RU125184U1

RU125184U1 - SETTING FOR CALCIUM CARBIDE

Info

Publication number: RU125184U1
Application number: RU2012135312/05U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Васильевич Жуков; Михаил Иванович Звонарев; Юлия Анатольевна Жукова; Анна Михайловна Хисматулина
Filing date: 2012-08-16
Publication date: 2013-02-27

Abstract

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, предпочтительно, съемной крышкой, при этом полость загрузочного канала сообщена с источником сырьевой смеси и источником диоксида углерода, причем, 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 СО₂ и СО, 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, источник сырьевой смеси сообщен с источниками угля и известняка. Кроме того, источник угля, посредством дополнительного канала подачи угля выполнен с возможностью сообщения с загрузочным каналом. 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. Полезная модель обеспечивает повышение выхода целевого продукта и снижение энергоемкости производства карбида кальция. 1 н.з.п. ф-лы, 3 з.п. ф-лы, 1 илл. An installation for producing calcium carbide, which includes means of heat treatment of crushed limestone and coal, a carbon dioxide synthesis reactor, made with the possibility of diverting gaseous products formed during the synthesis of calcium carbide to carbon dioxide, which is used as a means of heat treatment of crushed limestone and coal. the reactor, the body of which is made in the form of an airtight cylindrical vertical tank, the upper end of which is provided with a feed channel coaxial with it, the bottom part the body is made conical and provided with an outlet nozzle, the loading channel and inclined pouring shelves installed in its cavity are made of heat-resistant steel; in addition, its upper end is fitted with a sealed, preferably removable lid, the cavity of the loading channel communicated with the source of the raw mix and carbon dioxide source, and, on the cover of the loading channel, at least one plasma torch is installed, with the possibility of forming a plasma cord oriented downward, into the gap between the edges amm of the pouring shelves, while the plasma torch communicates with a source of carbon dioxide, in addition, below and below the bottom edge of the loading channel, upper and lower electromagnetic coils are installed coaxially with the reactor vessel, made with the possibility of induction heating of the raw material to its melting temperature In this case, the lower electromagnetic coil is installed near the bottom of the reactor vessel, and the upper electromagnetic coil is fixed on the surface of the turntable the frame, which is made inclined, and is provided with a drive for its rotation relative to the base rigidly fixed with respect to the reactor vessel; in addition, the upper part of the reactor vessel is communicated by the gas exhaust channels with a gas separation unit, the outlets of which are supplied by the CO ₂ and CO gas pipelines carbon and carbon dioxide synthesis reactor, while the source of carbon dioxide is also connected to the carbon dioxide synthesis reactor, which is connected to the water source, and the output of the reactor is blue carbon dioxide is associated with carbon dioxide storage. In addition, the source of the raw mix is communicated with sources of coal and limestone. In addition, the source of coal, through an additional coal supply channel, is adapted to communicate with the feed channel. In addition, the casing of the plasma reactor and the protruding portion of the loading channel is made with the possibility of pumping a heat-removing agent through them, for example, water. In addition, the source of the raw material mixture is located above the reactor vessel. The utility model provides an increase in the yield of the target product and a decrease in the energy intensity of production of calcium carbide. 1 nz f-ly, 3 zp f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к оборудованию для переработки углекарбонатного минерального сырья и может быть использована при его глубокой переработке с получением карбида кальция.The utility model relates to equipment for the processing of carbonate minerals 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. С04В 2/02, 1989).A device for processing carbonaceous mineral raw materials, including a reactor made with the possibility of burning limestone, equipped with means for supplying high-temperature energy carrier to it (see A.P. USSR No. 1449553, c. C04B 2/02, 1989) is known.

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 marketable products obtained is small (only lime can be produced), the environmental performance of the production process is low, and the process of ensuring production with 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).Also known is an installation for producing calcium carbide, which includes 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, СВВ 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 resulting calcium carbide to produce acetylene, which is burned to supply heat to the means of heat treatment of crushed limestone and coal, which reduces the yield of the target product. In addition, for calcining lime and synthesizing calcium carbide, two successively placed reactors are used, 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, which is aimed at solving the proposed technical solution 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 одного реактора.The technical result obtained by solving the problem, expressed in the exclusion of the consumption of calcium carbide for technological needs and the exclusion of unproductive heat loss (due to the cooling of raw materials) due to the implementation of the method in the volume 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, предпочтительно, съемной крышкой, при этом полость загрузочного канала сообщена с источником сырьевой смеси и источником диоксида углерода, причем, 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 СО₂ и СО, 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, источник сырьевой смеси сообщен с источниками угля и известняка. Кроме того, источник угля, посредством дополнительного канала подачи угля выполнен с возможностью сообщения с загрузочным каналом. 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 producing calcium carbide, including the means of heat treatment of crushed limestone and coal, the carbon dioxide synthesis reactor, made with the possibility of removal of gaseous products formed during the synthesis of calcium carbide carbon dioxide into it, as a means of heat treatment crushed limestone and coal, a reactor is used, the casing of which is made in the form of a hermetic cylindrical vertical tank, the upper end of which is equipped with a coaxial zag a narrow channel, while the bottom of the body is made conical and provided with an outlet, the loading channel and inclined pouring shelves installed in its cavity are made of heat-resistant steel, in addition, its upper end is equipped with a sealed, preferably removable lid, while the loading cavity channel communicated with the source of the raw material mixture and the source of carbon dioxide, and, on the lid of the loading channel is installed at least one plasma torch, with the possibility of forming a plasma cord Orio mounted down into the gap between the edges of the pouring shelves, while the plasma torch communicates with a source of carbon dioxide, in addition to the lower and lower edges of the loading channel coaxially with the reactor vessel installed upper and lower electromagnetic coils, made with the possibility of induction heating of the raw material to its melting temperature, placed at different heights along the reactor vessel, while the lower electromagnetic coil is installed near the bottom of the reactor vessel, and the upper electromagnetic coil is fixed Lena on a surface of the turntable, which is inclined and provided with a drive of its rotation relative to the base, is rigidly fastened relative to the reactor vessel, in addition, the space the top of the reactor vessel communicated vent channels with a gas separating unit, which outputs pipelines feeding of CO ₂ and CO are reported respectively, with a source of carbon dioxide and a reactor for the synthesis of carbon dioxide, while the source of carbon dioxide is also connected to the reactor for the synthesis of carbon dioxide, which is connected with the source water, and the output of the carbon dioxide synthesis reactor is connected to the carbon dioxide storage. In addition, the source of the raw mix is communicated with sources of coal and limestone. In addition, the source of coal, through an additional coal supply channel, is adapted to communicate with the feed channel. In addition, the casing of the plasma reactor and the protruding portion of the loading channel is made with the possibility of pumping a heat-removing agent through them, for example, water. In addition, the source of the raw material mixture is located above the reactor vessel.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".Comparative analysis of the signs of the claimed solution with the signs of the prototype and analogs indicates the compliance of the stated solution to the criterion of "novelty."

Совокупность признаков формулы полезной модели обеспечивает решение технической задачи, а именно - повышение выхода целевого продукта и снижение энергоемкости производства карбида кальция.The set of features of the formula of the utility model provides a solution to the technical problem, namely, increasing the yield of the target product and reducing the energy intensity of the production of calcium carbide.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором показана схема установки.The utility model 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 top 1 and bottom 2 of the plasma reactor, the loading channel 3, the source of the raw material mixture 4, the top cover 5 of the loading channel 3, the source of plasma gas 6, inclined pouring shelves 7, channels 8 and 9, respectively, for the input of the raw mixture and carbon dioxide, upper 10 and lower 11 electromagnetic coils, exhaust pipe 12, turntable 13, drive 14 turn platform, coal sources 15, limestone 16, water 17, plasma torch 18 with nozzle 19, longitudinal axis 20 of loading channel 3, plasma cord 21 hem and 22 pouring shelves 7, first 23 and second 24 exhaust channels, gas separation unit 25, second reactor 26, base 27 of the turntable 13, rollers 28, 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 плазме иного реактора, выполнен из тепл остойкой 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 the middle part of the plasma reactor body is made in the form of a cylindrical chamber. Its lower part 2 is made conical and completed with an outlet nozzle 12. The plasma reactor housing and the protruding portion 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 sink agent (water). The loading channel 3 is passed through the upper cover of the plasma housing another reactor, made of heat-resistant steel. It is equipped with an airtight lid and is connected to channel 8 with a source of raw material mixture 4 (storage hopper of dispersed dry material) placed above the housing 1, which provides gravity moving the mixture into the reactor with open valves (not shown), while the source of the raw material mixture 4 is connected to the sources of coal 15 and limestone 16. In addition, the source of coal 15, through an additional channel for supplying coal 29 ( equipped with a shut-off valve of known construction - not marked 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 loading channel 3 is configured to communicate in a known manner with a source of plasma gas 6 (which is carbon dioxide), in addition, the source of plasma gas 6 is communicated by channel 9 to enter carbon dioxide with a plasma torch 18. In addition, in the cavity of the loading channel 3, inclined pouring 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, are installed. At the upper end of the loading channel 3 (on its upper lid 5) at least one plasmatron of known construction, with a power of up to 25-50 kW, is fixed, ensuring the formation of the plasma cord 21 oriented downward into the gap between the edges 22 of the pouring shelves 7. 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 tip in the gap between the edges 22 of the pouring 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 a means of heating the raw material mixture in the reactor, the upper 10 and lower 11 electromagnetic coils, made in a known manner with the possibility of induction heating of the raw material to its melting temperature, are placed at different heights relative to the plasma reactor body.

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.In this case, the lower 11 electromagnetic coil is installed permanently or with the possibility of reciprocating movement along the height of the reactor (for example, on a platform installed on sliding power cylinders - the above elements are not shown and not indicated on the drawings) with the possibility of lowering it as close as possible to the outlet 12 - before the start 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 can be rotated around the reactor vessel, which is given a variable height and which is equipped with an actuator 14 to turn it, for this purpose, the lower surface of the turntable 13 is supported on a number of rollers 28 supported on an annular groove (on the drawing is not indicated) of the base 27, one of which is made drive (for example, mounted on the shaft of a reversing 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 carbon dioxide synthesis, in the form of a vessel connected to the gas separation unit 25 by CO ₂ and CO gas pipelines, in addition, it is connected to a water source 17 made in the form of a water tank. The second reactor 26 is provided with a pump, a metering and control equipment of known construction (not shown), implementing the process of synthesis of H ₂ CO _3. The output of the second reactor 26 is connected to the carbon dioxide storage (not shown in the drawing), the design of which is determined by the form of carbon dioxide supply to the consumer, i.e. liquefied or "dry ice", and does not differ from known constructions of similar purpose.

Заявленное устройство работает следующим образом.The claimed device works 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 launching the plasma reactor, plasma-forming gas (carbon dioxide) is supplied to the plasma torch 18 and put into operation, which ensures the formation of the plasma string 21 in the gap between the edges 22 of the pouring shelves 7 of the charging 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 launching the plasma reactor, only dispersed coal is fed to it, for which coal from the coal source 15 is sent through the additional coal supply channel 29 directly to the channel 8 and further to the charging 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 pouring shelves 7, which, being poured from one shelf to another, moves down the loading channel 3 and crossing the gap between the edges 22 of the pouring shelves 7 falls under the action of the plasma cord 21 (or cords) operating in the said gap . This leads to the ignition of the volume of dispersed coal and the heating of the loading 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 gases from the combustion of dispersed coal are removed through the first 23 and second 24 exhaust channels, and then enter the gas separation unit 25, where oxide and carbon dioxide are emitted from them (the remaining gases are emitted into the atmosphere). reactor 26, and carbon dioxide accumulate in the source of plasma-forming gas 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 heating the loading channel to a temperature of 1000 ° -1200 ° C, an additional coal supply channel 29 is closed, the reactor cavity and loading channel 3 are filled with carbon dioxide, which is fed in a known manner from a plasma-forming gas source 6, seeking to displace 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 supplied to the loading channel 3 through channel 8, containing a calculated amount of chemical compounds (dispersed coal and limestone), providing for their melting the production of calcium carbide (communication linking the source of the raw mixture 4 and 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 СаСO₃ в частицы извести (СаО), в соответствии с формулой:Thus, a mixture of dispersed limestone and coal is supplied to the uppermost of the pouring shelves 7 (heated, like the other nodes of the loading channel 3, to a temperature of 1000 ° -1200 ° C), which is poured down from one shelf to another At relatively slow (compared with vertical drop) movement of charge particles, they are heated by contact from parts of loading channel 3. This leads to heating of charge to carbonates dissociation temperature and provides for the conversion of limestone particles of CaCO ₃ to lime particles (CaO), in accordance with the formula:

СаСO₃=СаО+СO₂ CACO ₃ = CaO + CO ₂

Таким образом далее в процессе участвует шихта содержащая частицы извести и частицы угля.Thus, further in the process involved the mixture containing lime particles and coal particles.

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:At the same time, the impact on the particles of this mixture of plasma cords 21 (formed by the operation of plasmatrons 18), which virtually completely intersect the flow of particles of the charge, ensures the melting of the material and the synthesis of calcium carbide (the 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 gets to the bottom of the reactor, gradually accumulating at the same time the process of melting goes with great speed, since in this case, exothermic reactions take place.

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 level of the melt rises above the level of the lower coil 11, voltage is applied to its winding. The walls of the plasma reactor chamber are made of non-magnetic material, for example steel, containing a large amount of nickel, chromium and titanium. The electromagnetic field generated by the passage of current through the coil affects the melt, which in a liquid state becomes conductive. Inductive current keeps the temperature at that level (due to plasma effects).

При подъеме расплава выше верхней электромагнитной катушки 10, подается напряжение на последнюю. Это обеспечивает индукционный прогрев остального объема расплава в камере плазменного реактора.When lifting the melt 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 chamber of the plasma reactor.

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.This includes a drive 14 of rotation of the drive roller 28, which, in close contact with the bottom surface of the turntable 13, in turn leads the latter into rotational motion on the remaining (non-drive) rollers 28 relative to its base 27 fixed on the reactor vessel. Due to the fact that the coil 10 is fixed on the surface of the turntable 13, when the latter is rotated, an oscillatory movement of the coil 10 occurs 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 oscillating movements of the coil 10 changes its position and the magnetic field formed inside the conductive melt, which is actively mixed and further heated. As a result of the melt mixing, due to the rotating magnetic field created by the three-phase coil and the oscillatory movement of the coil itself, the melt is homogenized, which actively contributes to an increase in the plant performance and an increase in the quality of the main product, calcium carbide melt. The stirring 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 oscillations of the coil, which in turn depends on the speed of rotation of the turntable 13. The mixing speed is adjusted depending on the melt viscosity, and the latter is dependent on its temperature. Having data on the temperature of the melt, and set the oscillation velocity of the coil 10 (the rotation speed 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).The carbon dioxide and carbon monoxide released as a result of the decarbonization of the carbonate components of the raw material mixture are released under the action of the vacuum created in the exhaust ducts located in the upper part of the plasma reactor (above the maximum melt level), where it can be used to obtain dry ice or is reintroduced electrodes. Calcium carbide melt periodically or continuously (with a consistent entry into the reactor) is poured through the outlet 12 into a refrigerator or granulator, in which 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 melt of calcium carbide during periodic draining, the lower coil must be movable along the height of the reactor vessel so that it can be moved to the zone of the discharge opening.

Остывший карбид кальция известным образом измельчают для получения кондиционного материала.The cooled calcium carbide is ground in a known manner to obtain a material for conditioning.

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 at the operating mode, there is an excess of carbon dioxide compared with the amount necessary for use in the process of synthesis of calcium carbide. While the excess of dioxide and carbon monoxide is served in 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 the preliminary heat treatment of the charge improves productivity, and due to the active mixing of the melt - the quality of the finished products. However, the constructive implementation of the reactor allows to obtain by-products in the form of their melt and sublimates.

Claims

1. Installation for producing calcium carbide, including the means of heat treatment of crushed limestone and coal, a carbon dioxide synthesis reactor, made with the possibility of removal of gaseous products formed during the synthesis of calcium carbide carbon dioxide, characterized in that as a means of heat treatment of crushed limestone and coal A reactor is used, the casing of which is made in the form of a hermetic cylindrical vertical tank, the upper end of which is provided with a loading channel coaxial with it, the bottom part being The body is made conical and provided with an outlet, the loading channel and inclined pouring shelves installed in its cavity are made of heat-resistant steel. In addition, its upper end is fitted with a sealed, preferably removable lid, the cavity of the loading channel communicated with the source of raw mix and source carbon dioxide, and on the lid of the loading channel is installed at least one plasma torch with the possibility of forming a plasma string, oriented down into the gap between the chrome Kami pouring shelves, while the plasma torch communicates with a source of carbon dioxide, in addition, below the lower edge of the loading channel coaxially with the reactor shell installed upper and lower electromagnetic coils, made with the possibility of induction heating of the raw material to its melting temperature, placed at different heights along the body reactor, while the lower electromagnetic coil is installed near the bottom of the reactor, and the upper electromagnetic coil is fixed to the surface of the turntable A form that is inclined and equipped with a drive for its rotation relative to the base rigidly fixed with respect to the reactor vessel; in addition, the upper part of the reactor vessel is communicated by gas exhaust channels with a gas separation unit, the outlets of which are supplied by the CO ₂ and CO gas pipelines to the carbon dioxide source and the reactor carbon dioxide synthesis, while the source of carbon dioxide is also connected to the carbon dioxide synthesis reactor, which is connected to the water source, and the output of the synthesis reactor and carbon dioxide is associated with the storage of carbon dioxide.

2. Installation under item 1, characterized in that the source of the raw mix is communicated with sources of coal and limestone.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the source of coal through an additional coal supply channel is adapted to communicate with the loading channel.

4. Installation according to claim 1, characterized in that the casing of the plasma reactor and the protruding portion of the loading channel are made with the possibility of pumping a heat-removing agent through them, for example water, in addition, the source of the raw mix is located above the reactor casing.