Как из карбида кальция получить ацетилен: «Как получить карбид кальция из ацетилена?» – Яндекс.Кью

alexxlab | 08.04.1977 | 0 | Разное

Содержание

Способы сварки металлов без использования электрической энергии

Если ваше детство прошло в восьмидесятых или девяностых, то вам наверняка известно слово карбид. Точнее словосочетание карбид кальция. Куски этого продукта, напоминающего камни, практически всегда появлялись у детей и подростков после того, как во двор или на аварийный объект, расположенный по соседству, приезжала ремонтная бригада, в составе которой был сварщик. Карбид кальция и сегодня применяется в сварочных процессах, которые почти без изменений используются уже более 100 лет.

XIX век – период экспериментов и многих технических изобретений. Именно это столетие стало прорывным и в развитии сварки – процесса соединения металлов на молекулярном уровне. Тогда началось практическое применение дуговой электросварки, которую впоследствии использовали даже в космосе. Параллельно велась работа и над развитием методов сварки металлов без использования электроэнергии. И нужно признать, что все эти исследования были не напрасны. Сегодня есть несколько десятков видов сварки, которые делятся на три больших класса:

  • сварка плавлением
  • сварка давлением
  • термомеханическая сварка

В каждом из этих классов существуют виды сварочного процесса без применения электрической дуги. Вероятно, наиболее известные из них – это газовая сварка, холодная сварка и сварка взрывом. У каждого из них есть своя история и особенности применения.

Газосварка

История развития газосварки с применением того самого карбида кальция имеет причудливые повороты и даже развороты. Первые эксперименты по изучению свойств смеси газов, которые при горении дают высокую температуру, начались еще в конце XVIII столетия. Термин «газовая сварка» появился в 1840-х. Его употребил французский изобретатель Эжен Панон Десбассейн де Ришемон (Eugène Panon Desbassayns de Richemont) в научной статье о сварке свинца.

Этот способ соединения металлов активно изучал другой француз – Анри Луи Ле Шателье, который в 1895 году при сжигании смеси ацетилена и кислорода получил высокотемпературное пламя – более 3000°С. Результаты были, но процесс длительное время не получал массового распространения.

Газ ацетилен был открыт еще в первой половине позапрошлого века, а в 1863 году даже был искусственно синтезирован, но это были лабораторные опыты. Они не давали больших объемов для массового применения и низкой себестоимости. Лишь в 90-х гг. XIX века практически одновременно во Франции и США был разработан промышленный способ производства карбида кальция из известняка и угля. Этот продукт стал источником ацетилена, который получается путем смешивания воды и карбида кальция в специальных емкостях.

Но этого тоже было недостаточно. Еще были нужны специальные горелки, в которых ацетилен, смешиваясь с кислородом, давал бы высокую температуру горения газовой смеси и обеспечивали бы приемлемую технологию сварки металла. Такую конструкцию в 1903 году разработали и запатентовали инженеры Эдмон Фуше и Шарль Пикар.

Лишь после этого удалось ускорить распространение и расширить сферы применения газосварки. Это было непросто, ведь к тому моменту уже более 10 лет активно использовалась дуговая электросварка. Но приблизительно до середины 1930-х именно газовая сварка стала основным способом соединения металлов. Она была относительно дешева, проста и надежна. К тому же оборудование для кислорода и ацетилена было более компактным и мобильным в сравнении с генераторами тока для поддержания электрической дуги.

Но в 30-е годы ХХ века произошел технологический прорыв в электросварке: уменьшились размеры источников питания, они стали более мобильными, началась автоматизация этого процесса. В результате газосварка потеряла свои основные преимущества. Не исключено, что со временем она могла бы исчезнуть, как и многие технологические анахронизмы, или сохраниться для использования в очень узких сферах.

Однако этого не произошло. Научные исследования в этой сфере привели к тому, что процесс кардинально изменился. Кислородные горелки начали использовать не столько для сварки, сколько для резки металлов. Начался новый виток развития технологии. Появились научные институты и заводы-гиганты по производству специального оборудования – автогенов, которые используются для резки, сварки и наплавки металлов при помощи горения газов.

Сварка взрывом

Сварка взрывом – это один из относительно молодых способов соединения металлов. Применяется он для сварки металлов, которые обладают разными свойствами. Их комбинация позволяет получить уникальный материал – биметалл или плакированный металл. Одна сторона такой пластины может успешно противостоять коррозии, а вторая быть твердой или износостойкой. Считается, что потенциал технологии сварки металлов таким способом выявили во время Второй мировой войны. Тогда были обнаружены фрагменты гильз снарядов, которые после взрыва намертво сварились с другими металлическими предметами. Это заинтересовало исследователей. И уже в начале 1960-х годов в США был разработан и запатентован практический метод сварки взрывом. Это сделала компания DuPont.

Технология получила быстрое развитие и широкое распространение. Сегодня ее используют для получения биметаллов, которые применяются в различных сферах экономики. Иногда в таком процессе используется не два, а три и даже четыре вида металлов, из которых получается своеобразный «сэндвич». Если один из слоев гораздо тоньше другого, то такой процесс называется плакированием.

В общих чертах процесс сварки взрывом можно описать следующим образом. Два или более слоев металла располагают на небольшом расстоянии друг от друга под углом или параллельно. Не верхний плакирующий слой равномерно наносится взрывчатое вещество. После чего происходит контролируемый взрыв, который приводит к соединению слоев и появлению материала, обладающего свойствами двух металлов.

Но на практике все не так просто, как в теории. Нужно соблюдать огромное количество сложных технологических требований: от угла и скорости детонации до обеспечения взрывобезопасности в помещениях, где применяется такой способ сварки.

На сегодняшний день существует до 300 комбинаций различных металлов, которые можно соединять таким способом. Биметаллы, полученные сваркой взрывом, повышают надежность оборудования, снижают себестоимость изделий. Ведь в таком случае удается сократить использование дорогих металлов, которые можно нанести на более дешевую основу.

Холодная сварка

Холодная сварка – это, вероятно, наиболее древний способ соединения металлов. Считается, что ее использовали еще в 8-9 вв. до нашей эры для производства изделий из самородков драгоценных металлов. В эпоху Поздней Бронзы люди обрабатывали каменными молотками пластичные металлы – золото, серебро, медь. И в процессе наши предки выяснили, что куски этих металлов прочно соединяются между собой даже без нагрева внешними источниками тепла. Фактически это и были первые попытки зарождения холодной сварки. Сначала ее использовали для увеличения размеров металлических изделий, затем – для производства украшений. Современная наука признала холодную сварку неотъемлемой частью материаловедения в 1940-х.

Но использование этого способа ограничено пластичными металлами, которые можно крепко соединить трением, сжатием или ударом. Холодной сваркой соединяют серебро, алюминий, свинец, медь, цинк, никель и некоторые другие. Для этого нужны две чистые гладкие поверхности одного и того же металла.

Основное преимущество холодной сварки – это отсутствие сторонних примесей в сварном шве, которые практически неизбежны при электро- и газосварке. Поэтому ее активно используют в электронике и электротехнике, где важно применение чистых токопроводящих металлов – меди и алюминия. Одним из наиболее перспективных современных методов сварки металлов без нагрева являются нанотехнологии. Уже доказано, что соединение микро- и наночастиц металлов происходит даже без давления, а лишь за счет соприкосновения на несколько секунд.

Но у термина «холодная сварка» есть еще одно значение, которое может ввести в заблуждение. Сегодня практически в любом магазине можно купить клеящий состав с таким же названием. Как правило, это двухкомпонентное вещество на основе эпоксидной смолы. С его помощью можно выполнить экстренные ремонтные работы: заклеить дыру, трещину или соединить разломавшуюся металлическую деталь. То есть решить проблемную ситуацию до приезда сварщика. А если это будет газосварщик, то у него можно будет попросить кусочек карбида кальция, чтобы вспомнить детство.

Из карбоната кальция получить карбид кальция уравнение

Опубликовано 10.06.2017 по предмету Химия от Гость >>

Ответ оставил Гость

CaCO₃ = CaO + CO₂
CaO + 3C = CaC₂ + CO

Нельзя всё время учиться. А для развлечения мы рекомендуем вам поиграть в отличную игру:

Карбид кальция имеет резкий чесночный запах и сильно поглощает воду. Его плотность повышается с увеличением количества примесей и изменяется в пределах 2,22-2,8 г/см 3 . Молекулярная масса – 64,102. Технический карбид кальция выпускают по ГОСТ 1460.

Карбид кальция является основным сырьем для получения ацетилена – горючего газа применяемого при газовой сварке и газовой резке.

Карбид кальция был получен случайно в 1862 г. Немецкий химик Фридрих Вёлер (Friedrich Wöhler) при попытке выделения металлического кальция из извести (карбоната кальция СаСО3) путем длительного прокаливания смеси, состоящей из извести и угля получил массу сероватого цвета, в которой не обнаружил признаков металла. Как результат неудавшегося эксперимента он выбросил эту массу на свалку во дворе. Во время дождя лаборант заметил выделение какого-то газа из выброшенной массы. Это заинтересовало Фридриха Вёлера, он провел анализ газа и установил, что это ацетилен (С2Н2), ранее открытый Эдмундом Дэви (Edmund Davy), в 1836 г.

Однако имя этому газу присвоил французский химик Пьер Эжен Марселен Бертло (Marcellin Berthelot), после того, как в 1863 году получил ацетилен, пропуская водород над раскалёнными электрической дугой графитовыми электродами.

Томас Уилсон (Thomas Leopold “Carbide” Willson) в 1888 году и Фердинанд Фредерик Анри Муассан (Ferdinand Frederic Henri Moissan) в 1892 независимо друг от друга открыли метод получения карбида кальция в дуговой электропечи, что послужило толчком для дальнейшего развития промышленного получения технического карбида кальция.

В России первые заводы по изготовлению карбида кальция были построены акционерным обществом «Перун» в 1908 г. в Земковицах, а в 1910 г. в Петербурге. В 1914 г. на этом заводе работали две карбидные печи мощностью по 500 кВт и две печи по 900 кВт.

В 1917 г. при Макеевском металлургическом заводе была построена установка с электропечью мощностью 1800 кВт. Почти одновременно на заводе в Баку для нужд нефтепромышленности и на Аллавердском медеплавильном заводе также были пущены карбидные печи.

В 1930 г. был построен и пущен первый большой карбидный завод в Растяпино (ныне г. Дзержинск Нижегородской области). На этом заводе карбид кальция впервые стал выпускаться не только как товарный продукт, но и для получения цианамида кальция.

Получение карбида кальция

Технический карбид кальция получают в результате взаимодействия обожженной извести (СаО) с коксом (3С) или антрацитом в электрических печах при температуре 1900-2300 о С. Шихту, состоящую из смеси кокса или антрацита и извести в определенной пропорции, загружают в электропечь, шихта расплавляется, при этом происходит эндотермическая химическая реакция (т. е. с поглощением тепла) по формуле:

СаО+3С = СаС2+СО -108 ккал/моль

Таким образом, для получения 1 т карбида кальция требуется:

  • 4000 кг извести
  • 600 кг кокса
  • 1965 кВт·ч электроэнергии

Однако вследствие значительных потерь энергии в карбидных печах практически для получения 1 т технического карбида кальция расходуется от 2800 до 3700 кВт·ч в зависимости от мощности печи. Если мощность печи меньше 1000 кВт, то расход электроэнергии может достичь 4000 кВт·ч/т и более.

Расплавленный карбид кальция сливают из печи в специальные изложницы, в которых он остывает и затвердевает. После затвердевания его дробят в щековых дробилках и сортируют в решетчатых барабанах на куски различной величины от 2 до 80 мм.

Выход кусков различных размеров при дроблении приведен ниже:

Грануляция карбида кальция, мм

Товарным карбидом кальция считается грануляцией от 2 до 100 мм. Карбидная пыль, получающаяся при дроблении, непригодна для нормальных ацетиленовых генераторов из-за слишком энергичного разложения водой, перегрева и опасности взрыва.

Зависимость удельного веса технического карбида кальция от содержания в нем СаС2, приведена в таблице ниже:

Содержание СаС2 в техническом карбиде, %

Удельный вес технического карбида

Технический карбид кальция, получаемый в электропечах, содержит ряд примесей, попадающих в него из исходных материалов, которыми пользуются при его производстве. Средний химический состав технического карбида кальция применяемого для сварки:

Содержание, % (по массе)

Карбид кальция (СаС2)

Окись магния (MgO)

Окись кремния (SiO2)

Как видно из приведенного состава, основной примесью является известь.

Примеси, содержащиеся в исходных материалах, применяемых для производства, ухудшают его качество. Особенно вредными примесями являются фосфор и сера, которые переходят в карбид кальция в виде фосфористых и сернистых соединений кальция, а при разложении карбида попадают в ацетилен в виде фосфористого водорода и сероводорода.

При температуре 1000°С карбид кальция, взаимодействуя с азотом, образует цианамид кальция:

Эта реакция используется для промышленного производства цианамида кальция. Цианамид кальция применяется в качестве удобрения и как исходный продукт для получения цианидов.

С водородом карбид кальция вступает в реакцию при температуре выше 2200°С с образованием ацетилена и металлического кальция. При высокой температуре карбид кальция восстанавливает большинство окислов металлов.

Одним из промышленных способом получения ацетилена для газовой сварки и газовой резки является гидролиз карбида кальция т.е. разложение в воде.

При взаимодействии карбида кальция (CaC2) с водой (H2O) образовывается газ – ацетилен (C2H2) и гашеная известь (Ca(OH)2), являющуюся отходом. Химическая активность карбида кальция по отношению к воде столь велика, что он разлагается даже кристаллизационной водой, содержащейся в солях.

Экзотермическая реакция (т.е. с выделением тепла) взаимодействия карбида кальция с водой протекает бурно по уравнению:

Тепловой эффект разложения технического карбида кальция слагается из тепла, выделяемого при взаимодействии с водой карбида кальция и негашеной извести (содержащейся в карбиде кальция). Взаимодействие извести с водой протекает по уравнению:

Выход ацетилена объем ацетилена в литрах, выделяемый при разложении 1 кг карбида, приведенный к 20° и 760 мм рт. ст.

Для разложения 1 кг химически чистого карбида кальция теоретически необходимо 0,562 кг воды, при этом получается 0,406 кг ацетилена (285 л) и 1,156 кг гашеной извести.

Значительный тепловой эффект реакции разложения карбида кальция и опасность перегрева ацетилена заставляют вести процесс разложения карбида с большим избытком воды для охлаждения. Это делает процесс более безопасным. Температура выходящего из генератора ацетилена при этом превышает температуру окружающей среды всего на 10-15°С.

Минимальное количество воды, необходимое для охлаждения при разложении 1 кг карбида кальция, может быть рассчитано следующим образом.

При разложении 1 кг 70%-го карбида кальция образуется 0,284 кг ацетилена и 1,127 кг гидрата окиси кальци т.е. гашеной извести (принимая содержание окиси кальция в карбиде кальция равным 24%).

Принимаем, что начальная температура воды равна 15° С, а температура в генераторе во время работы равна 60° С. Уравнение теплового баланса для 1 кг карбида кальция выражается следующим образом:

где q – количество тепла, выделяющееся при разложении 1 кг 70%-го карбида кальция, равное 397 ккал/кг
q1 – количество тепла, затрачиваемое на нагревание получаемой гашеной извести с 15 до 60°С:
q1= 1,127×(60-15)-0,23= 11,7 ккал
0,23 – средняя теплоемкость гидрата окиси кальция в ккал/кг

q2 – количество тепла, затрачиваемое на нагревание получаемого ацетилена с 15 до 60° С:
q2=0,284×(60-15)-0,336 = 4,3 ккал
0,336 – средняя теплоемкость 1 кг ацетилена в ккал в указанном интервале температур

q3 – тепло, затрачиваемое на испарение воды в количестве 0,034 кг (при 60° С содержание водяных паров, насыщающих ацетилен, полученный из 1 кг карбида кальция, равно 34 г) скрытая теплота парообразования воды – 539 ккал/кг
q3 = 0,034×539+0,034×1×(60-15) -19,9 ккал

q4 – потеря тепла в окружающую среду и на нагревание стенок генератора, она составляет примерно 7% от общего количества выделяющегося тепла:
q4=397×7/100=27,8 ккал

q5 – количество тепла, расходуемое на нагревание воды до температуры 60° С:
q5=q×(q1+q2+q3+q4)=397×(11,7+4,3+19,9+27,8) = 336,3 ккал

Искомый минимальный безопасный объем воды равен:

Так как 1 м 3 ацетилена при абсолютном давлении 1 кгс/мм 2 и 20°С весит 1,09 кг, следовательно, из 1 кг химически чистого карбида кальция теоретически можно получить 0,406/1,09 = 0,3725 м 3 , или 372,5 л ацетилена.

Как уже говорилось выше, технический карбид кальция обычно содержит не более 70-80% CaC2. Поэтому из 1 кг технического карбида кальция можно получить от 230 до 280 л ацетилена.

Если учесть потери ацетилена на растворение в воде и продувку ацетиленового генератора, то для получения 1 м 3 (1000 дм 3 ) ацетилена практически приходится расходовать 4,3-4,5 кг карбида кальция. Более точные данные о фактическом выходе ацетилена из технического карбида кальция в зависимости от количества примесей (сорта) и размеров “кусков” (грануляции) указаны в ГОСТ 1460.

Для Получение ацетилена из карбида кальция осуществляется в аппаратах, называемых ацетиленовыми генераторами.

Чем меньше размеры кусков карбида кальция, тем быстрее происходит его разложение.

Например: Карбид кальция размером 50×80 мм разлагается полностью в течение 13 мин, а размером 8×15 мм – в течение 6,5 мин.

При величине кусков менее 2 мм карбид кальция считается отходом и называется карбидной пылью. Карбидная пыль разлагается практически мгновенно. При взаимодействии с водой разложение карбидной пыли происходит на поверхности воды и выделяемое тепло не может быть быстро отведено. Это приводит к повышению температуры в зоне реакции и перегреву частиц карбида и выделяющегося ацетилена. При этом особенно опасно присутствие воздуха, так как быстро достигается температура воспламенения ацетилено-воздушной смеси. Поэтому карбидную пыль нельзя применять в обычных ацетиленовых генераторах, рассчитанных для работы на кусковом карбиде кальция, так как это может вызвать взрыв ацетилена в генераторе. Для разложения карбидной пыли применяют генераторы специальной конструкции.

Чем выше температура воды, тем быстрее идет разложение карбида кальция. Если вода сильно загрязнена гашеной известью, образующейся при разложении карбида кальция, то реакция разложения замедляется.

При разложении неподвижного карбида кальция в недостаточном количестве воды куски его могут покрываться коркой гашеной извести и сильно перегреваться, при этом может иметь место реакция:

В этом случае разложение карбида кальция происходит за счет отнятия влаги, содержащейся в гашеной извести. В результате повышается плотность корки, что приводит к еще большему перегреву. Поэтому непрерывное удаление извести из зоны реакции имеет большое значение, так как перегрев карбида кальция может привести к взрыву ацетилено-воздушной смеси или вызвать взрывчатый распад ацетилена.

Если производить разложение одинаковых количеств карбида кальция различными постепенно уменьшающимися количествами воды, то температура получаемой смеси ацетилен – водяной пар будет соответственно повышаться. При температуре около 90°С почти все тепло (за исключением тепла, затрачиваемого на нагревание ацетилена и карбидного ила) расходуется на образование водяного пара. Эти условия разложения соответствуют процессу, при котором получается сухой гидрат окиси кальция, поскольку вся вводимая в реакцию вода расходуется на разложение карбида и образование водяного пара.

При погружении карбида кальция в воду процесс разложения протекает также весьма неравномерно: вначале реакция идет очень активно с бурным выделением ацетилена, а затем скорость реакции уменьшается. Это объясняется уменьшением поверхности кусков и тем, что они покрываются коркой извести, препятствующей свободному доступу воды.

При перемешивании воды с находящимся в ней карбидом кальция разложение происходит быстрее и равномернее.

Скорость разложения карбида кальция в воде зависит от чистоты карбида кальция и поверхности соприкосновения кусков карбида кальция с водой.

Скорость разложения карбида кальция в воде является весьма важным элементом, характеризующим качество карбида кальция. Для практических целей пользуются понятием продолжительности разложения.

Продолжительностью разложения карбида кальция считают время, в течение которого выделяется 98% от всего количества ацетилена, который может быть выделенным из карбида кальция, так как остаток разлагается очень медленно и не характеризует процесс разложения применительно к условиям работы ацетиленовых генераторов.

В таблице ниже приведены экспериментальные данные о продолжительности разложения карбида кальция в зависимости от размеров его кусков.

Карбид кальция
Общие
Систематическое
наименование
Кальция карбид
Хим. формулаCaC2
Физические свойства
Состояниетвёрдое
Молярная масса64,0994 (±0,004) г/моль
Плотность2,22 г/см³
Термические свойства
Т. плав.2160 °C
Т. кип.2300 °C
Структура
Координационная геометрия6
Кристаллическая структураТетрагональная
Классификация
Рег. номер CAS75-20-7
PubChem6352
Рег. номер EINECS200-848-3
SMILES
RTECSEV9400000
ChemSpider6112
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Карби́д ка́льция (углеро́дистый ка́льций, ацетилени́д кальция) — CaC2 — в чистом виде белое кристаллическое вещество. Соединение кальция с углеродом.

Содержание

История получения [ править | править код ]

Впервые получен в 1862 году Фридрихом Вёлером нагреванием сплава цинка и кальция с углём.

Получение [ править | править код ]

В настоящее время получают прокаливанием в электрических печах (температура 1900—1950 °C) смеси оксида кальция с коксом.

C a O + 3 C → C a C 2 + C O <displaystyle <mathsf +CO>>> 2>

Полученный таким образом технический продукт имеет грязно-серый цвет вследствие загрязнения углём и другими красящими примесями. Он содержит также примеси фосфида и сульфида кальция, вследствие чего такой карбид кальция и полученный из него ацетилен имеют неприятный запах.

Физические свойства [ править | править код ]

  • Бесцветные тетрагональные кристаллы.
  • Плотность: 2,2 (+20 °C, г/см 3 ).
  • Удельная теплоёмкость при постоянном давлении (в Дж/г·K): 0,92 (+20—325 °C).
  • Стандартная энтальпия образования ΔfH (298 К, кДж/моль): −62,8 (т).
  • Стандартная энергия Гиббса образования ΔfG (298 К, кДж/моль): −67,8 (т).
  • Стандартная энтропия образования S (298 К, Дж/моль·K): 70,3 (т).
  • Стандартная мольная теплоёмкость Cp (298 К, Дж/моль·K): 62,34 (т).
  • Энтальпия плавления ΔHпл (кДж/моль): 32,2 [1] .

Химические свойства [ править | править код ]

При взаимодействии c водой карбид кальция гидролизуется с образованием ацетилена и гидроксида кальция (гашёной извести) [2] :

C a C 2 + 2 H 2 O → C a ( O H ) 2 + C 2 H 2 ↑ <displaystyle <mathsf +2H_<2>O
ightarrow Ca(OH)_<2>+C_<2>H_<2>uparrow >>> 2>

Представленная выше реакция является экзотермической.

Внешний вид и характеристики технического карбида кальция [ править | править код ]

Карбид кальция получают сплавлением в электрических печах кокса и негашеной извести. Расплавленный карбид кальция выпускается из печи в специальные формы — изложницы, в которых он затвердевает. Застывший карбид кальция дробится и сортируется на куски определённых размеров.

Технический карбид кальция представляет собой твёрдое кристаллическое вещество. По внешнему виду карбид кальция представляет собой твёрдое вещество тёмно-серого или коричневого цвета. Он даёт кристаллический излом серого цвета с различными оттенками в зависимости от чистоты. Карбид кальция жадно поглощает воду. При взаимодействии с водой даже на холоде карбид кальция разлагается с бурным выделением ацетилена и большого количества тепла. Разложение карбида кальция происходит и под влиянием атмосферной влаги.

По ГОСТ 1460-56 установлены следующие размеры (грануляция) кусков карбида кальция: 2×8; 8×15; 15×25; 25×80. Технический карбид кальция содержит до 80 % химически чистого карбида кальция, остальное составляют примеси — негашеная известь, углерод, кремнекислота и другое [3] .

Область применения карбида кальция [ править | править код ]

Карбид кальция используют при проведении автогенных работ и освещения, а также в производстве ацетиленовой сажи и продуктов органического синтеза, из которых главным является синтетический каучук.

Карбид кальция применяют в производстве цианамида кальция, из которого получают удобрения, цианистые соединения. Карбид кальция используют для получения карбидно-карбамидного регулятора роста растений, изготовления порошкового карбидного реагента.

Из 1 кг технического карбида получается от 235 до 285 л ацетилена в зависимости от его сорта и грануляции: чем чище и крупнее карбид кальция, тем большее количество ацетилена он даёт при разложении.

Для разложения 1 кг карбида кальция теоретически требуется 0,56 л воды. Практически берут от 5 до 20 л воды с целью лучшего охлаждения ацетилена и обеспечения безопасности при работе. Скорость разложения карбида кальция водой зависит от его чистоты, грануляции, температуры и чистоты воды. Чем чище карбид кальция, меньше размер его кусков, выше температура и чище вода, тем больше скорость [3] .

Ацетилен производство из карбида кальци

    Основными недостатками карбидного метода получения ацетилена являются большой расход электроэнергии при производстве карбида кальция и значительное количество потребляемого сырья (известняка и кокса), перерабатываемого в несколько стадий. Достоинство этого метода состоит в получении концентрированного ацетилена, очистка которого от небольших примесей не представляет затруднений. При методах термического расщепления углеводородов используется меньшее количество сырья, которое превращается в ацетилен в одну стадию, но ацетилен получается разбавленным и требуется сложная система его очистки и концентрирования. Однако при этом побочно получаются смеси водорода с метаном или окисью углерода, утилизация которых снижает-себестоимость ацетилена. 
[c.107]

    Делаются попытки усовершенствовать производство карбида кальция, однако это связано с большим расходом электроэнергии и сырья, высокими капиталовложениями и себестоимостью кроме того, подобные установки технологически трудноуправляемы. Было предложено, например, для получения необходимого тепла сжигать (в присутствии кислорода) часть кокса для уменьшения расхода электроэнергии. При этом образуется много окиси углерода, использование которой в процессе также может снизить себестоимость ацетилена. В настоящее время, однако, большую часть ацетилена получают старым методом (из карбида кальция). Карбид кальция обладает тем преимуществом, что из него получается ацетилен 97— 98%-ной концентрации, поэтому дальнейшая его очистка очень проста его легко транспортировать. Ацетилен же, полученный из ме-. тана (и других углеводородов), требует трудоемкой операции выделения его из газовых смесей и транспортирования в резервуарах под давлением. Критерием выбора конкретного процесса получения ацетилена из метана (или его гомологов) служат его основные характеристики (термодинамика, кинетика, механизм реакции). 
[c.99]

    Производство карбида кальция термической реакцией между коксом и окисью кальция имеет широкое распространение. Так, в 1965 г. для этих целей потреблялось более 2 500 ООО т кокса во всем мире, из которых, вероятно, от 800 до 900 тыс. т в странах Западной Европы. Но не следует ожидать развития производства карбида кальция в ближайшие годы. Основной областью его применения является производство ацетилена, себестоимость которого по этому методу оценивается во Франции немногим больше 1000 франков/т. Во многих случаях ацетилен может быть заменен этиленом, который более экономичен. Кроме того, для производства ацетилена с карбидным процессом конкурируют другие процессы, принцип которых — пиролиз таких углеводородов, как метан, этап и легкие бензины. Этот пиролиз может происходить при внешнем обогреве, частичном сгорании или под действием электрического тока в форме дуги или разряда. Эти процессы обычно дают смеси ацетилена и этилена, пригодные для использования. Нельзя сказать, что эти процессы были хорошо отработаны и надежны к 1967 г., но можно надеяться, что многие из них позволят получать ацетилен с ценой менее 0,80 франков/кг в связи с этим будет ограничена замена его на этилен. 

[c.221]

    В г. Калверт-Сити (Кентукки) находится один из крупнейших в США завод по производству карбида кальция, на базе которого вырабатывают ацетилен, винилацетат, поливинилхлорид, акрилонитрил и др. [c.521]

    Ацетилен в воздухе промышленных районов обычно содержится в количестве 0,001—1 см /м . Вблизи ацетиленовых станций, сварочных цехов, заводов по производству карбида кальция и т. д. содержание его увеличивается до 3 см 1м и иногда доходит до 15—30 см 1м . [c.30]


    На действующих мощных карбидных заводах большую часть карбида кальция перерабатывают на ацетилен. Предложено получающуюся при этом в качестве отхода Са(0Н)2 (так называемую пушонку) после дегидратации и брикетирования использовать вместо извести. Опыт показал, что переходящие в пушонку из углеродистых материалов примеси при многократном использовании накапливаются в ней и делают ее неприменимой в производстве карбида кальция. Поэтому при существующем качестве кокса возможно использовать не более 30% пушонки в смеси с известью 117]. Строительство двух технологических линий подготовки известкового сырья — обжига известняка и обжига и брикетирования пушонки — экономически нецелесообразно. Более выгодно применять пушонку как строительный материал. Но в этом случае необходим строгий контроль за содержанием ацетилена в пушонке, поскольку выделение ацетилена при перевозках и переработке ее может привести к взрывам. [c.43]

    Хотя карбид кальция и ацетилен были открыты еще в 1836 г., широкое промышленное применение они получили лишь в начале XX в., когда стала доступной и дешевой электрическая энергия, необходимая для производства карбида кальция. [c.57]

    Использование новых видов сырья. Для производства многих химикатов можно использовать различные виды исходного сырья. Так, водород для синтеза аммиака можно получать из водяного, коксового и природного газа, нефти и ее фракций ацетилен — из карбида кальция, природного газа и нефти поливинилхлорид — из ацетилена и этилена и т. д. Получение конечного продукта из более дешевого исходного сырья при прочих равных условиях дает возможность монополиям снижать в ходе конкурентной борьбы цены и получать при этом сверхприбыль. [c.201]

    В качестве исходного сырья для получения ацетилена в течение многих лет являлся карбид кальция, который при разложении водой дает ацетилен и гидроокись кальция (гашеную известь). Несмотря на то, что из 1 кг карбида кальция можно получить 250—300 л сухого ацетилена, высокая стоимость производства карбида кальция делает этот метод неэкономичным. [c.248]

    Производство карбида кальция и производство извести характерны высокими температурами процессов и выделением большого количества пыли само производство карбида кальция относится к числу взрывоопасных и огнеопасных. Как при обжиге известняка, так и при получении карбида кальция выделяется и значительное количество вредных газов, в основном окиси углерода (СО) образуются также сернистый газ (ЗОа) и ацетилен (С Н,). [c.169]

    Исходным сырьем для производства карбида кальция являются обожженная известь и углерод в виде антрацита или кокса. К сырью предъявляют строгие требования в отношении содержания примесей, так как последние загрязняют готовый продукт, а в некоторых случаях нарушают нормальный ход процесса. Особенно вредна примесь фосфора, так как образующийся фосфористый кальций СазРа при последующем разложении карбида водой дает ядовитый и в смеси с ацетиленом взрывоопасный [c.369]

    Карбид кальция играет в современной химической технологии большую роль. Из карбида кальция, производимого в количестве сотен тысяч тонн ежегодно, получают главным образом ацетилен—сырье для многих химических синтезов, в том числе и для синтеза различных каучуков. Для производства карбида кальция существуют специальные заводы на многих химических заводах и в частности на заводах синтетического каучука имеются карбидные цехи. [c.169]

    Авторы работ [4, 19] по сравнительной оценке различных методов производства ацетилена, основываясь на зарубежных и отечественных данных, приходят к выводу, что карбидный метод производства ацетилена по экономическим показателям не во всех случаях уступает его производству из углеводородного сырья. Это подтверждается данными о ценах на этилен и ацетилен из карбида кальция в США и Западной Европе за период 1977—1980 г. Из этого прогноза следует, что цены на карбидный ацетилен и этилен практически сблизятся [20]  [c.185]

    Ацетилен — бесцветный газ со слабым эфирным запахом. Впервые он был получен Э. Дэви в 1836 г. Однако свое название он получил лишь в 1860 г. после работ Вертело, предложившего электродуговой способ получения ацетилена из углерода и водорода. В том же году Велер показал, что карбид кальция, взаимодействуя с водой, дает легкий газ — ацетилен. В дальнейшем термическим крекингом этилена удалось получить незначительное количество ацетилена, а термическим путем был получен ацетилен из метана, этана и этилена. Вильсон в 1892 г. получил патент на производство карбида кальция в электропечи, что положило начало производству ацетилена из карбида кальция [65]. [c.3]

    Чем ограниченнее были в странах возможности переработки нефти, тем больше использовался ацетилен из карбида кальция. Но абсолютные размеры производства карбида кальция не сокра-ш ались, ибо они зависели от обш,его уровня развития промышленности органического синтеза. Под влиянием этих условий в 1962 г. было произведено карбида кальция  [c.6]

    Ацетилен вначале применялся лишь для освеш,ения, затем его на чали все более широко использовать для сварки и резки металлов. В на стоящее время ацетилен является одним из важнейших исходных ве ществ для разнообразных органических синтезов (стр. 443 и сл.) В связи с этим значительно увеличилось производство карбида кальция имеющего в настоящее время весьма большое народнохозяйственное зна чение. Электротермический способ производства карбида кальция был впервые реализован в промышленном масштабе в 1895—1896 гг. в США на основе работ Вильсона и в Швейцарии на основе работы Муассана. В течение последующих лет были построены карбидные заводы во многих странах, располагающих дешевой электроэнергией. [c.22]


    К сырью в производстве карбида кальция предъявляются жесткие требования. Природный известняк должен содержать не менее 96,5% СаСОд. Содержание в известняке фосфора не должно превышать 0,008%, так как он образует фосфид кальция, растворяющийся в карбиде при разложении карбида водой, наряду с ацетиленом, также образуется фосфин PH ,—ядовитый и взрывоопасный газ. [c.24]

    Быстрому росту мировой промышленности органического синтеза в 20—30-х годах XX в. способствовали многие научно-технические достижения. Особенно важное значение имело развитие процессов крекинга и пиролиза нефти, переработки природных газов, производства карбида кальция и электролиза поваренной соли, позволившее обеспечить промышленность органического синтеза углеводородным сырьем—низшими олефинами и ацетиленом, а также хлором (для получения хлорорганических продуктов). [c.296]

    Народнохозяйственное значение производства ацетилена связано с двумя главными направлениями его использования для газопламенной сварки и резки металла, а также для химической переработки, для синтеза на его основе многочисленных химических продуктов. До 1964 г. ацетилен из карбида кальция расходовался примерно поровну на газопламенную обработку металлов и на органический синтез. [c.5]

    Если учесть, что наирит получается из непищевого сырья (исходный продукт—ацетилен из карбида кальция или из углеводородов, в том числе из природного газа), становятся ясными перспективы развития производства хлоропренового каучука. [c.7]

    Ацетилен из карбида кальция. В ацетилене, применяемом для производства хлоропренового каучука, не должно быть примесей. Однако в ацетилене, получаемом разложением карбида кальция, содержатся соединения серы, фосфора, азота, мышьяка, кремния, винилацетилен, метан, а также кислород, водород, азот, окись и двуокись углерода и др. [c.16]

    Так, В производстве гипохлорита кальция при хлорировании хлором известкового молока (отходы производства ацетилена из карбида кальция) произошел взрыв в хлораторе. Причина взрыва— из ацетиленовых генераторов известковое молоко без достаточной отдувки из него ацетилена направили в хлоратор. При проведении хлорирования ацетилен десорбировался из известкового молока и в парогазовой фазе образовалась взрывоопасная смесь ацетилена с остаточным хлором. [c.112]

    Опыт показывает, что кислородную станцию лучше располагать на возвышенном месте данного промышленного района. Кислородные станции не следует располагать вблизи предприятий и цехов, вырабатывающих или применяющих коксовый газ, карбид кальция, ацетилен, а также вблизи электрометаллургических производств, шлаковых отвалов и т. п. При этом должны выдержи- [c.103]

    Ацетилен. Намечалось получение ацетилена частичным окислением метана в промышленном масштабе. Одновременно сохранится прежний способ его производства из карбида кальция. На рынке полупродуктов будет продолжаться острая конкурентная борьба между ацетиленом и этиленом. [c.356]

    Расход электрической энергии (на поддержание дуги) составлял 9930 квт-ч на 1 т ацетилена. Ацетилен получался разбавленный (13—1б%-ный). Чтобы его очистить и сконцентрировать до 97%, нужно было затратить дополнительное количество энергии. Согласно одному из сообщений [6], общий расход энергии на получение 1 т высокопроцентного ацетилена составлял 12 350 квт-ч. В начале данной главы отмечалось, что средний расход электроэнергии при производстве ацетилена из карбида кальция равен 9930 квт-ч на 1 т концентрированного ацетилена. Однако нельзя [c.276]

    Промышленное производство ацетилена из карбида кальция возникло-примерно в 1892 г., т. е. после разработки Вильсоном и Моурхедом в США и Муассаном во Франции метода производства карбида в электрических печах. С того времени производство ацетилена карбидным методом выросло в крупную и технически совершенную отрасль промышленности. Вследствие взрывоопасности ацетилена до сего времени не разработано удовлетворительных и экономичных методов транспорта его на дальние расстояния. Перевозка ацетилена в виде карбида кальция связана с транспортировкой примерно 2 т балласта на 1 тп целевого продукта. За прошедшее время производство химических продуктов из ацетилена значительно выросло в настоящее время более 75% всего производимого ацетилена потребляется в промышленности оргайического синтеза. Столь крупные масштабы потребления ацетилена требуют размещения заводов-потребителей вблизи установок производства карбида кальция, которые в свою очередь должны строиться в районах со сравнительно дешевой электроэнергией. Это условие значительно ограничивает возможности географического размещения предприятий по дальнейшей переработке ацетилена. Поскольку за последние годы химическое потребление ацетилена значительно возросло, возникла необходимость снабжать ацетиленом и районы, достаточно удаленные от крупнейших центров производства карбида кальция. [c.233]

    Производство карбида кальция. В середине 60-х годов производство карбида кальция на основе угля (кокса) и известняка достигало 10 млн. т/год. Это объясняется тем, что ацетилен, получаемый при взаимодействии карбида кальция с водой, широко применялся в сварочной технике и в химической промышленности для производства этанола, уксусной кислоты и уксусного ангидрида, ацетальдегида, ацетона, цианамида кальция, винилхлорида и других продуктов органического синтеза. В 1974 г. производство карбида кальция снизилось до 3 млн. т/год в связи с расширением использования для указанных производств этилена, получаемого из дешевого нефтяного сырья. В настоящее время вновь рассматривается вопрос о производстве ацетилена, который может быть получен путем взаимодействия угля с известняком при 2000—2200 °С [16, с. 76], газификации угля и пиролиза образующегося при этом метана, гидрирования угля с последующей конверсией гидро-генизата в ацетилен в плазменном или дуговом реакторах, а также путем вдувания потоком водорода угольной пыли в электродуговой реактор с быстрой закалкой выделяющихся газов [50], На основании теоретических разработок и усовершенствования аргонового и аргоноводородного плазменных реакторов максимальный выход ацетилена составляет 59 г/(кВт- ч), степень превращения углерода в С2Н2 достигает 14% [51]. [c.22]

    В первое десятилетие после первой мировой войны спрос на ароматические углеводороды полностью удовлетворялся коксохимической промышленностью. Сырьем для производства алифатических химикатов служили продукты ферментации растительного сырья, сухой перегонки древесины и переработки каменного угля (этилен из kok oiBoto газа и ацетилен из карбида кальция). [c.3]

    Лишь после Октябрьской революции, в годы первых пятилеток, вошли в эксплуатацию новые заводы по производству карбида кальция и продуктов его переработки (ацетилен, цианамид кальция). В 1927 г. в Ереване был построен первый в Армении карбидный завод с одной трехфазной печью мощностью 1500 кВ А. [c.97]

    Тепловой эффект этой эндотермической реакции велик, причем значительное количество электроэнергии расходуется на разогревание и расплавление исходной шихты. Реакция между оксидом кальция и углеродом протекает быстро только при высоких температурах, что обусловливает большие потери тепла (расход электроэнергии в расчете на 1 т ацетилена доходит до И 500 кВт-ч) велики и капиталовложения. Однако этот способ имеет и достоинства. Используя его, сразу получают концентрированный ацетилен (выше 99% С2Н2), необходимый для органических синтезов. Благодаря ряду усовершенствований (укрупнение печей, переход к закрытым аппаратам непрерывного действия, утилизация выделяющегося оксида углерода СО, автоматизация производства) расход электроэнергии при производстве карбида кальция пониэился, а условия труда, прежде очень тяжелые, облегчились. [c.249]

    Фосфористый и мышьяковистый водород образуется из фосфата и арсената кальция, содержащихся в извести и коксе, которые восстанавливаются в процессе производства карбида кальция до фосфида и арсенида кальция. Несмотря на то, что фосфористый водород учитывают как РНд, в нем могут содержаться следы Р2Н4 и, возможно, фосфорорганические соединения. Как известно, Р2Н4 самопроизвольно воспламеняется на воздухе и его присутствие в ацетилене уменьшает нижний предел температуры воспламенения воздушно-ацетиленовых смесей (табл. IV.5) но это снижение практически неощутимо при тех концентрациях фосфина, которые содержатся в сыром ацетилене. [c.305]

    Создание Госнефтехимкомитетом совместно с Советом Министров Казахской ССР на базе нового производства карбида кальция на Карагандинском заводе СК и филиала химико-металлургического института Академии наук Казахской ССР отраслевого научно-исследовательского института и опытной базы по карбиду кальция и ацетилену из него. [c.25]

    Наиболее важным является термо- или электрокрекинг метана (см. главу 4), в результате которого получаются ацетилен и водород. Этот процесс должен частично заменить весьма энергоёмкое производство карбида кальция. В Германии освоено производство ацетилена электрокрекингом метана при высоких температурах. В США (Батон-Руж работает заводская установка по крекингу метана (получаемый ацетилен идет на приготовление уксусной кислоты, а водород —на гидрогенизационЯЯИ [c.17]

    Расход энергии при производстве карбида кальция зависит от ряда факторов, например, от размеров и конструкции печи и от желаемого процента карбида в получаемом продукте, но обычно считается, что на тонну нужно, примерно, 4000 киловатт-часов. Многими (15] изучался вопрос о снижении расхода энергии и повышении выходов карбида. Реакция в электрической печи начинается при температуре, близкой к точке плавления эвтектической смеси окиси кальция и карбида, и происходит, главным образом, между расплавленным материалом и взвешенными твердыми частицами угля. В отсутствии примесей, эвтектика содержит около 32% окиси кальция, присутствие же обычных примесей снижает это содержание до 30%, что отвечает температуре плавления около 1630°. Когда содержание карбида дойдет до 70% ко всему расплавленному материалу, то точка плавления приближается к таковой чистого карбида кальция, т. е., примерно, к 2300°. Поэтому к концу реакции необходимо повышать тед> пературу, чтобы сохранить реакционноспособное состояние расплава. Однако при температурах, близких к температуре плавления чистого карбида (около 2300°). начинается разложение его на кальций и углерод и, кроме того, значительно возрастает стоимость, вследствие больших затрат энергии на поддержание высокой температуры. По этой причине в промышленности редко готовят карбид кальция более чем 90-процентного содержания [16], а в некоторых случаях оказывается выгоднее получать ацетилен из 70—80% карбида. Уже было указано, что реакция СаО- -ЗС—> СаСз + СО до некоторой степени обратима и зависит от парциального давления окиси углерода. Факторы, которые влияют на реакции, протекающие в печах, рассматриваются в нескольких технических статьях [c.21]

    Исходный газ для производства растворенного ацетилена получают преимущественно из карбида кальция. Вследствие большой разобщенности потребителей растворенного ацетилена и сложности производства ацетилена из природного газа можно предположить, что карбидный способ получения исходного газа на ацетилено-наполнительных станциях еще длительное время будет занимать ведущее место. Поэтому ниже рассмотрены характерные аварии, связанные как с наполнением баллонов ацетиленом, так и с получением ацетилена из карбида кальция на установках малой производительности. [c.37]

    При установке и эксплуатации мокрых газгольдеров, предна-. значенных для ацетилена и ацетиленсодержащих газов, необходимо руководствоваться Правилами и нормами техники безопасности и промышленной санитарии для проектирования и эксплуатации производств ацетилена окислительным пиролизом метана и электрокрекингом метана для целей переработки, а также производства ацетилена из карбида кальция для газосварочных работ . Выпускать ацетилен из газгольдера в атмосферу при отключении газгольдера на ремонт или профилактический осмотр не допускается. При отключении газгольдера находящиеся в нем газы должны быть выбраны до минимального объема, после чего газгольдер и подключенные к нему ацетиленопроводы необходимо заполнить природным газом. Смесь природного газа, содержащую ацетилен, нужно направить для сжигания на свечу, после чего газгольдер и ацетиленопроводы необходимо продуть азотом. Не прекращая азотную продувку, при открытой центральной трубе (свече) на колоколе нужно слить из резервуара. воду. Для обеспечения безопасной работы мокрого газгольдера, содержащего ацетилен или ацетиленсодержащие смеси, необходимо обеспечить непрерывную продувку азотом сливных баков, соединенных воздушниками с атмосферой. [c.230]

    Помимо использования в качестве восстановителя в металлургии [173], нефтяной кокс применяют в производстве углеродных щеток, кремнекарбидных абразивов и конструкционных материалов (трубы, кольца Рашига) и т. д. Значительное количество нефтяного кокса превращают в карбид кальция, а затем в ацетилен [c.570]

    Ацетилен является ценным сырьем для производства ацеталь-дегида, хлорвинила, винилацетата, акрилонитрила и неопренового каучука. Перечень продуктов, производимых из ацетилена, см. у Лоуи (Lowy) и Реппе (Reppe) [228, 229]. Ацетилен все еще получают в больших количествах из карбида кальция, но также применяется и прямое производство из естественного газа. Возможны следующие методы получения ацетилена из природного газа  [c.575]

    До настоящего времени ацетилен получают почти исключительно из карбида кальция, производимого электротермически из извести и кокса. При этом расход электроэнергии настолько высок (10 — 11 квт ч на 1 кг ацетилена), что, с появлением и широким развитием производства этилена и других олефинов на базе деструктивных процессов переработки нефтяного сырья, ацетилен становится неконкурентноспособным, несмотря на то, что он является химически более активным и переработка его в ряде случаев более проста, чем переработка олефинов. [c.330]

    Ацетилен был открыт Э. Дэви в 1836 г., синтезирован из угля и водорода М. Бертло в 1862 г. и впервые получен разложением карбида кальция водой Ф. Вёлером в том же 1862 г. После открытия А. Муассаном метода синтеза карбида кальция из угля и извести, карбидный метод производства ацетилена стал одним из основных промышленных методов, сохранившим свое значение до настоящего времени  [c.246]

    Получение ацетилена и хлористого водорода. Современное промышленное производство ацетилена основано на переработке углеводородного сырья — природного газа, этана, газового бензина и других нефтяных про- дуктов — электрокрекингом, термоокнслнтельным пиролизом и др. Находит применение и старый метод получения ацетилена разложением карбида кальция водой. Ацетилен, используемый для синтеза хлоропрена,”должен отвечать следующим требованиям [65, с. 78]  [c.226]


Новая жизнь старых молекул: карбид кальция

12 Августа 2015 г.

В последние десятилетия исследователи преимущественно сфокусировали свое внимание на больших молекулах и молекулярных системах — ученые всего мира изучают протеомику, геномику, получают сложные белки, нуклеиновые кислоты, расшифровывают геномы целых организмов и проектируют новые суб-клеточные структуры. Увлечение этими важными и необходимыми для науки областями стало таким повсеместным, что невольно возникает вопрос: «Среди всего этого мега-молекулярного многообразия, есть ли в современной науке место для маленьких органических молекул?» Вопрос возникает неспроста, поскольку старые и хорошо известные маленькие органические молекулы, так же как и некоторые разделы классической органической химии, в какой-то мере были преданы забвению.

Это удивительно, но именно на фоне мега-молекул в наши дни стал снова возрождаться интерес к маленьким молекулам, которые несут в себе огромный незамеченный ранее потенциал для науки и промышленности. Ренессанс в этой области химии открыл новую жизнь для старых и хорошо известных маленьких молекул. Одной из таких молекул является ацетилен и производное ацетилена — карбид кальция или СаС 2.

Ничем не примечательные серые «камешки» карбида кальция являются ценнейшим веществом для науки и промышленности.

Всем известный с детства карбид кальция был впервые получен в 1862 г. Фридрихом Вёлером и произвел революцию в освещении Европы и США позапрошлого столетия. С появлением электрических источников освещения карбидные лампы перестали использовать из соображений безопасности. Однако количество производимого в мире карбида увеличивалось и к середине прошлого века достигло многих тысяч тонн. Это было связано с тем, что практически весь карбид шел на синтез ацетилена. С развитием катализа и нефтехимии ацетилен стали получать из более дешевых углеводородов, поэтому про карбид кальция потихоньку все забыли.

Метод, предложенный группой исследователей под руководством член-корр. РАН В.П. Ананикова, позволяет осуществить синтез тиоэфиров напрямую из карбида кальция, без выделения и хранения газообразного ацетилена. Реакция тиовинилирования происходит непосредственно в реакционной смеси. На первом этапе выделяется ацетилен из карбида кальция и воды, а на втором этапе к ацетилену происходит присоединение молекулы тиола. Оба процесса протекают в одной колбе и не требуют сложного оборудования. Применение карбида кальция не только принципиально упрощает и удешевляет процедуру синтеза, но и позволяет избежать проблем, связанных с транспортировкой, хранением, использованием газообразного ацетилена.

Приведенный в работе процесс дает наглядный пример, как заменить неудобный и опасный ацетилен, на простой и дешевый карбид кальция. Выдвинутая в работе идея откроет новую страницу органической химии, если действительно удастся проводить ацетиленовую химию на основе карбидных технологий. Несомненно, что в современной химии, пронизанной идеями безопасности, возобновляемости и упрощения процессов, для «маленького» карбида кальция всегда найдется место.

Статья “Efficient Metal-Free Pathway to Vinyl Thioesters with Calcium Carbide as the Acetylene Source” (авторы Konstantin Rodygin and Valentine Ananikov) опубликована в журнале Green Chemistry, издаваемом Корлевским химическим обществом.

Ссылка на работу: Green Chem., 2015, DOI: 10.1039/C5GC01552A.

Онлайн ссылка: http://dx.doi.org/10.1039/C5GC01552A

уникальные восстановители и новые способы синтеза углеводородов

Группа ученых под руководством Артема Оганова из МФТИ с помощью компьютерного моделирования «предсказала» пять абсолютно новых соединений углерода и кальция и получила два из них в эксперименте — новые материалы обладают крайне разнообразными химическими и физическими свойствами. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Nature Communications.

С карбидом кальция или просто «карбидом» сталкивались все, кто застал позднесоветскую эпоху: белые камушки, из которых получали ацетилен для газосварки и которые так эффектно шипели в лужах, были главным элементом дворовых химических экспериментов. Сегодня карбид кальция CaC2 используется по-прежнему: для промышленного производства ацетилена (хотя во дворах его уже не найдешь, для газосварки теперь используют готовый ацетилен в баллонах) и производства удобрений.

Известен также более экзотический вариант соединения кальция и углерода — гексакарбид кальция CaCsub>6, который становится сверхпроводником при довольно высокой температуре — 11,5 кельвина.

Теперь ученые обнаружили, что разнообразие соединений углерода и кальция не исчерпывается этими двумя веществами. С помощью компьютерного моделирования они выяснили, что при определенных условиях существуют еще как минимум пять других карбидов.

Группа Оганова специализируется на поиске «невозможных» соединений, которые могут существовать вопреки известным химическим законами. С помощью созданного Огановым алгоритма моделирования химических соединений USPEX они предсказали существование «нестандартной» соли — соединений натрия и хлора, которые нарушали все химические законы: NaCl3, NaCl7, Na3Cl2, Na2Cl и Na3Cl, — а затем получили эти соединения в экспериментах. Они также открыли несколько нестандартных оксидов алюминия, оксидов магния и ряд других веществ.

Рис. Предсказанные кристаллические структуры соединений Ca-C. © Yan-Ling Li et al. / Nature Communications


Соединения кальция и углерода привлекли внимание Оганова и его коллег тем, что оба эти элемента показывают большое разнообразие структурных и электронных свойств при разных давлениях. В частности, кальций при давлении 216 гигапаскалей демонстрирует наивысшую температуру перехода в сверхпроводящее состояние для чистых элементов (29 кельвинов).

Ученые с помощью компьютерного алгоритма USPEX проанализировали все возможные карбиды кальция, которые возникают при давлении от нормального до 100 гигапаскалей. Они обнаружили пять таких веществ: Ca5C2, Ca2C, Ca3C2, CaC и Ca2C3.

Как показали расчеты, Ca2C3 остается стабильным при давлении ниже 28 гигапаскалей, Ca5C2 — выше 58 гигапаскалей, Ca2C — выше 14 гигапаскалей, Ca3C2 — с 50 гигапаскалей, CaC — с 26 гигапаскалей, а CaC2 стабилен выше 21 гигапаскалей. Кристаллическая структура этих соединений содержит углеродные постройки, которые варьируются от «гантелей», до «лент» и «слоев», состоящих из шестигранников.

Наиболее интересным соединением оказался Ca2C, который по своей структуре и свойствам является, как и графен, двумерным металлом. Графен — углеродный материал, за создание которого Андрею Гейму и Константину Новоселову была присуждена Нобелевская премия. Но, в отличие от графена, в Ca2C ток проходит по слоям атомов кальция, а не углерода, и в кальциевых слоях присутствуют сгустки «ничейных» электронов.

Чтобы подтвердить теоретические предсказания, группа Оганова провела эксперимент по синтезу предсказанных веществ. Исследователи поместили смесь кальция и углерода в так называемую ячейку с алмазными наковальнями — камеру, в которой образец вещества сжимается между двумя алмазами. В такой камере давление может достигать сотен гигапаскалей.

При давлении более 10 гигапскалей и температуре около 2000 кельвинов ученые зафиксировали образование Ca2C3, а при давлении более 22 гигапаскалей — образование Ca2C. Их теоретически предсказанная структура была подтверждена с помощью синхротронного излучения.

«Эти необычные вещества могут найти себе практические применения, если удастся синтезировать их в достаточных количествах», — говорит Оганов.

Так, например, двумерные карбиды, где есть «неприкаянные» электронные сгустки — уникальные восстановители — можно применить в химической промышленности, а карбиды, где есть группы из трех и более атомов углерода, — для синтеза необычных углеводородов, полагает ученый.

Ссылка на статью.

DOI:10.1038/ncomms7974

Карбид кальция

Применение:

Карбид кальция применяется для получения цианамида, из которого получают удобрения, цианистые соединения, меламин, изанидин. Используют для получения карбидно-карбамидного регулятора роста растений, изготовления реагента карбидного порошкового. Карбид кальция используется для получения ацетилена. На основе ацетилена производят синтез многих важных органических продуктов: синтетический каучук, винилхлорид, акрилонитрил, этилен, стирол.

Карбид кальция

ГОСТ 1460-81

Технические характеристики Норма
Высший Первый Второй
Литраж, дм3/кг, не менее, для кусков 25/80 290 285 265
Объемная доля фосфористого водорода в ацетилене,%,не более 0,07 0,08 0,08
Массовая доля сульфидной серы,%,не более 0,5 1,2 1,2
Массовая доля свободного углерода,%, не более 1 не нормируется
Массовая доля окиси кальция (СаО),%, не более 17 не нормируется
Массовая доля ферросплава,% не более 1 1 1
Массовая доля других кусков, %, не более
размером менее 25 мм 7
размером от 80 до 100 мм 10
размером более 100 мм отсутствие
Примечание: литраж – это объем сухого ацетилена в литрах, выделяемый 1 кг карбида кальция, приведенный к 20С и давлению 101325 ПА (760 мм рт.ст.) Упаковка:

Карбид кальция упаковывают в стальные барабаны массой нетто 120, 125 кг.

Хранение:

Карбид кальция хранят на открытых площадках под навесом или в несгораемых, хорошо проветриваемых складах, исключающих попадание влаги, в вертикальном положении, не более чем в три яруса. Совместное хранение с другими веществами и материалами не допускается. Гарантийный срок хранения продукта – 6 месяцев со дня изготовления.

Транспортировка:
Карбид кальция перевозят всеми видами транспорта в соответствии с правилами перевозок грузов, действующими на данном виде транспорта.

Техника безопасности:
При взаимодействии с водой карбид кальция разлагается с выделением ацетилена и гидрата окиси кальция, при контакте с окислителями также выделяет ацетилен и разогревается. Ацетилен пожаро- и взрывоопасен.

Выгодно

Низкие цены за счёт прямых контрактов с производителями

Надёжно

Работаем более 20 лет (с 1997 года) под одним ИНН.

Товар на складе

Более 3 000 тонн продукции в наличии на наших складах

Качество гарантируем

Работаем только с проверенными поставщиками.

Доставим как надо

Контролируем товар на всем пути

Ацетиленовые углеводороды (алкины) | Задания 434(ш); 436(ш); 446(ш)

Задание 434(ш)
Как можно получить винилхлорид, имея карбид кальция, хлорид натрия, серную кислоту и воду? Напишите уравнения соответствующих реакций. Составьте схему полимеризации винилхлорида.
Решение:
При действии воды на карбид кальция можно получить ацетилен

 

 

Задание 434(ш)
Как можно получить винилхлорид, имея карбид кальция, хлорид натрия, серную кислоту и воду? Напишите уравнения соответствующих реакций. Составьте схему полимеризации винилхлорида.
Решение:
При действии воды на карбид кальция можно получить ацетилен (гидролиз карбида кальция):

При реакции ацетилена с хлороводородом образуется винилхлорид:

СН  СН + HCl → H2C = CHCl  
                                            винилхлорид

Схема полимеризации винилхлорида:                                                                                            


Задание 436(ш)
Напишите уравнения реакций получения ацетилена и превращения его в ароматический углеводород. При взаимодействии какого вещества с ацетиленом образуется акрилонитрил? Составьте схему полимеризации акрилонитрила.
Решение:
Уравнение реакций получения ацетилена:

а) Получение ацетилена из 1,2-дибромэтана (СH2Br — CH2Br) действием на него спиртового раствора щёлочи:

б) Крекинг нефтепродуктов:

в) Гидролиз карбида кальция:

Реакция превращения ацетилена в бензол была открыта Зелинским:

При совместном каталитическом действии CuC2 и NH3 к ацетилену можно присоединить синильную кислоту с образованием акрилонитрила:

При полимеризации акрилонитрила получается синтетический каучук:


Задание 446(ш)
Какая общая формула выражает состав ацетиленовых углеводородов (алкинов)? Как из метана получить ацетилен, затем винилацетилен, а из последнего хлоропрен?
Решение:
Алки́ны – углеводороды, содержащие тройную связь между атомами углерода, образующие гомологический ряд с общей формулой CnH2n-2. Атомы углерода при тройной связи находятся в состоянии sp-гибридизации.

1). Ацетилен можно получить из метана при термический крекинг его:

2). Из ацетилена можно получить винилацетилен олигомеризацией его в присутствии солей одновалентной меди и хлорида аммония в водной среде:

3). Хлоропрен можно получить гидрохлорированием винилацетилена при 0—20 °С в присутствии хлорида меди Cu2Cl2 и хлорида аммония AlCl3:


Как вы будете получать ацетилен из карбида кальция класса 11 по химическому составу CBSE

Подсказка: Ацетилен образуется любым из трех методов, а именно: гидролиз карбида кальция, пропусканием через электрическую дугу углеводорода или частичным сгоранием метан с воздухом или кислородом. Теперь попытайтесь выяснить, какой метод применим к данному вопросу.

Полный пошаговый ответ:
Ацетилен, также называемый «этином», состоит из двух атомов водорода и двух атомов углерода и химически представлен как $ {{C} _ {2}} {{H} _ {2 }} $.Этот углеводород производится одним из двух процессов, а именно: химической реакцией или термическим крекингом, с использованием различных типов сырья.
Карбид кальция с химической формулой $ Ca {{C} _ {2}} $ является наиболее популярным сырьем, используемым для промышленного производства ацетилена. Карбид кальция обычно получают путем смешивания извести и кокса в доменной печи, после чего образуется карбид кальция.
Когда карбид кальция реагирует с водой, он имеет тенденцию производить газообразный ацетилен, и весь этот процесс можно показать с помощью приведенных ниже сбалансированных химических уравнений.
Получение ацетилена из карбида кальция включает следующие этапы:
– Получение негашеной извести (с химической формулой $ CaO $) из карбоната кальция (т.е. $ CaC {{O} _ {3}} $):
$ CaC {{O } _ {3}} \ to CaO + C {{O} _ {2}} $
– Получение карбида кальция путем нагревания негашеной извести ($ CaO $) в присутствии кокса ($ C $):
$ CaO + 3C \ to Ca {{C} _ {2}} + CO $
– И, наконец, получение ацетилена реакцией карбида кальция с водой (что мы можем назвать гидролизом карбида кальция):
$ Ca {{C} _ {2}} + 2 {{H} _ {2}} O \ to {{C} _ {2}} {{H} _ {2}} + Ca {{(OH)} _ {2}} $

Следовательно, ацетилен может быть получен из карбида кальция путем взаимодействия карбида кальция с водой, и сбалансированная химическая реакция этого процесса определяется выражением:
$ Ca {{C} _ {2}} + 2 {{H} _ { 2}} O \ to {{C} _ {2}} {{H} _ {2}} + Ca {{(OH)} _ {2}} $

Примечание: также используется карбид кальция как химический агент для созревания плодов и основной источник ацетилена.Также следует помнить, что большое количество карбида также используется для производства цианамида кальция путем фиксации атмосферного азота.

Какие смеси используются для получения газообразного ацетилена? – Mvorganizing.org

Какие смеси используются для получения газообразного ацетилена?

Создается путем смешивания извести и кокса в доменной печи. Выпускаемый продукт – карбид кальция. Он реагирует с водой с образованием газообразного ацетилена, и эту реакцию легко сформулировать как CaC2 + 2h3O → C2h3 + Ca (OH) 2.Побочными продуктами этой реакции являются ацетилен, гидроксид кальция и тепло.

Какова химическая формула ацетилена?

C2h3

Как получается газообразный ацетилен из карбида кальция?

В простейшем процессе карбид кальция взаимодействует с водой с образованием газообразного ацетилена и суспензии карбоната кальция, называемой гашеной известью. Химическая реакция может быть записана как CaC 2 + 2 H 2 O → C 2 H 2 + Ca (OH) 2. Остальные газы являются продуктами сгорания с кислородом.

Могу ли я использовать СНГ вместо ацетилена?

Пропан, как и ацетилен, можно использовать для резки. Ацетилен выделяет почти 40% тепла во внутреннем конусе пламени. Поэтому для резки лучше ацетилен, чем пропан. Хотя с точки зрения температуры ацетилен более горячий, чем пропан, дело в том, что люди неправильно используют пропан для резки.

Как узнать, что бак для ацетилена полон?

Чтобы определить, почти пуст ли сварочный бак, снимите показания манометра! Манометр, который часто измеряется в фунтах силы на квадратный дюйм (psi), покажет вам, что давление снижается.Обратите внимание на давление, при котором ваш бак заполнен, это может быть 1000 фунтов на квадратный дюйм. Когда он достигнет 500 фунтов на квадратный дюйм, вы поймете, что он наполовину пуст.

На что должны быть настроены кислородные и ацетиленовые манометры?

Рекомендуемое давление режущей кромки кислородно-ацетиленовой режущей кромки зависит от размера. Если у вас нет информации о настройках производителя и вы режете сталь толщиной менее 1 ½ дюйма, установите регулятор ацетилена на 10 фунтов на кв. Дюйм, а кислородный регулятор на 40 фунтов на кв. Дюйм.

Какое пламя самое горячее?

фиолетовый

Насколько горячая сварочная дуга?

10 000 градусов по Фаренгейту

Насколько сильно сварочное пламя?

около 3200 град.С.

Насколько сильно нагревается кислородно-ацетиленовая горелка?

3000 градусов Цельсия

Насколько сильно пламя факела?

Температура пламени Максимальная температура горелки с подачей воздуха составляет около 2000 ° C (3600 ° F). Однако типичное первичное пламя достигает температуры от 1100 ° C (2000 ° F) до 1250 ° C (2250 ° F). Горелки с кислородным питанием могут быть намного горячее – до 2550 ° C (4600 ° F).

Может ли бутановая горелка плавить стекло?

Стеклу требуется довольно высокая температура, чтобы оно начало плавиться. Обычная бутановая или пропановая горелка обычно недостаточно мощная.Стекло трудно расплавить даже при прямом нагреве от этой горелки MAPP (1,850 ° C), оно очень медленно начнет плавиться с консистенцией очень-очень-очень-очень-очень-очень-очень клещевого сиропа.

Может ли бутановая горелка плавить золото?

Бутановые горелки, пропановые горелки и кислородно-ацетиленовые горелки – все это хороший выбор для плавки золота. Бутановая горелка может достигать температуры 2500 градусов по Фаренгейту.

Золото становится черным при горении?

Настоящее чистое золото под воздействием пламени через некоторое время станет ярче, чем горячее, но не потемнеет.Поддельные золотые изделия, такие как золото дурака (на самом деле пирит, сульфид железа), и изделия из латуни, железа или медных сплавов потемнеют или иным образом изменят цвет под воздействием огня.

Может ли бутановая горелка плавить металл?

Может ли бутановая горелка плавить металл? Нет, бутановая горелка не вырабатывает достаточно энергии или тепла для плавления металла, например стали. Тепло, выделяемое бутановой горелкой, намного ниже, чем у других сварочных горелок, и не может нагревать металлы до точки плавления.

Может ли бутановая горелка плавить медь?

Да, если у вас концентрированное синее пламя, оно будет очень близко к 2500 градусам Фаренгейта.Проблема, как уже говорилось, в том, что тепло отводится от металла. Можно было бы расплавить медь с помощью пропанового пламени, но вам понадобится гораздо больший источник тепла, то есть гораздо больший факел.

Как получить ацетилен из карбида кальция

Ацетилен – простейший представитель класса алкинов, имеет химическую формулу C2h3. Бесцветный газ, легковоспламеняющийся, в смеси с воздухом взрывоопасен. Благодаря наличию в его молекуле тройной связи, он очень активен с химической точки зрения, легко вступает в реакцию присоединения.Во время горения он выделяет большое количество тепла, которое может использоваться, например, известной «ацетиленовой горелкой». Как его синтезировать?

Инструкция по эксплуатации

1

При хранении ацетилена следует учитывать его особенности. Например, его нельзя держать в баллонах с бронзовым вентилем, так как газ реагирует с медью, входящей в состав бронзы, образуя чрезвычайно взрывоопасное вещество – ацетиленид меди.

2

Самый старый, проверенный временем метод получения ацетилена – это реакция карбида кальция с водой.Наверное, многие мальчишки развлекались в детстве, бросая в лужу куски карбида, потом началось яростное шипение, карбид буквально «закипел», исчезая на глазах, и в воздухе явно пахло чем-то резким, «резким». Эта реакция протекает следующим образом:

CaC2 + 2h3O = C2h3 + Ca (OH) 2 Чтобы все шло не слишком бурно, можно использовать не простую воду, а, например, насыщенный раствор хлорида натрия.

3

Если этот эксперимент планируется показать на уроке химии, следует выбрать реакционную колбу подходящего размера.Если он слишком мал, то пена, образующаяся при растворении карбида, может быть «выброшена» давлением ацетилена в выпускную трубку, а затем в приемную емкость. В случае слишком большой колбы потребуется много времени, чтобы дождаться, пока образовавшийся ацетилен вытеснит весь воздух из устройства.

4

Воду, а точнее насыщенный раствор хлорида натрия, следует добавлять в колбу с кусочками карбида медленно, по каплям, регулируя скорость реакции, не допуская ее слишком бурного протекания.

Полезный совет

Ацетилен используется во многих областях. Например, в качестве сырья для ряда химических веществ (уксусная кислота, пластмассы, некоторые ароматические углеводороды, некоторые виды синтетического каучука, этиловый спирт и т. Д.). На его основе используются очень сильные взрывчатые вещества, которые используются в качестве инициаторов, то есть для детонации. Широко применяется при резке и сварке металлов, при ярком свете в автономных лампах.

Сколько ацетилена получают из карбида кальция? – Restaurantnorman.com

Сколько ацетилена получают из карбида кальция?

Производство ацетилена Приблизительно 400 000 тонн производятся таким образом ежегодно (см. Получение ацетилена). В Китае ацетилен, полученный из карбида кальция, остается сырьем для химической промышленности, в частности для производства поливинилхлорида.

Как получить газообразный ацетилен из карбида кальция?

Создается путем смешивания извести и кокса в доменной печи. Выпускаемый продукт – карбид кальция.Он реагирует с водой с образованием газообразного ацетилена, и эту реакцию легко сформулировать как CaC2 + 2h3O → C2h3 + Ca (OH) 2. Побочными продуктами этой реакции являются ацетилен, гидроксид кальция и тепло.

Почему он называется ацетиленом?

3. Почему этин называют ацетиленом? Название было изобретено французским химиком Марселен-Пьер-Эжен Бертло (1823–1907) в 1864 году от французского ацетилена. Это произошло от химического окончания ен + ацетил, которое немецкий химик Юстус фон Либих придумал для уксусной кислоты в 1839 году.

Сколько стоит наполнение баллонов кислородом и ацетиленом?

Цены на заправку баллонов с ацетиленом и кислородом будут зависеть от размера баллона, при этом более крупные баллоны будут дешевле за кубический фут. Самый маленький резервуар объемом 10 кубических футов будет стоить около 20 долларов, резервуар №4 – 80 долларов, а резервуар №5 – более 120 долларов. Кислород дешевле примерно 20 долларов за 240 кубических футов или более 300 кубических футов за 35 долларов.

На сколько хватит баллона с аргоном объемом 20 кубических футов?

Баллон со сжатым газом с 20 кубическими футами аргона должен прослужить вам час.Когда вы открыли газовые клапаны и подали защитный газ аргон со скоростью 20 CF.

Какова высота танка 40 CF?

17,9 дюйма

Сколько стоит баллон сварочного газа?

В зависимости от размера баллона и того, какой газ вы покупаете, стоимость газа может сильно варьироваться, достигая 350 долларов за баллон.

На что должен быть установлен аргон для сварки TIG?

Сварщики

TIG в основном уделяют больше внимания скорости потока, чем давлению, потому что скорость потока – это то, что приводит к соответствующему давлению аргона, которое обычно составляет 15-25 фунтов на квадратный дюйм.В зависимости от конструкции расходного материала и его частей поддерживайте расход от 15 до 25 или 35 кубических футов в час.

Почему мои сварные швы TIG выглядят грязными?

Настоящая причина того, что ваши сварные швы выглядят грязными. TIG – это аббревиатура от слова “вольфрамовый инертный газ”. Видите ли, когда металл перегрет (как при сварке), он подвержен процессу окисления.

Что быстрее сварки MIG или TIG?

Сварка

TIG также совместима с этими металлами, но лучше работает с материалами более тонкой толщины.Скорость: TIG – более медленный метод, но обеспечивает более высокий уровень детализации. MIG – это более быстрый метод сварки, что делает его идеальным для проектов, требующих более высокой производительности.

Можно ли сваривать проволокой с сердечником из флюса методом TIG?

Итак, как выполнять сварку TIG проволокой с флюсовым сердечником? Общая рекомендация для сварки сварочной проволокой TIG с флюсовой сердцевиной – использовать ток, немного меньший уставки для сплошной проволоки. Кроме того, сварочную установку необходимо настроить для DCEN. При многопроходной сварке необходима дополнительная очистка сварного шва, так как сердцевина из флюса образует шлак.

Справочник

– Кислород и ацетилен

Справочник – Кислород и ацетилен Жесткий- Наплавка, Строительство Слияние Сварка Углерод Сварка Цветной Металлы Обогрев & Нагревать Лечение Пайка Сварка Сварка Чугун Сварка Железо Металлы Пайка & Пайка Оборудование Настраивать Операция Оборудование Для OXY-Acet Состав из Сталь Механический Характеристики металлов Кислород & Ацетилен OXY-Acet Пламя Физический Характеристики металлов Как стали Находятся Секретный Расширение & Сокращение Подготовить Для Сварка OXY-Acet Сварка & Резка Безопасность Практики Руководство по эксплуатации Резка Кислород Резка по Машина Приложения Тестирование & Проверка 15 На заводе по производству ацетилена кальций карбид (продукт электропечи) реагирует с водой с образованием газообразный ацетилен и гидроксид кальция (гашеная известь).Реакция быстрая и выделяет много тепла. Из-за выделяемое тепло, типичный генератор использует один галлон воды на каждый фунт карбида кальция. Ацетилен сушится, проходит очистку агрегат, а затем спрессованный в цилиндры. Вода покидает генератор как белый осадок или суспензия, в которой гидроксид кальция частично растворен, частично находится во взвешенном состоянии. Этот осадок затем перекачивается или сливается в отстойник или яма.Ацетилен Цилиндры, о которых мы упоминали ранее, что свободный ацетилен несколько нестабилен, и поэтому коды безопасности запретить его использование под давлением более 15 фунтов на кв. дюйм (103 кПа). Как тогда мы сможем транспортировать его в баллонах под давление 250 фунтов на квадратный дюйм (1725 кПа) или больше? Можно сказать, что мы делаем это, применяя принцип «разделяй и победить ». Сначала мы растворяем ацетилен в ацетоне, растворителе, который будет удерживать много ацетилена при нормальных условиях. атмосферное давление и многое другое больше при повышенном давлении.Мы не просто добавляем это решение в обычный цилиндр, однако, поскольку ацетон расширяется много, так как растворяет все больше и больше ацетилена, и сжимается при понижении давления и газ, отведенный из решение. Вместо этого мы заполняем цилиндр жестким, но пористым материалом. Поры очень хорошо. Следует освободить ацетилен в одной поре случаются разложения в результате какого-либо удара или воздействия цилиндр для огня, энергия высвобожденный будет впитываться наполнителем, а не передаваться в ацетилен в следующей поре.Этот как делается ацетиленовый баллон. Сначала строится оболочка цилиндра. из кусков стального листа глубокой вытяжки, сварены вместе. Кольцо для ног и кольцо для головы (если используется) прилагаются, а также арматура из кованой стали «патрубок» сварная на место в верхней части цилиндра. Затем цилиндр заполняется влажным наполнителем. и поместили в духовку на несколько дней, пока проверка веса не покажет, что вся влага выпекла наполнитель. Наконец, клапан баллона и предохранительные устройства, и в цилиндр.Точная сумма количество добавляемого ацетона зависит от внутреннего объема корпуса цилиндра и пористость наполнитель. Между ацетоном и ацетиленом может быть существенная разница. вместимость старых и новых баллонов того же видимого размера, так как новейшие наполнители из силиката кальция имеют большую пористость, чем у наполнителей в основном из других ингредиентов, которые использовались до 1940-х годов. Продолжение на следующей странице …

Демо 22: Самовозгорание ацетилена

Материалы

Градуированный цилиндр 1 литр

Большое стекло для часов

Пластиковая капельница на 1 мл

100 мл 3M соляной кислоты

Бутылочка с кусочками карбида кальция (около 1 грамма)

Бутылка свежего отбеливателя

Перчатки и очки

Процедура

  • Добавьте несколько небольших кусочков карбида кальция в 100 мл 3M HCl в 1-литровом градуированном цилиндре для образования газообразного ацетилена.
  • Накройте баллон с градусом часовым стеклом, чтобы задержать газ.
  • Когда карбид растворится, снимите стекло часов и поставьте его на стол.
  • Быстро добавьте в цилиндр трубку, полную отбеливателя. Вырабатывается газообразный хлор, который немедленно воспламеняет ацетилен.
Примечание: Отбеливатель должен быть из только что открытой бутылки, чтобы эта демонстрация работала хорошо.
(Необходимо использовать ультра отбеливатель, так как требуется ~ 5% гипохлорита натрия).

Реакция

Карбид кальция реагирует с водой с образованием ацетилена, как показано.

CaC 2 (т) + 2 ~ H 2 O (л) -> C 2 H 2 (г) + Ca 2+ (водн.) + 2OH (водн.)


Отбеливатель содержит около 5% NaOCl. При добавлении к HCl образуется газообразный хлор.

ClO (водн.) + Cl (водн.) -> Cl 2 (г) + H 2 O (л)


Склонность Cl 2 к удалению водорода настолько велика, что он самопроизвольно вступает в реакцию с ацетиленом, вызывая экзотермическую реакцию.

C 2 H 2 (г) + Cl 2 (г) -> 2HCl + нагрев

C 2 H 2 (г) + O 2 (г) -> 4CO 2 (г) + 2H 2 O (г) + тепло


При ограниченном количестве кислорода возникает дымное пламя из-за образования углерода.

Управление отходами

Оставшийся раствор HCl следует нейтрализовать, а затем вылить в раковину.

продуктов сгорания карбида кальция Повторно используется катализаторами на основе меди для карбонилирования ацетилена

2.1. Химический компонент

Структура является важным аспектом, влияющим на характеристики катализатора; следовательно, кристаллические структуры синтезированных материалов охарактеризованы методом рентгеновской дифракции (XRD). а иллюстрирует рентгенограммы CuZnAl-LDH, CuZnAl-LDO (A), Композиты CuZnAl-LDO (N) и CuZnAl-LDO (H). В паттерне CuZnAl-LDH острые пики, соответствующие фазе гидроталькита при дифракции углы 2θ = 11,6, 23,3, 34,5 и 60,1 ° были отнесены к к базисным плоскостям (003), (006), (009) и (110) соответственно. 33 Подобные закономерности ранее сообщались для конструкции типа гидротальцита; 34 таким образом, это было подтверждено, что материал подготовлен успешно. В частности, наибольшая интенсивность обнаружена для дифракционных пиков, соответствующих к CuZnAl-LDH, что указывает на наличие идеального кристаллического фазы в композите. Сопоставление обнаруженных структур что после прокаливания CuAlZn-LDH при 300 ° C слоистый структура предшественника ЛДГ была нарушена и кристалличность катализатор значительно снижен.Одновременно катализатор будет также претерпевают структурное разрушение после прокаливания при различных атмосфер, а нанесенные ионы Cu преобразовывались в разные Виды Cu. Например, на рентгенограммах CuZnAl-LDO (A) и CuZnAl-LDO (N), сигналы, зарегистрированные при 2θ = 35,5 и 38,6 ° были отнесены к кристаллическому CuO, 35 который предположил, что катализатор образовывал CuO при прокаливании на воздухе и азот. Кроме того, пики при 2θ = 43,3, 50,4 и 74,1 ° на дифрактограмме катализатора, прокаленного в атмосфере водорода были отнесены к Cu 0 , полученному восстановлением Cu-содержащего соединения газом. 36 Никаких других форм Cu обнаружено не было, что указывает на то, что какие-либо дополнительные Составы на основе меди, присутствующие в образце, были меньше калибровочного предел XRD или что они существовали как некристаллические частицы. b демонстрирует, что по сравнению с CuZnAl-LDO (N) кристаллы CuO практически не обнаруживались. в повторно используемых катализаторах RN1, RN2 и RN3. Потому что реакция проводился в условиях восстановления в присутствии CO и ацетилен, предполагается, что CuO превратился в другие частицы.Количество кокса в катализаторах измеряли термогравиметрическим методом. анализ (ТГА) (в, г). Масса образца уменьшается с повышением температуры, и только три рециклированных образца имели сигналы DTG; было очевидно, что кокс образуется при карбонилировании ацетилена.

Рентгенограммы ЛДГ и соответствующие образцы LDO (а), рентгенограммы переработанных катализаторов RN1, RN2 и RN3 (b), потеря веса как функция температуры (TG) (c), и производная потеря веса как функция температуры (DTG) (d).

Морфология синтезированный материал CuAlZn-LDO анализировали методом пропускания электронов. микроскопия (ПЭМ).Результаты, полученные для CuZnAl-LDO (A), CuZnAl-LDO (N), и CuZnAl-LDO (H), прокаленные в атмосфере воздуха, азота и водорода. показаны на a, c, e соответственно. Как видно, прокаленные образцы LOD экспонируются слоистые частицы. Кроме того, пластинчатые кристаллы были наблюдалось, что подразумевало постепенное превращение ЛДГ в композит оксидов металлов, а также медленное разрушение слоистых структур СДГ. 37 Также было определено, что листовая морфология был сохранен.c показывает, что катализатор показал равномерное распределение металл. Напротив, может наблюдаться значительное накопление металла. в е. Оценить более подробно о распределении металлов мы впоследствии выполнили элементный картографический анализ образцов. b, d, f демонстрирует индивидуальное распределение активного компонента Cu. В CuZnAl-LDO (N) нет малых кластеров Cu были обнаружены без агломерации частиц, а частицы Cu были высокодисперсными из-за использования различных газов для прокаливания.

Структурный особенности CuZnAl-LDO, полученных с помощью ПЭМ и соответствующего EDX картирование анализов Cu: CuZnAl-LDO (A) (a, b), CuZnAl-LDO (N) (c, d), и CuZnAl-LDO (H) (e, f).

Таблица 1 обобщает данные, полученные при импульсном адсорбционном анализе ICP и CO. Это видно, что фактические нагрузки CuZnAl-LDO (A), CuZnAl-LDO (N), и CuZnAl-LDO (H) составляли 21,4, 21,3 и 28,3% соответственно. Данные полученные из оценки импульсной адсорбции CO, ясно продемонстрировали что максимальная дисперсия CuZnAl-LDO (A), CuZnAl-LDO (N) и CuZnAl-LDO (H) было 12 лет.2, 14,7 и 8,2% соответственно. Эти результаты были последовательными с результатами сканирующей электронной микроскопии и элементной картографический анализ. Таким образом, было определено, что по сравнению с CuZnAl-LDO (A) и CuZnAl-LDO (H), катализатор CuZnAl-LDO (N) показал лучшую дисперсию.

Таблица 1

Сводка фактических Загрузка и дисперсия исследуемых катализаторов

9346 катализаторов проанализированы рентгеновскими лучами фотоэлектронная спектроскопия (XPS) и рентгеновское излучение оже-электронов спектроскопия (XAES) (). Как показано на рисунке a, полученный спектр XPS демонстрирует широкий и асимметричный пики. Следовательно, мы предположили, что в приготовленных катализаторах присутствовали различные разновидности Cu, такие как Cu 2+ и CuO.Связывание Cu 2p энергии были скорректированы на энергии связи C 1s, равные 284,8 эВ. В спектре CuZnAl-LDO (A) основной пик при 935,1 эВ приписан к Cu 2+ , а пик при 933,7 эВ приписан CuO. В характеристике CuLMM наличие CuO и Cu 2+ в CuZnAl-LDO (A) также подтверждается пиками при 918,1 и 915,7 эВ соответственно. Более того, анализ CuZnAl-LDO (N) выявил основные пик при 935,1 эВ, соответствующий Cu 2+ , и пик при 933.7 эВ, которое было приписано CuO. Сравнение CuZnAl-LDO (N) с CuZnAl-LDO (A) также показал наличие дополнительного пика 932,4 эВ, которые мы отнесли к Cu + или Cu 0 . Виды Cu 0 и Cu + можно выделить с помощью CuLMM. Анализ электронной оже-спектроскопии. Помимо пиков на 915,2 и 917,6 эВ, был зарегистрирован сигнал 913,8 эВ, что было приписывается Cu + . Кроме того, спектр CuZnAl-LDO (H) показал характерные пики на 935.2 и 932,2 эВ. После В приведенном выше анализе мы рассмотрели характеристики Cu 2+ и Cu 2 O. Появился новый пик с энергией связи 934,2 эВ. обнаружено, что было отнесено к Cu 0 . В CuLMM дополнительно с пиками Cu 2+ и Cu 2 O при 915,7 и 916,8 эВ соответственно наблюдался новый пик при 918 эВ, который соответствовал к Cu 0 . Также было обнаружено присутствие Cu 0 . в образце XRD CuZnAl-LDO (H). Таким образом, существование трех разных валентные формы Cu в CuZnAl-LDO (H).Содержание Cu был впоследствии количественно определен путем деления XPS или XAES-спектры Cu 2p 3/2 на несколько гауссовых кривых. 38,39 Краткое описание состава поверхности и относительного содержания различных форм Cu приведены в таблице 2. Данные рассчитаны согласно относительная площадь пика. Содержание Cu 2+ в CuZnAl-LDO (A), Катализаторы CuZnAl-LDO (N) и CuZnAl-LDO (H) были определены при 42,0,14,8, и 45,0% соответственно. Кроме того, содержание CuO в CuZnAl-LDO (A) и катализаторы CuZnAl-LDO (N) были установлены на 58.0 и 23,5% соответственно. В CuZnAl-LDO (N) содержание Cu + определяли при 61,7%, что выше, чем у двух других катализаторов. Комбинированный с указанными результатами конверсии ацетилена было обнаружено, что Cu + был основным активным центром катализаторов на основе меди для карбонилирование ацетилена. b демонстрирует химическое состояние Cu в катализаторах Cu x ZnAl-LDO (N). В отличие от пиков По отношению к CuZnAl-LDO (N) в Cu 0 присутствовали три типа частиц Cu.5 ZnAl-LDO (N) и Cu 2 ZnAl-LDO (N). Это говорит о том что регулировка соотношения Cu в условиях обжига азота не повлияли на валентность Cu. Однако, исходя из данных, представленных в таблице 2, содержание Cu + в катализаторах Cu 0,5 ZnAl-LDO (N) и Cu 2 ZnAl-LDO (N) составляло 25 и 22,6% соответственно. Из этого следует что содержание Cu + регулировалось соотношением металла Cu в предшественнике. Площадь поверхности BrunauerEmmettTeller (BET) (Таблица 3) уменьшилась с 76.24 до 80,32 м 2 / г, и особой разницы в катализаторы.

Cu 2p XPS-спектры и Спектры CuLMM XAES (вставка) катализаторов, прокаленных в различных атмосферах (а), и катализаторов с разным содержанием Cu (б – г).

Таблица 2

Содержание различных форм меди в исследуемых Катализаторы

катализаторы загрузка% относительная дисперсия%
CuZnAl-LDO (A) 21.4 12,2
CuZnAl-LDO (N) 21,3 14,7
CuZnAl-LDO (H) 28,3 8,2
903 903 903 H)
Состав (%)
Катализаторы Cu 2+ CuO Cu + Cu 0
CuZnAl-LDO (A) 42.0 58,0
Cu 0,5 ZnAl-LDO (A) 40,0 60,0 903 61,3 38,7
Cu 0,5 ZnAl-LDO (N) 45,6 29,4 25,0 25,0 Cu 14.8 23,5 61,7
Cu 2 ZnAl-LDO (N) 27,8 49,6 22,6
8,6 71,2 20,2
CuZnAl-LDO (H) 45,0 50,4 902 4,6 Н) 19.4 59,5 21,1

Таблица 3

Площадь поверхности BET в исследованных катализаторах

катализаторах203 2 )
CuZnAl-LDO (A) 78,78
CuZnAl-LDO (N) 76,24
Программа CuZnAl-LDO (Hmed) (TPD) аммиака использовали для измерения кислотности по Льюису приготовленных катализаторов.В пики, соответствующие десорбированному аммиаку при трех коррелированных с температурой области указали на присутствие слабокислых, умеренно и сильнокислых места. Количество десорбированного NH 3 имеет линейную зависимость. с количеством кислотных центров, которое определяли по пику области профилей TPD. показывает наличие слабой и умеренно кислой сайтов в исследуемом ряду катализаторов. Десорбция NH 3 пик CuZnAl-LDO (N) значительно выше, чем у CuZnAl-LDO (A) и CuZnAl-LDO (H), предполагая, что CuZnAl-LDO (N) обладает более кислой сайты для адсорбции NH 3 .Кроме того, два пика десорбции были обнаружены в профиле CuZnAl-LDO (A). Первая десорбция пик наблюдался в интервале 300–400 ° C и был отнесен к до умеренной кислоты. Второй пик в диапазоне 500–600 ° C соответствует сильной кислоте. Кроме того, CuZnAl-LDO (H) образец также показал два пика десорбции. Обнаружен первый пик между 350 и 400 ° C и относился к умеренной кислоте. В второй пик десорбции наблюдался в диапазоне 500–600 ° C и соответствовал сильной кислоте Льюиса.Аналогичным образом CuZnAl-LDO (N) образец показал два пика десорбции, один в диапазоне 300–400 ° C и еще в диапазоне 500–600 ° C, что были отнесены к умеренным и сильным кислотам соответственно. 40 Эти результаты указывают на широкое распространение умеренно и слабокислых центров катализатора. Более того, существование кислотных центров было связано с вкладом различных оксиды металлов. По сравнению с катализаторами CuZnAl-LDO (A) и CuZnAl-LDO (H), количество умеренно и сильнокислых центров в CuZnAl-LDO (N) увеличилось, что, безусловно, было результатом присутствия частиц Cu.Впоследствии мы провели комплексный анализ ИК-спектров. пиридина, адсорбированного на катализаторах, чтобы дополнительно охарактеризовать типы кислотных центров и для подтверждения концентраций кислоты.

NH 3 -TPD профили катализаторов CuZnAl-LDO S .

Чтобы получить больше информации об изменениях в Бренстеде (B) и Кислотные центры Льюиса (L), свойства катализаторов исследованы на основе взаимодействий между образцами и молекулами зонда ИК-спектров пиридина.Инфракрасное преобразование Фурье (FT-IR) спектры катализаторов с использованием пиридина в качестве молекулы зонда были получают в интервале температур 200–350 ° С. Расчетный Количества кислот B и L приведены в таблице 4. Характерная ИК-полоса при 1540 см –1 была приписана ионам пиридина в кислоте B. центров, а полоса около 1450 см –1 соответствует пиридину, связанному с L-кислотными центрами. 41 В CuZnAl-LDO (N) кислотные центры B проявляли пик на 1540 см –1 .Кроме того, пик на 1490 см –1 был отнесен как к B, так и к L-кислотным центрам. В пики при 1450 и 1610 см –1 соответствовали L кислотные центры. 42 Указанные полученные результаты что количество кислотных центров, то есть B, L, и общая кислотная центров в CuZnAl-LDO (N) было больше, чем в других катализаторах. Результаты оценки спектроскопии FT-IR соответствовали измерениям NH 3 -TPD. Было установлено, что CuZnAl-LDO (N) проявляет сильнейшая кислотность.Кроме того, кислотность была связана с катализатором. активность, которая была в порядке CuZnAl-LDO (N)> CuZnAl-LDO (A) > CuZnAl-LDO (H). Таким образом, повышенное количество кислой сайтов привело к усилению каталитической активности ацетилена карбонилирование ().

FT-IR пиридин спектры для катализаторов CuZnAl-LDO S .

Таблица 4

Кислотные свойства катализаторов с различными Обработка

катализаторы T T L T B S W 903 903 903 903 903 903 903 903 903 903 903 903 903 903 903 903 903 903 L W B
CuZnAl-LDO (A) 9.98 1,69 8,30 0,49 1,36 1,20 6,94
CuZnAl-LDO (н.
CuZnAl-LDO (H) 7,12 4,23 2,89 0,16 0,28 4,07 2,61
9000 Теория функциональной плотности были выполнены с использованием метода проекционно-усиленной волны (PAW). 43,44 Обменный функционал обработан с использованием приближения обобщенного градиента. функционала Пердью – Берка – Эрнцерхофа. Отключение энергия базиса плоской волны была установлена ​​на уровне 500 эВ для оптимизации атомной и сотовые расчеты. Расстояние вакуума в перпендикулярном направлении до плоскости катализатора составляла не менее 12 Å. Бриллюэн интегрирование зон выполнялось с использованием 4 × 4 × 1 выборки по Monkhorst – Pack k для примитивной ячейки. 45 Самосогласованные вычисления использовали сходимость энергетический порог 10 –5 эВ.Равновесная решетка константы были оптимизированы с учетом максимального напряжения каждого атома в пределах 0,05 эВ / Å. Поправки Хаббарда U (DFT + U ) для 3d переходных металлов проводились согласно ранее сообщенные методы. В настоящем исследовании барьер реакции был рассчитан на основе подхода переходного состояния. а иллюстрирует подробный одномерный диаграммы потенциальной энергии, включая три типа валентных состояний Cu а также геометрии переходных состояний в c.Было установлено, что Молекула ацетилена адсорбировалась на поверхности атома Cu. В кроме того, ненасыщенный атом углерода ацетилена был связан с атом углерода молекулы CO. Этот шаг поглотил тепло, и потенциал установлен барьер для реакции на поверхности Cu + . при 38,54 ккал моль -1 . Более того, потенциальные препятствия для реакций на поверхности Cu 2+ и Cu 0 определены при 49,97 и 57,98 ккал-моль –1 , соответственно.Впоследствии в молекулы воды введен гидроксил фрагментов, генерирующих АК на атомах Cu на поверхности адсорбированной состояния. Примечательно, что поверхность одновалентной Cu показывала наименьшее потенциальный барьер. b демонстрирует подробные одномерные диаграммы потенциальной энергии с различным содержанием Cu + , а геометрия переходные состояния показаны в d. Как видно, высокое содержание Cu + коррелирует с самым низким энергетическим барьером. На основании деятельности Катализаторы, показанные в CuZnAl-LDO (N), показали наиболее оптимальные характеристики.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.