RU2516541C2 - Installation for calcium carbide obtaining - Google Patents
Installation for calcium carbide obtaining Download PDFInfo
- Publication number
- RU2516541C2 RU2516541C2 RU2012135251/05A RU2012135251A RU2516541C2 RU 2516541 C2 RU2516541 C2 RU 2516541C2 RU 2012135251/05 A RU2012135251/05 A RU 2012135251/05A RU 2012135251 A RU2012135251 A RU 2012135251A RU 2516541 C2 RU2516541 C2 RU 2516541C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- carbon dioxide
- source
- coal
- loading channel
- Prior art date
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оборудованию для переработки углекарбонатного минерального сырья и может быть использовано при его глубокой переработке с получением карбида кальция.The invention relates to equipment for processing carbon-carbonate mineral raw materials and can be used for its deep processing to produce calcium carbide.
Известно устройство для переработки углекарбонатного минерального сырья, включающее реактор, выполненный с возможностью обжига известняка, снабженный средствами подачи в него высокотемпературного энергоносителя (см. а.с. СССР №1449553, кл. С 04В 2/02, 1989).A device is known for processing carbon-carbonate mineral raw materials, including a reactor made with the possibility of calcining limestone, equipped with means for supplying a high-temperature energy carrier to it (see AS USSR No. 1449553, class C 04B 2/02, 1989).
Однако в этом техническом решении невелик спектр получаемых товарных продуктов (можно получать только известь), низка экологичность производственного процесса, кроме того, осложнен процесс обеспечения производства высокотемпературным энергоносителем.However, in this technical solution, the range of commercial products obtained is small (only lime can be obtained), the environmental friendliness of the production process is low, in addition, the process of ensuring production with a high-temperature energy carrier is complicated.
Известна также установка для получения карбида кальция, включающая средства термической обработки дробленых известняка и угля, реактор для производства углекислоты, выполненный с возможностью отвода в него газообразных продуктов, формируемых при синтезе карбида кальция углекислоты (RU 2256611, С01В 31/32, С04В 2/02, C01F 11/06, С07С 11/24, 2005).There is also known a plant for producing calcium carbide, including means for heat treatment of crushed limestone and coal, a reactor for the production of carbon dioxide, made with the possibility of removal of gaseous products formed during the synthesis of calcium carbide carbon dioxide (RU 2256611, С01В 31/32, С04В 2/02 , C01F 11/06, C07C 11/24, 2005).
Однако в этом техническом решении обеспечение производства высокотемпературным энергоносителем осуществляется за счет использования части получаемого карбида кальция для производства ацетилена, который и сжигают для подвода тепла в средства термической обработки дробленых известняка и угля, что снижает выход целевого продукта. Кроме того, для обжига извести и синтеза карбида кальция используют два последовательно размещенных реактора, что приводит к непроизводительным потерям тепла в процессе передачи материалов из одного реактора в другой.However, in this technical solution, the production of high-temperature energy is ensured by using part of the obtained calcium carbide to produce acetylene, which is burned to supply heat to the heat treatment means of crushed limestone and coal, which reduces the yield of the target product. In addition, two sequentially placed reactors are used for calcining lime and synthesizing calcium carbide, which leads to unproductive heat losses during the transfer of materials from one reactor to another.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является повышение выхода целевого продукта и снижение энергоемкости производства карбида кальция.The task to which the proposed technical solution is directed is to increase the yield of the target product and reduce the energy intensity of the production of calcium carbide.
Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в исключение расхода карбида кальция на технологические нужды и исключении непроизводительных потерь тепла (из-за охлаждения сырьевых компонентов) за счет реализации способа в объеме пространства одного реактора.The technical result obtained by solving the problem is expressed in eliminating the consumption of calcium carbide for technological needs and eliminating unproductive heat losses (due to cooling of raw materials) due to the implementation of the method in the volume of the space of one reactor.
Поставленная задача решается тем, что установка для получения карбида кальция, включающая средства термической обработки дробленых известняка и угля, реактор синтеза углекислоты, выполненный с возможностью отвода в него газообразных продуктов, формируемых при синтезе карбида кальция углекислоты, отличается тем, что в качестве средства термической обработки дробленых известняка и угля, использован реактор, корпус которого выполнен в виде герметичной цилиндрической вертикальной емкости, верхний торец которой снабжен соосным с ней загрузочным каналом, при этом донная часть корпуса выполнена конической и снабжена выпускным патрубком, причем загрузочный канал и установленные в его полости наклонные пересыпные полки, выполнены из теплостойкой стали, кроме того, его верхний торец снабжен герметичной, крышкой, при этом полость загрузочного канала сообщена с источником диоксида углерода и источником сырьевой смеси, связанным с источниками угля и известняка, причем, источник угля, посредством дополнительного канала подачи угля выполнен с возможностью связи с загрузочным каналом, кроме того, на крышке загрузочного канала установлен по меньшей мере один плазмотрон, с возможностью формирования плазменного шнура ориентированного вниз, в зазор между кромками пересыпных полок, при этом плазмотрон сообщен с источником диоксида углерода, кроме того ниже нижней кромки загрузочного канала соосно с корпусом реактора установлены верхняя и нижняя электромагнитные катушки, выполненные с возможностью индукционного нагрева сырьевого материала до температуры его плавления, размещенные на разной высоте вдоль корпуса реактора, при этом, нижняя электромагнитная катушка установлена вблизи донной части корпуса реактора, а верхняя электромагнитная катушка закреплена на поверхности поворотной платформы, которая выполнена наклонной, и снабжена приводом ее поворота относительно основания, жестко закрепленного относительно корпуса реактора, кроме того, пространство верхней части корпуса реактора сообщено газоотводящими каналами с газоразделительным блоком, выходы которого газопроводами подачи CO2 и CO, сообщены, соответственно с источником диоксида углерода и реактором синтеза углекислоты, при этом источник диоксида углерода также сообщен с реактором синтеза углекислоты, который связан с источником воды, причем выход реактора синтеза углекислоты связан с хранилищем углекислоты. Кроме того, корпус плазменного реактора и выступающая из него часть загрузочного канала выполнены с возможностью прокачки через них теплоотводящего агента, например, воды. Кроме того, источник сырьевой смеси размещен выше корпуса реактора.The problem is solved in that the installation for the production of calcium carbide, including means for heat treatment of crushed limestone and coal, a carbon dioxide synthesis reactor configured to discharge into it the gaseous products formed during the synthesis of calcium carbide carbon dioxide, differs in that as a means of heat treatment crushed limestone and coal, a reactor was used, the casing of which is made in the form of a sealed cylindrical vertical tank, the upper end of which is equipped with a coaxial joint narrow channel, while the bottom of the housing is conical and equipped with an outlet pipe, and the loading channel and the inclined overflow shelves installed in its cavity are made of heat-resistant steel, in addition, its upper end face is equipped with a sealed cover, while the cavity of the loading channel is in communication with the source of carbon dioxide and the source of the raw material mixture associated with sources of coal and limestone, moreover, the source of coal, through an additional channel for supplying coal is made with the possibility of communication with loading at least one plasmatron is installed on the cover of the loading channel with the possibility of forming a plasma cord oriented downward into the gap between the edges of the overflow shelves, while the plasma torch is in communication with the carbon dioxide source, in addition, coaxially with the body below the lower edge of the loading channel the reactor installed upper and lower electromagnetic coils, made with the possibility of induction heating of the raw material to its melting point, placed at different heights along the shell the reactor, while the lower electromagnetic coil is installed near the bottom of the reactor vessel, and the upper electromagnetic coil is mounted on the surface of the turntable, which is made inclined, and is equipped with a drive for its rotation relative to the base, rigidly fixed relative to the reactor vessel, in addition, the space of the upper part of the vessel the reactor is informed by gas exhaust channels with a gas separation unit, the outlets of which are supplied with CO 2 and CO 2 gas pipelines, respectively, with a source of carbon dioxide kind and a carbon dioxide synthesis reactor, wherein the carbon dioxide source is also in communication with the carbon dioxide synthesis reactor, which is connected to a water source, and the output of the carbon dioxide synthesis reactor is connected to the carbon dioxide storage. In addition, the body of the plasma reactor and the protruding part of the loading channel are configured to pump a heat-removing agent, for example, water through them. In addition, the source of the raw material mixture is placed above the reactor vessel.
Сопоставление признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию ″новизна″.A comparison of the features of the claimed solutions with the features of the prototype and analogues indicates its compliance with the criterion of "novelty".
Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач:The features of the characterizing part of the claims provide the solution to the following functional tasks:
Признаки ″в качестве средства термической обработки дробленых известняка и угля, использован реактор корпус которого выполнен в виде герметичной цилиндрической вертикальной емкости, верхний торец которой снабжен соосным с ней загрузочным каналом″ обеспечивают возможность перемещения сырьевой массы сверху вниз под действием силы тяжести, без применения специальных средств. При этом то, что термическую обработку (тонкодисперсной смеси сырьевых материалов) ведут в одном реакторе исключает потерю тепла прогретой сырьевой массой (на этапе обжига известняка, с получением извести при переходе к синтезу карбида кальция.Signs ″ as a means of heat treatment of crushed limestone and coal, the reactor is used, the casing of which is made in the form of a sealed cylindrical vertical tank, the upper end of which is equipped with a loading channel coaxial with it ″ provide the ability to move the raw material from top to bottom under the action of gravity, without the use of special means . Moreover, the fact that heat treatment (of a finely divided mixture of raw materials) is carried out in one reactor eliminates the loss of heat from the heated raw material mass (at the stage of calcining limestone, with the production of lime during the transition to the synthesis of calcium carbide.
Признак ″донная часть корпуса выполнена конической и снабжена выпускным патрубком″ упрощает сбор и выпуск расплава карбида кальция.The sign ″ the bottom of the body is made conical and equipped with an outlet pipe ″ simplifies the collection and release of molten calcium carbide.
Признаки «загрузочный канал и установленные в его полости наклонные пересыпные полки, выполнены из теплостойкой стали» обеспечивают возможность обжига известняка в загрузочном канале с получением извести.The signs “loading channel and inclined overflow shelves installed in its cavity are made of heat-resistant steel” provide the possibility of calcining limestone in the loading channel to produce lime.
Признаки указывающие, что «верхний торец (загрузочного канала) снабжен герметичной, предпочтительно, съемной крышкой» обеспечивают герметичность загрузочного канала и реактора в целом и обеспечивают базирование плазмотронов.Signs indicating that "the upper end (of the loading channel) is equipped with a sealed, preferably removable cover" ensure the tightness of the loading channel and the reactor as a whole and provide the basis for plasmatrons.
Признаки указывающие, что «полость загрузочного канала сообщена с источником диоксида углерода и источником сырьевой смеси» обеспечивают возможность синтеза карбида кальция, возможность плазменной обработки шихты и безопасность последнего процесса, с учетом наличия в ней угля.Signs indicating that “the cavity of the loading channel is in communication with the source of carbon dioxide and the source of the raw mixture” provide the possibility of synthesizing calcium carbide, the possibility of plasma processing of the charge and the safety of the latter process, taking into account the presence of coal in it.
Признаки указывающие, что источник сырьевой смеси «сообщен с источниками угля и известняка» обеспечивают, пополнение запасов шихты, используемой для синтеза карбида кальция.Signs indicating that the source of the raw material mixture "communicated with the sources of coal and limestone" provide replenishment of the charge used for the synthesis of calcium carbide.
Признаки указывающие, что «источник угля, посредством дополнительного канала подачи угля выполнен с возможностью сообщения с загрузочным каналом» обеспечивают работу устройства на его пусковом (разгонном) этапе.Signs indicating that "the source of coal, through an additional channel for supplying coal is made with the possibility of communication with the loading channel" ensure the operation of the device at its starting (accelerating) stage.
Признаки указывающие, что «на крышке загрузочного канала установлен по меньшей мере один плазмотрон, с возможностью формирования плазменного шнура ориентированного вниз, в зазор между кромками пересыпных полок» обеспечивают прогрев сырьевой массы до температуры диссоциации карбонатов, что снижает затраты энергии на индукционный прогрев реакционной массы и, в тоже время, исключают разрушение плазменным шнуром конструктивных элементов загрузочного канала.Signs indicating that "at least one plasmatron is installed on the cover of the loading channel, with the possibility of forming a plasma cord oriented downward into the gap between the edges of the overflow shelves" provide heating of the raw material to the temperature of dissociation of carbonates, which reduces the energy cost of induction heating of the reaction mass and at the same time, the destruction by the plasma cord of the structural elements of the loading channel is excluded.
Признак «плазмотрон сообщен с источником диоксида углерода» обеспечивают подвод плазмообразующего газа и, тем самым, работу плазмотрона.The sign "plasmatron communicated with a source of carbon dioxide" provide the supply of plasma-forming gas and, thus, the operation of the plasma torch.
Признаки указывающие, что «ниже нижней кромки загрузочного канала соосно с корпусом реактора установлены верхняя и нижняя электромагнитные катушки, выполненные с возможностью индукционного нагрева сырьевого материала до температуры его плавления, размещенные на разной высоте вдоль корпуса реактора» обеспечивают возможность получения карбида кальция при индукционном прогреве до 1700-1800°C реакционной массы.Signs indicating that "upper and lower electromagnetic coils are installed coaxially with the reactor vessel below the lower edge of the feed channel, they are capable of induction heating of the raw material to its melting temperature, placed at different heights along the reactor vessel" provide the possibility of obtaining calcium carbide during induction heating to 1700-1800 ° C of the reaction mass.
Признаки указывающие, что «нижняя электромагнитная катушка установлена вблизи донной части корпуса реактора» обеспечивают прогрев нижней зоны реактора, снижающий вязкость расплава карбида кальция при его выпуске.Signs indicating that the “lower electromagnetic coil is installed near the bottom of the reactor vessel” provide heating of the lower zone of the reactor, which reduces the viscosity of the calcium carbide melt during its release.
Признаки указывающие, что «верхняя электромагнитная катушка закреплена на поверхности поворотной платформы, которая выполнена наклонной, и снабжена приводом ее поворота относительно основания, жестко закрепленного относительно корпуса реактора» обеспечивают не только прогрев основного объема расплава карбида кальция, но и его перемешивание.Signs indicating that "the upper electromagnetic coil is mounted on the surface of the turntable, which is made inclined, and is equipped with a drive for its rotation relative to the base, rigidly fixed relative to the reactor vessel" provide not only heating of the main volume of the calcium carbide melt, but also its mixing.
Признаки «пространство верхней части корпуса реактора сообщено газоотводящими каналами с газоразделительным блоком, выходы которого газопроводами подачи CO2 и CO, сообщены, соответственно с источником диоксида углерода и реактором синтеза углекислоты, при этом источник диоксида углерода также сообщен с реактором синтеза углекислоты, который связан с источником воды, причем выход реактора синтеза углекислоты связан с хранилищем углекислоты» обеспечивают возможность синтеза углекислоты в режиме утилизации избытков диоксида углерода (остатков неиспользуемых в технологическом процессе синтеза карбида кальция) и утилизации оксида углерода.The signs “the space of the upper part of the reactor vessel is indicated by gas exhaust channels with a gas separation unit, the outlets of which are supplied by CO 2 and CO supply pipelines, respectively, with a carbon dioxide source and a carbon dioxide synthesis reactor, while the carbon dioxide source is also communicated with a carbon dioxide synthesis reactor, which is associated with a water source, and the outlet of the carbon dioxide synthesis reactor is connected with the carbon dioxide storage "provide the possibility of carbon dioxide synthesis in the mode of utilization of excess carbon dioxide ( STATCOM unused in the process of synthesis of calcium carbide) and recycling carbon monoxide.
Признаки второго пункта формулы изобретения обеспечивают возможность повышения работоспособности реактора, за счет снижения термических нагрузок на него и возможность генерирования пара для технологических нужд или синтеза углекислоты.The signs of the second claim provide an opportunity to increase the operability of the reactor by reducing thermal loads on it and the ability to generate steam for technological needs or the synthesis of carbon dioxide.
Признаки третьего пункта формулы изобретения обеспечивают возможность самотечной подачи шихты в реактор.The features of the third paragraph of the claims provide the possibility of gravity feed of the mixture into the reactor.
Изобретение поясняется чертежом, на котором показана схема установки.The invention is illustrated in the drawing, which shows the installation diagram.
На чертеже показаны верхняя 1 и нижняя 2 части корпуса плазменного реактора, загрузочный канал 3, источник сырьевой смеси 4, верхняя крышка 5 загрузочного канала 3, источник плазмообразующего газа 6, наклонные пересыпные полки 7, каналы 8 и 9, соответственно для ввода сырьевой смеси и диоксида углерода, верхняя 10 и нижняя 11 электромагнитные катушки, выпускной патрубок 12, поворотная платформа 13, привод 14 поворота платформы, источники угля 15, известняка 16, воды 17, плазмотрон 18 с соплом 19, продольная ось 20 загрузочного канала 3, плазменный шнур 21, кромки 22 пересыпных полок 7, первый 23 и второй 24 газоотводящие каналы, газоразделительный блок 25, второй реактор 26, основание 27 поворотной платформы 13, ролики 28, дополнительный канал подачи угля 29.The drawing shows the upper 1 and lower 2 parts of the body of the plasma reactor, the feed channel 3, the source of the feed mixture 4, the top cover 5 of the feed channel 3, the source of plasma-forming gas 6, inclined overflow shelves 7, channels 8 and 9, respectively, for introducing the feed mixture and carbon dioxide, upper 10 and lower 11 electromagnetic coils, exhaust pipe 12, turntable 13, turntable drive 14, coal sources 15, limestone 16, water 17, plasmatron 18 with nozzle 19, longitudinal axis 20 of loading channel 3, plasma cord 21 edge and 22 overflow shelves 7, the first 23 and second 24 gas exhaust channels, gas separation unit 25, second reactor 26, base 27 of the turntable 13, rollers 28, an additional coal supply channel 29.
Верхняя 1 и средняя часть корпуса плазменного реактора выполнена в виде цилиндрической камеры. Ее нижняя часть 2 выполнена конической и завершена выпускным патрубком 12. Корпус плазменного реактора и выступающая из него часть загрузочного канала 3 выполнены водоохлаждаемыми (снабжены рубашкой, выполненной известным образом с возможностью прокачки теплоотводящего агента (воды). Загрузочный канал 3 пропущен через верхнюю крышку корпуса плазменного реактора, выполнен из теплостойкой стали. Он снабжен герметичной крышкой и сообщен каналом 8 с источником сырьевой смеси 4 (бункером-накопителем дисперсного сухого материала), размещенным выше корпуса 1, что обеспечивает самотечное перемещение смеси в реактор при открытых затворах (на чертежах не показаны), при этом источник сырьевой смеси 4 сообщен с источниками угля 15 и известняка 16. Кроме того, источник угля 15, посредством дополнительного канала подачи угля 29 (снабженного запорным клапаном известной конструкции - на чертеже не обозначен) сообщен напрямую с каналом 8.The upper 1 and middle part of the plasma reactor vessel is made in the form of a cylindrical chamber. Its lower part 2 is conical and completed by the exhaust pipe 12. The plasma reactor housing and the protruding part of the loading channel 3 are made water-cooled (equipped with a jacket made in a known manner with the possibility of pumping a heat-removing agent (water). The loading channel 3 is passed through the upper cover of the plasma housing the reactor, made of heat-resistant steel, equipped with a sealed lid and communicated by channel 8 with the source of the raw material mixture 4 (storage hopper dispersed dry material), placed above the housing 1, which ensures gravity-free movement of the mixture into the reactor with open gates (not shown in the drawings), while the source of the raw material mixture 4 is connected with sources of coal 15 and limestone 16. In addition, the source of coal 15, through an additional coal supply channel 29 ( equipped with a shut-off valve of known design - not shown in the drawing) communicated directly with channel 8.
Полость загрузочного канала 3 выполнена с возможностью сообщения известным образом с источником плазмообразующего газа 6 (в качестве которого используют диоксид углерода), кроме того, источник плазмообразующего газа 6 сообщен каналом 9, для ввода диоксида углерода с плазмотроном 18. Кроме того, в полости загрузочного канала 3 установлены наклонные пересыпные полки 7 выполненные из металла, наклоненные под углом близким к углу естественного откоса шихты, используемой для синтеза карбида кальция. На верхнем торце загрузочного канала 3(на его верхней крышке 5) зафиксирован по меньшей мере один плазмотрон известной конструкции, мощностью до 25-50 квт, обеспечивающий формирование плазменного шнура 21 ориентированного вниз, в зазор между кромками 22 пересыпных полок 7. Целесообразно, чтобы плазмотронов было бы хотя бы два, при этом формируемые ими плазменные шнуры 21 должны быть ориентированы под острым углом к продольной оси 20 загрузочного канала 3 оголовка в зазоре между кромками 22 пересыпных полок 7.The cavity of the feed channel 3 is configured to communicate in a known manner with the source of the plasma gas 6 (which is carbon dioxide), in addition, the source of the plasma gas 6 is connected by the channel 9, for introducing carbon dioxide with a plasma torch 18. In addition, in the cavity of the feed channel 3 installed inclined overflow shelves 7 made of metal, inclined at an angle close to the angle of repose of the charge used for the synthesis of calcium carbide. At least one plasmatron of known construction with a power of up to 25-50 kW is fixed at the upper end of the loading channel 3 (on its upper cover 5), which ensures the formation of a plasma cord 21 oriented downward into the gap between the edges 22 of the overflow shelves 7. It is advisable that the plasmatrons there would be at least two, while the plasma cords 21 formed by them should be oriented at an acute angle to the longitudinal axis 20 of the loading channel 3 of the head in the gap between the edges 22 of the overflow shelves 7.
В качестве средств нагрева сырьевой смеси в реакторе используют верхнюю 10 и нижнюю 11 электромагнитные катушки, выполненные известным образом с возможностью индукционного нагрева сырьевого материала д о температуры его плавления, размещенные на разной высоте относительно корпуса плазменного реактора.As means of heating the raw material mixture in the reactor, the upper 10 and lower 11 electromagnetic coils are used, made in a known manner with the possibility of induction heating of the raw material at its melting temperature, placed at different heights relative to the plasma reactor vessel.
При этом, нижняя 11 электромагнитная катушка установлена стационарно или с возможностью возвратно-поступательного перемещения по высоте реактора (например, на платформе установленной на раздвижных силовых цилиндрах - на чертежах названные элементы не показаны и не обозначены) с возможностью ее опускания максимально близко к выпускному патрубку 12 - до начала нижнего (конического) участка корпуса реактора.At the same time, the lower 11 electromagnetic coil is installed stationary or with the possibility of reciprocating movement along the height of the reactor (for example, on a platform mounted on sliding power cylinders - these elements are not shown in the drawings and are not indicated) with the possibility of lowering it as close as possible to the exhaust pipe 12 - to the beginning of the lower (conical) section of the reactor vessel.
Верхняя катушка 10 установлена на поверхности поворотной платформы 13, выполненной с возможностью поворота вокруг корпуса реактора, которой придана переменная высота и которая снабжена приводом 14 обеспечивающим ее поворот, для этого, нижняя поверхность поворотной платформы 13 оперта на ряд роликов 28 опирающихся на кольцевой желоб (на чертеже не обозначен) основания 27, один из которых и выполнен приводным (например, закреплен на валу реверсивного электродвигателя).The upper coil 10 is mounted on the surface of the turntable 13, which is rotatable around the reactor vessel, which is given a variable height and which is equipped with a drive 14 for turning it; for this, the lower surface of the turntable 13 is supported by a series of rollers 28 supported by an annular groove (on the drawing is not indicated) base 27, one of which is made drive (for example, mounted on the shaft of a reversible electric motor).
Второй реактор 26 выполнен с возможностью синтеза углекислоты, в виде емкости связанной с газоразделительным блоком 25 газопроводами подачи СО2 и СО, кроме того, он сообщен с источником воды 17 выполненным в виде емкости с водой. Второй реактор 26 снабжен насосным, дозирующим и контрольно-измерительным оборудованием известной конструкции (на чертежах не показаны), обеспечивающим реализацию процесса синтеза Н2СО3. Выход второго реактора 26 связан с хранилищем углекислоты (на чертеже не показано), конструкция которого определяется формой поставки углекислоты потребителю, т.е. сжиженная или ″сухой лед″, и не отличается от известных конструкций, сходного назначения.The second reactor 26 is made with the possibility of synthesis of carbon dioxide, in the form of a tank connected to the gas separation unit 25 by gas supply lines of CO 2 and CO, in addition, it is in communication with a water source 17 made in the form of a tank with water. The second reactor 26 is equipped with pumping, dosing and control equipment of known design (not shown in the drawings), ensuring the implementation of the synthesis process of H 2 CO 3 . The output of the second reactor 26 is associated with a carbon dioxide storage (not shown in the drawing), the design of which is determined by the form of delivery of carbon dioxide to the consumer, i.e. liquefied or ″ dry ice ″, and does not differ from known structures of similar purpose.
Заявленное устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.
На этапе запуска плазменного реактора в плазмотрон 18 подают плазмообразующий газ (диоксид углерода) и включают его в работу, что обеспечивает формирование плазменного шнура 21 в зазоре между кромками 22 пересыпных полок 7 загрузочного канала 3.At the stage of starting the plasma reactor, a plasma-forming gas (carbon dioxide) is supplied to the plasma torch 18 and included in its operation, which ensures the formation of a plasma cord 21 in the gap between the edges 22 of the overflow shelves 7 of the loading channel 3.
На этапе запуска плазменного реактора в него подают только дисперсный уголь, для чего уголь из источника угля 15 направляют по дополнительному каналу подачи угля 29 напрямую в канал 8 и далее в загрузочный канал 3.At the stage of starting the plasma reactor, only dispersed coal is fed into it, for which coal from the coal source 15 is sent via an additional coal supply channel 29 directly to channel 8 and then to loading channel 3.
Таким образом, на самую верхнюю из пересыпных полок 7 поступает дисперсный уголь, который пересыпаясь с одной полки на другую перемещается вниз по загрузочному каналу 3 и пересекая зазор между кромками 22 пересыпных полок 7 попадает под действие плазменного шнура 21 (или шнуров) действующих в названном зазоре. Это приводит к воспламенению объема дисперсного угля и прогрева загрузочного канала и полости реактора.Thus, dispersed coal enters the uppermost of the overfill shelves 7, which is transferred from one shelf to another and moves down the loading channel 3 and crossing the gap between the edges 22 of the overfill shelves 7 falls under the action of the plasma cord 21 (or cords) acting in the named gap . This leads to ignition of the volume of dispersed coal and heating of the feed channel and the cavity of the reactor.
Генерируемые при этом газы-продукты сжигания дисперсного угля отбираются через первый 23 и второй 24 газоотводящие каналы, после чего попадают в газоразделительный блок 25, где из них выделяются оксид и диоксид углерода (остальные газы выбрасываются в атмосферу. При этом, оксид углерода подают во второй реактор 26, а диоксид углерода накапливают в источнике плазмообразующего газа 6.The generated product gases of the combustion of dispersed coal are sampled through the first 23 and second 24 gas exhaust channels, after which they enter the gas separation unit 25, where carbon oxide and carbon dioxide are emitted (the remaining gases are released into the atmosphere. In this case, carbon monoxide is fed into the second reactor 26, and carbon dioxide is accumulated in a plasma gas source 6.
После прогрева загрузочного канала до температуры 1000°-1200°С дополнительный канал подачи угля 29 перекрывают, полость реактора и загрузочного канала 3 заполняют диоксидом углерода, который известным образом подают от источника плазмообразующего газа 6, добиваясь вытеснения всех иных газов.After warming the loading channel to a temperature of 1000 ° -1200 ° C, the additional coal supply channel 29 is closed, the cavity of the reactor and the loading channel 3 are filled with carbon dioxide, which is supplied in a known manner from the source of the plasma-forming gas 6, achieving the displacement of all other gases.
Далее, от источника сырьевой смеси 4, в загрузочный канал 3 по каналу 8 подают сухую сырьевую шихту, содержащую в расчетном количестве химические соединения (дисперсные уголь и известняк), обеспечивающие при их плавлении получение карбида кальция (коммуникации связывающие источник сырьевой смеси 4 и загрузочный канал 3 выполнены известным образом).Further, from the source of the raw material mixture 4, a dry raw material mixture is fed to the loading channel 3 through channel 8, containing in the calculated amount chemical compounds (dispersed coal and limestone) that provide calcium carbide during their melting (communications linking the raw material mixture 4 and the loading channel 3 are made in a known manner).
Таким образом, на самую верхнюю из пересыпных полок 7 (прогретую, как и остальные узлы загрузочного канала 3, до температуры 1000°-1200°С) поступает смесь дисперсных известняка и угля, которая пересыпаясь с одной полки на другую перемещается вниз по загрузочному каналу 3. При относительно медленном (по сравнению с вертикальным падением) перемещении частиц шихты происходит их контактный нагрев от деталей загрузочного канала 3. Это приводит к разогреву шихты до температуры диссоциации карбонатов и обеспечивает конверсию частиц известняка СаСО3 в частицы извести (СаО), в соответствии с формулой:Thus, a mixture of dispersed limestone and coal is fed to the uppermost of the overflow shelves 7 (warmed up, like the other nodes of the loading channel 3 to a temperature of 1000 ° -1200 ° C), which is transferred from one shelf to another down the loading channel 3 . at relatively low (compared with a vertical drop) moving the particles of the mixture takes place by contact heating of parts of the feed channel 3. This leads to heating to the dissociation temperature of the batch carbonates and limestone particles provides conversion of CaCO 3 lime particles (CaO), in accordance with the formula:
Таким образом далее в процессе участвует шихта содержащая частицы извести и частицы угля.Thus, further, a mixture containing particles of lime and particles of coal is involved in the process.
При этом, воздействие на частицы этой шихты плазменных шнуров 21 (формируемых работой плазматронов 18), фактически полностью пересекающих поток частиц шихты обеспечивает расплавление материала и синтез карбида кальция (температура расплава достигает 1700-1900°С и выше). Синтез карбида кальция идет в соответствии с формулой:Moreover, the action on the particles of this charge of plasma cords 21 (formed by the operation of the plasmatrons 18), which actually completely intersect the flow of the particles of the charge, ensures the melting of the material and the synthesis of calcium carbide (melt temperature reaches 1700-1900 ° C and higher). The synthesis of calcium carbide is in accordance with the formula:
Расплав попадает на дно реактора постепенно накапливаясь при этом процесс расплавления идет с большой скоростью, т.к. в этом случае происходят уже экзотермические реакции.The melt enters the bottom of the reactor gradually accumulating while the process of melting is at a high speed, because in this case, exothermic reactions already occur.
При подъеме уровня расплава выше уровня нижней катушки 11 подается напряжение на ее обмотку. Стенки камеры плазменного реактора выполняются из немагнитного материала, например стали, содержащей большое количество никеля, хрома и титана. Образующееся в результате прохождения тока через катушку электромагнитное поле воздействует на расплав, который в жидком состоянии становится токопроводным. Индуктивный ток поддерживает температуру на достигнутом (благодаря воздействию плазмы) уровне.When the melt level rises above the level of the lower coil 11, voltage is applied to its winding. The walls of the chamber of a plasma reactor are made of non-magnetic material, for example steel, containing a large amount of nickel, chromium and titanium. The electromagnetic field generated as a result of the passage of current through the coil acts on the melt, which in the liquid state becomes conductive. Inductive current maintains the temperature reached (due to the influence of the plasma) level.
При подъеме расплава выше верхней электромагнитной катушки 10, подается напряжение на последнюю. Это обеспечивает индукционный прогрев остального объема расплава в камере плазменного реактора.When the melt rises above the upper electromagnetic coil 10, voltage is applied to the latter. This provides induction heating of the remaining volume of the melt in the plasma reactor chamber.
При этом включают привод 14 вращения приводного ролика 28, который, плотно контактируя с нижней поверхностью поворотной платформы 13, в свою очередь приводит последнюю во вращательное движение на остальных (неприводных) роликах 28 относительно ее основания 27 жестко закрепленного на корпусе реактора. Благодаря тому, что катушка 10 закреплена на поверхности поворотной платформы 13, при вращении последней происходит колебательное движение катушки 10 в плоскостях, пересекающих продольную (вертикальную) ось реактора.In this case, the drive 14 rotates the drive roller 28, which, tightly in contact with the lower surface of the turntable 13, in turn, leads the latter into rotational motion on the remaining (non-driven) rollers 28 relative to its base 27 rigidly mounted on the reactor vessel. Due to the fact that the coil 10 is mounted on the surface of the turntable 13, during the rotation of the latter there is an oscillatory movement of the coil 10 in planes intersecting the longitudinal (vertical) axis of the reactor.
При колебательных движениях катушки 10 меняет свое положение и магнитное поле, образующееся внутри токопроводного расплава, который активно перемешивается и дополнительно нагревается. В результате перемешивания расплава за счет вращающегося магнитного поля, создаваемого трехфазной катушкой и колебательного движения самой катушки происходит гомогенизация расплава, что активно способствует увеличению производительности установки и повышению качества основной продукции, расплава карбида кальция. Скорость перемешивания задается скоростью изменения магнитного поля и зависит от частоты и мощности переменного тока и скорости механических колебаний катушки, которая в свою очередь зависит от скорости вращения поворотной платформы 13. Скорость перемешивания регулируется в зависимости от вязкости расплава, а последняя - от его температуры. Имея данные по температуре расплава, задают и скорость колебаний катушки 10 (скорость вращения поворотной платформы 13).When the oscillatory movements of the coil 10 changes its position and the magnetic field generated inside the conductive melt, which is actively mixed and additionally heated. As a result of mixing the melt due to the rotating magnetic field created by the three-phase coil and the oscillatory motion of the coil itself, the melt is homogenized, which actively contributes to an increase in the productivity of the plant and an increase in the quality of the main product, calcium carbide melt. The mixing speed is set by the rate of change of the magnetic field and depends on the frequency and power of the alternating current and the speed of the mechanical vibrations of the coil, which in turn depends on the speed of rotation of the turntable 13. The mixing speed is regulated depending on the viscosity of the melt, and the latter on its temperature. Having data on the temperature of the melt, set the speed of oscillation of the coil 10 (speed of rotation of the turntable 13).
Диоксид и оксид углерода, выделяемые в результате декарбонизации карбонатных компонентов сырьевой смеси, выходят под действием разрежения, создаваемого в газоотводных каналах, расположенных в верхней части плазменного реактора (выше максимального уровня расплава), где может использоваться для получения сухого льда или снова вводится в реактор через электроды. Расплав карбида кальция периодически или непрерывно (при согласованном вводе в реактор) выливают через выпускной патрубок 12 в холодильник или гранулятор, в которых утилизируют тепло расплава (на чертежах не показаны).Carbon dioxide and carbon monoxide released as a result of decarbonization of the carbonate components of the raw material mixture are released by vacuum created in the gas outlet channels located in the upper part of the plasma reactor (above the maximum melt level), where it can be used to produce dry ice or reintroduced into the reactor through electrodes. The melt of calcium carbide is periodically or continuously (with a coordinated input into the reactor) poured through the outlet 12 into a refrigerator or granulator, in which the heat of the melt is utilized (not shown in the drawings).
Для снижения вязкости расплава карбида кальция во время периодического слива, нижняя катушка должна быть подвижной по высоте корпуса реактора, чтобы ее можно было перемещать в зону разгрузочного отверстия.To reduce the viscosity of the calcium carbide melt during periodic discharge, the lower coil must be movable along the height of the reactor vessel so that it can be moved to the discharge opening area.
Остывший карбид кальция известным образом измельчают для получения кондиционного материала.The cooled calcium carbide is ground in a known manner to obtain a conditioned material.
При выходе реактора на рабочий режим возникает избыток диоксида углерода по сравнению с его количеством необходимым для использования в технологическом процессе синтеза карбида кальция. При этом избыток диоксида и оксида углерода подают во второй реактор 26, где используют для синтеза углекислоты.When the reactor enters the operating mode, an excess of carbon dioxide arises in comparison with its amount necessary for use in the technological process of calcium carbide synthesis. In this case, an excess of dioxide and carbon monoxide is fed to the second reactor 26, where it is used for the synthesis of carbon dioxide.
Таким образом, предлагаемое устройство за счет предварительной тепловой обработки шихты позволяет повысить производительность, а за счет активного перемешивания расплава - качество готовых продуктов. Вместе с тем конструктивное выполнение реактора позволяет получать попутные продукты в виде их расплава и возгонов.Thus, the proposed device due to preliminary heat treatment of the mixture allows to increase productivity, and due to the active mixing of the melt - the quality of the finished products. However, the design of the reactor allows to obtain by-products in the form of their melt and sublimates.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012135251/05A RU2516541C2 (en) | 2012-08-16 | 2012-08-16 | Installation for calcium carbide obtaining |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012135251/05A RU2516541C2 (en) | 2012-08-16 | 2012-08-16 | Installation for calcium carbide obtaining |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012135251A RU2012135251A (en) | 2014-02-27 |
| RU2516541C2 true RU2516541C2 (en) | 2014-05-20 |
Family
ID=50151484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012135251/05A RU2516541C2 (en) | 2012-08-16 | 2012-08-16 | Installation for calcium carbide obtaining |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2516541C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4594236A (en) * | 1982-09-07 | 1986-06-10 | Skf Steel Engineering Ab | Method of manufacturing calcium carbide from powdered lime and/or limestone |
| EP0428148A2 (en) * | 1989-11-13 | 1991-05-22 | Aeci Limited | Process for producing calcium carbide |
| RU2004492C1 (en) * | 1991-10-10 | 1993-12-15 | Станислав Александрович Слободской | Method for production of calcium carbide |
| RU2256611C1 (en) * | 2003-11-24 | 2005-07-20 | Жуков Анатолий Васильевич | Processing method of coal - carbonate mineral raw material |
-
2012
- 2012-08-16 RU RU2012135251/05A patent/RU2516541C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4594236A (en) * | 1982-09-07 | 1986-06-10 | Skf Steel Engineering Ab | Method of manufacturing calcium carbide from powdered lime and/or limestone |
| EP0428148A2 (en) * | 1989-11-13 | 1991-05-22 | Aeci Limited | Process for producing calcium carbide |
| RU2004492C1 (en) * | 1991-10-10 | 1993-12-15 | Станислав Александрович Слободской | Method for production of calcium carbide |
| RU2256611C1 (en) * | 2003-11-24 | 2005-07-20 | Жуков Анатолий Васильевич | Processing method of coal - carbonate mineral raw material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012135251A (en) | 2014-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9518235B2 (en) | Entrained-flow gasifier and gasification method using the same for synthesizing syngas from biomass fuel | |
| RU2190030C2 (en) | Method of production of magnesium | |
| KR20110117668A (en) | Vertical microwave smelting furnace | |
| US10829837B2 (en) | Method using plasma-coupled solar thermal energy and related device | |
| RU2501733C1 (en) | Calcium carbide | |
| CN101616867B (en) | Carbothermic processes | |
| CN102744028A (en) | Industrial large-scale reaction vessel for preparing graphene | |
| RU2516541C2 (en) | Installation for calcium carbide obtaining | |
| CN1035334C (en) | Continuous producting of iron-carbon alloy using iron carbide | |
| SE460190B (en) | PROCESS FOR THE PREPARATION OF SILICONE USING GAS PLASMA AS ENERGY POWER | |
| CN102305541A (en) | Sintering furnace formed by combining microwaves and heat source | |
| RU125184U1 (en) | SETTING FOR CALCIUM CARBIDE | |
| CN104291337B (en) | Melt waste heat is utilized to carry out the method and system of carbon thermal reduction | |
| US20040250741A1 (en) | Plasma reactor-separator | |
| RU2404272C1 (en) | Device for simultaneous obtaining of heat-resistant, metallic and non-metallic materials and distillates | |
| US6846467B1 (en) | Plasma-chemical reactor | |
| US2778716A (en) | Rotary furnace | |
| CN105749820B (en) | The reactor of Thermal Plasma Pyrolysis of Coal acetylene | |
| JP6354960B2 (en) | Method for producing mixed gas | |
| RU2568478C1 (en) | Method of decomposing carbonates | |
| CN103638888B (en) | Vertical high-temperature microwave device for preparing fluorescent powder | |
| KR20010024881A (en) | Method for reducing iron oxides and installation therefor | |
| RU187838U1 (en) | Plasma-chemical gas generator | |
| US597945A (en) | Electric furnace | |
| RU149820U1 (en) | GAS GENERATOR PLANT FOR THE PROCESSING OF CONDENSED ORGANIC FUEL |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150817 |