Ацетилен

Производство карбида кальция в электрических печах

В результате усовершенствования электротермических печей за прошедшие 80 лет были созданы печи для производства карбида кальция, потребляющие переменный ток мощностью до 60 MBна одну камеру. Сейчас можно без применения новых разработок построить печь мощностью 70—80 MB-А. В мире в настоящее время эксплуатируются печи весьма различной мощности, причем' довольно широко распространена мощность 10МВ-А.

При выборе печи исходят из потребности в карбиде, из каче­ства сырья и обеспеченности процесса электроэнергией. Это значит, что производство карбида кальция имеет весьма гибкую технологию. Маленькие печи имеют к тому же преимущества простоты управления; их можно поэтому обслуживать малочисленным персоналом, особенно если эти печи «открытые» и зона загрузки я них всегда доступна. К этому добавим, что для «открытых» печей, возможна подача сырья более низкого качества, особенно в отношении черного материала. Открытые печи, кроме того, могут быть оборудованы установкой для очистки отводимого воздуха, однако использование этих отходящих газов не допускается. Технические очистительные устройства  весьма  дорогие из-за очень большого

количества воздуха, подмешиваемого к газу.

Что же касается полностью «закрытых» печей, они имеют другие преимущества — существенно меньший выброс пыли в атмо­сферу и полное улавливание оксида углерода, что значительно улучшает энергетический баланс. Мощные закрытые печи (выше 40 МВ-А) имеют дополнительные преимущества — меньшие ка­питальные вложения на 1 т продукта, меньшее тепловое излуче­ние, более полное улавливание газа и меньшую стоимость карбида. В то же время для таких печей необходима более тща­тельная подготовка сырья, чтобы гарантировать работу печи с требуемой производительностью.

Промежуточный тип между «открытыми» и «закрытыми» пе­чами— «полузакрытые» печи [1], в которых зона электродов негерметизирована. В таких печах благодаря наличию охлаждаемого водой газосборника можно на 70—80% улавливать реакционный газ. По показателям эти печи сравнимы с закрытыми печами.

В современной карбидной печи имеются следующие части:

  1. ванна с устройством для слива карбида;
  2. покрытие, включающее устройства для загрузки сырья, систему полых электродов и электроснабжения;
  3. установка для очистки газа и переработки побочных про­дуктов, содержащихся в отходящем газе.

«Ядро» карбидной фабрики должно быть обеспечено вспомо­гательными производствами; к ним относятся:

  1. установка по переработке сырой извести и кокса;
  2. установка   получения   электродной   массы   для   электродов Содерберга;
  3. установка по переработке карбида кальция.

В подобном производстве, естественно, требуются многочис­ленные защитные устройства (водяное охлаждение, защита водя­ным паром, защита от газовыделения) и соответствующие мастер­ские.

В ванне печи (рис. 38) протекает главная эндотермическая реакция образования карбида кальция при 2000—2200°С. По су­ществу, происходит «растворение» кокса в расплаве СаО + СаС2:

«растворение» кокса в расплаве СаО + СаС2


Из-за высоких температур требуется футеровка днища и нижней части боковых секций ванны. Раньше для этой цели применяли угольные блоки, а сейчас используют внешнюю керамическую фу­теровку. Объем ванны определяется производительностью печи (в основном применяют цилиндрические ванны, реже — по исто­рической необходимости — прямоугольные). Отвод тепла осущест­вляют так, чтобы перед внутренней стенкой ванны был слой твер­дого высокопроцентного карбида кальция для уменьшения износа оборудования. Футеровку обносят ребристой стальной рубашкой; Целесообразно иметь промежуточный уплотненный слой футеровки,

 Ванна карбидной печи

Рис. 38. Ванна карбидной печи:

1 — электрод;   2—набивка;   3—керамическая   футеровка;   4— футеровка   из  каменного   угля; 5—стальная рубашка.

 

Покрытие карбидной печи

Рис. 39. Покрытие карбидной печи:

1 — электроды; 2 — трубопроводы для загрузки шихты; 3—изолированные сегменты; 4 — трубо­проводы для вывода газа.

который воспринимал бы механические напряжения. Верхнее окончание стальной рубашки выполняют в виде фланцевой кон­струкции; это — опоры для покрытия печи. Стальные конструкции, подверженные температурному воздействию, снабжены воздуш­ным или водяным охлаждением.

Карбид кальция выпускают из печи в жидком состоянии при 2000°С. Выпуск осуществляют поочередно через три летки в стенке печи, расположенные вблизи электродов. Для защиты от тепла стальная конструкция летки снабжена водяным охлажде­нием. Жидкий карбид перетекает по желобу в чугунный тигель и застывает там в виде блока, который при переворачивании тигля легко выпадает. Его направляют на дальнейшую переработку.