicznego weglika wapnia znane jest od dawna (Chemie-Ingenieur-Technik28, 1956, 4—5). Energie potrzebna do tworzenia weglika, która musi byc do dyspozycji w bardzo wysokiej temperaturze, okolo 2000 — 2500°C, dostarcza sie przy tym przez spalanie koksu z wysokoprocentowym tlenem. Po przezwy¬ ciezeniu trudnosci technicznych uzywano pieców o wydajnosci 100 ton weglika dziennie, przy czym stosowano koks z wegla kamiennego w brylach. Z powodu wad ekonomicznych zaniechano jednak tlenotermicznego otrzy¬ mywania weglika na korzysc otrzymywania elektrotermicznego. W tym elektrotermicznym sposobie postepowa¬ nia bylo juz znane zastosowanie koksu zwegla brunatnego, jednak nie byla mozliwa substytucja stosowanego zwykle koksu z wegla kamiennego lub antracytu w ilosciach, które na ogól przekraczaja znacznie dwie trzecie (Braunkohle 11, 1975, 361). Ostatnio rezygnowano raczej z powodu kosztów ze stosowania koksu formowanego zwegla brunatnego w nowoczesnych piecach karbidowych. Poza tym dotychczas nie jest mozliwe zasilanie elektrotermicznych pieców karbidowych wylacznie koksem drobno zmielonym.W ostatnim czasie nabiera znowu znaczenia jako alternatywa w odniesieniu do elektrotermicznego wytwa¬ rzania weglika wapnia wytwarzanie tlenotermiczne, jesli nawet oplacalnosc nie moze jeszcze dotad w pelni zadowalac.Obecnie znaleziono nieoczekiwanie mozliwosc zastosowania przy tlenotermicznym otrzymywaniu weglika wapnia jako substancje wsadowa nie tylko koksu z wegla kamiennego lub antracytu albo ich mieszanin z koksem zwegla brunatnego, lecz równiez samego koksu zwegla brunatnego, który w postaci mialkiego koksu stanowi szczególnie niedrogi nosnik wegla. Mozna przy tym osiagnac jednoczesnie jeszcze dalsze zalety dla polepszenia tlenotermicznego otrzymywania weglika wapnia.Niniejszy wynalazek dotyczy zatem sposobu otrzymywania weglika wapnia przez reakcje koksu z wapnem w obecnosci tlenu w piecu tlenotermicznym, który polega na tym, ze wegiel poddaje sie koksowaniu w piecu2 122 735 trzonowym przy temperaturze gazu odlotowego wynoszacej co najmniej 750 °C, korzystnie 1100°C- 1500 °C; otrzymany w ten sposób koks o wystepujacej jeszcze w nim wewnatrz temperaturze powyzej 500 *C doprowadza sie bezposrednio do tlenotermicznego procesu piecowego i w piecu tlenotermicznym z dodatkiem wapna i tlenu otrzymuje sie weglik wapnia. Trzeba przy tym szeroko wyjasnic pojecie tlenotermicznego procesu piecowego; rozumie sie tutaj nie tylko doprowadzanie koksu do bezposredniego zbiornika reakcyjnego, raczej koks moze byc doprowadzany równiez do aparatów podlaczonych wstepnie lub bezposrednio, w których nastepuje wstepne wymieszanie z innymi skladnikami wsadowymi, w szczególnosci z wapnem, które zostaje przez to podgrzane.Wazne jest jedynie to, aby ogólne cieplo koksu zostalo wprowadzone bezposrednio albo posrednio do pieca tlenotermicznego.Pod pojeciem wegiel nalezy rozumiec wszystkie materialy zawierajace wegiel, jakie mozna zwykle stoso¬ wac w piecu trzonowym, np. wegiel kamienny, wegiel brunatny, koks naftowy. W kazdym przypadku koks otrzymany w piecu trzonowym doprowadza sie do pieca tlenotermicznego. Szczególna zalete stanowi zastosowa¬ nie wegla brunatnego. Suszy sie go korzystnie do zawartosci wody ponizej okolo 25% wagowych, w szczegól¬ nosci ponizej okolo 15% wagowych, np. za pomoca pary przeciwpreznej. Wielkosc ziarna mozna dobierac ponizej 20 mm, korzystnie ponizej 6 mm, w szczególnosci nawet ponizej 3 mm. Mozliwe jest jednak równiez stosowanie wegla w kawalkach, np. formowanego o wielkosci do 150 mm. Oczywiscie nalezy zawsze zwracac uwage na to, aby koks opuszczajacy piec trzonowy mial maksymalnie taka wielkosc ziarna, aby mozliwe bylo stosowanie go w piecu tlenotermicznym.Sposób wedlug wynalazku umozliwia w korzystny sposób stosowanie w szczególnosci równiez koksów drobnoziarnistych.Koksowanie substancji wsadowych zawierajacych wegiel w piecu trzonowym przeprowadza sie w znany sposób. Temperatura gazu odlotowego powinna byc wyzsza od temperatury kalcynowania, to znaczy na ogól powyzej 900*C, temperatura odciaganego koksu przy temperaturze kalcynowania powyzej 500°C. Otrzymane w ten sposób koksy przy zaproponowanej kombinacji nie zawieraja wody, zawieraja 0,5-20,0% wagowych czesci lotnych i 3 — 12% wagowych popiolu. Zawartosc samego wegla moze wynosic 65-90% wagowych i wiecej.Wedlug dalszej mysli przewodniej niniejszego wynalazku cieplo odlotowe pieca trzonowego a takze pieca tlenotermicznego zostaje uzyte przynajmniej czesciowo, korzystnie jednak mozliwie calkowicie do wytwarzania pary. Mozna przy tym do kotla na cieplo odlotowe dolaczyc spalanie nastepcze, w którym zostana spalone skladniki palne znajdujace sie w gazie odlotowym. Przy optymalnym wykorzystaniu ciepla gazu odlotowego mozna np. pokryc zapotrzebowanie na energie cieplna do suszenia wegla brunatnego, jak równiez ogólne za¬ potrzebowanie na prad elektryczny urzadzenia i dostarczyc energie do wytwarzania tlenu. Wytworzona para moze byc zatem uzyta w szczególnie korzystnej postaci wykonania wynalazku przynajmniej czesciowo do otrzy¬ mywania tlenu i do suszenia wegla stosowanego w piecu trzonowym.Koks otrzymany i odciagany z pieca trzonowego doprowadza sie bezposrednio do procesu w piecu karbido¬ wym. Przez to w porównaniu ze znanym sposobem z zastosowaniem koksu zwyklego rodzaju zmniejsza sie znacznie zapotrzebowanie na energie cieplna do podgrzewania koksu i oszczedza sie wszelkich kosztów zwykle przyjetego chlodzenia koksu. Wprowadzenie do pieca tlenotermicznego przeprowadza sie w znany sposób, np. przez sluzy albo z gazem nosnym albo tez przez wykorzystanie sily ciezkosci. Równiez eksploatacje pieca przeprowadza sie w znany sposób. Otrzymany weglik wapnia pod wzgledem wlasciwosci odpowiada weglikowi otrzymanemu w piecach elektrotermicznych i, tak samo jak gaz surowy z pieca, moze byc stosowany w znany sposób, przy czym mozna zastosowac nadmiar energii np. do przeksztalcenia gazu surowego w gaz syntezowy.W sposobie wedlug wynalazku mozna teraz doprowadzac koks z pieca trzonowego przez jedna albo kilka izolowanych cieplnie rur zaladowczych, wyksztalconych jako rury spadowe, do zbiornika reakcyjnego pieca karbotermicznego, przy czym przez wyrównanie cisnienia w zbiorniku reakcyjnym zapobiega sie wylotowi gazu przez rury zaladowcze. Wedlug wynalazku mozna w szczególnie korzystny sposób zmieszac goracy koks z pieca trzonowego przynajmniej z czesciami wapna w przyblizeniu o takiej samej wielkosci ziarna i dopiero te mieszani¬ ne doprowadzic do zbiornika reakcyjnego pieca karbotermicznego. Doprowadza sie przy tym na ogól do gorace¬ go koksu taka ilosc wapna do jego wstepnego podgrzewania, ze temperatura mieszaniny wapna i koksu przed wejsciem do zbiornika reakcyjnego wynosi okolo 600#C albo ponizej. Ten sposób postepowania umozliwia przeprowadzenie technicznego transportu mieszaniny bez wad, poniewaz temperatura zmieszania jest nizsza od temperatury bardzo goracego koksu, przy czym czesc ciepla zostaje pobrana przez wapno. Jednakze ogólna ilosc ciepla przechodzi do zbiornika reakcyjnego, gdzie, co jest dalsza zaleta, unika sie szczytów temperatury i za¬ pewniony jest równomierny przebieg temperatury w zbiorniku reakcyjnym i przebieg reakcji.Wedlug wynalazku goracy koks lub goraca mieszanine wapna i koksu mozna przynajmniej czesciowo wdmuchiwac do zbiornika reakcyjnego pieca karbotermicznego. Towdmuchiwanie przeprowadza sie wówczas za122 735 3 pomoca piecowego gazu obojetnego, to znaczy w szczególnosci za pomoca plecowego gazu odlotowego, zawiera¬ jacego CO. Tapostac wykonania wynalazku, w której nastepuje wdmuchiwanie skladników otrzymanych z pieca trzonowego, umozliwia to, ze ten ostatni, np. z przyczyn uksztaltowania przestrzennego, nie jest umieszczony nad piecem tlenotermicznym, lecz obok niego.Sposób wedlug wynalazku umozliwia równiez eksploatacje pieca karbidowego takze tylko za pomoca koksu z wegla brunatnego. Dalsza, szczególna zalete stanowi to, ze mozna teraz przeprowadzic równiez tleno- termiczne wytwarzanie weglika calkowicie za pomoca koksu mialkiego. Tlenotermiczne otrzymywanie weglika wapnia jest znacznie polepszone pod wzgledem budzetu energii, a tym samym pod wzgledem oplacalnosci.Przyczynia sie do tego równiez to, ze ewentualnie obecne skladniki popiolu z wegli zostaja równiez przeprowa¬ dzone w weglik wapnia.Na zalaczonym rysunku przedstawiono sposób wedlug wynalazku schematycznie i przykladowo i wy¬ jasniono w nastepujacych przykladach, przy czym w szczególach przedstawiona i opisana kombinacja nie stano¬ wi ograniczenia wynalazku.Wegiel brunatny zmielony do wielkosci ziarna 0—10 mm suszy sie w podlaczonym wstepnie urzadzeniu 1 z zastosowaniem pary przeciwpreznej z turbiny 2 dc zawartosci 14% wagowych wody. Otrzymane przy suszeniu opary lub kondensaty zostaja odprowadzone. Wysuszony wegiel przechodzi do pieca trzonowego 3, gdzie zostaje poddany koksowaniu z doprowadzeniem powietrza przy temperaturze przestrzeni gazowej wynoszacej np. 1400*C. Gazy odlotowe opuszczajace przestrzen gazowa stosuje sie w kotle na cieplo odpadkowe 4 do wytwarzania przegrzanej pary wysokopreznej, która prowadzi sie do turbiny 2. Moc przeksztalcona w turbinie w energie mechaniczna zostaje zuzyta do niskotemperaturowego rozkladu powietrza w urzadzeniu 5 i tym sa¬ mym do otrzymywania tlenu potrzebnego w tlenotermicznym piecu karbidowym 6 oraz do wytwarzania pradu w pradnicy. Koks odciagany z pieca trzonowego 3 o temperaturze 900*C wprowadza sie np. za pomoca ukladu strumieniowego w strumieniu gazu nosnego utworzonym z gazu odlotowego pieca karbidowego, do zbiornika reakcyjnego, do którego nastepnie wprowadza sie wapno i tlen pochodzacy z urzadzenia 5. Gaz odlotowy z pieca karbidowego 6, który opuszcza go w temperaturze okolo 600°C, uzywa sie po odpyleniu w odpylaczu cyklono¬ wym 7 do podgrzania wody do zasilania kotla. Czesc gazu odlotowego moze sluzyc nastepnie jako gaz nosny dla koksu z pieca trzonowego. Z pieca karbidowego 6 pobiera sie weglik. Poniewaz gaz surowy z pieca sklada sie z okolo 87% objetosciowych CO i okolo 12% objetosciowych H2, wskazana jest konwersja tego gazu odlotowe¬ go w konwertorze z wykorzystaniem wyzej wymienionego nadmiaru na gaz syntezowy.Przyklad I (przyklad porównawczy). 28 t/h koksu z wegla brunatnego poddaje sie reakcji razem z 15 t/h wapna (zawartosc CaO 94% wagowych) i 17.300 m3 (mierzone pod cisnieniem 1,013*105Pa i w temperaturze 0aC) /h tlenu w piecu tlenotermicznym z utworzeniem 13 t/h weglika wapnia (zawartosc weglika 80% wago¬ wych). Z pieca karbidowego otrzymuje sie 43.000 m3 (mierzone pod cisnieniem 1,013*105Pa i w temperaturze 0*C)/h gazu surowego o temperaturzeokolo 600°C.Przyklad 11 (wedlug wynalazku). Postepuje sie jak w przykladzie I, przy czym koks nie zostaje oziebiony, lecz doprowadzony na goraco do reaktora. Ze 139 t/h surowego wegla brunatnego (zawartosc wody 60,0% wagowych) otrzymuje sie 65 t/h wegla suchego (uziarnienie do 10 mm, zawartosc wody 14% wagowych). Z po¬ wodu zasilania goracym koksem maleje potrzebna ilosc koksu do 23 t/h, który za piecem trzonowym ma temperature okolo 900*C. Koks miesza sie z 7,5 t/h wapna o uziarnieniu do 5 mm i jeszcze goraca mieszanine o temperaturze okolo 600°C doprowadza sie do zbiornika reakcyjnego i tam poddaje sie reakcji z wapnem resztkowym i, z powodu wprowadzania koksu goracego, z iloscia tlenu zredukowana do 13.400 m3 (mierzone pod cisnieniem 1,013*105Pa i w temperaturze 0°C) /h.Przyklad III (wedlug wynalazku). Postepuje sie jak w przykladzie II, przy czym jednakze 23 t/h koksu, który ma za piecem trzonowym temperature okolo 900 °C, doprowadza sie z ta temperatura do tlenotermiczneo procesu piecowego. Koks w procesie tym miesza sie najpierw z 15 t/h wapna i jeszcze goraca mieszanine o tempe¬ raturze okolo 400*C doprowadza sie do zbiornika reakcyjnego i tam poddaje reakcji z tlenem.Zastrzezen i a patentowe 1. Sposób wytwarzania weglika wapnia przez reakcje koksu z wapnem w obecnosci tlenu w piecu tlenoter¬ micznym, znamienny tym, ze wegiel poddaje sie koksowaniu w piecu trzonowym przy temperaturze gazu odlotowego wynoszacej co najmniej 750*C, otrzymany w ten sposób koks o wystepujacej jeszcze w nim wewnatrz temperaturze powyzej 500°C doprowadza sie bezposrednio do tlenotermicznego procesu piecowego i w piecu tlenotermicznym z dodatkiem wapna i tlenu otrzymuje sie weglik wapnia. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako wegiel w piecu trzonowym stosuje sie4 122 735 wegiel brunatny o wielkosci ziarna do 150 mm i powstajacy koks doprowadza sie do pieca tlenotermicznego. 3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze stosuje sie wegiel brunatny o wielkosci ziarna 0 — 20 mm, korzystnie 0 — 6 mm, i o zawartosci wody nie wiekszej niz 25% wagowych. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze cieplo odlotowe z pieca trzonowego, a takze z pieca tlenotermicznego przynajmniej czesciowo wykorzystuje sie do wytwarzania pary. 5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze wytworzona pare uzywa sie przynajmniej czesciowo do otrzymywaniatlenu. * 6. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze wytworzona pare uzywa sie przynajmniej czesciowo do suszenia wegla stosowanego w piecu trzonowym. 7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze koks z pieca trzonowego doprowadza sie do zbiornika reakcyjnego pieca karbotermicznego przez jedna albo kilka izolowanych cieplnie rur zaladowczych wyksztalconych jako rury spustowe, przy czym przez wyrównanie cisnienia w zbiorniku reakcyjnym zapobiega sie odplywowi gazu przez rury zaladowcze. 8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze goracy koks z pieca trzonowego miesza sie przynajmniej z czesciami wapna w przyblizeniu o takiej samej wielkosci ziarna i dopiero te mieszanine doprowa¬ dza sie do zbiornika reakcyjnego pieca karbotermicznego. 9. Sposób wedlug zastrz. 8, znamienny tym, ze do goracego koksu doprowadza sie taka ilosc wapna do jego wstepnego podgrzewania, ze temperatura mieszaniny wapna i koksu przed wejsciem do zbiornika reakcyjnego wynosi okolo 600°C albo ponizej. 10. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze goracy koks lub goraca mieszanine wapna i koksu przynajmniej czesciowo wdmuchuje sie do zbiornika reakcyjnego pieca karbotermicznego. 11. Sposób wedlug zastrz. 10, znamienny tym, ze wdmuchiwanie to przeprowadza sie za pomoca gazu obojetnego, w szczególnosci za pomoca piecowego gazu odlotowego zawierajacego CO. kondensat ^_. pary wtórnej j— i T L. powietrze Wegiel nadmiar pary para | J& m powietrze I 5 bar 180*C gaz od lot owy ^^^ - .suchy A L para podgrzewacz wody zasilajacej weglik wapnia Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 120 egz.Cena 100 zl PL