แคลเซียมคาร์ไบด์ผลิตในระดับอุตสาหกรรมได้อย่างไร?

เมนูเนื้อหา

การเตรียมวัตถุดิบ

การลดความร้อนในเตาอาร์ค

- การออกแบบและการใช้งานเตาหลอม

การระบายความร้อนและการแข็งตัว

การควบคุมและทดสอบคุณภาพ

- การทดสอบผลผลิตอะเซทิลีน

- การวิเคราะห์ความไม่เจือปน

มาตรการด้านความปลอดภัยและสิ่งแวดล้อม

- การบรรเทาอันตราย

- การควบคุมการปล่อยมลพิษ

การใช้งานอุตสาหกรรมของแคลเซียมคาร์ไบด์

บทสรุป

คำถามที่พบบ่อย

- 1. วัตถุดิบอะไรสำคัญสำหรับการผลิตแคลเซียมคาร์ไบด์?

- 2. เหตุใดเตาเผาอาร์คไฟฟ้าจึงเป็นที่ต้องการมากกว่าระบบที่ใช้การเผาไหม้?

- 3. ความบริสุทธิ์ของแคลเซียมคาร์ไบด์มั่นใจได้อย่างไร?

- 4. ความเสี่ยงด้านความปลอดภัยเบื้องต้นในระหว่างการผลิตคืออะไร?

- 5. การผลิตแคลเซียมคาร์ไบด์สามารถยั่งยืนต่อสิ่งแวดล้อมได้หรือไม่?

การอ้างอิง:

แคลเซียมคาร์ไบด์ (CAC₂) เป็นรากฐานที่สำคัญของเคมีอุตสาหกรรมที่ทันสมัยทำให้การใช้งานที่ประกอบไปด้วยการผลิตอะเซทิลีนการทำเหล็กและการสังเคราะห์ปุ๋ย การผลิตของ บริษัท ผสมผสานโลหะวิทยาอุณหภูมิสูงวิทยาศาสตร์วัสดุที่แม่นยำและโปรโตคอลความปลอดภัยที่เข้มงวด ด้านล่างเราสำรวจกระบวนการผลิตระดับอุตสาหกรรมตั้งแต่วัตถุดิบไปจนถึงผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

การเตรียมวัตถุดิบ

แคลเซียมออกไซด์ (QuickLime)

มาจากหินปูน (Caco₃) ผ่านการเผาที่ 900–1,200 ° C แคลเซียมออกไซด์ (CAO) ต้องเกินความบริสุทธิ์ 95% สิ่งสกปรกเช่นซิลิกา (SIO₂) หรืออลูมินา (al₂o₃) จะลดลงเพื่อหลีกเลี่ยงปฏิกิริยาด้านข้างในระหว่างการสังเคราะห์คาร์ไบด์ [1] [6]

แหล่งคาร์บอน

Petroleum Coke, Anthracite Coal หรือ Metallurgical Coke เป็นคาร์บอนที่จำเป็นสำหรับกระบวนการลด วัสดุเหล่านี้ถูกบดและผสมกับ CAO ในอัตราส่วน 1: 3 เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเกิดปฏิกิริยา [6] [7]

การลดความร้อนในเตาอาร์ค

การออกแบบและการใช้งานเตาหลอม

แคลเซียมคาร์ไบด์อุตสาหกรรมถูกสังเคราะห์ในเตาเผาไฟฟ้าอาร์คที่ใช้งานที่ 1,800–2,200 ° C [1] [2] ขั้วไฟฟ้ากราไฟท์ให้ความร้อนที่เข้มข้นที่จำเป็นในการขับเคลื่อนปฏิกิริยา:

CAO+3C → CAC ₂+CO (ΔH =+465KJ/mol)

ข้อควรพิจารณาในการปฏิบัติงานที่สำคัญ ได้แก่ :

- การควบคุมอุณหภูมิ: ความร้อนส่วนเกิน (> 2,000 ° C) มีความเสี่ยงที่จะสลายตัวCAC₂เป็นแคลเซียมและคาร์บอน [1]

- การให้อาหารเป็นภาระ: การผสมผสานของโค้กและมะนาวช่วยให้มั่นใจได้ถึงการให้ความร้อนสม่ำเสมอและป้องกันการละลายที่เกิดขึ้น [1] [6]

- การจัดการก๊าซ: เครื่องดูดควันเตารักษาความดันลบเล็กน้อยเพื่อให้มีคาร์บอนมอนอกไซด์ที่เป็นพิษ (CO) [6]

การระบายความร้อนและการแข็งตัว

แคลเซียมคาร์ไบด์หลอมเหลว (1,700–2,100 ° C) ถูกแตะลงในแม่พิมพ์ก่อนระบายความร้อน CAC₂เกรด (ความบริสุทธิ์ ~ 80%) แข็งตัวอย่างรวดเร็วทำให้เกิดก้อนเปราะสีเทาดำ [1] [6] โพสต์เย็นวัสดุผ่าน:

1. การบดเบื้องต้น: การบดกรามลดก้อนเป็นชิ้น 50–200 มม. [3] [6]

2. การบดและการคัดกรองรอง: โรงสีลูกกลิ้งและหน้าจอสั่นสร้างเม็ด 2-50 มม. โดยมีเศษส่วนที่ดีกว่าถูกทิ้งเนื่องจากปริมาณสิ่งเจือปนที่สูงขึ้น [3] [6]

การควบคุมและทดสอบคุณภาพ

การทดสอบผลผลิตอะเซทิลีน

ความบริสุทธิ์ของCac₂ถูกกำหนดโดยการไฮโดรไลซ์ตัวอย่างและการวัดปริมาตรของก๊าซอะเซทิลีน:

CAC ₂+2H ₂O → C ₂H ₂+CA (OH)₂

มาตรฐานอุตสาหกรรมต้องการผลผลิต acetylene ≥295 L/kg [2] [6]

การวิเคราะห์ความไม่เจือปน

- ฟอสฟอรัส (Ph₃) และไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S): แก๊สโครมาโตกราฟีทำให้มั่นใจได้ว่าระดับจะต่ำกว่า 0.1%[3] [5]

- สิ่งสกปรกโลหะ: รังสีเอกซ์เรืองแสงตรวจจับการติดตามโลหะ (เช่น, FE, AL) ที่ลดคุณภาพผลิตภัณฑ์ [3]

มาตรการด้านความปลอดภัยและสิ่งแวดล้อม

การบรรเทาอันตราย

- การตรวจสอบอะเซทิลีน: เซ็นเซอร์กระตุ้นสัญญาณเตือนถ้าความเข้มข้นของก๊าซเกิน 1% LEL ในระหว่างการบด [3]

- การบดบรรยากาศเฉื่อย: การล้างไนโตรเจนช่วยป้องกันการจุดระเบิดของอะเซทิลีนโดยไม่ตั้งใจ [6]

- อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคล (PPE): ชุดทนไฟ, โล่ใบหน้าและเครื่องช่วยหายใจเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับผู้ประกอบการเตาเผา [1] [6]

การควบคุมการปล่อยมลพิษ

- สสารอนุภาค: Baghouses และ precipitators ไฟฟ้าสถิตจับฝุ่นเตา 99% [6]

- การขัดถู CO: ตัวแปลงตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิไดซ์การปล่อย CO เป็นCO₂ก่อนที่จะปล่อย [6]

แอปพลิเคชันอุตสาหกรรมของกระบวนการ แคลเซียมคาร์ไบด์

แอปพลิเคชัน	คำอธิบายกรณี	การใช้งานคีย์กรณี
การผลิตอะเซทิลีน	ไฮโดรไลซิสของCAC₂	การเชื่อม, การตัด, แสง
การกำจัดเหล็ก	ฉีดเข้าไปในเหล็กหลอมเหลว	การกำจัดกำมะถันในโรงหล่อ
แคลเซียมไซยาไมด์	การตรึงไนโตรเจนที่ 1,000–1,200 ° C	ปุ๋ยยาฆ่าแมลง

บทสรุป

การสังเคราะห์แคลเซียมคาร์ไบด์ในอุตสาหกรรมมีความสมดุลทางอุณหพลศาสตร์อย่างรุนแรงด้วยการควบคุมกระบวนการที่พิถีพิถัน ความก้าวหน้าในระบบอัตโนมัติของเตาหลอมการจัดการการปล่อยมลพิษและโปรโตคอลความปลอดภัยมีประสิทธิภาพการผลิตที่ดีที่สุดในขณะที่ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เมื่อความต้องการเพิ่มขึ้นสำหรับสารเคมีที่ได้จากอะเซทิลีนและเหล็กกล้าซัลเฟอร์ต่ำCAC₂ยังคงขาดไม่ได้สำหรับอุตสาหกรรมระดับโลก

คำถามที่พบบ่อย

1. วัตถุดิบอะไรสำคัญสำหรับการผลิตแคลเซียมคาร์ไบด์?

หินปูนที่มีความบริสุทธิ์สูง (สำหรับ CAO) และแหล่งคาร์บอนต่ำ (โค้ก, แอนทราไซต์) เป็นสิ่งจำเป็น สิ่งสกปรกสูงกว่า 0.5% ในมะนาวลดคุณภาพผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย [6] [7]

2. เหตุใดเตาเผาอาร์คไฟฟ้าจึงเป็นที่ต้องการมากกว่าระบบที่ใช้การเผาไหม้?

การเผาไหม้แบบดั้งเดิมไม่สามารถบรรลุอุณหภูมิ 2,000 ° C+ ที่ต้องการ อาร์คไฟฟ้าให้ความร้อนที่แม่นยำและปรับขนาดได้โดยไม่ต้องแนะนำสารปนเปื้อน [2] [5]

3. ความบริสุทธิ์ของแคลเซียมคาร์ไบด์มั่นใจได้อย่างไร?

การทดสอบผลผลิตอะเซทิลีนและการตรวจคัดกรองที่ไม่บริสุทธิ์ (เช่นPh₃, H₂s) ดำเนินการในหลายขั้นตอน CAC₂เกรดทางเทคนิคต้องเกินความบริสุทธิ์ 80% [2] [3]

4. ความเสี่ยงด้านความปลอดภัยเบื้องต้นในระหว่างการผลิตคืออะไร?

การสัมผัส CO, การระเบิดของ acetylene และการสาดโลหะหลอมเหลวจำเป็นต้องใช้ PPE ที่เข้มงวดการตรวจสอบก๊าซและการประมวลผลของภาคปฏิบัติ [1] [6]

5. การผลิตแคลเซียมคาร์ไบด์สามารถยั่งยืนต่อสิ่งแวดล้อมได้หรือไม่?

เครื่องขัดผิวที่ทันสมัยและระบบระบายความร้อนแบบวงปิดลดการปล่อยมลพิษลง 90% การวิจัยเกี่ยวกับการจับคาร์บอนในระหว่างการปิดแก๊ส CO กำลังดำเนินอยู่ [6] [8]

การอ้างอิง:

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

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

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

[4] https://www.tjtywh.com/a-step-by-step-guide-to-making-calcium-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%20Februry%20Supplementary%20and%20NOVETHER%202019/process%20Plant%20Operations

[20] https://www.tjtywh.com/frequently-asked-questions-about-calcium-carbide-procurem

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

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

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

[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-calcium-carbide-calcium-acetylide