DE1229053B - Verfahren zur Herstellung von Calciumcyanamid - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Calciumcyanamid Calciumcyanamid wird technisch ausschließlich durch Reaktion von Stickstoff mit gemahlenem Calciumearbid bei Temperaturen von etwa 900' C hergestellt. Gemäß einem speziellen Verfahren wird Calciumcyanamid über Calciumcarbid dadurch hergestellt, daß man Caleiumoxyd-Kohle-Gemische durch unvollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen in einer Wirbelschicht aus Teilchen von Calciumoxyd herstellt und dieses Calciumoxyd-Kohle-Gemisch anschließend bei Temperaturen von 1650 bis 2760' C -unter teilweiser Verbrennung des Kohlenstoffs mit Hilfe von Sauerstoff zu Caleiumcarbid umsetzt. Das Reaktionsprodukt wird dann aus der Verbrennungszone abgezogen und in einem Stickstoffstrom auf eine Temperatur von 800 bis 9801 C gekühlt, wobei sich Calciumcyanainid bildet. Diese über die Stufe des Caleiumcarbids führenden Verfahren zur Herstellung von Calciumeyanamid sind technisch sehr aufwendig, da für die Herstellung des Calciumcarbids sehr hohe Temperaturen erforderlich sind, für deren Erzeugung eine erhebliche Energiemenge aufgewendet werden muß.
• Es ist auch bekannt, Calciumcyanamid direkt durch Umsetzung von Kalk, Kohlenstoff und Stickstoff gemäß der Formel CaO + 2 C + N2 = CaCN2 + Co herzustellen. Diese direkten Verfahren, die zum Teil bei Temperaturen von über 2000' C durchgeführt werden müssen, haben jedoch bisher keinen Eingang in die Technik gefunden, da für die Einhaltung dieser Temperaturen erhebliche Energiemengen, insbesondere elektrische Energie, aufgewendet werden müssen und sie nur geringe Ausbeuten an Calciumcyanamid liefern.
• So ist ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem Calciumeyanamid unmittelbar aus Calciumoxyd, Kohlenstoff und Stickstoff hergestellt wird, indem man die beiden Feststoffe bei etwa 2000' C mit Stickstoff behandelt.
• Gemäß einem anderen bekannten Verfahren stellt man zunächst aus Caleiumoxyd oder Verbindungen, die bei der Reaktionstemperatur Calciumoxyd liefern, z. B. Calciumearbonat oder Calciumhydroxyd, und Kohle und einem geeigneten Bindemittel Briketts her, denen man gegebenenfalls katalytisch wirkende Substanzen, wie Caleiumfluorid, Calciumchlorid oder Eisenoxyd zusetzt. Diese Briketts werden kontinuierlich in einen elektrischen Ofen eingebracht, in dem sie auf 1600' C erhitzt werden. Im Gegenstrom zu diesen Briketts wird Stickstoff durch den Ofen geleitet. Auch dieses Verfahren hat keinen Eingang in die Technik gefunden, da es relativ aufwendig ist.
• In neuerer Zeit ist ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem man die festen Komponenten, nämlich ungelöschten Kalk und das kohlenstoffhaltige Material bei einer Temperatur von 1300 bis 17000 C in Gegenwart von Stickstoff unter Druck, der bei 2,5 bis 13 atü liegen kann, reagieren läßt. Auch dieses Verfahren ist relativ aufwendig, da die Reaktion bei einem überdruck durchgeführt wird, sich nur schwierig kontinuierlich gestalten läßt und die gesamte Wärme durch elektrische Energie aufgebracht werden muß.
• Es wurde nun gefunden, daß man Caleiumcyanamid durch Umsetzung von Calciumoxyd, Kohlenstoff und Stickstoff bei Temperaturen zwischen 1300 und 16001 C, vorzugsweise 1400 und 15001 C, auf einfachere Weise vorteilhaft herstellen kann, wenn man pulverförmiges Calciumoxyd in an sich bekannter Weise in einer ersten Wirbelschicht durch unvollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen, vorzugsweise von schweren Ölen, auf Temperaturen von 1200 bis 1400' C aufheizt und das aufgeheizte Calciumoxyd zusammen mit dem gebildeten Kohlenstoff abzieht und das Calciumoxyd-Kohlenstoff-Gemisch dann in einer zweiten Wirbelschicht unter Wärmezufuhr mit Stickstoff umsetzt und das Produkt an schließend in einer Stickstoffatmosphäre auf eine Temperatur unterhalb 1100' C abkühlt.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dient die Verbrennungsluft als Wirbelgas für die Verwirbelung des Calciumoxyds, das zweckmäßig in einer Korngröße von 100 bis 800 #t eingesetzt wird. Als Kohlenwasserstoffe können für das Verfahren grundsätzlich sämtliche bei Normaltemperatur gasförmige oder flüssige Kohlenwasserstoffe eingesetzt werden. Besonders zweckmäßig arbeitet man jedoch mit schweren ölen, z. B. Rohöl oder Heizöl, die sich durch einen hohen Kohlenstoffgehalt auszeichnen. Bei der unvollständigen Verbrennung dieser Kohlenwasserstoffe schlägt sich der gebildete Kohleni#toff als feiner Ruß auf dem Caleiumoxyd nieder und wird zusammen mit diesem in die zweite Wirbelschicht eingeführt, in der die Umsetzung mit Stickstoff zu Caleiumeyanamid,durchgeführt wird. Die unvollständige Verbrennung wird-zweckmäßig so-geleitet, daß das Gewichtsverhältnis Calciumoxyd zu Kohlenstoff von etwa 2,3 bis 1,6 beträgt, Eine für die- Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Anlage ist in der Figur beispielsweise und schematisch veranschaulicht.
• In den Wirbelreaktor 1 wird durch Leitung 2 der für die Reaktion erforderliche Kalk eingeführt. D *er Kalk kann gegebenenfalls mit einem Teil des für die spätere Umsetzung zu Calciumcyanamid erforderlichen Kohlenstoffs vermischt sein. An Stelle des Kalks können selbstverständlich auch Verbindungen in den Reaktor eingeführt werden, die bei den angewandten Temperaturen in Caleiumoxyd übergehen, z. B. Calciumearbonat. Durch Leitung 3 wird dem Reaktor Heizöl oder Heizgas zugeführt, während durch Leitung 4 die gleichzeitig als Wirbelgas dienende Verbrennungsluft, die zweckmäßig vorgewärmt ist, in den Reaktor eingeführt wird. Durch unvollständige Verbrennung des Heizmittels mit Luft wird die Wirbelschicht und damit der eingeführte Kalk auf eine Temperatur von z. B. 13001 C aufgeheizt, wobei gleichzeitig der für die spätere Umsetzung erforderliche Kohlenstoff gebildet wird. Durch einen überlauf wird aus der Wirbelschicht kontinuierlich eine Mischung von Caleiumoxyd und Kohlenstoff abgezogen und in den Abscheider 5 eingeführt. Die Verbrennungsgase verlassen den Abscheider 5 durch Leitung 6. Die Feststoffe gelangen Üurch das Rohr 16 in den eigentlichen Reaktor 7. Dieser Reaktor besteht aus zwei Wirbelzonen. In der ersten Wirbelschicht 8 wird das Caleiumoxyd auf Reaktionstemperatur von etwa 1450' C z. B. durch elektrische Widerstandsheizung aufgeheizt, während durch Leitung 9 Stickstoff eingeführt wird. Die Aufheizung kann jedoch auch dadurch erfolgen, daß in dem Reaktor 1 mehr Kohlenstoff gebildet wird als für die eigentliche Umsetzung zu Caleiumcyanamid erforderlich ist und dieser überschüssige Kohlenstoffanteil durch gleichzeitige Zufuhr von Luft in dem Reaktor 8 verbrannt wird. Der in den Reaktor eingeleitete Stickstoff wird zweckmäßig vorgeheizt. In diesem Reaktor findet die Bildung des Calciumcyanamids statt. Das gebildete Cyanamid wird aus der Wirbelschicht 8 kontinuierlich in die Wirbelschicht 10 übergeführt, die mit kaltem Stickstoff, der durch Leitung 15 eingeführt wird, betrieben wird., In die sein Reaktor 10 wird das Produkt auf eine Teräperatur von 11000 C ode darunter abgekühlt. Diese r Maßnahme ist erforderlich, da das gebildete Cyanamid bei der Reaktions-temperatur teilweise verflüchtigt wird. Der kohlenoxydhaltige Stickstoff wird durch Leitung 11 abgezogen und kann beispielsweise in eine Nachverbrennungsanlage eingeführt werden, in der das Kohlenoxyd verbrannt und die gebildete Wärme zur Dampferzeugung ausgenutzt wird. Nach Entfernung des gebildeten Kohlendioxyds wird der Stickstoff wieder verwendet. Durch einen Regler, der zwei Drosselklappen in den Gasleitungen 6 und 11 steuert, wird bewirkt, daß zwischen dem Abscheider 5 und dem Reaktor 7 kein Drückunterschied besteht, daß also verhindert wird, daß das Gas durch Leitung 16 abströmt. Das auf, eine Temperatur von 1100' C abgekühlte Produkt wird durch Leitung 12 in den Drehrohrkühler 13 eingeführt und durch Leitung 14 aus diesem ausgeschleust.
• Die erfindungsgemäße Arbeitsweise gestattet, Calciumeyanamid auf einfache Weise direkt aus Kohlenstoff, Calciumoxyd und Stickstoff zu gewinnen. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, daß es auf einfache Weise kontinuierlich durchgeführt werden kann und daß ein wesentlicher Teil der für die Umsetzung benötigten Wärme nicht wie bei den bisher bekannten Verfahren durch Verbrauch elektrischer Inergie, sondern durch Verbrennung erzeugt wird.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung von Calciumeyanamid durch Umsetzung von Calciumoxyd, Kohlenstoff und Stickstoff bei Temperaturen zwischen 1300 und 1600' C, vorzugsweise 1400 und 1500'C, dadurch gekennzeichnet, daß das pulverförmige Calciumoxyd in an sich bekannter Weise in einer ersten Wirbelschicht durch unvollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen, vorzugsweise von schweren ölen, auf Temperaturen von 1200 bis 1400' C aufgeheizt und das aufgeheizte Calciumoxyd zusammen mit dem gebildeten Kohlenstoff abgezogen wird und daß das Calciumoxyd-Kohlenstoff-Gemisch dann in einer zweiten Wirbelschicht unter Wärmezufuhr mit Stickstoff umgesetzt und das Produkt anschließend in einer Stickstoffatmosphäre auf eine Temperatur unterhalb 1100' C abgekühlt wird.