چگونه کاربید کلسیم در مقیاس صنعتی تولید می شود؟

منوی محتوا

● تهیه مواد اولیه

● کاهش الکتروترمیک در کوره های قوس

>> طراحی و بهره برداری کوره

● خنک کننده و جامد سازی

● کنترل و آزمایش کیفیت

>> سنجش عملکرد استیلن

>> تجزیه و تحلیل ناخالصی

● اقدامات ایمنی و زیست محیطی

>> کاهش خطر

>> تولید گازهای گلخانه ای

● کاربردهای صنعتی کاربید کلسیم

● پایان

● متداول

>> 1. چه مواد اولیه برای تولید کاربید کلسیم بسیار مهم است؟

>> 2. چرا کوره های قوس الکتریکی نسبت به سیستم های مبتنی بر احتراق ترجیح می دهند؟

>> 3. خلوص کاربید کلسیم چگونه تضمین می شود؟

>> 4. خطرات اصلی ایمنی در طول تولید چیست؟

>> 5. آیا تولید کاربید کلسیم می تواند از نظر محیط زیست پایدار باشد؟

● استنادها:

کاربید کلسیم (CAC₂) سنگ بنای شیمی صنعتی مدرن است که کاربردهای مربوط به تولید استیلن ، تولید فولاد و کود کود را امکان پذیر می کند. تولید آن ترکیبی از متالورژی درجه حرارت بالا ، علم دقیق مواد و پروتکل های ایمنی دقیق است. در زیر ، ما فرآیند تولید در مقیاس صنعتی را از مواد اولیه گرفته تا محصول نهایی کشف می کنیم.

تهیه مواد اولیه

اکسید کلسیم (QuickLime)

حاصل از سنگ آهک (CACO₃) از طریق کلسیناسیون در دمای 900-1200 درجه سانتیگراد ، اکسید کلسیم (CAO) باید از 95 ٪ خلوص تجاوز کند. ناخالصی هایی مانند سیلیس (sio₂) یا آلومینا (al₂o₃) برای جلوگیری از واکنش های جانبی در طول سنتز کاربید به حداقل می رسند [1] [6].

منابع کربن

کک نفتی ، زغال سنگ آنتراسیت یا کک متالورژی کربن مورد نیاز برای روند کاهش را فراهم می کند. این مواد برای بهینه سازی واکنش پذیری با CAO در یک نسبت 1: 3 مخلوط می شوند [6] [7].

کاهش الکتروترمیک در کوره های قوس

طراحی و بهره برداری کوره

کاربید کلسیم صنعتی در کوره های قوس الکتریکی که در دمای 1800-2200 درجه سانتیگراد کار می کنند ، سنتز می شود [1] [2]. الکترودهای گرافیتی گرمای شدید مورد نیاز برای هدایت واکنش را تحویل می دهند:

CAO+3C → CAC ₂+CO (ΔH =+465KJ/MOL)

ملاحظات کلیدی عملیاتی شامل موارد زیر است:

- کنترل دما: گرمای بیش از حد (> 2000 درجه سانتیگراد) باعث تجزیه CAC₂ به کلسیم و کربن می شود [1].

- تغذیه بار: مخلوط لایه ای از کک و آهک ، گرمایش یکنواخت را تضمین می کند و از ریختن ذوب جلوگیری می کند [1] [6].

- مدیریت گاز: هودهای کوره فشار منفی کمی برای حاوی مونوکسید کربن سمی (CO) حفظ می کنند [6].

خنک کننده و جامد سازی

کاربید کلسیم مذاب (1700-2،100 درجه سانتیگراد) در قالب های از پیش خنک شده قرار می گیرد. CAC₂ درجه فنی (80 ٪ خلوص) به سرعت جامد می شود و توده های شکننده و خاکستری-سیاه را تشکیل می دهد [1] [6]. پس از خنک شدن ، مواد تحت عمل قرار می گیرند:

1. خرد کردن اولیه: سنگ شکن های فک ، توده ها را به قطعات 50-200 میلی متر کاهش می دهند [3] [6].

2. خرد کردن و غربالگری ثانویه: آسیاب های غلتکی و صفحه های ارتعاش گرانول 2-50 میلی متر تولید می کنند ، با کسری دقیق تر به دلیل محتوای ناخالصی بالاتر دور می شوند [3] [6].

کنترل و آزمایش کیفیت

سنجش عملکرد استیلن

خلوص CAC₂ با هیدرولیز کردن یک نمونه و اندازه گیری حجم گاز استیلن تعیین می شود:

CAC ₂+2H ₂O → C ₂H ₂+CA (OH)₂

استانداردهای صنعتی به عملکرد استیلن ≥295 لیتر/کیلوگرم نیاز دارند [2] [6].

تجزیه و تحلیل ناخالصی

- فسفین (PH₃) و سولفید هیدروژن (H₂S): کروماتوگرافی گازی باعث می شود سطح زیر 0.1 ٪ باقی بماند [3] [5].

- ناخالصی های فلزی: فلورسانس اشعه ایکس فلزات ردیابی (به عنوان مثال ، آهن ، آل) را که کیفیت محصول را تخریب می کند ، تشخیص می دهد [3].

اقدامات ایمنی و زیست محیطی

کاهش خطر

- نظارت استیلن: سنسورها اگر غلظت گاز بیش از 1 ٪ LEL در هنگام خرد شدن باشد ، زنگ خطر را ایجاد می کند [3].

- خرد شدن جو بی اثر: پاکسازی نیتروژن از احتراق استیلن تصادفی جلوگیری می کند [6].

- تجهیزات محافظ شخصی (PPE): لباس های مقاوم در برابر آتش ، سپرهای صورت و دستگاه تنفس برای اپراتورهای کوره اجباری هستند [1] [6].

تولید گازهای گلخانه ای

- ماده ذرات: بغدها و رسوبگرهای الکترواستاتیک 99 ٪ از گرد و غبار کوره را ضبط می کنند [6].

- CO SCRUBING: مبدل های کاتالیزوری اکسیداسیون CO را به CO₂ قبل از انتشار [6].

کاربردهای صنعتی فرآیند

کاربردی کاربید کلسیم	توضیحات	موارد استفاده کلیدی
تولید استیلن	هیدرولیز کاک	جوشکاری ، برش ، روشنایی
سولفوریزاسیون فولادی	تزریق به آهن مذاب	حذف گوگرد در ریخته گری ها
سیانامید کلسیم	تثبیت نیتروژن در 1000-1،200 درجه سانتیگراد	کود ، سموم دفع آفات

پایان

سنتز کاربید کلسیم صنعتی ترمودینامیک شدید را با کنترل فرآیند دقیق تعادل می بخشد. پیشرفت در اتوماسیون کوره ، مدیریت انتشار گازهای گلخانه ای و پروتکل های ایمنی ، در عین حال به حداقل رساندن تأثیرات زیست محیطی ، راندمان تولید را بهینه کرده است. با افزایش تقاضا برای مواد شیمیایی مشتق از استیلن و فولاد کم سولفور ، CAC₂ برای صنعت جهانی ضروری است.

متداول

1. چه مواد اولیه برای تولید کاربید کلسیم بسیار مهم است؟

سنگ آهک با خلوص بالا (برای CAO) و منابع کربن کم خون (کک ، آنتراسیت) ضروری هستند. ناخالصی های بالاتر از 0.5 ٪ در کیفیت محصول نهایی آهک تخریب [6] [7].

2. چرا کوره های قوس الکتریکی نسبت به سیستم های مبتنی بر احتراق ترجیح می دهند؟

احتراق سنتی نمی تواند به دمای 2،000 درجه سانتیگراد+ مورد نیاز دست یابد. قوس های برقی بدون معرفی آلاینده ها ، گرمای دقیق و مقیاس پذیر را فراهم می کنند [2] [5].

3. خلوص کاربید کلسیم چگونه تضمین می شود؟

آزمایش عملکرد استیلن و غربالگری ناخالصی (به عنوان مثال ، PH₃ ، H₂S) در چندین مرحله انجام می شود. CAC₂ درجه فنی باید بیش از 80 ٪ خلوص باشد [2] [3].

4. خطرات اصلی ایمنی در طول تولید چیست؟

قرار گرفتن در معرض CO ، انفجارهای استیلن و پاشش فلزی مذاب ، نیاز به PPE سخت ، نظارت بر گاز و پردازش بی اثر-جو [1] [6].

5. آیا تولید کاربید کلسیم می تواند از نظر محیط زیست پایدار باشد؟

اسکرابرهای مدرن و سیستم های خنک کننده حلقه بسته 90 ٪ انتشار را کاهش می دهند. تحقیقات در مورد ضبط کربن در حین کار در خارج از بدن در حال انجام است [6] [8].

استنادها:

[1] https://chemcess.com/calcium-carbide-properties-criation-and-uses/

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

[3] https://www.tjtywh.com/tywh-calcium-carbide-manufacturing.html

[4] https://www.tjtywh.com/a-step-by-step-guide-to-makeium-carbide-at-home.html

[5] https://sathee.prutor.ai/article/chemistry/chemistry-calcium-carbide/

[6] https://www3.epa.gov/ttnchie1/ap42/ch11/final/c11s04.pdf

[7] https://enterclimate.com/calcium-carbide-manufacturing-unit-setup

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

[9] https://www.acs.org/education/whatischemistry/landmarks/calciumcarbideacetylene.html

[10] https://www.youtube.com/watch؟v=btfshpby9bg

[11] https://www.pyrometallurgy.co.za/infaconxiv/149-mccaffrey.pdf

[12] https://www.shutterstock.com/search/calcium-carbure

[13] https://www.alamy.com/stock-photo/calcium-carbide.html؟page=2

[14] https://cdn.intratec.us/docs/reports/previews/calcium-carbide-e11a-b.pdf

[15] https://tanabe-co.co.jp/eng/product/alloy-iron-and-calcium-carbide

[16] https://byjus.com/chemistry/calcium-carbide/

[17] https://gaftp.epa.gov/ap42/ch11/s04/related/rel01_c11s04.pdf

[18] https://edu.rsc.org/download؟ac=515424

[19] https://www.dhet.gov.za/nols٪20٪20ncv/2019٪20feuruary٪20Supplementary٪20november٪202019/process٪20plant٪20plant٪20doprations/l2/qps/nc240٪20-20220c20Q20Q20Q20Q20Q20Q20Q20Q20Q20Q20Q20Q20Q20Q20Q20Q20Q20Q20Q20Q20Q20Q20Q20Q20Q220q٪٪٪٪J2240٪٪٪٪2440٪٪٪٪٪٪249.

[20] https://www.tjtywh.com/frequely-asked-questions-bout-calcium-carbide-procurement-how-to- avoid-quality-supply-supply-supply.html

[21] https://patents.google.com/patent/us4594236a/en

[22] https://www.ascconline.com/img/service/project_report/calcium_carbide_project_report_sample.pdf

[23] https://rexarc.com/blog/calcium-carbide-for-acetylene-criation/

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

[25] https://www.youtube.com/watch؟v=olalos0er00

[26] https://www.niir.org/blog/wp-content/uploads/2021/11/manufacturing-business-of-carbide-calcium-acetylide.-portment-portunities-s-industry.-1.pdf