NO853885L

NO853885L - PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF CALCIUM CYANAMIDE.

Info

Publication number: NO853885L
Application number: NO853885A
Authority: NO
Inventors: Joachim Ebeling; Wolf Eiblmayr; Erwin Aigner
Original assignee: Sueddeutsche Kalkstickstoff
Priority date: 1984-10-27
Filing date: 1985-10-01
Publication date: 1986-04-28
Also published as: DE3439367A1; FR2572383A1; ZA857285B; JPS61106412A

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av kalknitrogen ved nitrogenering av nedmalt kalsiumkarbid. The present invention relates to a method for the production of lime nitrogen by nitrogenation of ground calcium carbide.

Fremstillingen av kalknitrogen på industriell skala utføres vanligvis ved de kjente rotasjonsovnprosessene, hvor kalsiumkarbidet omsettes med nitrogen i en rotasjonsovn ved temperaturer mellom 1000 og 1100°C. Dette bevirkes ved å blande kalsiumkarbidet med en tilstrekkelig mengde nedmalt kalknitrogen, slik at man får et CaC^-innhold på 55-60 vekt-%, og deretter blåses kald nitrogen kontinuerlig inn i ovnen. Varmemengden som frigjøres ved reaksjonen er som regel tilstrekkelig til å opprettholde den påkrevde reak-sjonstemepraturen, slik at normalt kan ovnen drives uten ytre varmetilførsel etter at den er startet opp. The production of lime nitrogen on an industrial scale is usually carried out by the known rotary kiln processes, where the calcium carbide is reacted with nitrogen in a rotary kiln at temperatures between 1000 and 1100°C. This is achieved by mixing the calcium carbide with a sufficient amount of ground calcium nitrogen, so that a CaC^ content of 55-60% by weight is obtained, and then cold nitrogen is continuously blown into the furnace. The amount of heat released by the reaction is usually sufficient to maintain the required reaction temperature, so that the furnace can normally be operated without an external heat supply after it has been started.

De kjente prosessene har imidlertid visse alvorlige ulemper. However, the known processes have certain serious disadvantages.

Dersom, f.eks. et avbrudd finner sted i tilførselen av materialet, dersom kalsiumkarbidet som har en ufordelaktig nitrogeneringsoppførsel benyttes, eller dersom kalsium-karbidgjennomføringen avtar, kan resultatet bli slike varmetap i ovnen at temperaturen faller under minimums-temepraturen på 700-800°C som er påkrevet for nitrogenering. Den improvisasjonen som hittil har vært benyttet i slike tilfeller er luftinntak. Dette er fordi varmen som er påkrevet for å heve temperaturen frigjøres ved forbrenningen av kalsiumkarbid og kalknitrogen. Det er imidelrtid klart at denne løsningen er forbudnet med tap av utbytte. If, e.g. an interruption takes place in the supply of the material, if the calcium carbide, which has an unfavorable nitrogenation behavior, is used, or if the calcium carbide penetration decreases, the result can be such heat losses in the furnace that the temperature falls below the minimum temperature of 700-800°C required for nitrogenation . The improvisation that has so far been used in such cases is air intake. This is because the heat required to raise the temperature is released by the combustion of calcium carbide and lime nitrogen. It is meanwhile clear that this solution is prohibited with loss of profit.

En ytterligere ulempe ved rotasjonsovnprosessen til fremstilling av kalknitrogen er dannelsen av skorper på veggen av rotasjonsovnen, dette gjør det nødvendig å skrape av det avsatte materialet hver dag. A further disadvantage of the rotary kiln process for producing lime nitrogen is the formation of crusts on the wall of the rotary kiln, this makes it necessary to scrape off the deposited material every day.

Til sist må rotasjonsovner stenges fra tid til annen, f.eks. for å foreta reparasjoner. Ved oppstarting har man hittil benyttet en oljefyrt brenner og ovnen har vært fylt med en seng av koks. Bortsett fra den relativt lange oppstartingsfasen og den betydelige mengden olje og koks som kreves for dette formålet, finner betydelige tap sted når man skifter over til nedmalt karbid. Finally, rotary kilns must be closed from time to time, e.g. to make repairs. Up until now, an oil-fired burner has been used for start-up and the oven has been filled with a bed of coke. Apart from the relatively long start-up phase and the considerable amount of oil and coke required for this purpose, significant losses occur when switching to ground carbide.

Foreliggende oppfinnelse er derfor basert på det formål å tilveiebringe en fremgangsmåte for fremstilling av kalk-nitrogen ved nitrogenering av. nedmalt kalsiumkarbid i en rotasjonsovn, som ikke er beheftet med de ulempene som ovenfor er omtalt for teknikkens stand. The present invention is therefore based on the purpose of providing a method for the production of lime-nitrogen by nitrogenation of. ground calcium carbide in a rotary kiln, which is not affected by the disadvantages mentioned above for the state of the art.

Dette formålet oppnås ifølge foreliggende oppfinnelse ved at det inne i rotasjonsovnen blåses nitrogengass ved temperaturer på 900-5000°C for å kompensere for varmeunderskuddene som kan finne sted. Dette er fordi det overraskende er funnet at spesielt i tilfelle avbrudd og tilhørende ned-kjøling av ovnen under drift, vil den påkrevede nitro-generingstemepraturen derved kunne nås meget raskt og økonomisk og uten at mengden av kalknitrogen påvirkes i vesentlig grad. I tillegg er det mulig å operere med en relativt lav prosentandel nedmalt karbid. Dette har i sin tur den følge at avsetning av reaksjonsmaterialene på veggene i ovnen forhindres i stor grad, derved muliggjøres en betydelig reduksjon i rensearbeidet på ovnsveggene.. This purpose is achieved according to the present invention by blowing nitrogen gas into the rotary kiln at temperatures of 900-5000°C to compensate for the heat deficits that may occur. This is because it has surprisingly been found that, especially in the event of an interruption and associated cooling of the furnace during operation, the required nitrogen generation temperature will thereby be reached very quickly and economically and without the amount of lime nitrogen being affected to a significant extent. In addition, it is possible to operate with a relatively low percentage of ground carbide. This in turn has the consequence that deposition of the reaction materials on the walls of the oven is prevented to a large extent, thereby enabling a significant reduction in the cleaning work on the oven walls.

Ifølge foreliggende oppfinnelse blåses nitrogen inn i rotasjonsovnen ved temperaturer fra 900 til 5000°C, spesielt 1200 til 3500°C, for å kompensere for varmeunderskudd som kan finne sted.... According to the present invention, nitrogen is blown into the rotary kiln at temperatures from 900 to 5000°C, especially 1200 to 3500°C, to compensate for heat deficits that may occur....

Slike varmeunderskudd kan f.eks. finne sted dersom det er avbrudd i driften av ovnen, og manifistere seg som en reduksjon av temepraturen i ovnen. Avhengig av temperatur- reduskjonen, tilførselen av nedmalt materiale og karbid-konsentrasjonen blåses varm nitrogen inn inntil den påkrevde nitrogeneringstemperaturen igjen er nådd. Such heat deficits can e.g. take place if there is an interruption in the operation of the oven, and manifests itself as a reduction in the temperature in the oven. Depending on the temperature reduction, the supply of ground material and the carbide concentration, hot nitrogen is blown in until the required nitrogenation temperature is again reached.

Innblåsning av varm nitrogen kan også anbefales i oppstartingsfasen, f.eks. etter en stengning av rotasjonsovnen, for å bringe denne til den påkrevde driftstemperaturen. På denne måten unngås ikke bare tap i nitrogeneringsutbyttet, men det er også mulig å fremstille en høy prosent andel kalknitrogen fra starten av fremgangsmåten, fordi vekslingen Blowing in hot nitrogen can also be recommended in the start-up phase, e.g. after a shutdown of the rotary kiln, to bring it to the required operating temperature. In this way, not only is a loss in the nitrogenation yield avoided, but it is also possible to produce a high percentage of lime nitrogen from the start of the process, because the exchange

-fra koks til nedmalt karbid følgelig blir overflødig.-from coke to ground carbide consequently becomes redundant.

Et permanent varmeunderskudd eksisterer dersom reaksjonen ikke utføres ved å benytte CaC2_konsentrasjonene på 55-60% som hittil har vært vanlige, men dersom betydleige lavere konsentrasjoner benyttes. I dette tilfellet frigjøres mindre reaksjonsvarme enn den varmemengden som er påkrevd for å opprettholde ovnstemepraturen. En tilsvarende varmemengde må følgelig tilføres ved hjelp av strømmen av varm nitrogen.. Dette kan utføres kontinuerlig eller med intervaller. CaC2-innhold på 30-55 vekt-%, spesielt 35-50 vekt-°i, i det nedmalte materialet kan anvendes i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen . Som allerede omtalt unngås derved skorpedannelse på ovnsveggene i betydelig grad, dette resulterer i betydelige innsparinger av driftskostnadene. A permanent heat deficit exists if the reaction is not carried out using the CaC2_concentrations of 55-60% which have been common until now, but if significantly lower concentrations are used. In this case, less heat of reaction is released than the amount of heat required to maintain the furnace temperature. A corresponding amount of heat must therefore be supplied by means of the flow of hot nitrogen. This can be carried out continuously or at intervals. CaC2 content of 30-55% by weight, especially 35-50% by weight, in the ground material can be used in the method according to the invention. As already mentioned, crust formation on the oven walls is thereby avoided to a considerable extent, this results in significant savings in operating costs.

Innføringen av den varme nitrogenstrømmen kan, dersom det er hensiktsmessig, bevirkes sammen med det nedmalte karbidet og/eller med den kalde strømmen av nitrogen. The introduction of the hot nitrogen stream can, if appropriate, be effected together with the ground carbide and/or with the cold stream of nitrogen.

I en foretrukket utførelse blåses den varme gassen sentralt inn i toppen av ovnen og innesluttes samtidig i form av en mantel med nedmalt karbid og kald nitrogen som blåses inn. På denne måten benyttes varmen som frigjøres ved nitro-generingen påen optimal måte til oppvarming av rotasjonsovnen eller til å holde den varm. In a preferred embodiment, the hot gas is blown centrally into the top of the furnace and is simultaneously enclosed in the form of a mantle with ground carbide and cold nitrogen which is blown in. In this way, the heat released by the nitrogen generation is used in an optimal way to heat the rotary kiln or to keep it warm.

I prinsippet er det imidlertid også mulig å innføre den varme nitrogengassen i rotasjonsovnen i en kanal som er uavhengig av tilførselen av materialet. Det er da viktig at man legger vekt på å sikre god blanding av det nedmalte karbidet med gassen når de føres inn i ovnen/ og følgelig god varmeutveksling. In principle, however, it is also possible to introduce the hot nitrogen gas into the rotary kiln in a channel which is independent of the supply of the material. It is therefore important that emphasis is placed on ensuring good mixing of the ground carbide with the gas when they are fed into the furnace/ and consequently good heat exchange.

I tilfellet med de ovnene som vanligvis benyttes ved dagens teknologi, som kan binde ca. 0,3 til 1,5 tonn nitrogen pr. time til det nedmalte karbidet som blåses inn, er en innblåsningshastighet på 50-2000 Nm3 ? spesielt 200-1000 Nm<3>, In the case of the ovens that are usually used with today's technology, which can bind approx. 0.3 to 1.5 tonnes of nitrogen per hour until the ground carbide is blown in, is a blow-in speed of 50-2000 Nm3 ? especially 200-1000 Nm<3>,

pr. time anbefalelsesverdig.per hour worth recommending.

Fremstillingen av den varme nitrogengassen kan bevirkes ved hjelp av prosesser og innretninger som er kjente i indu-strien. Plasmabrennere betraktes som spesielt foretrukne, fordi de kan produsere høye gasstemepraturer spesielt raskt og følgelig spesielt godt oppfyller kravene til høy fleksi-bilitet. Det er imidlertid alltid mulig også å anvende andre ovner eller varmeenheter som er i stand til å produsere disse høye temperaturene på 900 til 5000°C. Det er også mulig f.eks. å benytte elektrisk oppvarmede grafitt-ovner eller elektrisk oppvarmede sjaktovner eller ovner med fluidisert seng fylt med koks. The production of the hot nitrogen gas can be effected using processes and devices known in the industry. Plasma burners are considered to be particularly preferred, because they can produce high gas temperatures particularly quickly and consequently meet the requirements for high flexibility particularly well. However, it is always possible to also use other furnaces or heating units capable of producing these high temperatures of 900 to 5000°C. It is also possible, e.g. to use electrically heated graphite furnaces or electrically heated shaft furnaces or fluidized bed furnaces filled with coke.

Fordelene ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er rask reaksjon i tilfelle av, eller etter, avbrudd i driften av ovnen uten at man behøver å godta tap i utbyttet, en rask og Økonomisk oppvarmingsfase for rotasjonsovnen, f.eks. etter stengning og det faktum at man kan unngå skorpedannelse på ovnsveggene, følgelig kan de rotasjonsovnprosessene som hittil har vært benyttet få forbedret virkningsgrad og driftsøkonomi. The advantages of the method according to the invention are fast reaction in case of, or after, interruption in the operation of the furnace without having to accept a loss in the yield, a fast and economic heating phase for the rotary furnace, e.g. after closure and the fact that you can avoid crusting on the oven walls, consequently the rotary oven processes that have been used until now can have improved efficiency and operating economy.

Eksempelet nedenfor er ment å illustrere oppfinnelsen i større detalj, uten å begrense den. The example below is intended to illustrate the invention in greater detail, without limiting it.

Eksempel:Example:

2,4 tonn pr. kg av nedmalt karbid som hadde et CaC2-innh<o>ld på 45%, blåses sammen med kald nitrogen, under betingelser som er vanlige ved andre fremgangsmåter, inn i toppen av en rotasjonsovn for fremstilling av ca. 3 tonn kalk-nitrogen pr. time. Innløpsrøret for innføring av nedmalt materiale er utstyrt med en plasmabrenner som har et varmgassutløp som strekker seg foran dysen i innløpsrøret og som sikrer at den varme nitrogenen kan innesluttes av nedmalt karbid. Nitrogen blåses så inn periodisk, ved 2000-3000°C og ved 2.4 tonnes per kg of ground carbide which had a CaC2 content of 45% is blown together with cold nitrogen, under conditions common to other processes, into the top of a rotary kiln for the production of approx. 3 tonnes of lime-nitrogen per hour. The inlet pipe for introducing ground material is equipped with a plasma torch which has a hot gas outlet that extends in front of the nozzle in the inlet pipe and which ensures that the hot nitrogen can be contained by ground carbide. Nitrogen is then blown in periodically, at 2000-3000°C and at

5-7 Nm<J>pr. minutt, gjennom plasmabrenneren inn i skyen av fint støv av nedmalt materiale, hver gang temperaturen i toppen av ovnen faller under den mest fordelaktige verdien, dvs. 1000-1100°C. Denne fremgangsmåten gjør det mulig å kompensere for varmetapet i rotasjonsovnen ved kombinasjon av elektrisk energi og nitrogeneringsvarme. Omfanget av skorpedannelse på veggene i rotasjonsovnen var vesentlig mindre enn i fremgangsmåten hvor det benyttes en høy prosentandel nedmalt materiale. 5-7 Nm<J>per minute, through the plasma burner into the cloud of fine dust of ground material, every time the temperature at the top of the furnace falls below the most advantageous value, i.e. 1000-1100°C. This method makes it possible to compensate for the heat loss in the rotary kiln by combining electrical energy and nitrogenation heat. The extent of crust formation on the walls of the rotary kiln was significantly less than in the method where a high percentage of ground material is used.

N-innholdet i produktet var 24,5% ved utbytte på 93%. The N content in the product was 24.5% with a yield of 93%.

Claims

1. Process for the production of lime nitrogen by nitrogenating ground calcium carbide through a rotary kiln, characterized in that nitrogen gas at temperatures of 900-5000°C is blown into the rotary kiln to compensate for heat losses that may occur.

2. - Method according to claim 1, characterized in that the temperature of the nitrogen gas is 1200°C to 3500°C.

3. Method according to claims 1 and 2, characterized in that the hot nitrogen is blown into the furnace if the nitrogenation temperature decreases.

4. Method according to claims 1 and 2, characterized in that the hot nitrogen is blown in during the start-up phase to heat up the cold furnace.

5. Method according to claims 1 and 2, characterized in that the concentration of CaC2 ± the ground material is regulated to 30 to 55% by weight, in particular 35 to 50% by weight.

6. Method according to claims 1 to 5, characterized in that the hot nitrogen gas, if appropriate, is introduced together with the ground carbide and/or cold nitrogen.

7 . Method according to claims 1 to 6, characterized in that the hot nitrogen gas is blown into the top of the furnace at a central point and at the same time is enclosed in the form of a mantle with the ground carbide and cold nitrogen which is blown in.

8. Method according to claims 1 to 7, characterized in that the speed at which the hot nitrogen gas is blown in is 50-2000 Nm3 , f, ort, ri. approximately 200-1000 Nm <3> per hour.

9 . Process according to claims 1 to 8, characterized in that a plasma burner is used to heat the nitrogen gas.

10. Method according to claims 1 to 8, characterized in that an electrically heated graphite furnace is used.

11 . Method according to claims 1 to 8, characterized in that an electrically heated shaft furnace or a furnace with a fluidized bed of coke is used.