DE526627C

DE526627C - Manufacture of sodium carbide

Info

Publication number: DE526627C
Application number: DE1930526627D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1929-08-10
Filing date: 1930-02-02
Publication date: 1931-06-08

Description

Herstellung von Natriumcarbid Gegenstand dieser Erfindung ist ein Verfahren, das besonders zur fabrikmäßigen Herstellung von Natriumcarbid bestimmt ist.Production of Sodium Carbide The subject of this invention is a Process specially designed for the factory production of sodium carbide is.

Bis jetzt ist eine fabrikmäßige Herstellung von Natriumcarbid unbekannt. Das einzige bekannte Verfahren besteht darin, daß man Natrium mit Acetylen zusammen der Hitzeeinwirkung unterwirft. Da jedoch der Verwendungszweck des Natriumcarbids in der Erzeugung von Acetylen besteht, so ist dieses Verfahren technisch nicht anwendbar.Up to now, the factory production of sodium carbide is unknown. The only known method is that you can combine sodium with acetylene subjected to the action of heat. However, since the purpose of the sodium carbide consists in the production of acetylene, this process is not technically applicable.

Auch kann man Natriumcarbid technisch nicht durch Reduktion von Natriumcarbonat oder Natriumhvdroxy d mittels Kohle gewinnen; denn bei der hohen Temperatur, bei der die Reduktion des Natriumcarbonats und -oxvdhydrats vor sich geht, kommt das Natrium, da es sich verflüchtigt, nicht zur Verbindung mit der Kohle.Nor can sodium carbide technically be produced by reducing sodium carbonate or obtain sodium hydroxide from coal; because at the high temperature, at That happens when the reduction of sodium carbonate and sodium hydroxide takes place Sodium, as it volatilizes, does not bond with the charcoal.

Das Verfahren, das den Gegenstand der Erfindung bildet, gestattet, das Natriumcarbid fabrikmäßig und billig zu gewinnen. 1l-.'s besteht im wesentlichen darin, daß man metallisches Natrium geschmolzen oder in Dampfform in den Flammenbogen der Kohleelektroden eines elektrischen Ofens einführt, wobei sich die Kohle der Elektroden verflüchtigt und mit dem Natriumdampf vereinigt. Das so gebildete N atriumcarbid setzt sich im unteren Teil des Ofens ab.The method which forms the subject of the invention allows to obtain the sodium carbide in a factory-made and cheap way. 1l -. 'S consists essentially in the fact that metallic sodium is melted or in vapor form in the flame arc of the carbon electrodes of an electric furnace, the carbon being the Electrodes volatilized and combined with the sodium vapor. The sodium carbide thus formed settles in the lower part of the oven.

Um das Verfahren technisch durchzuführen, kann man das Natrium vorteilhaft durch Reduktion von Natriumhydroxyd mit Kohle im luftleeren Raume gewinnen. Das so gewonnene Natrium kann direkt flüssig in den Ofen eingeführt werden. Um elektrische Energie zu sparen, ist es jedoch vorteilhafter, es vorher in einem Verdampfgefäß zu verdampfen. Das Verdampfgefäß kann aus einer Schlange oder einem Röhrenbündel aus Eisen oder Stahl bestehen, durch die das Natrium mittels Brenner o. dgl. erhitzt wird, die durch Gase gespeist werden, die aus der Zersetzung des Natriumhydroxyds entstehen.In order to carry out the process industrially, the sodium can advantageously be used win by reducing sodium hydroxide with coal in a vacuum. That Sodium obtained in this way can be fed directly into the furnace in liquid form. To electrical To save energy, however, it is more advantageous to put it in an evaporator beforehand to evaporate. The evaporation vessel can consist of a snake or a bundle of tubes consist of iron or steel, through which the sodium is heated by means of a burner or the like that are fed by gases resulting from the decomposition of sodium hydroxide develop.

In der beiliegenden Zeichnung ist schematisch eine Konstruktionsform eines elektrischen Ofens dargestellt, die für die Ausführung des Verfahrens vorliegender Erfindung geeignet ist. Abb. i stellt den Ofen im Längsschnitt dar und Abb. z in größerem Maßstabe eine Einzelheit der Vorrichtung, die den Transport der Elektroden bewirkt.In the accompanying drawing is a schematic form of construction an electric furnace is shown necessary for carrying out the method at hand Invention is suitable. Fig. I shows the furnace in longitudinal section and Fig. Z in on a larger scale a detail of the device that transports the electrodes causes.

Der Ofen besteht aus einem Mantel i aus Eisen, der im Innern mit feuerfestem Material a verkleidet ist, das Kohle, Kalk, Tonerde o. dgl. Stoffe sein kann, die weder von den Natriumdämpfen noch von dem Natriumcarbid angegriffen werden. Im Innern dieses Ofens befinden sich zwei Elektroden 3, die durch die öffnungen 5 eingeführt werden, worauf diese luftdicht geschlossen werden. Um die Bewegung der Elektroden auf dem feuerfesten Material z zu erleichtern, werden zwei Eisenplatten 4 angebracht, auf denen die Elektroden gleiten. Die Vorwärtsbewegung dieser Elektroden wird erreicht, indem man sie mit Klammern 6 auf einem Schlitten 7 befestigt, der sich auf den Stangen 8 verschieben kann, die im Innern des Ofens liegen. Die Klemmbacken 6 werden mittels zweier Schraubanker und einer Muffe 12 angezogen und halten die Elektrode 3 fest, und die Schubvorrichtung 7 wird mit einer Schraubenspindel 9 vorwärts bewegt, die in dem mittleren Auge des Schubstückes 7 läuft. Diese Spindel 9 tritt aus dem Ofen durch eine Stopfbuchse heraus und wird von außen durch ein Handrad io angetrieben.The furnace consists of a jacket i made of iron, the inside with refractory Material a is covered, the coal, lime, clay o. The like. Substances can be that are not attacked by the sodium vapors or by the sodium carbide. At the inside This furnace has two electrodes 3, which are inserted through the openings 5 whereupon these are closed airtight. To the movement of the electrodes to facilitate on the refractory material z, two iron plates 4 are placed, on which the Electrodes slide. The forward movement of these electrodes is achieved by fixing them with brackets 6 on a carriage 7, the can move on the rods 8, which are located inside the furnace. The jaws 6 are tightened by means of two screw anchors and a sleeve 12 and hold the Electrode 3 is fixed, and the pusher 7 is moved forward with a screw spindle 9 moves, which runs in the middle eye of the thrust piece 7. This spindle 9 occurs out of the furnace through a stuffing box and from the outside through a handwheel io driven.

Es ist zweckmäßig, die beiden Vorrichtungen, die den Vorschub der Elektroden besorgen, in der. Weise zu kuppeln, daß die Vorwärtsbewegung 'von beiden gleich ist, damit sich der Flammenbogen immer im Mittelteil der Ofenkammer bildet. Das kann man mit einer Übertragungsvorrichtung irgendwelcher Art erreichen (die auf der Zeichnung nicht dargestellt ist). Betrieben werden kann sie durch einen Elektromotor.It is useful to use the two devices that feed the Get electrodes in the. Way to couple that forward movement 'of both is the same so that the flame arc always forms in the middle part of the furnace chamber. This can be achieved with some type of transmission device (the is not shown in the drawing). It can be operated by one Electric motor.

Im oberen Teil des Ofens befindet sich die Düse oder Beschickungsvorrichtung 13, durch die das Natrium in geschmolzenem Zustand oder in Dampfform eingebracht wird. Wird es geschmolzen zugesetzt, so verdampft es durch die Hitze des Flammenbogens. Es bildet sich auf diese Weise mit dem Kohlenstoff der Elektroden Natriumcarbid, das durch den Kanal 14 in einen Wagen 16 fällt. Um den Ofen heftleer zu machen und ihn mit Wasserstoff zu füllen (wovon nachher die Rede sein wird),, andererseits um die Berührung des noch auf hoher Temperatur befindlichen Natriumcarbids mit der Außenluft zu verhindern, bringt man im unteren Teil des Ofens eine Kammer 15 an, die verschlossen werden kann und in der der Wagen 16 seinen Platz hat. In dieser Kammer 15 ist eine cöffnung 17 vorgesehen, durch die man Kohlepulver einbringen und damit das auf dem Wagen 16 angesammelte Carbid bedecken kann, bevor man den Wagen aus der Kammer herauszieht, damit die Berührung dieses Carbids mit der äußeren Luft möglichst vermieden wird.The nozzle or loading device is located in the upper part of the furnace 13, through which the sodium is introduced in molten state or in vapor form will. If it is added melted, it evaporates due to the heat of the flame arc. In this way, sodium carbide is formed with the carbon of the electrodes, which falls through the channel 14 into a carriage 16. To empty the stove and to fill it with hydrogen (which will be discussed later), on the other hand about the contact of the sodium carbide, which is still at a high temperature, with the To prevent outside air, a chamber 15 is placed in the lower part of the furnace, which can be locked and in which the carriage 16 has its place. In this Chamber 15 is provided with an opening 17 through which coal powder can be introduced and so that the carbide accumulated on the carriage 16 can be covered before the Carriage out of the chamber to allow contact of this carbide with the outer one Air is avoided as much as possible.

Bevor man das Innere des Ofens mit der Außenluft in Verbindung bringt, entfernt man das Wasserstoffgas, indem man es mittels einer Luftpumpe absaugt unter Nachsaugen von Luft in den Ofen.Before bringing the inside of the stove into contact with the outside air, the hydrogen gas is removed by sucking it under with an air pump Drawing air into the oven.

Diese Einrichtung kann innerhalb weiter Grenzen abgeändert werden.This facility can be modified within wide limits.

Die bei diesem Verfahren zur Verwendung kommenden Kohleelektroden bestehen aus Stücken oder Preßkörpern von Kohlen, die entweder selbst leitend sind oder durch Glühen leitend werden, ohne daß man nötig hat, sie einem Graphitierungsprozeß zu unterwerfen. Nur ist es zweckmäßig, sie vor dein Einbringen in den Ofen zu entwässern. Der Preis dieser Elektroden ist gering.The carbon electrodes used in this process consist of pieces or compacts of coals which are either themselves conductive or become conductive by annealing, without the need for a graphitization process to subjugate. It is only useful to drain them before placing them in the oven. The price of these electrodes is low.

Auch bei der Anordnung der Elektroden und der Art ihres Transports sind Abänderungen möglich, z. B. kann man an Stelle der einen Elektrode oder beider Massen von granulierter oder gepulverter Kohle verwenden.This also applies to the arrangement of the electrodes and how they are transported changes are possible, e.g. B. can be used instead of one electrode or both Use masses of granulated or powdered charcoal.

Will man die Umformung oder Herabsetzung der Spannung des elektrischen Stromes umgehen und ihn unmittelbar mit der Spannung benutzen, wie ihn die Elektrizitätswerke gewöhnlich liefern, so kann man verschiedene öfen hintereinanderschalten.If one wants to transform or reduce the voltage of the electrical Bypass electricity and use it directly with voltage, like the electricity works usually deliver, so you can connect different ovens one after the other.

Vorteilhaft ist es, den Betrieb des Ofens und die Menge des eingebrachten Natriumdampfes so zu regeln, daß in dem Natriumcarbid keine Spur von metallischem Natrium bleibt und daß das Carbid einen kleinen Überschuß von Kohle enthält. Benutzt man dann das Natriumcarbid zur Herstellung von Acetylen, so gewinnt man das Natrium als Natriumhydroxyd wieder zurück. Die zurückerhaltene Natronlauge geht wieder in den Betrieb zurück.It is advantageous to monitor the operation of the furnace and the amount of To regulate sodium vapor so that there is no trace of metallic in the sodium carbide Sodium remains and that the carbide contains a small excess of carbon. Used If the sodium carbide is then used to produce acetylene, the sodium is obtained back as sodium hydroxide. The sodium hydroxide solution that is recovered goes back into the company back.

Es ist schädlich, wenn Luft in der Kammer des elektrischen Ofens vorhanden ist, da sich alsdann Natriumoxyd, Kohlenoxyd und andere Verunreinigungen bilden. Deshalb wird vor Inbetriebsetzung der Anlage Luftleere in der Kammer des elektrischen Ofens hergestellt. Nachdem die Luft entfernt ist, ist es zweckmäßig, die Kammer mit Wasserstoff zu füllen.It is harmful if air is present in the chamber of the electric furnace because sodium oxide, carbon dioxide and other impurities are then formed. Therefore, before the system is put into operation, there is a vacuum in the chamber of the electrical Furnace. After the air is removed, it is convenient to open the chamber to fill with hydrogen.

Durch die Ofenkammer kann auch ein dauernder Strom von Wasserstoff geschickt werden.A continuous flow of hydrogen can also flow through the furnace chamber sent.

Dieser Wasserstoff bildet in Berührung mit der glühenden Kohle des Flammenbogens eine gewisse Menge Acetylen; da sich jedoch dieses Acetylen in Berührung mit dem Natrium befindet, zersetzt es sich wieder unter Bildung von N atriumcarbid und Wasserstoff. v s ist in Betracht zu ziehen, daß die Menge des Wasserstoffs, der in Berührung mit der glühenden Kohle der Elektroden tritt, sehr klein ist, weil der Flammenbogen dauernd von dem Natriumdampf und dem in Bildung begriffenen Natriumcarbid eingenommen ist.This hydrogen forms in contact with the glowing coal of the Flame arc a certain amount of acetylene; However, since this is acetylene in contact with the sodium, it decomposes again with the formation of sodium carbide and hydrogen. v s must be taken into account that the amount of hydrogen that comes into contact with the glowing carbon of the electrodes is very small because the arc of flame continually from the sodium vapor and the sodium carbide in the process of being formed is taken.

Man kann in dieser Weise ebenso auch Kaliumcarbid erzeugen.Potassium carbide can also be produced in this way.

Ausführungsbeispiel In einem elektrischen Lichtbogen-Laboratoriumsofen mit Kohleelektroden wurde Natrium in flüssigem Zustande zwischen die Elektroden eingeführt. Der Ofen wurde mit Gleichstrom von 75 Volt Spannung und ,so Ampere Stromstärke betrieben. Das Reaktionsprodukt wurde mit Wasser behandelt und die erhaltene Acetylenmenge gemessen. Es ergab sich, daß für jedes Kilogramm in den Ofen eingeführtes Natrium das erhaltene Reaktionsgemisch aus Natriumcarbid und Kohle 5o5 ccm Acetylen lieferte, was ungefähr einem Gehalt an 1,5 kg reinern Natriumcarbid entspricht. Der Rückstand bestand aus einer Mischung von Natriumhydrat, Natririmcarbonat und Kohle. Die verbrauchte elektrische Energie belief sich auf ungefähr 6oo Wattstunden für jedes in den Ofen eingebrachte Kilogramm Natrium.Exemplary embodiment In an electric arc laboratory furnace with carbon electrodes, sodium was in a liquid state between the electrodes introduced. The furnace was operated with direct current of 75 volts and amps of amperage operated. The reaction product was treated with water and the measured amount of acetylene obtained. It turned out that for every kilogram in the Furnace introduced sodium the resulting reaction mixture of sodium carbide and carbon 505 cc of acetylene yielded about 1.5 kg of pure sodium carbide is equivalent to. The residue consisted of a mixture of sodium hydrate and sodium carbonate and coal. The electrical energy consumed amounted to approximately 600 watt hours for every kilogram of sodium put into the oven.

Claims

PATI: N'rANSPRi1CIIR: i. Process for the production of sodium carbide by the action of sodium on carbon at high temperatures, characterized in that the sodium of the action of an electric flame arc between carbon electrodes is subjected to the exclusion of air in a chamber.

2. The method according to claim i, characterized in that the sodium is in vapor form in the electric furnace is introduced.

3. The method according to claim i and a, characterized in that a hydrogen atmosphere is placed in the furnace chamber.

Method according to claim i to 3, characterized in that several ovens are connected in series in a manner known per se will.

5. The method according to claim i to q., Characterized in that as electrodes Pieces or masses of raw coke, semi-coke or anthracite can be used.