Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Получение карбида кальция


Производство - карбид - кальций

Производство - карбид - кальций

Cтраница 1

Производство карбида кальция состоит из следующих стадий: обжига известняка, приготовления шихты, получения карбидного плава, дробления или гранулирования карбида кальция.  [1]

Производство карбида кальция термической реакцией между коксом и окисью кальция имеет широкое распространение. Так, в 1965 г. для этих целей потреблялось более 2 500 000 т кокса во всем мире, из которых, вероятно, от 800 до 900 тыс. т в странах Западной Европы. Но не следует ожидать развития производства карбида кальция в ближайшие годы. Во многих случаях ацетилен может быть заменен этиленом, который более экономичен. Кроме того, для производства ацетилена с карбидным процессом конкурируют другие процессы, принцип которых - пиролиз таких углеводородов, как метан, этан и легкие бензины. Этот пиролиз может происходить при внешнем обогреве, частичном сгорании или под действием электрического тока в форме дуги или разряда. Эти процессы обычно дают смеси ацетилена и этилена, пригодные для использования. Нельзя сказать, что эти процессы были хорошо отработаны и надежны к 1967 г., но можно надеяться, что многие из них позволят получать ацетилен с ценой менее 0 80 франков / кг; в связи с этим будет ограничена замена его на этилен.  [2]

Производство карбида кальция необходимо вести на однородном сырье. Поэтому карбидные заводы работают обычно на сырье, получаемом с определенных, достаточно изученных месторождений.  [3]

Производство карбида кальция и производство извести характерны высокими температурами процессов и выделением большого количества пыли; само производство карбида кальция относится к числу взрывоопасных и огнеопасных.  [4]

Производство карбида кальция относится к числу электротермических производств.  [5]

Производство карбида кальция по различным причинам является первым основным процессом химической технологии, с которого обычно начинается процесс индустриального развития в слаборазвитых странах. Объем промышленного производства карбида кальция продолжает увеличиваться в высокоразвитых промышленных странах, в то же время продолжает расширяться мировое производство.  [6]

Производство карбида кальция относится к числу электротермических производств.  [7]

Производство карбида кальция осуществляется в непрерывно действующих электрических печах прямого нагрева ( см. гл. VII) двух типов - однофазных и трехфазных. Мощные карбидные печи обычно трехфазные, с прямоугольной или элиптической ванной, в которой в ряд располагаются самообжигающиеся электроды. Мощность современных карбидных печей достигает 30 - 40 тыс. кет.  [9]

Производство карбида кальция во всех странах в последнее время превышает 3 5 млн. тв год ( общий расход электроэнергии составил около Ю млрд. квт-ч), электротермическое производство фосфора ( по неполным данным) составляет около 500 тыс. от в год ( общий расход электроэнергии свыше.  [10]

Производство карбида кальция осуществляется в непрерывно действующих электрических печах прямого нагрева.  [12]

Производство карбида кальция в России началось в 1908 г. В Земко-вицах были сооружены две небольшие однофазные печи по 500 кВ - А.  [13]

Поскольку производство карбида кальция освоено сравнительно давно, дальнейшее снижение расходных показателей протекает относительно медленно.  [14]

Однако производство карбида кальция, несмотря на постоянное совершенствование технологического процесса, остается громоздким и тяжелым по условиям труда. Многие крупные месторождения известняка, пригодного для переработки, не могут использоваться, так как перевозка известняка на дальние расстояния невыгодна.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Способ получения карбида кальция

 

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при получении ацетилена. Готовят шихту из известняка с крупнокристаллической мраморизированной структурой (размер зерен кальцита 0,1-3 мм) и кокса. Шихту загружают в руднотермическую печь с круглой ванной, имеющей три электрода диаметром 350 мм. Плавление шихты ведут при периферийном сопротивлении электрода 1,17-1,67 Омсм. Перед сливом расплав выдерживают 5-15 мин при периферийном сопротивлении 0,83-1,2 Омсм. Выход высоколитражного карбида кальция 280-300 л/кг. Могут быть использованы электроды диаметром 400-500 мм. 2 табл.

Изобретение относится к химической промышленности, в частности, к технологии получения карбида кальция.

Известен способ получения карбида кальция в руднотермической печи путем плавления шихты, состоящей из извести, полученной путем предварительного обжига известняка в обжиговой печи, и углеродистого материала (кокса), включающий следующие стадии: - составление шихты из извести и кокса при соотношении по крупности в пределах 1,9-2,0; - загрузку полученной шихты в печь; - подачу электроэнергии через электрод; - сплавление шихты; - слив расплава и переработку его до товарной продукции (Л.А. Кузнецов Производство карбида кальция, М.:Госхимиздат, 1954, с.26,41,104) (I). Недостатками способа являются сложность технологической схемы, нестабильность показателей качества вследствие колебаний степени обжига известняка (литраж получаемого карбида кальция 240-295 л/кг). Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения карбида кальция согласно патенту России N 1806991, кл. С 01 В 31/32, заявл. 14.06.90, опубл. 07.04.93, Б.И. N 13 (III), включающий следующие стадии: - составление шихты из мелкокристаллического известняка с размером зерен кальцита в его частицах 0,001-0,015 мм и кокса при массовом отношении известняка к коксу 2,8-3,2 и при отношении размеров их частиц 4,5-5,0; - загрузку шихты в печь; - подачу электроэнергии через электрод; - сплавление шихты при поддержании заданного тока электрода и рабочей мощности печи перемещением электрода и/или переключением ступеней трансформатора; слив расплава и переработку его до товарной продукции. Литраж получаемого карбида кальция составляет 265-275 л/кг. Согласно этому способу в качестве кальцийсодержащей породы используют пелитоморфные (мелкокристаллические) известняки, которые при быстром термическом нагреве с образованием извести не распадаются на мелкие куски. Подобные известняки по поведению при обжиге относятся к I или II классификационной группе. Известняки III группы - крупнокристаллические мраморизованные с размером зерен кальцита 0,1-3 мм не являются термически стойкими и при нагревании распадаются на мелкие куски. В результате уменьшается соотношение размеров кусков образующейся извести и кокса (который при нагреве не разрушается) до 0,5-1. Это отражается на результатах плавки. Литраж сливаемого карбида кальция снижается до величин, недопустимых для товарного карбида кальция (менее 240 л/кг по ГОСТ 1460-81 с дополнениями). Выход продукта в пересчете на условный карбид - 250 л/кг составляет 96%. В результате вышеизложенного переработка термически нестойких известняков экономически не рентабельна. Таким образом, недостатками прототипа являются: - ограничение сырьевой базы производства карбида кальция; - получение продукта второго сорта с нестабильными показателями по качеству. Технической задачей предлагаемого изобретения является расширение сырьевой базы производства карбида кальция и увеличение выхода стандартного карбида кальция (250 л/кг) за счет получения высоколитражного карбида кальция. Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в известном способе получения карбида кальция в руднотермической печи, включающем приготовление шихты из известняка и кокса при массовом отношении известняка к коксу 2,8-3,2 и при отношении размеров в печь, плавление шихты при поддержании заданного тока электрода и рабочей мощности печи путем перемещения и/или переключением ступеней напряжения трансформатора и периодический слив расплава, плавление шихты ведут при периферийном сопротивлении электрода 1,17-1,67 Ом см, а перед сливом расплав выдерживают в течение 5-15 мин при периферийном сопротивлении 0,83-1,2 Омсм. Отличительными особенностями заявляемого способа являются величина периферийного сопротивления электрода на стадии плавления 1,17-1,67 Омcм, время выдержки расплава перед сливом и величина периферийного сопротивления электрода на стадии выдержки расплава 0,83-1,2 Омсм. Указанные отличия позволяют расширить сырьевую базу карбидного производства за счет возможности переработки термически нестойких известняков и увеличить выход карбида кальция в пересчете на условный карбид на 12-24% за счет получения высоколитражного карбида кальция по сравнению с переработкой термически нестойких известняков в условиях прототипа. Периферийное сопротивление является фактором, характеризующим технологию плавки карбида кальция, и представляет собой К=UПD/I Омсм, где U -напряжение на электроде, В; I - сила тока на электроде, А; D - диаметр электрода см (С.А. Миллер, Ацетилен, его свойства, получение и применение, т.1, Изд-во "Химия", 1969, с.210) (III). Определенные экспериментально оптимальные с точки зрения повышения качества карбида кальция значения периферийных сопротивлений электродов карбидной печи позволяют: - выбрать оптимальный токовый электрический режим для получения высоколитражного продукта: - определить при необходимости оптимальные размеры электродов, и следовательно, ванны печи. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. При сплавлении известняка с коксом протекают реакции типа Т: Ж растворения извести и углеродистого материала в первичном карбидном расплаве CaOТВ+(Ca2CaOС)ж---> (CaC22 CaOC)ж; (1) Скокса+(CaC2CaOС)ж---> (CaC22 CaOCдиспж (2) с накоплением в ванне печи низколитражного продукта. Особенно активно этот процесс протекает при нарушении размеров кусков сырья (много пыли и мелочи), отклонениях при дозировании. По этим причинам практически невозможно стабильно получать высоколитражный карбид кальция при использовании термически нестойких пород известняка. Одновременно в расплаве протекают реакции насыщения расплава карбидом кальция: CaC2ж + CaOж ---> 2Ca + СО + C; (3) 2Ca + 2CДИСП ---> 2(CaC2)ж (4) Для ускорения реакций (3) и( 4) в расплаве необходимо повысить температуру в реакционном тигле путем уменьшения доли энергии, идущей на образование низколитражного расплава. Это может быть достигнуто: 1) перемещением электрода к зоне расплава с изменением электрического режима на электроде или без изменения; 2) изменением диаметра электрода. Ведение процесса получения карбида кальция при заявленных значениях периферийных сопротивлений электродов на стадии плавки и стадии выдержки расплава, а также времени выдержки расплава позволяет получить высоколитражный карбид кальция из термически нестойких известняков. Пример 1. Для плавки карбида кальция на ОАО "Череповецкий Азот" использовали известняки с месторождения Смычка (г. Нижний Тагил) следующего состава, мас. %: CaO 55,7; MgO 0,43; SiO2 0,46; Al2O3 0,17; Fe2O3 0,26; P 0,015; S 0,02. Эти химически чистые известняки имеют крупнокристаллическую частично мраморизованную структуру с размером зерен кальцита 0,1-3 мм и не обладают термической стойкостью. Известняки крупностью 20-60 мм смешивали с коксом класса 10-25 мм (зольность - 12 мас.%, влага - не более 5 мас.%, остальное углерод в массовом соотношении 2,8-3,2 и при соотношении по крупности 4,5-5,0. Плавку производили на карбидной печи с круглой ванной, имеющей три электрода диаметром 350 мм, установленная электрическая мощность печи 2,5 мВА, максимальный рабочий ток 14000 А, предел регулирования напряжения - 48-107 В. Полученную смесь загружали в печь между электродами до уровня ванны печи. Процесс плавки вели непрерывно с периодическим сливом расплава через 1,6 ч в стальные изложницы. Процесс плавки между сливами включал следующие стадии. 1. Осаживание прокаленной шихты после слива расплава при опущенных электродах. 2. Загрузка корректировки при необходимости; 3. Загрузка сырой шихты до уровня колошника. 4. Выход на рабочий режим и плавка при силе тока до 10000 А, напряжении 65-107 Вт и активной мощности 1,1-2 МВт. На этой стадии происходило накопление расплава, сопровождающееся подъемом электродов на 25-30 см. Образующийся расплав содержит см. 5. перед сливом расплава опускали электроды, увеличивая токовую нагрузку до 14000 А, и выдерживали расплав в течение 5-15 мин. Периферийное сопротивление электродов на стадии выдержки расплава составляло 0,83-1,2 Омсм. Результаты экспериментов представлены в табл. 1. Снижение токовой нагрузки на стадии плавки до 4136 А приводит к высокому положению электродов, развитию дугового режима и соответственно к спеканию шихты в верхней части ванны из-за выделения мощности между электродами, что не позволяет вести процесс в нормальном режиме через угольную подину. Снижение токовой нагрузки на стадии прогрева расплава до 5495 А (увеличение периферийного сопротивления до 1,4 Омсм) уменьшает количество тепла, выделяющегося в расплаве при прохождении тока по цепи "электрод - подина - электрод", увеличивая долю выделяемого в шихте между электродами. При этом режиме под электродом расплав из-за недостатка температуры может частично кристаллизоваться, затрудняя слив из-под всех трех фаз. Увеличение токовых нагрузок (на стадии плавки до 7540 А и на стадии выдержки расплава до 9497 А) и уменьшение значений периферийного сопротивления соответственно до 1,02 Омсм и 0,81 Омсм при пониженной мощности (70 В) сопровождается снижением объема шихты, проплавляемой в реакционном пространстве под электродом. Из-за избытка мощности происходят перегрев и разложение части карбида кальция, т.е. снижаются производительность и качество карбида кальция. При уменьшении выдержки расплава менее 5 мин не достигается стабильность показателей качества продукта. Увеличение выдержки расплава более 15 мин может привести к снижению качества карбида вследствие диссоциации. Определенный экспериментально диапазон значений периферийного сопротивления карбидных печей вне зависимости от мощности печи позволяет выбрать оптимальный электрический режим для получения высоколитражного продукта при различных диаметрах электрода, что проиллюстрировано в табл. 2. Таким образом, заявляемый способ получения карбида кальция позволяет расширить сырьевую базу производства карбида кальция за счет возможности переработки термически нестойких известняков, повысить выход продукта путем получения высоколитражного продукта (до 280-300 л/кг), а также дает возможность определить при необходимости оптимальные размеры электродов, а следовательно, и ванны печи.

Формула изобретения

Способ получения карбида кальция в руднотермической печи, включающий приготовление шихты из известняка и кокса, загрузку шихты в печь, плавление шихты при поддержании заданных тока и рабочей мощности печи путем перемещения электрода и/или переключения ступеней трансформатора и периодический слив образовавшегося расплава, отличающийся тем, что плавление шихты ведут при периферийном сопротивлении электрода 1,17 - 1,67 Ом см, а перед сливом расплав выдерживают в течение 5 - 15 мин при периферийном сопротивлении 0,83 - 1,2 Ом см.

РИСУНКИ

Рисунок 1

www.findpatent.ru

Способ получения карбида кальция

Изобретение может быть использовано в химической промышленности и охране окружающей среды. Твердые бытовые отходы, например бумагу, картон, дерево, кожу, пластмассу, текстиль, подвергают пиролизу. Продукты пиролиза с содержанием летучих 4-10 масс.% и зольностью не выше 6 масс.% используют в качестве углеродистого восстановителя при плавлении извести в электротермической печи. Плавление ведут в режиме печи сопротивления при удельной плотности тока на электроде 1,5-2,0 А/см2 с использованием полых электродов. Расплав охлаждают в печи и извлекают. Содержание СаС2 - 85 масс.%, литраж - до 316 л/кг. Изобретение позволяет улучшить экологию путем утилизации твердых бытовых отходов и исключения образования в процессе плавления хлорорганических соединений. Сокращается продолжительность процесса. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к химической технологии, в частности к получению карбида кальция.

Известен способ получения карбида кальция, включающий плавление шихты, состоящей из оксида кальция (извести) и углеродистого восстановителя (кокса, антрацита) (Кузнецов Л.А. Производство карбида кальция. М.: 1954, с.77-78).

Недостатком способа является использование дорогостоящих и дефицитных углеродистых материалов (металлургического кокса и антрацита), а также длительность процесса из-за незначительной поверхности контакта реагирующих элементов.

Известен способ получения карбида кальция (патент РФ № 2129093, кл. С 01 В 31/32, заявл. 1,1.03.97), согласно которому коксозольный остаток термической переработки окисленных бурых углей состава, масс.%: СаО - 4.75, С - 34.5, Fe2О3 - 6.6, SiO2 - 5.0, Mg - 3.3, Al2О3 - 1.6, S - 0.1, остальное 0,5, смешивают с 12,9-28,3% от массы смеси карбоната кальция в виде известняка, подвергают высокотемпературной плавке при 2000-2100°С, охлаждают, разделяют СаС2 и ферросилиций, получают СаС2 с литражом 275-285 л/кг и содержанием ферросилиция 0,1-0,2 масс.%. Использование отходов угледобычи позволяет снизить себестоимость карбида кальция на 30%.

Недостатками способа являются технологические сложности при эксплуатации производства и ухудшение технико-экономических и экологических показателей процесса, обусловленные значительным содержанием примесей (железа, кремния, магния).

Известен также способ получения карбида кальция (а.с. № 350753, Кл. С 01 В 31/30, заявл. 15.06.70) путем взаимодействия извести с углеводородами (с коксом или без него), согласно которому в качестве углеводородов используют жидкие или твердые парафиновые, ароматические, высокомолекулярные соединения гибридного или гетероциклического строения, а также их технические смеси, например, мазут или сырой антрацит. Углеводородное сырье подают в реакционное пространство электродуговой печи через полые электроды. При взаимодействии углеводородов с накаленной до 2000-2500°C поверхностью расплава последние расщепляются с выделением углерода, что позволяет интенсифицировать процесс по сравнению, например, с использованием в качестве углеродистого восстановителя антрацита или кокса.

Недостатком способа являются большие энергетические затраты, обусловленные высокотемпературным расщеплением углеводородов (2500°С), а также невозможность использования побочных продуктов технологического процесса (смесь сажи, водорода, ацетилена), что ухудшает экологию процесса.

Кроме того, в процессе используется плавление карбида кальция в дуговом режиме работы карбидной печи, что определяет удельную плотность электрического тока в электроде 5-7 А/см2 (Электротермические процессы химической технологии. Л.: Химия, Ленинградское отделение, 1984, с.212) Это ведет к значительным возгонам карбонатной составляющей шихтовых материалов, что также ухудшает экономические и экологические показатели процесса.

Наиболее близким к заявляемому способу получения карбида кальция (прототипом) является способ производства карбида кальция, описанный в заявке DE № 4241245 (кл. С 01 В 31/32, 1994), заключающийся в использовании при получении карбида кальция реакции обмена содержащего углерод соединения с оксидом кальция в электродуговой печи. В качестве содержащего углерод соединения используют измельченные отходы пластмасс, которые в присутствии тонкодисперсного оксида кальция (массовое соотношение оксида кальция к отходам пластмасс составляет 1:0,5-3) обрабатывают во вращающейся трубчатой печи. Процесс получения исходного материала (шихты) для производства карбида кальция идет в две стадии: сначала проводят пиролиз при 400-800°С, а затем кальцинирование при 1000-1300°С образовавшегося на первой стадии продукта, представляющего собой смесь оксида кальция и пиролизного кокса. После охлаждения до 500°С мелкие фракции (менее 3 мм) смеси карбида кальция с коксом отделяют, а крупные (более 3 мм) подают в закрытую карбидную печь как исходный материал для получения карбида кальция. Полученный карбид кальция содержит 82% СаС2.

Известный способ дает возможность утилизации пластмассовых отходов и открывает малозатратный углеродистый компонент для процесса производства карбида кальция, однако он малоэффективен применительно к технологии получения карбида кальция, так как осуществляется в несколько стадий, что существенно влияет на продолжительность технологического процесса и качество целевого продукта. Кроме того, в среде, создаваемой в трубчатой печи, будет в качестве восстановителя образовываться сажа - вещество с пониженной активностью как восстановитель в системе взаимодействия СаО:С, а на второй стадии - прокаливание смеси оксида кальция и пиролизного кокса при температуре 1000-1300°С - будет происходить графитизация углерода, то есть снижение его восстановительной активности в процессе получения карбида кальция, что отрицательно скажется на интенсивности процесса. В заявке DE № 4241245 не указана температура, при которой проводился процесс плавления карбида кальция, но известно, что получение даже самого низкоплавкого карбида кальция не может быть осуществлено при температуре ниже 1750°С. Карбид кальция, полученный по известному способу и содержащий 82% СаС2, плавится при температуре не ниже 1900°С (см. рис. XIV.8 "Диаграмма плавкости системы СаО-СаС2 / Электротермические процессы химической технологии". Химия, Ленинградское отделение, 1984 г., с.327). Приведенный в заявке DE № 4241245 диапазон температур 1000-1300°С относится к температуре кальцинации (просто прокалки) смеси оксида кальция и пиролизного кокса с целью получения более качественной шихты для производства карбида кальция. Следует также отметить, что значительное содержание в шихте углеродистых материалов (в способе-прототипе массовое соотношение оксида кальция к отходам пластмасс составляет 1:0,5-3,0) кроме необоснованного расхода сырья и энергии на его переработку, ведет к значительным газопылевым выбросам в системе, что негативно сказывается на экологии окружающей среды.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности способа за счет сокращения продолжительности процесса, увеличения выхода целевого продукта высокого качества и расширения сырьевой базы, а также его экологичности.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения карбида кальция путем плавления в электротермической печи извести и углеродистого восстановителя, в качестве которого используют продукты пиролиза твердых бытовых отходов, согласно изобретению берут продукты пиролиза с содержанием летучих 4-10 масс.% и зольностью не выше 6 масс.% и плавление ведут в режиме печи сопротивления при удельной плотности тока на электроде 1,5-2,0 А/см2 с использованием полых электродов, при этом берут отходы бумаги, картона, дерева, кожи, пластмасс, текстиля.

Заявляемый способ получения карбида кальция является эффективным и экологичным, так как пиролиз некомпостируемых твердых бытовых отходов (ТБО) проводится в закрытой емкости с косвенным обогревом при температуре до 800°С с получением активного углеродистого восстановителя, который содержит летучих 4-10 масс.%, разлагаемых при нагреве в результате непосредственного контакта с расплавом карбида кальция (температура 1800-2000°С) и насыщающих оксид кальция молекулярным углеродом в зоне твердофазных процессов в ванне карбидной печи, что приводит к возрастанию интенсивности процесса в зоне плавления, исключает разбавление пиролизного газа и определяет незначительные (по сравнению с процессом сжигания) объемы газопылевых выбросов. Кроме того, в предлагаемом способе используется двухкомпонентная шихта: оксид кальция и углеродистый восстановитель подаются в карбидную печь раздельно и это позволяет строго выдерживать оптимальное соотношение оксида кальция к углеродистому восстановителю в пределах 1:0,65-0,85, что значительно улучшает качество получаемого карбида кальция.

Углеродистый восстановитель получают следующим образом. Готовят шихту из следующих фракций ТБО в соотношениях компонентов в соответствии с морфологическим составом ТБО (мас.%): бумага, картон - 58; дерево - 6,5; кожа - 4,3; пластические массы - 19,6; текстиль - 11. Шихту подвергают термическому нагреву в закрытой емкости до температуры 800°C и выдерживают при этой температуре 2 часа. Выделяющуюся в процессе термообработки шихты газопаровую фазу или сжигают «на свечу» или утилизируют как теплоноситель. Коксовый остаток, используемый далее в процессе получения карбида кальция в качестве углеродистого восстановителя, охлаждают и анализируют. Получаемый углеродистый восстановитель имеет состав (мас.%): углерод - Собщий - 90-94, в том числе летучие - 4-10; содержание металлов СаО - 0,28-0,6; Al - 0,1-0,96; Mg - 0,05-0,096; Fe - 0,09-0,91; Si - 0,13-2,94; Cr - 0,003-0,038; Ti - 0,01-0,025; Cu - 0,0001-0,015; Zn - 0,001-0,003; Ni - 0,002; Cd<0,001; Pb - 0,003; P<0,03; Mn - 0,001.

Выход продукта - 35-38%. Продукт различной грануляции, легко размалываемый.

Поскольку углеродистый восстановитель, полученный в процессе пиролиза ТБО, имеет малую прочность, легко истирается в транспортных системах при подаче его в ванну карбидной печи, наиболее рационально его использование по следующей технологии.

Первое - раздельная подача компонентов шихты для выплавки карбида кальция в ванну печи. Известковый компонент шихты грануляцией 12-25 мм подают в ванну, мелкодисперсный углеродистый восстановитель, размолотый до грануляции минус 3 мм, подают непосредственно в зону расплава карбида кальция через полый электрод.

Второе - режим плавки с учетом возможности выноса мелкодисперсного компонента шихты мягкий, при малой плотности тока на электроде в пределах 1,5-2,0 А/см2 и при низком рабочем напряжении 45-50 вольт, т.е бездуговой режим плавления в режиме печи сопротивления.

Пример

Готовят шихту из 960 г извести грануляцией 10-15 мм, загружают ее в ванну лабораторной карбидной печи мощностью 40 кВт. Печь работает при следующих электрических характеристиках: напряжение - 40 вольт, плотность тока в электроде 1,5-2 А/см2. Для запуска печи на под насыпают низколитражную мелочь карбида кальция. После разогрева печи (через 15 минут) через отверстие по центру полого угольного электрода подают в расплав углеродистый восстановитель в количестве 650 г грануляцией минус 3 мм, при этом между жидкой фазой, представляющей расплав СаС2-СаО, и твердым углеродом происходит реакция карбидообразования при температурах 1800-2200°C. Известь растворяется в расплаве и взаимодействует с углеродистым восстановителем. Реакционные газы, проходя через слой извести, насыщают ее углеродом и это способствует более активному растворению извести в расплаве СаС2-СаО. Взаимодействие расплава СаС2-СаО с углеродистым восстановителем приводит к обогащению жидкой ванны карбидом до соотношения, отвечающего температуре и давлению СО в печи. Остаточное содержание летучих пиролизуется в зоне высоких температур при подаче восстановителя непосредственно в зону расплава, продукт пиролиза дополнительно насыщает известковую составляющую углеродом.

Срабатывание шихтовых материалов постоянно компенсируют раздельной подачей компонентов: извести в объем ванны, углеродистого восстановителя в зону расплава через отверстие в электроде. По конструктивным особенностям используемой лабораторной карбидной печи плавку ведут «на блок». Расплав охлаждают в печи, извлекают, анализируют. Вес выплавленного карбида кальция - 1,2 кг. Получают продукт с содержанием СаС2 - 85% (литраж 316 л/кг).

Удельный расход сырья (на 1 кг условного карбида кальция):

известь - 960 г,

углеродистый восстановитель - 650 г.

Содержание примесей в карбиде кальция: РН3 - менее 0,003%;

Н2S - менее 0,015%.

Остаточное содержание летучих в углеродистом восстановителе свыше 10% ухудшает процесс получения карбида кальция, т.к. при плавлении карбида кальция возрастает интенсивность выделения летучих, нарушается работоспособность элементов конструкции печи, реакционные газы процесса засоряются непрореагировавшими сажистыми включениями, что осложняет работу элементов печи (снижается электрическое сопротивление изоляции и возникают пробои в электроизоляции) и осложняет работу узла газоочистки реакционных газов.

Снижение содержания летучих в углеродистом восстановителе менее 4% массовых нежелательно, т.к. резко снижается интенсивность плавления карбида кальция за счет сокращения зоны твердофазных процессов в ванне печи, где имеет место нагрев шихты и насыщение окиси кальция углеродом, что определяет интенсивность процесса в зоне плавления.

Низкая зольность, не выше 6 масс.%, углеродистого восстановителя исключает необходимость дополнительных затрат энергии и сырья, расходуемых при производстве карбида кальция, на побочные нецелевые реакции, снижает величину возгонов в процессе плавления соединений элементов, содержащихся в золе, имеющих более низкие температуры плавления и разложения, чем карбид кальция.

Предлагаемый способ позволяет исключить образование больших объемов реакционных газов (водорода, ацетилена), смешанных с сажей, не подлежащих использованию и тем самым улучшить экологичность процесса. Остатки хлора, которые в основной массе отогнаны из углеродистого восстановителя при пиролизе твердых бытовых отходов, связываются в прочное соединение CaCl2, которое имеет температуру плавления ниже температуры плавления СаС2 и поэтому выводится из процесса без разложения, что исключает образование в процессе плавления карбида кальция опасных хлорорганических соединений (диоксинов, фуранов).

Таким образом, заявляемый способ получения карбида кальция является более эффективным и экологичным по сравнению со способом-прототипом, так как проходит в одну стадию, позволяет получать карбид кальция более высокого качества с содержанием СаС2 85 масс.% (литраж до 316 л/кг) и при этом вовлечь в переработку продукты пиролиза твердых бытовых отходов (бумаги, картона, дерева, кожи, пластмасс, текстиля), которые в настоящее время практически не утилизируются, что значительно улучшает общую экологическую обстановку окружающей среды.

1. Способ получения карбида кальция путем плавления в электротермической печи извести и углеродистого восстановителя, в качестве которого используют продукты пиролиза твердых бытовых отходов, отличающийся тем, что берут продукты пиролиза с содержанием летучих 4-10 мас.% и зольностью не выше 6 мас.% и плавление ведут в режиме печи сопротивления при удельной плотности тока на электроде 1,5-2,0 А/см2 с использованием полых электродов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют отходы бумаги, картона, дерева, кожи, пластмасс, текстиля.

www.findpatent.ru

Производство - карбид - кальций

Производство - карбид - кальций

Cтраница 3

При производстве карбида кальция обожженная известь, антрацит или кокс направляются в отделение подготовки шихты, где дозируются автоматическими весами и подаются питателем в вальцевую дробилку, в которой происходит измельчение и смешивание компонентов шихты. Подготовленная таким образом шихта поступает в карбидные печи.  [31]

В России производство карбида кальция было организовано в 1908 г. До революции объем его производства в нашей стране был очень небольшой, и только с развитием промышленности в годы первых пятилеток началось ускоренное строительство новых заводов и отдельных крупных цехов. В настоящее время СССР имеет развитое производство карбида кальция.  [32]

Известь для производства карбида кальция получается путем обжига лучших сортов известняка ( табл. 7) с незначительным количеством примесей и плотной кристаллической структурой.  [33]

Сырьем для производства карбида кальция служат хорошо обожженная известь и углерод в виде кокса или антрацита, которые дробятся и тщательно смешиваются в определенном соотношении. Сплавление шихты и химическая реакция происходят за счет тепла, выделяющегося при прохождении электрического тока через слой шихты от электродов к поду печи, а также за счет образования электрической дуги. Таким образом, электрические карбидные печи работают как печи сопротивления и, частично, как дуговые.  [34]

В процессе производства карбида кальция наиболее высокореакционноспособ-ным [39] является кокс, получаемый из коксующихся углей, несмотря на то, нто такой кокс менее реакционноспособен по отношению к СОг или смеси KjCr Ov и Н3РО4, чем кокс из некоксующихся углей.  [35]

В основе производства карбида кальция лежит следующая эндотермическая реакция СаО - - ЗС - - СаС2 - - 4 - СО-105 ккал.  [37]

Дальнейшее развитие производства карбида кальция в СССР будет происходить не только за счет строительства новых, современных печей, но и путем модернизации и технического перевооружения карбидных цехов, оборудование которых морально и физически устарело. Будут ликвидированы еще сохранившиеся устаревшие цехи, оборудованные маломощными печами и печами средней мощности. В 1980 г. уже был закрыт цех с шестью карбидными печами на Ереванском НПО Наирит, действовавший в течение 45 лет.  [38]

Необходимый в производстве карбида кальция углерод может быть применен в виде антрацита, кокса или древесного угля. Опыты по применению новых видов восстановителей, проведенные в СССР, а именно - полукокса [34] и торфяного кокса [35], хотя и дали сравнительно хорошие результаты, однако, не нашли практического применения. При высокой температуре различия химической активности большинства углеродистых материалов ( за исключением древесного угля) в значительной мере выравниваются.  [39]

Вода в производстве карбида кальция расходуется на охлаждение электропечей, транспортирование шлама, гидропылеуборку и очистку газов. Водоснабжение осуществляется следующими сетями: оборотной, свежей технической и питьевой воды.  [40]

Застой в производстве карбида кальция в США объясняется конкуренцией нефтехимического ацетилена с карбидным, а также использованием более дешевых этилена, пропилена и бутилена вместо ацетилена при синтезе органических продуктов.  [41]

К этому времени производство карбида кальция было уже достаточно хорошо изучено, так как он имеет большое самостоятельное значение в технике.  [42]

Так как для производства карбида кальция требуется чистая кусковая известь, при выгрузке из печи производят ее отсев. Отсев осуществляется на решете, через которое проваливается известковая мелочь ( пыль и кусочки до 5мм) и шлак, полученный от сгорания топлива. Куски извести, остающиеся на решете, ссыпают в вагонетки для передачи в отделение дробления.  [43]

Исходным сырьем для производства карбида кальция являются обожженная известь и углерод в виде антрацита или кокса. К сырью предъявляют строгие требования в отношении содержания примесей, так как последние загрязняют готовый продукт, а в некоторых случаях нарушают нормальный ход процесса.  [44]

Электрическая печь для производства карбида кальция представляет собой реактор, в котором протекают химические и электротермические процессы. Передача электрической энергии осуществляется от специального трансформатора, вторичная обмотка которого позволяет регулировать напряжение электрической печи по короткой электрической сети через контактные плиты к трем электродам, Для производства карбида кальция используют электрические печи мощностью 31 5 - 50 MB-А.  [45]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Способ получения карбида кальция

 

Изобретение предназначено для химической промышленности и может быть использовано при получении ацетилена и выплавке стали. Коксозольный остаток термической переработки окисленных бурых углей состава, маc.%: CaO - 47,5, C - 35,4, Fe2O3 - 6,6, SiO2 - 5,0, Mg - 3,3, Al2O3 - 1,6, S - 0,1, остальное - 0,5 смешивают с 12,9 - 28,3% от массы смеси карбоната кальция в виде известняка, подвергают высокотемпературной плавке при 2000-2100oС, охлаждают, разделяют CaC2 и ферросилиций. Способ не требует дорогостоящих продуктов, литраж CaC2 275-285 л/кг, содержание ферросилиция 0,1-0,2 мас.%. 1 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к химической технологии, в частности к получению карбида кальция.

Известен способ получения карбида кальция /Кузнецов Л.А. Производство карбида кальция. М., 1954, с. 32, 33/, включающий плавление шихты, состоящей из извести и углерода, при этом к свежей извести добавляют до 30% термически переработанного отхода производства - шлама "сухих" ацетиленовых генераторов, являющегося источником оксида кальция, кремния и железа, что снижает себестоимость карбида кальция и улучшает экологическую обстановку, так как часть вредных отходов, идущих на свалки, перерабатывается. Недостатком известного способа является использование дорогостоящих продуктов /металлургического кокса, антрацита, обожженной извести/ в составе основной шихты /70%/, а также затраты антрацита, электроэнергии, пара при термопереработке шлама. Известен способ получения карбида кальция /авторское свидетельство СССР N 664476, C 01 B 31/32, кл. C 01 B, 1976/, путем электротермической плавки извести и углеродистого восстановителя с периодической подачей корректирующего материала, в качестве которого используют коксозольный остаток термической переработки карбонатсодержащих горючих сланцев в количестве до 10% от веса шихты, при этом коксозольный остаток является источником оксидов кальция /24,0 - 31,0%/, кремния /14 - 20%/, железа /2,3 - 3,5%/ и углеродистого восстановителя /16 - 18%/. Это снижает себестоимость карбида кальция, повышает содержание основного вещества в продукте и позволяет использовать отходы производства /коксозольный остаток/. Недостатком известного способа является расход дорогостоящих продуктов /электродного графита, обожженной извести/ в основной части шихты /90 - 99%/. Известен способ получения карбида кальция /авторское свидетельство СССР N 1168508, кл. C 01 B 31/32, 1983/, включающий плавление шихты, состоящей из извести и углерода, охлаждение плава и разделение продуктов реакции - карбида кальция и ферросилиция, при этом плавление шихты ведут в присутствии известняка или сланцевого кокса зольного в количестве 12,9 - 28,3% от массы шихты. Для корректировки соотношения кремния к железу в шихте вводят недостающее количество железа в виде стружки, обеспечивающее весовое соотношение кремния к железу 1: 2, получая при этом карбид кальция со знаком качества /литраж ацетилена - до 300 л/кг карбида/. Недостатком известного способа является использование дорогостоящих продуктов в основном составе шихты /извести и углеродистого материала/. В основу изобретения положена задача получения карбида кальция с использованием отходов угледобывающей промышленности в основном составе шихты, что снижает себестоимость карбида кальция и улучшает экологическую обстановку за счет переработки отвалов. Поставленная задача решается тем, что в способе получения карбида кальция, включающем плавление шихты из материала, содержащего оксиды кальция, кремния, железа и углерод, охлаждение плава и разделение продуктов реакции - карбида кальция и ферросилиция, при этом плавление шихты ведут в присутствии известняка в количестве 12,9 - 28,3% от массы шихты, согласно изобретению в качестве указанного материала используют отходы угледобычи, в частности коксозольный остаток термической переработки окисленных бурых углей состава, мас.%: окись кальция 47,5; углерод 35,4; окись железа 6,6; окись кремния 5,0; окись магния 3,3; окись алюминия 1,6; сера 0,1; фосфор - следы, остальное 0,5. Использование отходов угледобычи - коксозольного остатка термической переработки окисленных бурых углей с усредненным составом, приведенным выше, позволяет снизить себестоимость карбида кальция, так как эти отходы перевозят в отвалы, занимая при этом пахотные земли. В настоящее время под отвалами только в Канско-ачинском угольном бассейне находится 6000 га пахотных земель, дающих до этого урожай зерновых по 25 ц с гектара /Гаврилин К.В., А.Ю. Озерский. Канско-ачинский угольный бассейн. М.: Недра, 1996, с. 93, 152, 154/, при этом сырьевая база только по Березовскому разрезу Кабасса составляет 1 млрд. тонн забалансовых углей с высоким содержанием окиси кальция в коксозольном остатке /до 50%/. Получение карбида кальция из отходов угледобычи снижает его себестоимость на 30%, так как сырьевая составляющая себестоимости составляет до 1/3 стоимости карбида кальция (Производство карбида кальция в СССР и за рубежом. Серия "Производство фосфора и карбида кальция". -М.: НИИТЭХИМ, 1973). При этом термическая переработка отходов не требует дорогостоящих продуктов /антрацита, пара, электроэнергии/, так как коксозольный остаток термической переработки окисленных бурых углей является продуктом неполного их сгорания с использованием тепловой энергии этого процесса. Пример 1. Готовят шихту из коксозольного остатка термической переработки окисленных бурых углей состава, мас.%: окись кальция 47,5; углерод 35,4; окись железа 6,6; окись кремния 5,0; окись магния 3,3; окись алюминия 1,6; сера 0,1; остальное 0,5; /фосфора - следы/. Весовое соотношение кремния к железу в шихте равно 1:2. Средняя крупность частиц шихты 2 - 3 мм. Полученную шихту подвергают высокотемпературной плавке в графитовом тигле при 2000 - 2100oC в течение 15 мин, затем плав охлаждают до комнатной температуры. Образующийся плав состоит из 96,5 мас.ч. карбида кальция /содержащего 75% CaC2/ и 3,5 мас.ч. ферросилиция в виде самостоятельных несмешивающихся фаз. Литраж карбида кальция составляет 275 л/кг. Содержание ферросилиция в карбиде кальция составляет 3,4%. Пример 2. Готовят шихты из коксозольного остатка термической переработки окисленных бурых углей /такого же состава, как в примере 1/ и вводят карбонат кальция в виде известняка /содержащего 96 - 98% CaCO3/ в количестве 12,9% от массы шихты. Крупность частиц смешиваемых компонентов 2 - 3 мм. Полученную шихту подвергают высокотемпературной плавке при 2000 - 2100oC в течение 15 минут, затем плав охлаждают до комнатной температуры и разделяют продукты плавки. После разделения фаз образуется 93,3 мас.ч. карбида кальция и 6,7 мас. ч. ферросилиция. Литраж полученного карбида составляет 284 л/кг, при содержании в нем ферросилиция 0,2%. Пример 3. Готовят шихту из коксозольного остатка термической переработки окисленных бурых углей /такого же состава, как в примере 1/ и вводят карбонат кальция в виде известняка /содержащего CaCO3 96 - 98%/ в количестве 28,3% от массы шихты. Крупность частиц смешиваемых компонентов 2 - 3 мм. Полученную шихту подвергают высокотемпературной плавке при 2000 - 2100oC в течение 15 минут, затем плав охлаждают до комнатной температуры и разделяют продукты плавки. После разделения фаз образуется 93,2 мас.ч. карбида кальция и 6,8 мас. ч. ферросилиция. Литраж полученного карбида составляет 285 л/кг, при содержании в нем ферросилиция 0,1%. Применение предлагаемого способа позволяет получить карбид высокого качества из отходов угледобычи, идущих в отвал. Ферросилиций также используется для раскисления сталей в черной металлургии. Наличие незначительных количеств серы и следов фосфора позволяет использовать промышленные печи для получения карбида этим способом, а неограниченная сырьевая база /17% от всего добываемого открытым способом бурого угля/ предполагает возможность крупнотоннажного производства, что исключает рост отвалов, так как отходы угледобычи могут перерабатываться в ценный продукт, себестоимость которого в настоящее время оценивается в 500 долларов за тонну и его не хватает.

Формула изобретения

1. Способ получения карбида кальция, включающий плавление шихты из материала, содержащего оксиды кальция, кремния, железа и углерод, охлаждение плава и разделение продуктов реакции - карбида кальция и ферросилиция, при этом плавление ведут в присутствии карбоната кальция в виде известняка в количестве 12,9 - 28,3% от массы шихты, отличающийся тем, что в качестве указанного материала используют коксозольный остаток термической переработки окисленных бурых углей. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что коксозольный остаток термической переработки окисленных бурых углей имеет следующий состав, мас.%: Окись кальция - 47,5 Углерод - 35,4 Окись железа - 6,6 Окись кремния - 5,0 Окись магния - 3,3 Окись алюминия - 1,6 Сера - 0,1 Остальное - 0,5

www.findpatent.ru

Способ получения карбида кальция | Банк патентов

Изобретение относится к химической технологии, в частности к получению карбида кальция.

Известен способ получения карбида кальция, включающий плавление шихты, состоящей из оксида кальция (извести) и углеродистого восстановителя (кокса, антрацита) (Кузнецов Л.А. Производство карбида кальция. М.: 1954, с.77-78).

Недостатком способа является использование дорогостоящих и дефицитных углеродистых материалов (металлургического кокса и антрацита), а также длительность процесса из-за незначительной поверхности контакта реагирующих элементов.

Известен способ получения карбида кальция (патент РФ № 2129093, кл. С 01 В 31/32, заявл. 1,1.03.97), согласно которому коксозольный остаток термической переработки окисленных бурых углей состава, масс.%: СаО - 4.75, С - 34.5, Fe2О3 - 6.6, SiO2 - 5.0, Mg - 3.3, Al 2О3 - 1.6, S - 0.1, остальное 0,5, смешивают с 12,9-28,3% от массы смеси карбоната кальция в виде известняка, подвергают высокотемпературной плавке при 2000-2100°С, охлаждают, разделяют СаС2 и ферросилиций, получают СаС2 с литражом 275-285 л/кг и содержанием ферросилиция 0,1-0,2 масс.%. Использование отходов угледобычи позволяет снизить себестоимость карбида кальция на 30%.

Недостатками способа являются технологические сложности при эксплуатации производства и ухудшение технико-экономических и экологических показателей процесса, обусловленные значительным содержанием примесей (железа, кремния, магния).

Известен также способ получения карбида кальция (а.с. № 350753, Кл. С 01 В 31/30, заявл. 15.06.70) путем взаимодействия извести с углеводородами (с коксом или без него), согласно которому в качестве углеводородов используют жидкие или твердые парафиновые, ароматические, высокомолекулярные соединения гибридного или гетероциклического строения, а также их технические смеси, например, мазут или сырой антрацит. Углеводородное сырье подают в реакционное пространство электродуговой печи через полые электроды. При взаимодействии углеводородов с накаленной до 2000-2500°C поверхностью расплава последние расщепляются с выделением углерода, что позволяет интенсифицировать процесс по сравнению, например, с использованием в качестве углеродистого восстановителя антрацита или кокса.

Недостатком способа являются большие энергетические затраты, обусловленные высокотемпературным расщеплением углеводородов (2500°С), а также невозможность использования побочных продуктов технологического процесса (смесь сажи, водорода, ацетилена), что ухудшает экологию процесса.

Кроме того, в процессе используется плавление карбида кальция в дуговом режиме работы карбидной печи, что определяет удельную плотность электрического тока в электроде 5-7 А/см 2 (Электротермические процессы химической технологии. Л.: Химия, Ленинградское отделение, 1984, с.212) Это ведет к значительным возгонам карбонатной составляющей шихтовых материалов, что также ухудшает экономические и экологические показатели процесса.

Наиболее близким к заявляемому способу получения карбида кальция (прототипом) является способ производства карбида кальция, описанный в заявке DE № 4241245 (кл. С 01 В 31/32, 1994), заключающийся в использовании при получении карбида кальция реакции обмена содержащего углерод соединения с оксидом кальция в электродуговой печи. В качестве содержащего углерод соединения используют измельченные отходы пластмасс, которые в присутствии тонкодисперсного оксида кальция (массовое соотношение оксида кальция к отходам пластмасс составляет 1:0,5-3) обрабатывают во вращающейся трубчатой печи. Процесс получения исходного материала (шихты) для производства карбида кальция идет в две стадии: сначала проводят пиролиз при 400-800°С, а затем кальцинирование при 1000-1300°С образовавшегося на первой стадии продукта, представляющего собой смесь оксида кальция и пиролизного кокса. После охлаждения до 500°С мелкие фракции (менее 3 мм) смеси карбида кальция с коксом отделяют, а крупные (более 3 мм) подают в закрытую карбидную печь как исходный материал для получения карбида кальция. Полученный карбид кальция содержит 82% СаС2.

Известный способ дает возможность утилизации пластмассовых отходов и открывает малозатратный углеродистый компонент для процесса производства карбида кальция, однако он малоэффективен применительно к технологии получения карбида кальция, так как осуществляется в несколько стадий, что существенно влияет на продолжительность технологического процесса и качество целевого продукта. Кроме того, в среде, создаваемой в трубчатой печи, будет в качестве восстановителя образовываться сажа - вещество с пониженной активностью как восстановитель в системе взаимодействия СаО:С, а на второй стадии - прокаливание смеси оксида кальция и пиролизного кокса при температуре 1000-1300°С - будет происходить графитизация углерода, то есть снижение его восстановительной активности в процессе получения карбида кальция, что отрицательно скажется на интенсивности процесса. В заявке DE № 4241245 не указана температура, при которой проводился процесс плавления карбида кальция, но известно, что получение даже самого низкоплавкого карбида кальция не может быть осуществлено при температуре ниже 1750°С. Карбид кальция, полученный по известному способу и содержащий 82% СаС2, плавится при температуре не ниже 1900°С (см. рис. XIV.8 "Диаграмма плавкости системы СаО-СаС2 / Электротермические процессы химической технологии". Химия, Ленинградское отделение, 1984 г., с.327). Приведенный в заявке DE № 4241245 диапазон температур 1000-1300°С относится к температуре кальцинации (просто прокалки) смеси оксида кальция и пиролизного кокса с целью получения более качественной шихты для производства карбида кальция. Следует также отметить, что значительное содержание в шихте углеродистых материалов (в способе-прототипе массовое соотношение оксида кальция к отходам пластмасс составляет 1:0,5-3,0) кроме необоснованного расхода сырья и энергии на его переработку, ведет к значительным газопылевым выбросам в системе, что негативно сказывается на экологии окружающей среды.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности способа за счет сокращения продолжительности процесса, увеличения выхода целевого продукта высокого качества и расширения сырьевой базы, а также его экологичности.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения карбида кальция путем плавления в электротермической печи извести и углеродистого восстановителя, в качестве которого используют продукты пиролиза твердых бытовых отходов, согласно изобретению берут продукты пиролиза с содержанием летучих 4-10 масс.% и зольностью не выше 6 масс.% и плавление ведут в режиме печи сопротивления при удельной плотности тока на электроде 1,5-2,0 А/см 2 с использованием полых электродов, при этом берут отходы бумаги, картона, дерева, кожи, пластмасс, текстиля.

Заявляемый способ получения карбида кальция является эффективным и экологичным, так как пиролиз некомпостируемых твердых бытовых отходов (ТБО) проводится в закрытой емкости с косвенным обогревом при температуре до 800°С с получением активного углеродистого восстановителя, который содержит летучих 4-10 масс.%, разлагаемых при нагреве в результате непосредственного контакта с расплавом карбида кальция (температура 1800-2000°С) и насыщающих оксид кальция молекулярным углеродом в зоне твердофазных процессов в ванне карбидной печи, что приводит к возрастанию интенсивности процесса в зоне плавления, исключает разбавление пиролизного газа и определяет незначительные (по сравнению с процессом сжигания) объемы газопылевых выбросов. Кроме того, в предлагаемом способе используется двухкомпонентная шихта: оксид кальция и углеродистый восстановитель подаются в карбидную печь раздельно и это позволяет строго выдерживать оптимальное соотношение оксида кальция к углеродистому восстановителю в пределах 1:0,65-0,85, что значительно улучшает качество получаемого карбида кальция.

Углеродистый восстановитель получают следующим образом. Готовят шихту из следующих фракций ТБО в соотношениях компонентов в соответствии с морфологическим составом ТБО (мас.%): бумага, картон - 58; дерево - 6,5; кожа - 4,3; пластические массы - 19,6; текстиль - 11. Шихту подвергают термическому нагреву в закрытой емкости до температуры 800°C и выдерживают при этой температуре 2 часа. Выделяющуюся в процессе термообработки шихты газопаровую фазу или сжигают «на свечу» или утилизируют как теплоноситель. Коксовый остаток, используемый далее в процессе получения карбида кальция в качестве углеродистого восстановителя, охлаждают и анализируют. Получаемый углеродистый восстановитель имеет состав (мас.%): углерод - Собщий - 90-94, в том числе летучие - 4-10; содержание металлов СаО - 0,28-0,6; Al - 0,1-0,96; Mg - 0,05-0,096; Fe - 0,09-0,91; Si - 0,13-2,94; Cr - 0,003-0,038; Ti - 0,01-0,025; Cu - 0,0001-0,015; Zn - 0,001-0,003; Ni - 0,002; Cd<0,001; Pb - 0,003; P<0,03; Mn - 0,001.

Выход продукта - 35-38%. Продукт различной грануляции, легко размалываемый.

Поскольку углеродистый восстановитель, полученный в процессе пиролиза ТБО, имеет малую прочность, легко истирается в транспортных системах при подаче его в ванну карбидной печи, наиболее рационально его использование по следующей технологии.

Первое - раздельная подача компонентов шихты для выплавки карбида кальция в ванну печи. Известковый компонент шихты грануляцией 12-25 мм подают в ванну, мелкодисперсный углеродистый восстановитель, размолотый до грануляции минус 3 мм, подают непосредственно в зону расплава карбида кальция через полый электрод.

Второе - режим плавки с учетом возможности выноса мелкодисперсного компонента шихты мягкий, при малой плотности тока на электроде в пределах 1,5-2,0 А/см2 и при низком рабочем напряжении 45-50 вольт, т.е бездуговой режим плавления в режиме печи сопротивления.

Пример

Готовят шихту из 960 г извести грануляцией 10-15 мм, загружают ее в ванну лабораторной карбидной печи мощностью 40 кВт. Печь работает при следующих электрических характеристиках: напряжение - 40 вольт, плотность тока в электроде 1,5-2 А/см 2. Для запуска печи на под насыпают низколитражную мелочь карбида кальция. После разогрева печи (через 15 минут) через отверстие по центру полого угольного электрода подают в расплав углеродистый восстановитель в количестве 650 г грануляцией минус 3 мм, при этом между жидкой фазой, представляющей расплав СаС 2-СаО, и твердым углеродом происходит реакция карбидообразования при температурах 1800-2200°C. Известь растворяется в расплаве и взаимодействует с углеродистым восстановителем. Реакционные газы, проходя через слой извести, насыщают ее углеродом и это способствует более активному растворению извести в расплаве СаС 2-СаО. Взаимодействие расплава СаС2 -СаО с углеродистым восстановителем приводит к обогащению жидкой ванны карбидом до соотношения, отвечающего температуре и давлению СО в печи. Остаточное содержание летучих пиролизуется в зоне высоких температур при подаче восстановителя непосредственно в зону расплава, продукт пиролиза дополнительно насыщает известковую составляющую углеродом.

Срабатывание шихтовых материалов постоянно компенсируют раздельной подачей компонентов: извести в объем ванны, углеродистого восстановителя в зону расплава через отверстие в электроде. По конструктивным особенностям используемой лабораторной карбидной печи плавку ведут «на блок». Расплав охлаждают в печи, извлекают, анализируют. Вес выплавленного карбида кальция - 1,2 кг. Получают продукт с содержанием СаС2 - 85% (литраж 316 л/кг).

Удельный расход сырья (на 1 кг условного карбида кальция):

известь - 960 г,

углеродистый восстановитель - 650 г.

Содержание примесей в карбиде кальция: РН3 - менее 0,003%;

Н 2S - менее 0,015%.

Остаточное содержание летучих в углеродистом восстановителе свыше 10% ухудшает процесс получения карбида кальция, т.к. при плавлении карбида кальция возрастает интенсивность выделения летучих, нарушается работоспособность элементов конструкции печи, реакционные газы процесса засоряются непрореагировавшими сажистыми включениями, что осложняет работу элементов печи (снижается электрическое сопротивление изоляции и возникают пробои в электроизоляции) и осложняет работу узла газоочистки реакционных газов.

Снижение содержания летучих в углеродистом восстановителе менее 4% массовых нежелательно, т.к. резко снижается интенсивность плавления карбида кальция за счет сокращения зоны твердофазных процессов в ванне печи, где имеет место нагрев шихты и насыщение окиси кальция углеродом, что определяет интенсивность процесса в зоне плавления.

Низкая зольность, не выше 6 масс.%, углеродистого восстановителя исключает необходимость дополнительных затрат энергии и сырья, расходуемых при производстве карбида кальция, на побочные нецелевые реакции, снижает величину возгонов в процессе плавления соединений элементов, содержащихся в золе, имеющих более низкие температуры плавления и разложения, чем карбид кальция.

Предлагаемый способ позволяет исключить образование больших объемов реакционных газов (водорода, ацетилена), смешанных с сажей, не подлежащих использованию и тем самым улучшить экологичность процесса. Остатки хлора, которые в основной массе отогнаны из углеродистого восстановителя при пиролизе твердых бытовых отходов, связываются в прочное соединение CaCl2, которое имеет температуру плавления ниже температуры плавления СаС2 и поэтому выводится из процесса без разложения, что исключает образование в процессе плавления карбида кальция опасных хлорорганических соединений (диоксинов, фуранов).

Таким образом, заявляемый способ получения карбида кальция является более эффективным и экологичным по сравнению со способом-прототипом, так как проходит в одну стадию, позволяет получать карбид кальция более высокого качества с содержанием СаС2 85 масс.% (литраж до 316 л/кг) и при этом вовлечь в переработку продукты пиролиза твердых бытовых отходов (бумаги, картона, дерева, кожи, пластмасс, текстиля), которые в настоящее время практически не утилизируются, что значительно улучшает общую экологическую обстановку окружающей среды.

bankpatentov.ru

Технологический процесс получения карбида кальция

    Делаются попытки усовершенствовать производство карбида кальция, однако это связано с большим расходом электроэнергии и сырья, высокими капиталовложениями и себестоимостью кроме того, подобные установки технологически трудноуправляемы. Было предложено, например, для получения необходимого тепла сжигать (в присутствии кислорода) часть кокса для уменьшения расхода электроэнергии. При этом образуется много окиси углерода, использование которой в процессе также может снизить себестоимость ацетилена. В настоящее время, однако, большую часть ацетилена получают старым методом (из карбида кальция). Карбид кальция обладает тем преимуществом, что из него получается ацетилен 97— 98%-ной концентрации, поэтому дальнейшая его очистка очень проста его легко транспортировать. Ацетилен же, полученный из ме-. тана (и других углеводородов), требует трудоемкой операции выделения его из газовых смесей и транспортирования в резервуарах под давлением. Критерием выбора конкретного процесса получения ацетилена из метана (или его гомологов) служат его основные характеристики (термодинамика, кинетика, механизм реакции). [c.99]     Технологический процесс получения карбида кальция [c.28]

    Существует ряд технологических процессов, в которых применение сжиженных газов является наиболее целесообразным или единственным возможным ввиду их специфических свойств. Например, в связи с дороговизной и сравнительной дефицитностью карбида кальция заменителем ацетилена во многих процессах становятся сжиженные газы (кислородно-флюсовая разделительная и поверхностная газовая резка сварка и наплавка цветных металлов пайка пламенная поверхностная закалка газовая металлизация нагрев металла с целью правки, гибки и т. д. пламенная очистка и др.). Сжиженные газы можно также успешно применять для получения защитных сред при закалке и отпуске деталей. [c.12]

    Несмотря на высокий уровень технологического оформления используемых промышленных процессов производства ацетилена, во многих странах появляются все новые предложения по совершенствованию оборудования и технологии, что свидетельствует о большом интересе к этой проблеме. Освоение новых способов позволило накопить огромный опыт безопасной работы со взрывоопасными газами, что само по себе явилось большим стимулом для развития химической промышленности. Однако производство карбида кальция и в настоящее время не утрачивает своего значения. Большие количества этого химиката необходимы для получения ацетилена, используемого при резке и сварке металлов. Иногда необходимость строительства новых производств карбида кальция обусловливается огромной территорией нашей страны и отсутствием в ряде экономических районов нефтяных и газовых месторождений, а также трубопроводов для, транспортирования нефти и газа. Часто такое решение экономически оправдано. [c.10]

    Преимуществом сухих генераторов является получение гашеной извести в виде легко транспортируемой пушонки. В эти ( генераторах легко осуществляется автоматизация технологического процесса. Благодаря тому, что во время работы не происходит заиливания кусков карбида кальция, газгольдеры в сравнении с газгольдерами мокрых генераторов значительно мены шего объема. [c.35]

    Для обеспечения нормального технологического процесса в сухом генераторе без местных перегревов и получения пушонки с малым остаточным содержанием карбида кальция весьма важное значение имеют способы подачи и распределения воды, конструкция перемешивающего устройства и способ непрерывного отведения пушонки. [c.33]

    Производство дивинила из ацетилена, полученного из карбида кальция. Технологический процесс производства основан на получении дивинила из ацетилена, стирола — из бензола и этилена последующей полимеризации их с образованием латекса. [c.100]

    В промышленности крупнотоннажного органического синтеза в значительных масштабах в качестве исходного сырья для производства многочисленных ценных продуктов используются низшие олефиновые углеводороды и ацетилен. Методы получения этилена, пропилена и бутиленов из газообразного и жидкого углеводородного сырья достаточно широко освоены промышленностью. Однако производство ацетилена, являющегося важным, а для некоторых синтезов незаменимым исходным продуктом, базируется главным образом на карбиде кальция. Процесс получения ацетилена этим методом, несмотря на ряд технологических усовершенствований, сделанных в последние годы, отличается большими расходами электроэнергии, дороговизной исходных веществ, многостадийно-стью и многотоннажными отходами. Поиски новых, более прогрессивных путей получения ацетилена ведутся в нескольких направлениях, причем наиболее перспективными, как показали многочисленные исследования, являются термоокислительный и термический пиролиз, разложение в токе различных теплоносителей, а также разложение жидкого, испаренного и газообразного угле- [c.3]

    Некоторые преимущества в общем технологическом процессе получения карбида и цианамида кальция может дать введение добавки Са 2 в шихту, используемую для производства карбида С другой стороны, имеются указания на большую эффективность в процессе получения цианамида кальция добавок NaF, AIF3 или NasAlFe по сравнению с aFa. [c.468]

    Следует особо отметить публикуемый третий раздел настоящего пособия, содержащий типовые задачи по химико-технологиче-ским расчетам. Учитывая целевую установку университетского образования, задачи и примеры в этом разделе руководства изложены без ряда деталей и вспомогательных расчетов, которые применяются в практической работе производственников и проектировщиков. В качестве примеров взято несколько типов производственных процессов, отличающихся химизмом, физико-химическим режимом и технологическими схемами. После краткого методического введения следуют примеры, иллюстрирующие расчеты процессов, протекающих в газовых фазах с применением и без применения катализаторов, процессов коксования твердого топлива, обжига серного колчедана, электролиза раствора поваренной соли, электротермических процессов получения карбида кальция, восстановления и возгонки фосфора. [c.5]

    Технологический процесс ведут с таким расчетом, чтобы образовывался высоколитражный карбид на средней фазе и низколит-ражный на крайних фазах. Этим обеспечивается слив карбида через среднюю летку. Понижение литража карбида у крайних фаз достигается дополнительной подачей извести. Дозировка шихты производится из расчета получения карбида кальция с литражем 280—290. [c.134]

    В настоящее время существует несколько способов получения ацетилена с использованием процесса гомогенного пиролиза — Хехст (ФРГ), СБА -(Сосьете бельж дель азот, Бельгия), Истмен (США), Филиппе (США), Чеиеда (Япония), Монтекатини (Италия) и т. д. Особой разницы в параметрах технологического процесса и технико-экономических показателях во всех этих способах не имеется, и практическое различие существует только в конструкциях основных реакторов и методах концентрирования ацетилена. Общая мощность существующих установок метода гомогенного пиролиза достигает 200 тыс. т, что соответствует почти 700 тыс. т карбида кальция. [c.12]

    В промышленности нашли распространение различные виды оборудо вания для получения газообразного и раствор енного ацетилена из карбида кальция. Для этих целей разработаны и внедрены новые высокопроизводительные типы оборудования повышенной единичной мощности, современные системы автоматического управления и контроля за технологическим процессом производства ацетилена с заданными показателями качества. Созданы разнообразные средства механизации трудоемких ироцеасов производства (И транспортирования ацетилена, получаемого из карбида кальция. Это оборудование эксплуатируется на многочисленных ацетиленовых станциях в химической и нефтеперерабатывающей промышленности, а также на предприятиях других отр1аслей народного хозяйства, использующих газообразный и растворенный ацетилен. [c.4]

chem21.info