Kalsiyum karbür endüstriyel ölçekte nasıl üretilir?

İçerik Menüsü

● Hammadde hazırlığı

● ARC fırınlarında elektrotermik azalma

>> Fırın tasarımı ve işletimi

● Soğutma ve katılaşma

● Kalite Kontrolü ve Testleri

>> Asetilen verim deneyi

>> Safsızlık analizi

● Güvenlik ve çevresel önlemler

>> Tehlike azaltma

>> Emisyon Kontrolü

● Kalsiyum karbürün endüstriyel uygulamaları

● Çözüm

● SSS

>> 1. Kalsiyum karbür üretimi için hangi hammaddeler kritiktir?

>> 2. Elektrikli ark fırınları neden yanma tabanlı sistemlere göre tercih ediliyor?

>> 3. Kalsiyum karbür saflığı nasıl sağlanır?

>> 4. Üretim sırasında birincil güvenlik riskleri nelerdir?

>> 5. Kalsiyum karbür üretimi çevresel olarak sürdürülebilir olabilir mi?

● Alıntılar:

Kalsiyum karbür (CAC₂), asetilen üretimi, çelik üretimi ve gübre sentezini kapsayan uygulamaları sağlayan modern endüstriyel kimyanın temel taşıdır. Üretimi yüksek sıcaklık metalurjisi, hassas malzeme bilimi ve titiz güvenlik protokollerini birleştirir. Aşağıda, hammaddelerden nihai ürüne kadar endüstriyel ölçekli üretim sürecini araştırıyoruz.

Hammadde hazırlığı

Kalsiyum oksit (Quicklime)

900-1,200 ° C'de kalsinasyon yoluyla kireçtaşından (Caco₃) türetilen kalsiyum oksit (CAO)% 95 saflığı aşmalıdır. Karbür sentezi sırasında yan reaksiyonlardan kaçınmak için silika (Sio₂) veya alümina (alümina (al₂o₃) gibi safsızlıklar en aza indirilir [1] [6].

Karbon kaynakları

Petrol kola, antrasit kömür veya metalurjik kola, indirgeme işlemi için gereken karbonu sağlar. Bu malzemeler, reaktiviteyi optimize etmek için 1: 3 oranında toz haline getirilir ve CAO ile karıştırılır [6] [7].

ARC fırınlarında elektrotermik azalma

Fırın tasarımı ve işletimi

Endüstriyel kalsiyum karbür, 1.800-2.200 ° C'de çalışan elektrikli ark fırınlarında sentezlenir [1] [2]. Grafit elektrotları, reaksiyonu sağlamak için gereken yoğun ısıyı sağlar:

CAO+3C → CAC ₂+CO (ΔH =+465KJ/mol)

Temel operasyonel hususlar şunları içerir:

- Sıcaklık kontrolü: Aşırı ısı (> 2.000 ° C) CAC₂'yi kalsiyum ve karbona ayırma riski vardır [1].

- Yük besleme: katmanlı bir kola ve kireç karışımı düzgün ısıtma sağlar ve eriyik püskürtmeyi önler [1] [6].

- Gaz yönetimi: Fırın davlumbazları toksik karbon monoksit (CO) içerecek şekilde hafif negatif basınç sağlar [6].

Soğutma ve katılaşma

Erimiş kalsiyum karbür (1.700-2,100 ° C) önceden soğutulmuş kalıplara bağlanır. Teknik sınıf CAC₂ (~% 80 saflık), kırılgan, gri-siyah topaklar oluşturarak hızla katılaşır [1] [6]. Soğutma sonrası, malzeme şunları sağlar:

1. Birincil kırma: çene kırıcıları topakları 50-200 mm parçalara indirir [3] [6].

2. İkincil Ezme ve Tarama: Silindir fabrikaları ve titreşimli ekranlar 2-50 mm granül üretir, daha yüksek safsızlık içeriği nedeniyle daha ince fraksiyonlar atılır [3] [6].

Kalite Kontrolü ve Testleri

Asetilen verim deneyi

CAC₂ saflığı, bir numunenin hidrolize edilmesi ve asetilen gaz hacminin ölçülmesi ile belirlenir:

CAC ₂+2H ₂O → C ₂H ₂+CA (OH)₂

Endüstriyel standartlar ≥295 l/kg asetilen verimi gerektirir [2] [6].

Safsızlık analizi

- Fosfin (PH₃) ve hidrojen sülfür (H₂s): Gaz kromatografisi seviyelerin%0.1'in altında kalmasını sağlar [3] [5].

- Metalik safsızlıklar: X-ışını floresanı, ürün kalitesini bozan eser metalleri (örneğin, Fe, AL) tespit eder [3].

Güvenlik ve çevresel önlemler

Tehlike azaltma

- Asetilen izleme: Sensörler Alarmları Tetiklerse Gaz Konsantrasyonları Ezme sırasında% 1 LEL'i aşarsa [3].

- İnert atmosfer kırma: Azot temizleme kazara asetilen ateşlemeyi önler [6].

- Kişisel Koruyucu Ekipman (KKD): Fırın operatörleri için yangına dayanıklı kıyafetler, yüz kalkanları ve solunum cihazları zorunludur [1] [6].

Emisyon Kontrolü

- Partikül Madde: Tavşanlar ve elektrostatik çökeltmeler fırın tozunun% 99'unu yakalar [6].

- CO ovma: Katalitik konvertörler, serbest bırakılmadan önce CO emisyonlarını CO ‘oksit eder [6].

Kalsiyum Karbür

Uygulama	Süreci Açıklamasının Endüstriyel Uygulamaları	Anahtar Kullanım Örnekleri
Asetilen üretimi	CAC₂ hidrolizi	Kaynak, kesme, aydınlatma
Çelik desülfürizasyon	Erimiş demir içine enjeksiyon	Dökümhanelerde kükürt çıkarma
Kalsiyum siyanamid	1.000-1,200 ° C'de azot fiksasyonu	Gübreler, pestisitler

Çözüm

Endüstriyel kalsiyum karbür sentezi aşırı termodinamiği titiz süreç kontrolü ile dengeler. Fırın otomasyonu, emisyon yönetimi ve güvenlik protokollerindeki gelişmeler, çevresel etkiyi en aza indirirken üretim verimliliğini optimize etmiştir. Asetilen kaynaklı kimyasallar ve düşük kükürtlü çelik için talep arttıkça, CAC₂ küresel endüstri için vazgeçilmez kalır.

SSS

1. Kalsiyum karbür üretimi için hangi hammaddeler kritiktir?

Yüksek saflıkta kireçtaşı (CAO için) ve düşük ampon karbon kaynakları (kok, antrasit) esastır. Kireçte% 0.5'in üzerindeki safsızlıklar nihai ürün kalitesini bozar [6] [7].

2. Elektrikli ark fırınları neden yanma tabanlı sistemlere göre tercih ediliyor?

Geleneksel yanma gerekli 2.000 ° C+ sıcaklıklarını elde edemez. Elektrik arkları kirleticiler getirmeden hassas, ölçeklenebilir ısı sağlar [2] [5].

3. Kalsiyum karbür saflığı nasıl sağlanır?

Asetilen verim testi ve safsızlık taraması (örn. PH₃, H₂s) birden fazla aşamada gerçekleştirilir. Teknik sınıf CAC₂% 80 saflığı aşmalıdır [2] [3].

4. Üretim sırasında birincil güvenlik riskleri nelerdir?

CO maruziyeti, asetilen patlamaları ve erimiş metal sıçramaları titiz KKD, gaz izleme ve inert-atmosfer işleme gerektirir [1] [6].

5. Kalsiyum karbür üretimi çevresel olarak sürdürülebilir olabilir mi?

Modern yıkayıcılar ve kapalı döngü soğutma sistemleri emisyonları%90 azaltır. CO gaz dışı sırasında karbon yakalama araştırması devam etmektedir [6] [8].

Alıntılar:

[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-manufaturing-pocess.html

[4] https://www.tjtywh.com/a-step-by-se-guide-to-calcium-carbide-t-home.html

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

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

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

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

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

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

[11] https://www.pyrometalurgy.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%20febriman%20supplementary%20plant%20operations/l2/qps/nc2440%20-%20-%20-%20-%20-%20-%20-%20qp

[20] https://www.tjtywh.com/frequirent-questions-questions-about-calcium-carbide-pocurement-do-avoid-quality-ises ve-spply-shortages.html

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

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

[23] https://rexarc.com/blog/calcium-carbide-for-asetylene-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--investment-opportunities-in-hemical-industry.-1.pdf