CH278580A - Schachtofen zum direkten, elektrischen Erhitzen von Schüttmaterial. - Google Patents

Description

  Schachtofen zum direkten, elektrischen Erhitzen von Schüttmaterial.    Die vorliegende Erfindung betrifft einen  Schachtofen zum direkten, elektrischen Er  hitzen von Schüttmaterial zwischen zwei  übereinander angeordneten Elektroden.  



  Es sind bereits Ofenkonstruktionen be  kannt, bei denen dem innerhalb eines Elek  tro-Schachtofens befindlichen Schüttgut der  elektrische Strom mittels zweier oder meh  rerer in der Füllung verteilter, stabförmiger  Elektroden zugeführt wird. Solche stabför  mige Elektroden nehmen aber an den Stellen  des     Stromüberganges        sehr    hohe Tempera  turen an,     werden    durch den Ofeninhalt oder  die Ofengase verhältnismässig rasch zerstört  und     müssen    deshalb laufend     ersetzt    werden.

    Der Nachschub von neuem Schüttmaterial  und der Elektroden und vor allem die Ab  dichtung des Ofens an den Stellen der     Elek-          trodendurehführungen    verursachen weitere  Schwierigkeiten, welche besonders störend  sind, wenn die Ofenatmosphäre nicht mit der  Aussenluft zusammenkommen darf. Ausser  dem ergeben sich im Falle, dass mehrere,  gleichpolige Elektroden vorhanden sind, zwi  schen     diesen    Elektroden verhältnismässig  schmale Stränge erhöhten Stromdurchganges,  die wesentlich höhere Temperaturen anneh  men als das sie umgebende Material, so dass  daneben nicht nur in der Mantelschicht, son  dern auch im Innern der Schüttung selbst  wesentlich niedriger erhitzte Zonen ent  stehen.  



  Bei einer andern     Konstruktion    sollen die  Nachteile der stabförmigen Elektroden da-    durch     ausgeschaltet    werden,     da.ss    die Elek  troden als an der     Ofen-,vand    angeordnete  Ringe     ausgebildet.    werden. Dies hat aber den  grossen Nachteil, dass der elektrische Strom  der Ofenwand entlang fliesst, wodurch diese  in kurzer Zeit zerstört wird.  



  Der Schachtofen gemäss Erfindung ist  nun dadurch gekennzeichnet., dass die obere  Elektrode ringförmig ausgebildet     ist    und dass  die äussere Umgrenzung ihrer dem Boden zu  gewandten,     stromabgebenden        Oberfläche    einen  Abstand von     mindestens    10 cm von der  Innenwandung des Ofens     auf    der Höhe des  grössten lichten     Querschnittes    desselben auf  weist.  



  Als die dem Boden zugewandte,     strom-          abgebende    Oberfläche der obern     Elektrode        ist     diejenige     Oberfläche    zu verstehen, welche  vom Boden des     Schachtofens    aus sichtbar ist.  



       Vorteilhaft    kann man auch die untere  Elektrode     ringförmig    ausbilden und dabei die  äussere     Umgrenzung    ihrer stromabgebenden  Oberfläche in einem Abstand von mindestens  10     ein    von der Innenwandung des     Ofens    auf  der Flöhe des grössten     Querschnittes    dessel  ben halten.  



  Die Grösse dieses Abstandes sowohl bei  der obern     wie    bei der untern Elektrode rich  tet sich im übrigen, wie sich ergeben hat,  unter anderem in     erster    Linie nach der im  Innern des Schüttmaterials gewünschten       Temperatur    einerseits und nach der zulässi  gen Temperatur der Ofenwandung anderseits.       Letztere        Temperatur    wird     vor    allem     durch         die Korrosions- und Hitzebeständigkeit des  Wandmaterials begrenzt. Bei der Wahl des  Abstandes sind noch die elektrische Leitfähig  keit des Materials und deren Temperatur  abhängigkeit sowie die Wärmeleitfähigkeit  des Materials und auch die Grösse des Ofens  zu berücksichtigen.

   Der genannte Minimal  abstand von 10 cm isst für viele Fälle, vor  allem für kleine     Ofendimensionen,    genügend  gross; man wird aber bei Grossausführungen  den Abstand     vorteilhaft    grösser,     zum    Beispiel  mindestens 25 cm wählen.  



  Die obere wie die untere Elektrode kön  nen kreisrund, oval oder auch vieleckig aus  gebildet sein oder je aus elektrisch     gleich-          poligen,    im ganzen betrachtet ringförmig  angeordneten Teilen bestehen. Die Elektro  den können von Einschnürungen des Schach  tes oder von aus der Schachtwand heraus  ragenden Konsolen getragen werden; sie kön  nen auch an Stäben oder eventuell gekühlten  Rohren usw. befestigt sein. Die untere Elek  trode kann auch auf der Ofensohle aufliegen  und auch in Form einer vollen oder durch  löcherten Platte oder eines Rostes ausgebildet  sein. Die Elektroden können vorteilhaft als  Hohlkörper ausgebildet werden, z. B. in  Form eines Zylinders oder eines Konus mit  Doppelmantel oder in Form von Rohrschlau  gen, durch welche zwecks Kühlung ein  wärmeabführendes Medium, wie z.

   B. Was  ser oder Öl oder Gasse, geleitet werden kann.  Auch die     Stromzuführungen    können     als     Hohlkörper ausgebildet und gekühlt werden.  



  Die Elektroden und deren Stromzufüh  rung können als verschiedenen Materialien  bestehen, wie z. B. aus Graphit oder aus Me  tallen, z. B. Eisen, aus letzteren besonders  dann, wenn eine Kühlung der Elektroden  erfolgt. Sie können auch mit einer strom  leitenden Schutzschicht, wie z. B.     Söderberg-          Elektrodenmasse,    überzogen werden.  



  Der erfindungsgemässe Ofen hat somit die  Vorteile, dass die Ofenwände besser geschont  werden und dass, sofern die Einfüllöffnung  für das Schüttgut zweckmässig angeordnet  wird, das Nachfüllen des Schüttgutes zentral    von oben innerhalb der ringförmigen Elek  trode leicht möglich ist.  



  In der beiliegenden Zeichnung sind zwei  Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen  Ofens im Längsschnitt sowie eine Variante in  Draufsicht dargestellt.  



  Beispiel 1:  Für die indirekte Erhitzung von Chlor  auf etwa 800  C wird der Ofen vorteilhaft  gemäss Fig. 1 ausgebildet. Er besitzt einen  gemauerten Schacht 1 mit Blechmantel und  weist einen Gaseintrittsstutzen 2, einen Gas  austrittsstutzen 3, einen Beschickungsstutzen 4  und einen Entleerungsstutzen 5 für das  Schüttmaterial auf. Auf Konsolen 6 im  Mauerwerk     ruht    die untere Elektrode 7, wel  che als durchlöcherte Platte aus Nickel aus  gebildet ist und eine Stromzuführung 8 auf  weist. Über dieser Platte ist der ganze  Schacht mit Graphitstücken mit einer durch  schnittlichen grössten Abmessung von 3 cm  gefüllt.

   Die obere Elektrode 9 besteht aus  einem wassergekühlten Doppelmantelkonus  aus Nickel; sie ist an wasserdurchflossenen  Rohren 10 aufgehängt, welche zugleich als       Stromzuführungen    dienen. Der innere Durch  messer des Schachtofens beträgt etwa 1,00 m,  die Höhe zwischen oberer und unterer Elek  trode etwa 3,00 in;

   der horizontale Abstand  11 der äussern     Umgrenzung    der     deni    Boden       zugewandten,    stromabgebenden Oberfläche  der ringförmig ausgebildeten, obern Elek  trode von der aus     Silicasteinen        bestellenden     Innenwand 1'? des darunter befindlichen       Reaktionssehaclites    am Orte des grössten  lichten     Querschnittes    des Ofens beträgt min  destens 10 cm, hier etwa 0,25     m.    Der Ofen  nimmt beispielsweise bei einer Spannung von  etwa 100 Volt einen Strom von etwa 700     Amp.     auf; seine Leistung     beträgt    etwa 10 to Chlor  von 800  C pro 24 Stunden.

   Die Innenwand  nimmt dann eine Temperatur von etwa  500  C an.  



  <I>Beispiel ?:</I>  In einem Ofen     -einäss        Fig.    2 wird     dampf-          förmiger    Schwefel durch elektrisch erhitzte  Holzkohle geleitet, welche unter     Bildung    von      Schwefelkohlenstoff miteinander reagieren.  Der Ofen besitzt einen gemauerten Schacht 1  mit Blechmantel und ist mit Holzkohle von  der Körnung etwa 3 bis 5 cm gefüllt. Der  Schwefeldampf tritt kontinuierlich durch den  Stutzen 2 ein, der gebildete Schwefelkohlen  stoff zieht durch den Stutzen 3 ab. Durch  den Beschickungsstutzen 4 wird periodisch  Holzkohle nachgefüllt; der Stutzen 5 dient  zur gelegentlichen Entleerung.

   Die beiden,  ringförmigen Elektroden 6 und 7 bestehen  aus eisernen     Doppelmantelzylindern    mit  Flanschen und werden durch zirkulierendes  Öl gekühlt; ebenso werden die Stromzufüh  rungen 8 und 9 gekühlt. Die untere Elek  trode ist mit einer Schutzschicht 10 von  Söderbergmasse belegt. Beide Elektroden  werden von aus der Schachtwand heraus  ragenden Konsolen getragen.

   Der grösste in  nere Durchmesser des Schachtofens beträgt  etwa 1,20 m, die Höhe zwischen oberer und  unterer Elektrode etwa 3,00 m; der horizon  tale Abstand 11 der äussern Umgrenzung der  dem Boden des Ofens zugewandten, strom  abgebenden Oberfläche der ringförmig aus  gebildeten obern Elektrode von der Innen  wand 12 des Reaktionsschachtes, am Orte des  grössten lichten Querschnittes des Ofens, des  sen Innenwand von Schamottesteinen gebil  det wird, beträgt mindestens 10 cm, hier  etwa 0,35 m. Die äussere Umgrenzung des       stromabgebenden    Teils der ebenfalls ringför  mig ausgebildeten, untern Elektrode hat  einen horizontalen Abstand 13 von wenig  stens 10 en, hier von etwa 0,25 m von der  Innenwand des darüber befindlichen Reak  tionsschachtes am Orte des grössten lichten  Durchmessers des Ofens.

   Im Innern der       Sehüttung    herrscht eine Temperatur von etwa  1000  C, während die Schachtwand eine Tem  peratur von etwa 600  C annimmt. Der Ofen  wird beispielsweise mit etwa 140 Volt Span  nung und mit 1000     Amp.    Stromstärke betrie  ben und produziert etwa 5 to Schwefelkoh  lenstoff pro 24 Stunden.  



  Die beschriebenen Öfen können natürlich  auch für die Durchführung anderer chemi  scher Prozesse benutzt werden. So kann man    z. B. Wassergas kontinuierlich dadurch her  stellen, dass man in einen solchen, mit Koks  beschickten Ofen Wasserdampf einleitet, die  Zersetzungswärme elektrisch aufbringt und  den durch die Reaktion verbrauchten Koks  dauernd ersetzt. Man kann den Ofen z. B.  auch verwenden zur Herstellung von Schwe  felnatrium aus Natriumsulfat, indem man  ihn mit Koks und Sulfat beschickt, wobei der  Koks nur für die Reaktion verbraucht und  die Reaktionswärme elektrisch erzeugt wird.  In diesem Falle wird die Bodenelektrode als  auf der Schachtsohle liegende,     ungekühite          Graphitplatte    ausgebildet, über welcher sieh  die flüssige Schmelze sammelt.  



  In     Fig.    3 ist gezeigt, wie die obere Elek  trode auch aus ringförmig angeordneten,  elektrisch gleichpoligen Einzelteilen bestehen  kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Schachtofen zum direkten, elektrischen Erhitzen von Schüttmaterial zwischen zwei übereinander angeordneten Elektroden, da durch gekennzeichnet, dass die obere Elek trode ringförmig ausgebildet ist, und dass die äussere Umgrenzung ihrer dem Boden zuge wandten, stromabgebenden Oberfläche einen horizontalen Abstand von mindestens 10 ein von der Innenwandung des Ofens auf der Höhe des grössten lichten Querschnittes des selben aufweist. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Schachtofen nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass auch die untere Elektrode ringförmig ausgebildet ist und dass die äussere Umgrenzung ihrer stromabgeben den Oberfläche einen horizontalen Abstand von mindestens 10 cm von der Innenwandung des Ofens auf der Höhe des grössten lichten Querschnittes desselben aufweist. 2. Schachtofen nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der genannte hori zontale Abstand der obern Elektrode minde stens 25 ein beträgt. 3. Schachtofen nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der genannte hori- zontale Abstand der untern Elektrode minde stens 25 cm beträgt. 4. Schachtofen nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass mindestens die obere Elektrode als geschlossener Ring aus gebildet ist. 5.

   Schachtofen nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die obere Elek trode aus ringförmig angeordneten, elektrisch gleichpoligen Einzelteilen besteht. 6. Schachtofen nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die untere Elek trode plattenförmig ausgebildet ist. 7. Schachtofen nach Unteranspruch 6, da durch gekennzeichnet, dass die untere, plat- tenförmige Elektrode durchlöchert ist. B. Schachtofen nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die untere Elek trode als Rost ausgebildet ist. 9. Schachtofen nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Elektroden als Hohlkörper ausgebildet ist. 10.

   Schachtofen nach Patentausprueh, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Elektroden von einer Einschnürung das Schachtes getragen wird. 11. Schachtofen nach Patentanspruch, dadurch gekennzeiehnet, dass mindestens eine der Elektroden von Konsolen im Mauerwerk getragen wird. 12. Schachtofen nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Elektroden von gekühlten Rohren getra gen wird. 1.3. Schachtofen nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Elektrode auf der Ofensohle aufliegt. 14.

   Schachtofen nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Elektroden und deren Stromzuführung aus kohlenstoffhaltigem Material bestehen. 15. Schachtofen nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Elektroden und deren Stromzuführung aus Metall bestehen. 16.

   Schachtofen nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Elektroden mit einer elektrisch leitenden, nichtmetallischen Schutzschicht überzogen ist.