Meniu de conținut
● Introducere în acetilenă și carbură de calciu
>> Ce este acetilena?
>> Ce este carbura de calciu?
● Reacție chimică în spatele producției de acetilenă
● Proces de producție industrială
>> Prezentare generală
>> Proces umed vs. uscat
>> Fluxul de producție pas cu pas
● Echipamente utilizate în producția de acetilenă
>> 1. Generator de acetilenă
>> 2. Condensator
>> 3. Amoniac Scrubber
>> 4. uscător
>> 5. Cilindri de compresor și depozitare
● Purificarea și depozitarea acetilenei
● Măsuri de siguranță în producția de acetilenă
● Aplicații de acetilenă produse din carbură de calciu
● Dezvoltarea istorică a producției de acetilenă din carbura de calciu
● Considerații de mediu în producția de acetilenă
● Tendințe și inovații viitoare
● Concluzie
● Întrebări frecvente (întrebări frecvente)
>> 1. Cum este produs gazul de acetilenă din carbura de calciu?
>> 2. Ce echipament este esențial pentru producția de acetilenă din carbura de calciu?
>> 3. Ce precauții de siguranță sunt necesare în timpul producției de acetilenă?
>> 4. Ce impurități se găsesc în acetilenă produsă din carbură de calciu și cum sunt îndepărtate?
>> 5. De ce este preferat carbura de calciu pentru producția de acetilenă?
● Citări:
Acetilena (C₂H₂) este un gaz industrial vital utilizat pe scară largă în sudare, tăiere a metalelor, sinteză chimică și multe alte aplicații. Una dintre cele mai frecvente și semnificative metode din punct de vedere istoric pentru producerea acetilenei este prin reacția Carbură de calciu (CAC₂) cu apă. Acest articol oferă o imagine de ansamblu cuprinzătoare a producției de acetilenă din carbura de calciu, care detaliază principiile chimice, procesele industriale, echipamentele, considerațiile de siguranță și aplicațiile. Ajutoare vizuale sunt incluse pe tot parcursul pentru a îmbunătăți înțelegerea.
Introducere în acetilenă și carbură de calciu
Ce este acetilena?
Acetilena, cunoscută și sub numele de Ethyne, este un gaz incolor cu formula chimică C₂h₂. Este cea mai simplă alchină, caracterizată printr -o triplă legătură între doi atomi de carbon. Acetilena este extrem de combustibilă și arde cu o flacără foarte fierbinte, ceea ce o face ideală pentru sudarea și tăierea metalelor. De asemenea, este o materie primă cheie în industria chimică pentru producerea de materiale plastice, fibre sintetice și alte substanțe chimice organice.
Ce este carbura de calciu?
Carbura de calciu (CAC₂) este un compus chimic produs industrial prin încălzirea varului (CAO) și cocs (carbon) într -un cuptor cu arc electric la temperaturi în jur de 2200 ° C. Reacția este:
CaO +3C → CAC 2+CO
Carbura de calciu este de obicei un solid cenușiu care conține aproximativ 80-85% CAC₂, cu impurități precum oxidul de calciu, fosfide și sulfuri. Reacționează puternic cu apa pentru a produce gaz acetilen, care constituie baza producției de acetilenă din carbura de calciu.
Reacție chimică în spatele producției de acetilenă
Reacția chimică de bază pentru producerea acetilenului din carbura de calciu este o reacție de hidroliză:
CAC 2+2H 2O → C 2H 2+CA (OH) 2+Căldură
- Carbura de calciu reacționează cu apa pentru a forma gazul acetilen (C₂H₂) și hidroxidul de calciu (CA (OH) ₂), cunoscut și sub numele de var slocat.
- Această reacție este extrem de exotermică, eliberând căldură semnificativă care trebuie controlată în timpul producției.
- Gazul de acetilenă produs este apoi colectat pentru purificare și utilizare suplimentară.
Proces de producție industrială
Prezentare generală
Producția industrială de acetilenă din carbura de calciu este de obicei realizată în echipamente specializate numite generatoare de acetilenă. Procesul poate fi rezumat după cum urmează:
1. Alimentarea carburii de calciu: granulele de carbură de calciu sunt introduse în generatorul de acetilenă, unde vin în contact cu apa.
2. Reacția: are loc reacția de hidroliză, producând gazul acetilen și suspensia hidroxidului de calciu.
3. Răcire și purificare: Gazul acetilen este răcit, purificat pentru a îndepărta impurități precum amoniacul și fosfina, uscate și comprimate.
4. Depozitare: Acetilena purificată este dizolvată în acetonă și păstrată în cilindri pentru transport și utilizare în siguranță.
Proces umed vs. uscat
- Proces umed: carbura de calciu este adăugată direct la o cantitate mare de apă. Aceasta este cea mai frecventă metodă.
- Proces uscat: apa este pulverizată pe carbura de calciu într -o manieră controlată pentru a limita cantitatea de apă, reducând excesul de căldură și îmbunătățind siguranța.
Fluxul de producție pas cu pas
1.. Alimentarea cu carbură de calciu: carbura de calciu cu dimensiuni specifice de particule (de obicei 7-25 mm) este introdusă în buncărul generatorului.
2. Reacția de hidroliză: carbura de calciu reacționează cu apa în vasul generatorului.
3. Colectarea gazelor: gazul acetilen crește și trece printr -un condensator pentru a se răci.
4. Spălarea: gazul trece prin scruburi de amoniac pentru a îndepărta impuritățile de amoniac.
5. Uscare: Gazul acetilen este uscat folosind clorură de calciu sau alți agenți de uscare.
6. Compresie și depozitare: gazul este comprimat și dizolvat în cilindri umpluți cu acetonă.
Echipamente utilizate în producția de acetilenă
1. Generator de acetilenă
Inima procesului, unde reacționează carbura de calciu și apa. Componentele cheie includ:
- Hopper: pentru hrănirea carburii de calciu.
- Agitator: asigură amestecarea corectă și împiedică plutirea de bulgări de carbură.
- Senzori de control automat: monitorizează presiunea, temperatura și nivelul apei.
- Supape de siguranță și arestatori: preveniți flashback -urile și exploziile.
2. Condensator
Răcește gazul de acetilenă fierbinte generat pentru a preveni descompunerea și pentru a îmbunătăți siguranța.
3. Amoniac Scrubber
Îndepărtează amoniacul și alte impurități gazoase din acetilenă.
4. uscător
Îndepărtează umiditatea din gazul acetilen pentru a preveni coroziunea și a îmbunătăți puritatea.
5. Cilindri de compresor și depozitare
Compresează gazul de acetilenă și depozitele s -a dizolvat în acetonă în cilindrii special concepuți pentru a asigura o manipulare în siguranță.
Purificarea și depozitarea acetilenei
Acetilena produsă din carbura de calciu conține impurități precum amoniacul, fosfina și vaporii de apă. Pașii de purificare includ:
- Condensare: gaz de răcire pentru a îndepărta vaporii de apă.
- spălare: folosind scrubbers pentru a îndepărta amoniacul și fosfina.
- Uscare: trecerea gazului prin agenți de uscare precum clorura de calciu.
- Compresie: presurizarea acetilenei și dizolvarea acesteia în acetonă pentru depozitare sigură.
Cilindrii de depozitare sunt concepute pentru a menține acetilena dizolvată în acetonă sub presiune, minimizând riscurile de explozie.
Măsuri de siguranță în producția de acetilenă
Acetilena este extrem de inflamabilă și explozivă în anumite condiții. Considerațiile de siguranță includ:
- Controlul temperaturii: reacția exotermică generează căldură; Sistemele de răcire împiedică supraîncălzirea.
- Monitorizarea presiunii: pentru a evita acumularea de gaze și exploziile.
- Utilizarea arestatorilor flash: pentru a preveni propagarea flăcării din nou în generator.
- Controlul calității carburii de calciu: impurități precum fosforul și fierul pot provoca reacții laterale periculoase.
- Depozitare corectă: cilindri depozitați în zone ventilate, reci, departe de sursele de aprindere.
- Protocoale de manipulare: proceduri stricte pentru hrănirea carburii de calciu și a apei pentru a controla rata de reacție.
Aplicații de acetilenă produse din carbură de calciu
- Sudarea și tăierea: sudarea oxi-acetilenului folosește temperatura ridicată a flăcării acetilenei.
- Sinteză chimică: acetilena este un precursor pentru materiale plastice (PVC), fibre sintetice și substanțe chimice organice.
- Metalurgie: utilizat în carburizare și întărirea flăcării oțelului.
- Iluminare: utilizat istoric în lămpile din carbură.
- Alte utilizări industriale: încălzire cu flacără, pulverizare termică și fabricare chimică.
Dezvoltarea istorică a producției de acetilenă din carbura de calciu
Descoperirea carburii de calciu și utilizarea acestuia în producția de acetilenă datează de la sfârșitul secolului al XIX -lea. Thomas L. Willson este creditat cu invenția carburii de calciu în 1892, ceea ce a revoluționat producția de gaz acetilen. Inițial, acetilena a fost produsă prin reacția carburii de calciu cu apă în lămpi de carbură la scară mică utilizate pentru iluminare. De -a lungul timpului, procesul a fost industrializat, ceea ce a dus la dezvoltarea generatoarelor mari de acetilenă și la utilizarea pe scară largă în industriile de sudare și chimice.
Această perspectivă istorică evidențiază importanța carburii de calciu în evoluția gazelor industriale și a relevanței sale continue, în ciuda tehnologiilor mai noi.
Considerații de mediu în producția de acetilenă
În timp ce producția de acetilenă din carbura de calciu este eficientă, este important să se ia în considerare impactul asupra mediului. Producția de carbură de calciu în sine necesită un consum ridicat de energie din cauza procesului de cuptor cu arc electric, care emite dioxid de carbon și alte gaze cu efect de seră.
Mai mult decât atât, hidroxidul de calciu secundar trebuie gestionat corect pentru a evita contaminarea mediului. Progresele în reciclare și gestionarea deșeurilor au îmbunătățit durabilitatea acestui proces. Cercetările sunt în desfășurare pentru a dezvolta metode mai ecologice pentru producția de carbură de calciu și generarea de acetilen.
Tendințe și inovații viitoare
Industria acetilenei evoluează cu inovații care vizează îmbunătățirea siguranței, eficienței și amprentei mediului. Noile tehnologii de catalizator și materii prime alternative sunt explorate pentru a reduce dependența de carbura tradițională de calciu.
În plus, monitorizarea digitală și automatizarea în generatoarele de acetilen îmbunătățesc controlul și siguranța procesului. Integrarea surselor de energie regenerabilă în producția de carbură de calciu este, de asemenea, o zonă promițătoare pentru reducerea emisiilor de carbon.
Concluzie
Producția de acetilenă din carbura de calciu rămâne un proces industrial critic datorită eficienței, eficienței costurilor și versatilității sale. Reacția de hidroliză dintre carbura de calciu și apă produce gaz acetilen, care este apoi purificat și depozitat în siguranță pentru diverse aplicații. În ciuda apariției metodelor alternative de producție de acetilenă, producția pe bază de carbură de calciu este încă utilizată pe scară largă, în special în regiunile cu resurse abundente de carbură de calciu. Controlul corect al condițiilor de reacție și al măsurilor de siguranță asigură acetilen de înaltă calitate și minimizează riscurile asociate cu acest gaz extrem de combustibil.
Întrebări frecvente (întrebări frecvente)
1. Cum este produs gazul de acetilenă din carbura de calciu?
Gazul acetilen este produs prin reacția carburii de calciu (CAC₂) cu apă (H₂O), rezultând acetilen (C₂H₂) și hidroxid de calciu (CA (OH) ₂). Reacția este:
CAC 2+2H 2O → C 2H 2+CA (OH)2
Această reacție este exotermică și apare într -un generator de acetilen în condiții controlate.
2. Ce echipament este esențial pentru producția de acetilenă din carbura de calciu?
Echipamentul cheie include un generator de acetilenă (cu buncăr, agitator, senzori), condensator, scrubber de amoniac, uscător, compresor și cilindri de depozitare a acetilenului. Aceste componente asigură o producție, purificare și depozitare sigură și eficientă a gazelor de acetilenă.
3. Ce precauții de siguranță sunt necesare în timpul producției de acetilenă?
Măsurile de siguranță includ controlul temperaturii și presiunii de reacție, folosind arestatori flash, asigurând puritatea carburii de calciu pentru a evita impuritățile, depozitarea corespunzătoare a cilindrilor de acetilen și monitorizarea continuă a echipamentelor pentru a preveni exploziile.
4. Ce impurități se găsesc în acetilenă produsă din carbură de calciu și cum sunt îndepărtate?
Impuritățile precum amoniacul, fosfina și vaporii de apă sunt frecvente. Acestea sunt îndepărtate prin spălare (spălătorii de amoniac), condensare (răcire) și uscare (folosind clorură de calciu sau alți agenți de uscare) pentru a asigura puritatea acetilenei.
5. De ce este preferat carbura de calciu pentru producția de acetilenă?
Carbura de calciu oferă eficiență ridicată a reacției, costuri scăzute de producție și flexibilitate în scara producției. Este ușor de depozitat și transporta în comparație cu alte metode de producție de acetilenă, ceea ce îl face utilizat pe scară largă la nivel global, în special în industriile chimice și de sudare.
Citări:
[1] https://rexarc.com/blog/calcium-carbide-for-acetilene-production/
[2] https://www.acetyleneplant.net/technology/about-acetilene-gas/
[3] https://www.tjtywh.com/a-the-importance-of-acetilene-halcium-carbide- in-industrial-applications.html
]
[5] https://www.tjtywh.com/acetilene-generation.html
[6] https://www.acetileneplant.net/technology/process-description-of-acetilene-plant/
[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-eficiency-wow-to-retinse-acetilen-gas-hield.html
[10] https://www.tjtywh.com/how-to-ensure-safety-in-acetilen-production-using-calcium-carbide.html
[11] https://www.alzchem.com/en/company/news/calcium-carbide-for-acetilene-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-acetilene-from-calcium-carbide-class-11-chemistry-cbse-5f853c444dddb9022398bb07
[14] http://enggyd.blogspot.com/2012/03/acetilene-production-process-using.html
[15] https://www.tjtywh.com/common-faqs-about-calcium-carbide-10-key-questions-customers-gre-about.html
[16] https://www.eiga.eu/uploads/documents/doc226.pdf
[17] https://rexarc.com/blog/know-how-acetilene-is-produs-in-acetilene-plant/
[18] https://cdn.intratec.us/docs/reports/previews/acetilene-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-high-quality-calcium-carbide-for-acetilene-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-uncovering-the-process-from-calcium-carbide-to-acetilen-gas.html
[24] https://www.acetyleneplant.net/technology/production-process-of-acetylene/
[25] https://en.wikipedia.org/wiki/calcium_carbide
[26] https://www.tjtywh.com/a-the-role-of-acetilene-calcium-carbide-in-industrial-applications.html
[27] https://melscience.com/us-en/articles/chemical-characteristics-calcium-carbide-and-its-r/
[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/related/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/acetilene-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/acetilene-generator.html?cutout=1
[39] https://tw.voicetube.com/videos/111127
[40] https://www.istockphoto.com/photos/calcium-carbide
[41] https://www.vaia.com/en-us/textbooks/chemistry/chemistry-class-9-3-edition/chapter-9/problem-25-how-is-acetilene-preați--from-calcium-carbide-bi/
[42] https://www.vedantu.com/chemistry/calcium-carbide
[43] https://rexarc.com/blog/know-how-acetilene-is-produs-in-acetilene-plant/
[44] https://testbook.com/question-answer/which-gas-is-evolved-when-water-is-added-to-calciu-612cb8db1c0d7fc68e81669b
[45] https://rexarc.com/blog/common-acetilene-plant-problems- their-solutions-part-ii/
[46] https://camachem.com/pt/blog/post/frequense-asked-question-about-calcium-carbide
[47] https://guide.resumegemini.com/interviews/top-10-questions-for-acetilene-plant-technician-interview/
[48] https://www.airproducts.com.hk/gases/acetilene
[49] https://testbook.com/question-answer/the-chemical-used-in-generation-acetilene-is-5fbe96555a4da4a2283eadfa
[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
