كيف يتم إنتاج الأسيتيلين من كربيد الكالسيوم؟

قائمة المحتوى

● مقدمة في الأسيتيلين وكربيد الكالسيوم

>> ما هو الأسيتيلين؟

>> ما هو كربيد الكالسيوم؟

● التفاعل الكيميائي وراء إنتاج الأسيتيلين

● عملية الإنتاج الصناعي

>> ملخص

>> عملية رطبة مقابل الجافة

>> تدفق الإنتاج خطوة بخطوة

● المعدات المستخدمة في إنتاج الأسيتيلين

>> 1. مولد الأسيتيلين

>> 2. المكثف

>> 3. لغز الأمونيا

>> 4. مجفف

>> 5. ضاغط أسطوانات التخزين

● تنقية وتخزين الأسيتيلين

● تدابير السلامة في إنتاج الأسيتيلين

● تطبيقات الأسيتيلين المنتجة من كربيد الكالسيوم

● التطور التاريخي لإنتاج الأسيتيلين من كربيد الكالسيوم

● الاعتبارات البيئية في إنتاج الأسيتيلين

● الاتجاهات والابتكارات المستقبلية

● خاتمة

● الأسئلة المتداولة (الأسئلة الشائعة)

>> 1. كيف يتم إنتاج غاز الأسيتيلين من كربيد الكالسيوم؟

>> 2. ما هي المعدات الضرورية لإنتاج الأسيتيلين من كربيد الكالسيوم؟

>> 3. ما هي احتياطات السلامة الضرورية أثناء إنتاج الأسيتيلين؟

>> 4. ما هي الشوائب الموجودة في الأسيتيلين التي يتم إنتاجها من كربيد الكالسيوم ، وكيف يتم إزالتها؟

>> 5. لماذا يفضل كربيد الكالسيوم لإنتاج الأسيتيلين؟

● الاستشهادات:

الأسيتيلين (C₂H₂) هو غاز صناعي حيوي يستخدم على نطاق واسع في اللحام ، وقطع المعادن ، والتوليف الكيميائي ، والعديد من التطبيقات الأخرى. واحدة من الأساليب الأكثر شيوعًا والأهمية تاريخيًا لإنتاج الأسيتيلين من خلال تفاعل كربيد الكالسيوم (CAC₂) بالماء. توفر هذه المقالة نظرة عامة شاملة على إنتاج الأسيتيلين من كربيد الكالسيوم ، بتفصيل المبادئ الكيميائية والعمليات الصناعية والمعدات واعتبارات السلامة والتطبيقات. يتم تضمين الوسائل البصرية في جميع أنحاء لتعزيز الفهم.

مقدمة في الأسيتيلين وكربيد الكالسيوم

ما هو الأسيتيلين؟

الأسيتيلين ، المعروف أيضًا باسم Ethyne ، عبارة عن غاز عديم اللون مع الصيغة الكيميائية C₂H₂. هذا هو أبسط alkyne ، يتميز برابطة ثلاثية بين ذرتين الكربون. الأسيتيلين قابل للاحتراق للغاية ويحترق مع لهب ساخن للغاية ، مما يجعله مثاليًا للحام والمعادن القطع. كما أنها مادة خام رئيسية في الصناعة الكيميائية لإنتاج المواد البلاستيكية والألياف الاصطناعية وغيرها من المواد الكيميائية العضوية.

ما هو كربيد الكالسيوم؟

كربيد الكالسيوم (CAC₂) هو مركب كيميائي ينتج الصناعيًا من خلال تسخين الجير (CAO) وفحم الكوك (الكربون) في فرن القوس الكهربائي في درجات حرارة حوالي 2200 درجة مئوية. رد الفعل هو:

CAO +3C → CAC ₂+CO

عادةً ما يكون كربيد الكالسيوم مادة صلبة رمادية تحتوي على حوالي 80-85 ٪ من CAC₂ ، مع شوائب مثل أكسيد الكالسيوم والفوسفيدات والكبريتيدات. يتفاعل بقوة مع الماء لإنتاج غاز الأسيتيلين ، والذي يشكل أساس إنتاج الأسيتيلين من كربيد الكالسيوم.

التفاعل الكيميائي وراء إنتاج الأسيتيلين

التفاعل الكيميائي الأساسي لإنتاج الأسيتيلين من كربيد الكالسيوم هو تفاعل التحلل المائي:

CAC ₂+2H ₂O → C ₂H ₂+CA (OH) ₂+الحرارة

- يتفاعل كربيد الكالسيوم بالماء لتشكيل غاز الأسيتيلين (C₂H₂) وهيدروكسيد الكالسيوم (CA (OH) ₂) ، والمعروف أيضًا باسم الجير المفعم بالحيوية.

- هذا التفاعل طارد للحرارة ، ويطلق حرارة كبيرة يجب التحكم فيها أثناء الإنتاج.

- يتم بعد ذلك جمع غاز الأسيتيلين المنتجة لمزيد من التنقية والاستخدام.

عملية الإنتاج الصناعي

ملخص

يتم إجراء الإنتاج الصناعي للأسيتيلين من كربيد الكالسيوم عادة في معدات متخصصة تسمى مولدات الأسيتيلين. يمكن تلخيص العملية على النحو التالي:

1. تغذية كربيد الكالسيوم: يتم تغذية حبيبات كربيد الكالسيوم في مولد الأسيتيلين ، حيث تتلامس مع الماء.

2. التفاعل: يحدث تفاعل التحلل المائي ، حيث ينتج غاز الأسيتيلين وهائيات الكالسيوم.

3. التبريد والتنقية: يتم تبريد غاز الأسيتيلين ، ونقية لإزالة الشوائب مثل الأمونيا والفوسفين ، المجففة ، وضغطها.

4. التخزين: يتم إذابة الأسيتيلين المنقى في الأسيتون وتخزينها في أسطوانات للنقل الآمن والاستخدام.

عملية رطبة مقابل الجافة

- العملية الرطبة: تتم إضافة كربيد الكالسيوم مباشرة إلى كمية كبيرة من الماء. هذه هي الطريقة الأكثر شيوعا.

- العملية الجافة: يتم رش الماء على كربيد الكالسيوم بطريقة محكومة للحد من كمية المياه ، مما يقلل من الحرارة الزائدة وتحسين السلامة.

تدفق الإنتاج خطوة بخطوة

1. تغذية كربيد الكالسيوم: يتم تغذية كربيد الكالسيوم بأحجام جسيمات محددة (عادة 7-25 مم) في النطاط المولد.

2. تفاعل التحلل المائي: يتفاعل كربيد الكالسيوم بالماء في وعاء المولد.

3. جمع الغاز: يرتفع غاز الأسيتيلين ويمر عبر مكثف لتبريد.

4. التنظيف: يمر الغاز عبر أجهزة تنظيف الأمونيا لإزالة شوائب الأمونيا.

5. التجفيف: يتم تجفيف غاز الأسيتيلين باستخدام كلوريد الكالسيوم أو عوامل التجفيف الأخرى.

6. الضغط والتخزين: يتم ضغط الغاز ويذوب في أسطوانات مملوءة بالأسيتون.

المعدات المستخدمة في إنتاج الأسيتيلين

1. مولد الأسيتيلين

قلب العملية ، حيث يتفاعل كربيد الكالسيوم والماء. تتضمن المكونات الرئيسية:

- هوبر: لتغذية كربيد الكالسيوم.

- المحرض: يضمن الخلط المناسب ويمنع عائمة كتل كربيد.

- مستشعرات التحكم التلقائي: مراقبة الضغط ودرجة الحرارة ومستويات المياه.

- صمامات السلامة والممنوعات: منع ذكريات الماضي والانفجارات.

2. المكثف

يبرد غاز الأسيتيلين الساخن المتولد لمنع التحلل وتحسين السلامة.

3. لغز الأمونيا

يزيل الأمونيا وغيرها من الشوائب الغازية من الأسيتيلين.

4. مجفف

يزيل الرطوبة من غاز الأسيتيلين لمنع التآكل وتحسين النقاء.

5. ضاغط أسطوانات التخزين

يضغط غاز الأسيتيلين ويخزنه يذوب في الأسيتون داخل الأسطوانات المصممة خصيصًا لضمان معالجة آمنة.

تنقية وتخزين الأسيتيلين

يحتوي الأسيتيلين المنتج من كربيد الكالسيوم على شوائب مثل الأمونيا والفوسفين وبخار الماء. تشمل خطوات التنقية:

- التكثيف: تبريد غاز لإزالة بخار الماء.

- التنظيف: استخدام أجهزة التنظيف لإزالة الأمونيا والفوسفين.

- التجفيف: تمرير الغاز من خلال عوامل التجفيف مثل كلوريد الكالسيوم.

- الضغط: الضغط على الأسيتيلين وإذابةها في الأسيتون للتخزين الآمن.

تم تصميم أسطوانات التخزين للحفاظ على الأسيتيلين المذاب في الأسيتون تحت الضغط ، مما يقلل من مخاطر الانفجار.

تدابير السلامة في إنتاج الأسيتيلين

الأسيتيلين قابل للاشتعال للغاية ومتفجر في ظل ظروف معينة. تشمل اعتبارات السلامة:

- التحكم في درجة الحرارة: يولد التفاعل الطارد للحرارة الحرارة ؛ أنظمة التبريد تمنع ارتفاع درجة الحرارة.

- مراقبة الضغط: لتجنب تراكم الغاز والانفجارات.

- استخدام مانعات أو فلاش: لمنع انتشار اللهب مرة أخرى إلى المولد.

- مراقبة جودة كربيد الكالسيوم: يمكن أن تسبب الشوائب مثل الفوسفور والحديد ردود فعل جانبية خطيرة.

- التخزين المناسب: الأسطوانات المخزنة في المناطق الباردة التهوية بعيدًا عن مصادر الإشعال.

- معالجة بروتوكولات: إجراءات صارمة لتغذية كربيد الكالسيوم والماء للسيطرة على معدل التفاعل.

تطبيقات الأسيتيلين المنتجة من كربيد الكالسيوم

- اللحام والقطع: يستخدم اللحام الأوكسي الأسيتيلين درجة حرارة اللهب العالية.

- التوليف الكيميائي: الأسيتيلين هو مقدمة للبلاستيك (PVC) ، والألياف الاصطناعية ، والمواد الكيميائية العضوية.

- المعادن: تستخدم في المكربن وتصلب اللهب الصلب.

- الإضاءة: تاريخيا تستخدم في مصابيح كربيد.

- الاستخدامات الصناعية الأخرى: تسخين اللهب ، الرش الحراري ، والتصنيع الكيميائي.

التطور التاريخي لإنتاج الأسيتيلين من كربيد الكالسيوم

يعود اكتشاف كربيد الكالسيوم واستخدامه في إنتاج الأسيتيلين إلى أواخر القرن التاسع عشر. يُنسب إلى توماس ل. ويلسون اختراع كربيد الكالسيوم في عام 1892 ، والذي أحدث ثورة في إنتاج غاز الأسيتيلين. في البداية ، تم إنتاج الأسيتيلين عن طريق تفاعل كربيد الكالسيوم بالماء في مصابيح كربيد صغيرة الحجم تستخدم للإضاءة. بمرور الوقت ، كانت العملية صناعية ، مما أدى إلى تطوير مولدات الأسيتيلين الكبيرة والاستخدام الواسع النطاق في الصناعات اللحام والكيميائية.

يسلط هذا المنظور التاريخي الضوء على أهمية كربيد الكالسيوم في تطور الغازات الصناعية وأهميته المستمرة على الرغم من التقنيات الحديثة.

الاعتبارات البيئية في إنتاج الأسيتيلين

في حين أن إنتاج الأسيتيلين من كربيد الكالسيوم فعال ، من المهم النظر في تأثيره البيئي. يتطلب إنتاج كربيد الكالسيوم نفسه استهلاكًا عالي الطاقة بسبب عملية فرن القوس الكهربائي ، والتي تنبعث منها ثاني أكسيد الكربون وغازات الدفيئة الأخرى.

علاوة على ذلك ، يجب إدارة هيدروكسيد الكالسيوم الثانوي بشكل صحيح لتجنب التلوث البيئي. تحسن التقدم في إعادة التدوير وإدارة النفايات من استدامة هذه العملية. البحث مستمر لتطوير طرق أكثر خضرة لإنتاج كربيد الكالسيوم وتوليد الأسيتيلين.

الاتجاهات والابتكارات المستقبلية

تتطور صناعة الأسيتيلين مع الابتكارات التي تهدف إلى تحسين السلامة والكفاءة والبصمة البيئية. يتم استكشاف تقنيات المحفز الجديدة والمواد الخام البديلة لتقليل الاعتماد على كربيد الكالسيوم التقليدي.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن المراقبة الرقمية والأتمتة في مولدات الأسيتيلين تعزز التحكم في العملية والسلامة. يعد تكامل مصادر الطاقة المتجددة في إنتاج كربيد الكالسيوم مجالًا واعدًا للحد من انبعاثات الكربون.

خاتمة

يظل إنتاج الأسيتيلين من كربيد الكالسيوم عملية صناعية حرجة بسبب كفاءتها وفعاليتها من حيث التكلفة وتنوعها. ينتج تفاعل التحلل المائي بين كربيد الكالسيوم والماء غاز الأسيتيلين ، والذي يتم تنقيته وتخزينه بأمان لمختلف التطبيقات. على الرغم من ظهور طرق إنتاج الأسيتيلين البديلة ، لا يزال الإنتاج القائم على كربيد الكالسيوم يستخدم على نطاق واسع ، خاصة في المناطق ذات موارد كربيد الكالسيوم الوفيرة. يضمن التحكم السليم في ظروف التفاعل ومقاييس السلامة الأسيتيلين عالي الجودة ويقلل من المخاطر المرتبطة بهذا الغاز القابل للاحتراق.

الأسئلة المتداولة (الأسئلة الشائعة)

1. كيف يتم إنتاج غاز الأسيتيلين من كربيد الكالسيوم؟

يتم إنتاج غاز الأسيتيلين عن طريق رد فعل كربيد الكالسيوم (CAC₂) بالماء (H₂O) ، مما يؤدي إلى الأسيتيلين (C₂H₂) وهيدروكسيد الكالسيوم (Ca (OH) ₂). رد الفعل هو:

CAC ₂+2H ₂O → C ₂H ₂+CA (OH)₂

هذا التفاعل طارد للحرارة ويحدث في مولد الأسيتيلين تحت الظروف التي يتم التحكم فيها.

2. ما هي المعدات الضرورية لإنتاج الأسيتيلين من كربيد الكالسيوم؟

تشتمل المعدات الرئيسية على مولد الأسيتيلين (مع النطاط ، المحرض ، المستشعرات) ، مكثف ، فرك الأمونيا ، أسطوانات تخزين الأسيتيلين. تضمن هذه المكونات إنتاجًا آمنًا وفعالًا وتنقية وتخزين غاز الأسيتيلين.

3. ما هي احتياطات السلامة الضرورية أثناء إنتاج الأسيتيلين؟

تتضمن مقاييس السلامة التحكم في درجة حرارة التفاعل والضغط ، باستخدام مملعات الفلاش ، وضمان نقاء كربيد الكالسيوم لتجنب الشوائب ، وتخزين أسطوانات الأسيتيلين ، والمراقبة المستمرة للمعدات لمنع الانفجارات.

4. ما هي الشوائب الموجودة في الأسيتيلين التي يتم إنتاجها من كربيد الكالسيوم ، وكيف يتم إزالتها؟

الشوائب مثل الأمونيا والفوسفين وبخار الماء شائع. تتم إزالتها من خلال التنظيف (أجهزة تنظيف الأمونيا) ، والتكثيف (التبريد) ، والتجفيف (باستخدام كلوريد الكالسيوم أو عوامل التجفيف الأخرى) لضمان نقاء الأسيتيلين.

5. لماذا يفضل كربيد الكالسيوم لإنتاج الأسيتيلين؟

يوفر كربيد الكالسيوم كفاءة عالية رد الفعل ، وتكلفة الإنتاج المنخفضة ، والمرونة في مقياس الإنتاج. من السهل تخزينها ونقلها مقارنة بطرق إنتاج الأسيتيلين الأخرى ، مما يجعلها تستخدم على نطاق واسع على مستوى العالم ، وخاصة في الصناعات الكيميائية واللحام.

الاستشهادات:

[1] https://rexar.com

[2]

[3] https://www.tjtywh.com/a-the-importance-of-acetylene-calcium-carbide-in-industrial-applications.html

[4] https://www.tjtyw..com/a-unterding-the-reaction-of-calcium-carbide-inwater.html

[5] https://www.tjtyw..com/acetylene-generation.html

[6]

[7] https://en.wikipedia.org/wiki/calcium_carbide

[8] https://www.kviconline.gov.in/pmegp/pmegpweb/docs/commonprojectprofile/acetylenegas.pdf

[9] https://www.tjtywh.com/calcium-carbide-gas-volume-and-production-filection-to-to-increase-acetylene-gas-yield.html

[10] https://www.tjtywh.com/how-to-ensure-safety-in-acetylene-production-using-calcium-carbide.html

[11] https://www.alzchem.com/en/company/news/calcium-carbide-for-acetylene-production/

[12] https://ocw.mit.edu/courses/22-033-nuclear-systems-design-project-fall-2011/4a2d1059fade1cce993afc566d35e42d_mit22_033f11_lec07_note.pdf

[13] https://www.vedantu.com/question-answer/prepare-acetylene-from-calcium-carbide-class-11-11-cbse-5f853c444ddddb9022398bb07

[14] http://enggyd.blogspot.com/2012/03/acetylene-production-process-using.html

[15] https://www.tjtywh.com/common-faqs-about-calcium-carbide-10-keestions-customers-care-about.html

[16] https://www.eiga.eu/uploads/documents/doc226.pdf

[17] https://rexar.com

[18] https://cdn.intratec.us/docs/reports/previews/acetylene-e31a-b.pdf

[19] https://patents.google.com/patent/us2422623a/en

[20] https://www.youtube.com/watch؟v=aihksobcluu

[21] https://tianyuanweihong.en.made-in-china.com/product/yxtjfbkvgipt/china-kalality-calcium-carbide-for-acetylen- gas-welding-industrial- applications.html

[22] https://www.alzchem.com/fileadmin/marken/technische_gase/20220924_technical_gases_2-siter_web.pdf

[23] https://www.tjtywh.com/a-ecovering-the-process-from-calcium-carbide-to-acetylene gas.html

[24]

[25] https://en.wikipedia.org/wiki/calcium_carbide

[26] https://www.tjtyw..com/a-the-wrole-of-acetylene-calcium-carbide-in-industrial-applications.html

[27]

[28] https://www.ijsrd.com/articles/ijsrdv8i30699.pdf

[29] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261924011504

[30] https://gaftp.epa.gov/AP42/CH11/S04/RELED/REL01_C11S04.PDF

[31] https://www.alamy.com/stock-photo/calcium-carbide.html

[32] https://www.acetylenegasplant.com/photo-gallery.php

[33] https://www.youtube.com/watch؟v=jgb4-rdypym

[34] https://www.gettyimages.com/photos/calcium-carbide

[35] https://www.gettyimages.com/photos/acetylene-generators

[36] https://www.shutterstock.com/search/calcium-carbide؟image_type=illustration

[37] https://www.shutterstock.com/search/calcium-carbide

[38] https://www.alamy.com/stock-photo/acetylene-generator.html؟cutout=1

[39] https://tw.voicetube.com/videos/111127

[40] https://www.istockphoto.com/photos/calcium-carbide

[41]

[42] https://www.vedantu.com/chemistry/calcium-carbide

[43] https://rexar.com

[44] https://testbook.com/question-answer/which-gas-is-volved-when-water-is-dedd-to-calciu-612cb8db1c0d7fc68e81669b

[45]

[46] https://camachem.com/pt/blog/post/frequale-asked-question-about-calcium-carbide

[47] https://guide.resumegemini.com/interviews/top-10-questions-for-acetylen

[48] https://www.airproducts.com.hk/gases/acetylene

[49)

[50] https://www.eiga.eu/uploads/documents/doc226.pdf

[51] https://www.eiga.eu/uploads/documents/doc023h.pdf

[52] https://rexarc.com/products/model-50ps/

[53] https://www.youtube.com/watch؟v=ovcyzwvykvo

[54] https://nj.gov/health/eoh/rtkweb/documents/fs/0312.pdf

[55] https://www.doubtnut.com/qna/644115968