CH278581A - Verfahren und Schachtofen zur Herstellung von Schwefelkohlenstoff. - Google Patents

Description

  Verfahren und Schachtofen zur Herstellung von Schwefelkohlenstoff.    Die vorliegende Erfindung betrifft ein  Verfahren zur Herstellung von Schwefel  kohlenstoff     aus    festem, kohlenstoffhaltigem  Material und Schwefel, wobei das Kohlen  material zwischen einer obern und einer un  tern Elektrode aufgeschichtet und direkt  elektrisch erhitzt und der Schwefel in flüs  siger Form zugeführt wird.  



  Es sind bereits verschiedene Verfahren  dieser Art und Öfen zur Durchführung der  selben bekannt. Bei dem einen Ofen ragen  mehrere stabförmige Kohlenelektroden in  einen topfartigen, mit Holzkohle angefüllten  Ofenraum von oben oder von der Seite her  ein. Hierbei nimmt der Strom seinen Durch  gang durch die Kohle in horizontaler Rich  tung. Am Boden des Ofens befindet sich ein  Bad von flüssigem Schwefel, der an der  Oberfläche des Bades verdampft, durch die  glühende Holzkohlenschicht aufsteigt und  mit ihr unter Schwefelkohlenstoffbildung  reagiert. Über der Mitte des Topfes erhebt  sich ein hoher, mit Holzkohle gefüllter  Schacht, durch welchen die     aus    dem Topf  kommenden     Reaktionsgasse    unter Abgabe  ihres Wärmeinhaltes abziehen.

   Die Elek  troden erhitzen sich lokal sehr stark und  nehmen an der Reaktion daher selbst teil;  hierdurch tritt, ein recht grosser Verschleiss  derselben ein. Auch ist die Leistung des  Ofens im Verhältnis     zu    seinen Dimensionen  recht gering.  



  In einem anderes schachtartigen und mit  Holzkohle angefüllten Ofen findet ein  Graphitblock als Bodenelektrode unter der    Holzkohlensäule und ein Graphitstab im  obersten Teil derselben, in der     Mitte    oder  seitlich angebracht, als obere Elektrode Ver  wendung. Der Schwefel wird flüssig eine  Strecke weit oberhalb der Bodenelektrode in  die Holzkohlensäule eingeführt und ver  dampft während des Herablaufens, bevor er  die     Bodenelektrode    erreicht. Um die     zur    Ver  dampfung notwendige Hitze lokal zu erzeu  gen, wird die     Holzkohlensäule    direkt ober  halb der Bodenelektrode durch eine Veren  gung des freien     Schachtquerschnittes    einge  schnürt.

   Die letztere Massnahme bringt je  doch eine ausserordentlich starke     Beanspru-          ehung    des Ofenmaterials mit sich, insbeson  dere, wenn die obere Elektrode seitlich an  der Ofenwand angeordnet. ist. Natürlich ist.  auch der Verschleiss der Elektroden recht  gross.  



  In einem weiteren mit Holzkohle gefüllten       Schaehtofen    wird eine     wassergekühlte,    metal  lische Bodenelektrode verwendet, über wel  cher der flüssige Schwefel verdampft wird.  Als obere Elektrode dient, ein in der Vertikal  achse des Ofens angeordneter Graphitstab,  welcher zum Teil durch einen gemauerten Zy  linder geschützt ist. Ein zwischen     Schutz-          z7    linder und Graphitstab befindlicher Hohl  raum ist ausgefüllt mit     Kohlestücken;    ausser  dem lässt man in diesem Hohlraum flüssigen  Schwefel nach unten rinnen, um die Elek  trode zu kühlen.  



  Alle Öfen mit     stabförnüger,    oberer Elek  trode weisen den Nachteil auf, dass der strom  abgebende Querschnitt der Elektrode im Ver-      hältnis zum Sehaelhtquersehnitt sehr klein ist  und der Strom daher nur durch einen relativ  geringen Teil der Schüttang fliesst, was die  Ursache für die geringe Leistung aller dieser  Öfen ist. Ausserdem ist die Zufuhr des Mate  rials rings um die stabförmige Elektrode sehr  erschwert und erfolgt ungleichmässig. Eine  weitere Schwierigkeit liegt in der Abdichtung  der Elektroden, welche infolge ihres Ab  brandes ständig nachgeschoben werden müs  sen.  



  Die vorliegende Erfindung ermöglicht, die  beschriebenen Nachteile weitgehend zu ver  mindern. Das erfindungsgemässe Verfahren  besteht darin, dass im obern Teil der     Kohlen-          nnaterial-Schüttung    der elektrische Strom  dem Schüttmaterial durch eine ringförmige,  von unten sichtbare Fläche zugeführt wird,  deren äussere Begrenzung in einem horizon  talen Abstand von mindestens 10 cm vom  Rand des grössten Querschnittes der darunter  befindlichen Kohlenmaterialschüttung liegt,  wobei der Schwefel aus einem am Fusse der  Kohlenmaterialsäule und über der untern  Elektrode befindlichen Bad verdampft wird.  



  Es wurde nämlich gefunden, dass der elek  trisch nicht leitende, flüssige Schwefel den  Stromdurchgang durch die von ihm um  lhüllte, direkt erhitzte Kohlenschicht am Fusse  der Kohlensäule nur wenig beeinträchtigt, so  dass er über der untern Elektrode innerhalb  dieser Schicht verdampft werden kann.  



  Vorteilhaft wird der elektrische Strom  dabei auch unten in einem horizontalen Ab  stand von mindestens 10 cm vom Rand des  grössten Querschnittes der darüber befind  lichen Schüttang zugeführt.  



  Die Grösse des Abstandes sowohl bei der  obern wie bei der untern Stromzuführung  richtet sich, wie Versuche ergeben haben,  unter anderem in erster Linie nach der im  Innern der Schüttang erforderlichen Reak  tionstemperatur und nach der zulässigen  Temperatur der Mantelzone der Schüttang.  Letztere Temperatur wird vor allem durch  die Hitze- und Schwefelbeständigkeit des Ma  terials der Ofenwandung begrenzt. Bei der  Wahl des Abstandes sind noch die elektrische    Leitfähigkeit des Kohlenmaterials und deren  Temperaturabhängigkeit sowie die Wärme  leitfähigkeit des Materials und auch die  Grösse des Ofens zu beriicksichtigen. Der ge  nannte Minimalabstand von 10 emn ist vor allem  für kleine Ofendimensionen genügend gross;  man wird aber bei Grossausführungen den  Abstand vorteilhaft grösser, zum Beispiel min  destens 25 emn, wählen.  



  Die ringförmige Zuführung des Stromes  durch die obere Elektrode, welche zweckmnässig  auf einem verhältnismässig grossen Quer  schnitt erfolgt, ermöglicht eine bedeutend  bessere Verteilung des Stromes innerhalb der  Kohlenschüttung und damit eine gleichmässi  gere Erhitzung derselben,     so    dass mehr  Schwefelkohlenstoff produziert werden kann.  Wie sich ergeben hat, ist der Angriff des  Schwefels     auf    die Ofenwand sehr gering, da  er in der Wandzone eine geringere Tempe  ratur aufweist als im Innern der     Schüttang.     



  Für die Durchführung des erfindungs  gemässen Verfahrens eignet. sich insbesondere  ein Schachtofen, welcher gekennzeichnet ist  durch eine ringförmige, obere Elektrode, bei  welcher die Umgrenzung eines     dein    Boden  des Ofens zu     -ewandten,        stromabgebenden     Teils der Oberfläche einen horizontalen Ab  stand von mindestens 10 cm, vorteilhaft  25     ein,    von     der    Innenwandung des darunter       befindliellen        Reaktionsschachtes    auf der Höhe  seines grössten liebten     Qliersehnittes    aufweist,

    und durch eine für die     Z\berdeekiuig    mit flüs  sigem Schwefel und Kohlenmaterial vorge  sehene, untere Elektrode.  



  Als der dein Boden des Ofens zugewandte,       stromabgebende    Oberflächenteil der obern  Elektrode ist derjenige Teil der Oberfläche  zu verstehen, welcher vom Boden des Schacht  ofens aus sichtbar ist.  



  Vorteilhaft wird man auch die Umgren  zung der stromabgebenden Oberfläche der  untern Elektrode in einem horizontalen Ab  stand von     mindestens    10     ein,    vorteilhaft min  destens 25 ein, von der Innenwandung des  darüber befindlichen     Reaktionisehachtes    auf  der Höhe sei     lies        grössten    lichten     Querschnittes     anordnen.      Die obere wie die untere Elektrode können  in Gestalt eines kreisrunden oder ovalen Rin  ges oder auch in Form eines Vieleches aas  gebildet sein oder aus elektrisch     gleich-          poligen,    im ganzen betrachtet ringförmig  angeordneten Teilen bestehen, wie sie z. B.

    schenmatiseh in Fig. 2 im Horizontalsehnitt  dargestellt sind. Die Elektroden können von  einer Einsehnürung des Sehachtes oder von  aus der Sechachtwand heransragenden Kon  solen getragen oder an Stäben oder eventuell  gekühlten Rohren usw. befestigt sein. Die un  tere, mit Schwefel bedeckte Elektrode kann  man vorteilhaft auf der Ofensohle anfliegen  lassen. Sie ist zweckmässig plattenförmig aus  gebildet. Die Elektroden und deren Strom  zuführung können vorteilhaft als Hohlkörper  ausgebildet werden, durch welche zwecks Küh  lung ein wärineabführen.des Mediunm geleitet  werden kann.  



  Die Elektroden bestehen vorteilhaft aus  Metallen, z. B. Eisen oder Eisenlegierungen.  Sie können auch mit einer stromleitenden  Sechutzsehieht, z. B.     Söderberg-Elektroden-          masse,    überzogen sein.  



  In beiliegender Zeichnung ist in Fig. 7 ein  Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel  eines erfindungsgemässen Ofens dargestellt,  an Hand welcher Figur eine Ausführungs  form des erfindungsgemässen Verfahrens  erläutert wird. Dieser Ofen besitzt einen ge  mauerten Sclhaelht 1 mit Blechmantel und  weist einen verschliessbaren     Beselhiekungs-          stutzen    2 für die Kohle, einen Gasaustritts  stutzen 3 und einen Reinigungsstutzen 4 auf.  Die obere Elektrode 5 besteht aus, einer in  Söderberg-Elektrodenmasse eingebettet     en,was-          sergekühlten    Rohrschlange, die von einer  Einschnüirung la des Schachtes getragen wird.  Die untere Elektrode 6 ist als Eisenplatte  aasgebildet, welche auf der Ofensohle auf  liegt.

   Der ganze Schacht ist gefüllt mit     koh-          lenstofflhaltigem    Material, z. B. fmnit Holz  kohle. Die Zuleitung des elektrischen Stromes  ztu den Elektroden 5, 6 erfolgt durch die  Durchführungen 7 und B. Bei 9 wird flüs  siger Schwefel eingeleitet, welcher nmit dem  Kohlenmaterial einen Sumpf 10 bildet. Aus    diesem Sumpf heraus verdampft der Sehwe  del, steigt in Dampfform durch die glühende  Kohle auf und reagiert mnit dieser. Der elek  trische Strom wird im obern Teil der Koh  lenmaterial-Schüttung dem Schüttmaterial  durch eine ringförmige, von unten sichtbare  Fläche     5a,    die einen Teil der Oberfläche der  Elektrode 5 darstellt, zugeführt.

   Die äussere       Umgrenzung    der Fläche 5a ist in einem hori  zontalen Abstand 11 von mindestens 10 cm  vom Rand des grössten Quersehnittes der  Kohlenschüttung angeordnet. Unten wird  der elektrische Strom durch eine Kreisfläche  6 zugeführt, wobei der horizontale Abstand  11a des Umkreises der Kreisfläche vom  Rand des grössten Querschnittes der darüber  liegenden Kohleschüttung mindestens 10 cm  beträgt. Die Sehachtinnenwand besteht aus  Schamottesteinen. Der Durchmesser des  Schachtes beträgt etwa 1,50 m, die Höhe zwi  schen den Elektroden etwa 3,50 mn, der hori  zontale     Abstand    11 etwa 0,35 in und der  horizontale Abstand 11a etwa 0,40 m.

   Die  Kohle wird auf etwa 1000  C erhitzt, wobei  die Schachtwand unterhalb der     obern    Elek  trode eine Innentemperatur von nur etwa  600  C aufweist. Dabei nimmt. der Ofen     bei-          spielsweise    bei einer Spannung von etwa  150 Volt einen Strom von etwa 1500     Amp.          auf    und     produziert    etwa 5 to Schwefel  kohlenstoff pro 21 Stunden.  



  Man kann bei dem Verfahren auch an  Stelle von Holzkohle andere. geeignete, vor  teilhaft.     riehe-    und gasarme Kohlenmateria  lien, wie z. B.     Petrolkoks,    Anthrazit oder  Koks,     verwenden,    wobei Spannung und       Stromstärke    dein     Material    anzupassen sind.  



  Die Elektroden 5, 6 können offene oder  geschlossene Ringe :sein.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Herstellung von Schwefel kohlenstoff aus festem, kohlenstoffhaltigem Material und Schwefel, wobei das Kohlen material zwischen einer obern und einer untern Elektrode aufgeseliiehtet und direkt elektrisch erhitzt und der Schwefel in flüs siger Form zugeführt wird, dadurch gekenn- zeichnet, dass im obern Teil der Kohlen- material-Schüttung der elektrische Strom dem Sehüttmaterial durch eine ringförmige, von unten sichtbare Fläche zugeführt wird,

   deren äussere Begrenzung in einem horizon talen Abstand von mindestens 710 cm vom Rand des grössten Querschnittes der darunter befindlichen Kolhlenmaterial-Scllüttung liegt, wobei der Schwefel aus einem am Fusse der Kohlenmaterialsäule und über der untern Elektrode befindlichen Bad verdampft wird. UNTERANSPRUCH: 1. Verfahren nach Patentansprueh I, da durch gekennzeiehnet, dass der elektrische Strom unten in einem horizontalen Abstand von mindestens 10 cm vom Rand des grössten Querschnittes der darüber befindlichen Schüttung zugeführt wird.

   PATENTANSPRUCH II: Schachtofen zur Durchführung des Ver fahrens nach Patentanspruch I, gekenn zeichnet durch eine ringförmige, obere Elek trode, bei welcher die Umgrenzung eines dem Boden des Ofens zugewandten, stromabge benden Teils der Oberfläche einen horizon talen Abstand von mindestens 10 cm von der Innenwandung des darunter befind lichen Reaktionsschachtes auf der Höhe sei nes grössten lichten Quersehnittes aufweist, und durch eine für die Überdeckung mit flüssigem Schwefel und Kohlenmaterial vor gesehene, untere Elektrode. UNTERANSPRÜCHE 2.

   Schachtofen nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgren zung der stromabgebenden Oberfläche der untern Elektrode einen horizontalen Abstand von mindestens 10 cm von der Innenwan dung des darüber befindlichen Reaktions schachtes auf der Höhe seines grössten lich ten Querschnittes aufweist. 3. Schachtofen nach Patentansprueh II, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Abstand der Umgrenzumg der stromabgeben- den Oberfläche sowohl der obern wie der untern Elektrode mindestens 25 cm beträgt. 4. Schachtofen nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass auch die untere Elektrode ringförmig ist. 5.

   Schachtofen nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Elektroden in Form eines geschlossenen Ringes ausgebildet ist. 6. Schachtofen nach Patentansprueh II, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Elektroden aus rin gförmig angeordneten, elektrisch gleichpoligen Einzelstücken besteht. 7. Sehachtofen nach Patentansprueh II, dadurch gekenunzeichnet, dass die untere Elektrode plattenförmig ausgebildet ist. B.

   Sehachtofen nach Patentanspruelh II, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Elektroden und deren Stromzuführung als Hohlkörper ausgebildet sind, zum Zwecke, durch sie ein wärmeabführendes Medium zu leiten. 9. Schachtofen nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Elektroden von einer Einschnürung des Schachtes getragen wird. 10. Schachtofen nach Patentanspruch II, dadureh gekennzeichnet, dass mindestens eine der Elektroden von einer Konsole im Mauer werk getragen wird. 11. Schachtofen nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeiehnet, dass mindestens eine der Elektroden von gekühlten Rohren getra gen wird. 12.

   Schaehtofen nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Elek trode auf der Ofensohle aufliest. 13. Scliaelitofen nach Patentansprueh 1I, dadurch gekennzeiehnet, dass mindestens eine der Elektroden und deren Stromzuführung aus Metall bestehen. 14.

   Schachtofen nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Elektroden mit einer elektrisch leiten den, niehtmet.allisehen Sehutzschieht über zogen ist.