Карбидный способ получения ацетилена: Карбидный метод получения ацетилена – Справочник химика 21

alexxlab | 14.03.1992 | 0 | Разное

Содержание

Карбидный метод – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Карбидный метод

Cтраница 2

Технология последней стадии карбидного метода производства ацетилена – процесса генерации ацетилена значительно проще технологии предыдущих стадий. Процесс генерации ацетилена из карбида кальция основан на разложении последнего водой.  [16]

Ацетилен, полученный карбидным методом, имеет высокую концентрацию ( свыше 99 объемн.  [18]

Ацетилен, получаемый карбидным методом, имеет высокую концентрацию после очистки от примесей ( 99 9 %) и пригоден для любых целей органического синтеза. До сих пор еще имеются утверждения, что ацетилен из карбида кальция наиболее чистый и для ряда процессов органического синтеза не может быть заменен ацетиленом, получаемым из углеводородного сырья.  [19]

В производстве ацетилена карбидным методом

имеется несколько таких сочетаний, ведущих к существенным экономическим следствиям. Примерами являются использование гашеной извести, получаемой при обработке карбида кальция водой для строительных целей как вяжущего, и использование шламов для производства цемента.  [20]

Широкое промышленное применение получил карбидный метод, требующий, однако, значительной затраты электроэнергии, расходуемой для образования карбида кальция ( на 1 кг ацетилена затрачивается 1 кет.  [21]

Несмотря на ряд усовершенствований карбидный метод производства является энергоемким и дорогим.  [22]

Современное производство ацетилена по карбидному методу является комбинированным производством. В нем объединены производства оксида кальция обжигом известняка, получения карбида кальция и его гидратации, а также регенерация возвратной извести и использование оксида углерода ( II) для обогрева обжиговых печей и машин кальцинации гидроксида кальция.  [24]

Как определяют влажность красителей карбидным методом.  [25]

В процессе получения ацетилена карбидным методом 85 % 1 теплоты, выделяемой в результате химической реакции, снимается за счет испарения воды.  [26]

Остановимся весьма кратко на карбидном методе получения ацетилена, до сих пор рассматриваемом как эталон.  [27]

Приведенные сравнительные характеристики позволяют отнести карбидный метод к устаревшим и малоэкономичным для получения ацетилена в больших масштабах. Термоокислительный крекинг метана при одновременном использовании побочно получаемого синтез-газа экономически более целесообразен, чем метод электрокрекинга. Имеются сведения об осуществлении и развитии в ряде стран производства ацетилена методом термоокислительного крекинга углеводородов.  [28]

Эти способы выгодно отличаются от карбидного метода отсутствием прямого расхода электроэнергии и являются перспективными для районов с месторождениями природного газа, лишенных дешевой электроэнергии.  [29]

Матиньоном проведены заводские опыты по карбидному методу, не отвечает действительности.  [30]

Страницы:      1    2    3    4

Карбидный способ получения ацетилена — Студопедия

Номенклатура

Алкинами, ацетиленовыми углеводородами называют углеводороды, в состав молекул которых входят как минимум два углеродных атома, находящиеся в состоянии sp-гибридизации и соединенные друг с другом тремя связями.

Алкины образуют гомологический ряд с общей формулой СnН2n-2.

Первым членом гомологического ряда является ацетилен имеющий молекулярную формулу С2Н2 и структурную формулу СНºСН. В силу особенности sp-гибридизации молекула ацетилен имеет линейное строение. Наличие двух π-связей расположенных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях предполагает расположение α-атомов замещающих групп на линии пересечения плоскостей, в которых расположены π-связи. Поэтому связи атомов углерода, затраченные на соединение с другими атомами или группами жестко расположены на линии под углом 1800 друг к другу. Строение системы тройной связи в молекулах алкинов определят их линейное строение.

Особенность строения молекул алкинов предполагает существование изомерии положения тройной связи. Структурная изомерия, обусловленная строением углеродного скелета, начинается с пятого члена гомологического ряда.

1. Изомерия положения тройной связи. Например:

2. Структурные изомеры. Например:

 

Первый член гомологического ряда носит тривиальное название «ацетилен».

По рациональной номенклатуре ацетиленовые углеводороды рассматриваются как производные ацетилена, Например:

По номенклатуре ИЮПАК названия алкинов образуются заменой суффикса «ан» на «ин». Главную цепь выбирают таким образом, чтобы в нее попала тройная связь. Нумерацию углеродных атомов начинают с того конца цепи, к которому ближе тройная связь. При наличии в молекуле двойной и тройной связей двойная связь имеет меньший номер. Например:

Тройная связь может быть концевой (терминальной, например, в пропине) или «внутренней», например в 4-метил-2-пентине.

При составлении названий радикал -СºСН называют «этинил».

 

Способы получения.

2.1 Промышленные способы.

В промышленных условиях получают главным образом ацетилен. Существуют два способа получения ацетилена.

Карбидный способ получения ацетилена

Ацетилен впервые карбидным способом был получен Фридрихом Велером в 1862г. Появление карбидного способа положило начало широкому применению ацетилена, в том числе и в качестве сырья в органическом синтезе. До настоячщего времени карбидный способ является одним из основных промышленных источников ацетилена. Способ включает две реакции:

Номенклатура

Алкинами, ацетиленовыми углеводородами называют углеводороды, в состав молекул которых входят как минимум два углеродных атома, находящиеся в состоянии sp-гибридизации и соединенные друг с другом тремя связями.


Алкины образуют гомологический ряд с общей формулой СnН2n-2.

Первым членом гомологического ряда является ацетилен имеющий молекулярную формулу С2Н2 и структурную формулу СНºСН. В силу особенности sp-гибридизации молекула ацетилен имеет линейное строение. Наличие двух π-связей расположенных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях предполагает расположение α-атомов замещающих групп на линии пересечения плоскостей, в которых расположены π-связи. Поэтому связи атомов углерода, затраченные на соединение с другими атомами или группами жестко расположены на линии под углом 180

0 друг к другу. Строение системы тройной связи в молекулах алкинов определят их линейное строение.

Особенность строения молекул алкинов предполагает существование изомерии положения тройной связи. Структурная изомерия, обусловленная строением углеродного скелета, начинается с пятого члена гомологического ряда.

1. Изомерия положения тройной связи. Например:

2. Структурные изомеры. Например:

 

Первый член гомологического ряда носит тривиальное название «ацетилен».

По рациональной номенклатуре ацетиленовые углеводороды рассматриваются как производные ацетилена, Например:

По номенклатуре ИЮПАК названия алкинов образуются заменой суффикса «ан» на «ин». Главную цепь выбирают таким образом, чтобы в нее попала тройная связь. Нумерацию углеродных атомов начинают с того конца цепи, к которому ближе тройная связь. При наличии в молекуле двойной и тройной связей двойная связь имеет меньший номер. Например:


Тройная связь может быть концевой (терминальной, например, в пропине) или «внутренней», например в 4-метил-2-пентине.

При составлении названий радикал -СºСН называют «этинил».

 

Способы получения.

2.1 Промышленные способы.

В промышленных условиях получают главным образом ацетилен. Существуют два способа получения ацетилена.

Карбидный способ получения ацетилена

Ацетилен впервые карбидным способом был получен Фридрихом Велером в 1862г. Появление карбидного способа положило начало широкому применению ацетилена, в том числе и в качестве сырья в органическом синтезе. До настоячщего времени карбидный способ является одним из основных промышленных источников ацетилена. Способ включает две реакции:

Главная — Школа №619

Добро пожаловать

Школа 619 – ты перекресток надежд, место, где встречаются настоящее, прошлое, будущее.
Школа 619 – ты привычно держишь руку на пульсе времени, смотришь вперед.
Школа 619 – вот уже 20 лет ты учишь и учишься, экспериментируешь и ошибаешься, потому что ты – одна из первых в стране, пошла по пути развития инновационного образовательного поведения.
Сегодня Школа №619 Калининского района Санкт-Петербурга – лидер образования, интерактивная площадка, куда съезжаются для обмена опытом взрослые и дети из разных регионов России и других стран. Одно из самых ценных и значимых событий недавнего времени – заключение договора о сотрудничестве с ереванской школой №8 им. А. С Пушкина, с которого началась теплая и крепкая дружба двух школ. Для нас это страничка новой истории.

Один из слоганов школы, родившийся 20 лет назад – «Дети и взрослые, объединяйтесь!» – сегодня стал общим направлением движения: дети и взрослые вместе обсуждают вопросы совершенствования системы образования, вместе совершают научные открытия, вместе творят и выходят на сцену, – вместе идут к общему успеху!
В области образования грядут глобальные изменения. Ученые утверждают: чтобы добиться реального успеха, нужно развивать в себе те способности, которые недоступны искусственному интеллекту, – креативность, воображение, инициативу, лидерские качества.
Школа № 619 делает ставку на развитие личности ребенка и его лидерских качеств. Здесь ребенок с первых дней ученичества пробует свои силы в разных видах творческой, научной, спортивной и общественной деятельности. В школе создано пространство, в котором ученику предоставлены все возможности для раскрытия своей индивидуальности.
Собственная научно-практическая конференция «Многогранная Россия» и STA-лаборатория, проект «Абитуриент», лидерское движение, Малые Олимпийские игры, студии танца и вокала, легоконструирование и робототехника, детский театр, студия КВН и школьное ТВ, многообразие спортивных секций и собственный литературно-художественный журнал, обучение с оздоровлением, поддержка одаренных учащихся, творческие выезды во время каникул – вот он, настоящий праздник интеллекта, творчества, здоровья, воображения.
Школа 619 – ты как оркестр, где каждый музыкант, инструмент ведет свою партию, а в целом – рождается искусство. Ведь только тогда, когда школа поднимается от ремесла до искусства, она способна дать достойное образование и воспитание.

Получение – Получение и свойства алкинов

Карбидный метод (промышленный способ)

Прокаливанием в электрических печах смеси оксида кальция с коксом при 1800—2000°С получают карбид кальция:

{\displaystyle {\mbox{CaO}}+3{\mbox{C}}\rightarrow {\mbox{CaC}}_{2}+{\mbox{CO}}}

При действии на полученный карбид воды образуется гидроксид кальция и ацетилен:

{\displaystyle {\mbox{CaC}}_{2}+2{\mbox{H}}_{2}{\mbox{O}}\rightarrow {\mbox{C}}_{2}{\mbox{H}}_{2}+{\mbox{Ca(OH)}}_{2}}

Пиролиз углеводородов (промышленный способ)

Суть способа заключается в пропускании над специальной огнеупорной насадкой смеси природного газа с воздухом, который сгорая поднимает температуру до 1500 °C. Затем на насадке происходит пиролиз метана:

{\displaystyle 2{\mbox{CH}}_{4}\rightarrow {\mbox{C}}_{2}{\mbox{H}}_{2}+3{\mbox{H}}_{2}}

Крекинг природного газа (промышленный способ):

1. Электрокрекинг заключается в пропускании метана между двумя металлическими электродами с огромной скоростью. Температура 1500—1600°С. 
2. Термоокислительный крекинг: в методе используется частичное окисление метана благодаря теплоте, образующейся при его сгорании:

{\displaystyle 6{\mbox{CH}}_{4}+4{\mbox{O}}_{2}\rightarrow {\mbox{C}}_{2}{\mbox{H}}_{2}+8{\mbox{H}}_{2}+3{\mbox{CO}}+{\mbox{CO}}_{2}+3{\mbox{H}}_{2}{\mbox{O}}}

Метод прямого синтеза: 

Углерод напрямую взаимодействует с водородом при очень высоких температурах:

{\displaystyle 2{\mbox{C}}+{\mbox{H}}_{2}\rightarrow {\mbox{C}}_{2}{\mbox{H}}_{2}}

Электролиз солей непредельных карбоновых кислот:

В 1864 году Кекуле получил ацетилен электролизом фумарата и малеата натрия:

{\displaystyle {\mbox{NaOOCCH}}\!\!=\!\!{\mbox{CHCOONa}}+2{\mbox{H}}_{2}{\mbox{O}}\rightarrow {\mbox{C}}_{2}{\mbox{H}}_{2}+2{\mbox{CO}}_{2}+2{\mbox{NaOH}}+{\mbox{H}}_{2}}

Аналогично получается ацетилен и из акрилата натрия.

Дегидрогалогенирование галогеналканов и галогеналкенов (лабораторный способ):

Реакция дегидрогалогенирования проводят действием сильного основания на дигалогеналканы:

В качестве дегидрогалогенирующего агента удобно использовать амид натрия в жидком аммиаке:

Алкилирование алкинов (лабораторный способ):

Алкилирование алкинов с концевой тройной связью производится по следующей схеме:

Прочие лабораторные способы получения алкинов:

На первой стадии идет образование дибромалкена:

На второй стадии происходит отщепление брома:

  • Разложение дигидразонов:

  • Перегруппировка Фрича-Буттенберга-Вихелля — превращение 1,1-диарил-2-дигалогенэтиленов в производные ацетилена под действием сильных оснований:

Получение ацетилена

Получение алкинов – реакции


Технологии производства ацетилена в XX веке. Основные тенденции их развития в парадигме низкоуглеродной экономики будущего | Шляпин

1. Schobert H. // Chemical reviews. 2014. V. 114. №. 3. Р. 1743-1760.

2. Pässler P. et al. Acetylene //Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. – 2000.

3. https://ec.europa.eu/clima/policies/eu-climate-action/law_en (дата обращения: 25.08.2021)

4. Технология переработки углеводородных газов: Учебник для вузов / В.С. Арутюнов, И.А. Голубева, О.Л. Елисеев, Ф.Г. Жагфаров. М.: Юрайт, 2020. 723 с. (Высшее образование). Текст: электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. URL: https://urait.ru/bcode/447433 (дата обращения: 25.08.2021)

5. https://www.prnewswire.com/news-releases/acetylene-industry-review-2015-2019-and-forecast-to-2030—growing-applications-across-various-industries-301005161.html (дата обращения: 25.08.2021)

6. https://www.reportsanddata.com/report-detail/acetylene-market (дата обращения: 25.08.2021)

7. https://www.globenewswire.com/news-release/2019/04/12/1803145/0/en/Global-Acetylene-Gas-Market-is-Projected-to-Grow-at-US-6090-Mn-by-2025-End-QY-Research-Inc.html (дата обращения: 25.08.2021)

8. https://www.statista.com/statistics/933160/global-market-value-of-acetylene (дата обращения: 25.08.2021)

9. https://www.marketintellica.com/report/MI42508-global-acetylene-gas-market-study-2016 (дата обращения: 25.08.2021)

10. I. Kudryashova, E. Kharlampenkov, N. Zakharova, A. Kolevatova. Ecological-and-Economic Evaluation of Vinyl Chloride Production in Mineral Resource Clusters. E3S Web of Conferences 41, 02025 (2018). IIIrd International Innovative Mining Symposium; https://doi.org/10.1051/e3sconf/20184102025 (дата обращения: 25.08.2021)

11. https://ru.scribd.com/doc/40218529/Petrochemical-Industry-Overview-Chemical-Economics-Handbook-SRI-Consulting (дата обращения: 25.08.2021)

12. https://www.iea.org/reports/the-future-of-petrochemicals (дата обращения: 25.08.2021)

13. https://ihsmarkit.com/products/chemical-technology-pep-ethylene-ethane-steam-cracking-29h.html (дата обращения: 25.08.2021)

14. Wang B. et al. // Journal of Cleaner Production. 2021. V. 295. Р. 126377.

15. Huo H. et al. // Energy. 2021. Р. 120566.

16. Teong S.P., Zhang Y. // Journal of Bioresources and Bioproducts. 2020. V. 5. P. 96-100.

17. Guo J., Zheng D. // Industrial & engineering chemistry research. 2012. V. 51. №. 41. P. 13414-13422.

18. Diercks R. et al. // Chemical Engineering & Technology: Industrial Chemistry‐Plant Equipment‐Process Engineering‐Biotechnology. 2008. V. 31. №. 5. P. 631-637.

19. Mi Y., Zheng D., Jiang X. // Journal of Cleaner Production. 2016. V. 112. P. 1676-1682.

20. Mi Y. et al. // Fuel processing technology. 2014. V. 119. P. 305-315.

21. Mustafa A. et al. // Journal of Energy Chemistry. 2020. V. 49. P. 96-123.

22. Kanniche M. et al. // Applied Thermal Engineering. 2010. V. 30. №. 1. P. 53-62.

23. Bhown A.S., Freeman B.C. // Environmental science & technology. 2011. V. 45. №. 20. P. 8624-8632.

24. Li A. et al. // ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 2018. V. 6. №. 8. P. 9560-9565.

25. Li Y. et al. // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2016. V. 55. №. 18. P. 5257-5262.

26. Liu Q. et al. // CIESC J. 2013. V. 64. P. 2573-2579.

27. Сафаралеева Р.А. Современные технологии получения ацетилена // Международная научно-практическая конференция молодых исследователей им. Д.И. Менделеева. 2016. С. 158–160.

28. Zhang Q., Wang J., Wang T. // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2016. V. 55. №. 30. P. 8383-8394.

29. Yefei L.I.U. et al. // Chinese Journal of Chemical Engineering. 2011. V. 19. №. 3. P. 424-433.

30. Fincke J.R. et al. // Plasma Chemistry and Plasma Processing. 2002. V. 22. №. 1. P. 105-136.

31. Holmen A., Rokstad O.A., Solbakken A. // Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development. 1976. V. 15. №. 3. P. 439-444.

32. Kang H. et al. // Fuel Processing Technology. 2016. V. 148. P. 209-216.

33. Антонов В.Н., Лапидус А.С. Производство ацетилена. М.: Химия, 1970. 415 с.

34. Kopylov S.N., Gubina T.V. // Russian Journal of Physical Chemistry A. 2016. V. 90. №. 1. P. 43-47

35. Likhanov V.A., Rossokhin A.V. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IOP Publishing, 2020. V. 734. №. 1. P. 012207.

36. Трошин К.Я., Борисов А.А. // Горение и взрыв. 2017. Т. 10. №. 1. С. 34–38.

37. Chen L. et al. // Proceedings of the Combustion Institute. 2019. V. 37. №. 4. P. 5715-5722.

38. BASF, Preparation of acetylene and synthesis gas, US5789644 A, 1998.

39. HOECHST, GB Patents Nos. 921,305 and 958,046.

40. Трошин К.Я. // Химическая физика. 2019. Т. 38. №. 8. С. 3–11.

41. Li H.F. et al. // Angewandte Chemie. 2018. V. 130. №. 10. P. 2692-2696.

42. Hall K.R., Cantrell J.G., Weber, Jr B.R. // Natural Gas Processing from Midstream to Downstream. 2018. P. 499-507.

43. Zhang Q., Wang J., Wang T. // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2017. V. 56. №. 18. P. 5174-5184.

44. Порсин А.В. и др. // Теоретические основы химической технологии. 2014. Т. 48. №. 4. С. 426–433.

45. Wang Z., Zheng D., Jin H. // International journal of hydrogen energy. 2007. V. 32. №. 16. P. 4030-4039.

46. Гарифзянова Г.Г. // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2008. Т. 51. № 11. С. 98–100.

47. Zhifang W., Zheng D. // Chinese Journal of Chemical Engineering. 2008. V. 16. №. 5. P. 812-818.

48. Cao S., Wang D., Wang T. // Chemical engineering science. 2010. V. 65. №. 8. P. 2608-2618.

49. Gladish H. // Hydrocarbon Process. Petrol. Refiner. 1962. V. 41. P. 159-164.

50. Slovetskii D.I. // Petroleum Chemistry. 2006. V. 46. №. 5. P. 295-304.

51. Mueller R., Kaske G. // Erdoel Kohle, Erdgas, Petrochem. Brennst.-Chem.;(Germany, Federal Republic of). 1984. V. 37. №. 4.

52. Slovetskii D.I. // High Energy Chemistry. 2006. V. 40. №. 2. P. 86-92.

53. Olsvik O., Rokstad O. A., Holmen A. // Chemical Engineering & Technology: Industrial Chemistry-Plant Equipment-Process Engineering-Biotechnology. 1995. V. 18. №. 5. P. 349-358.

54. Dinh D.K. et al. // RSC advances. 2019. V. 9. №. 56. P. 32403-32413.

55. Krestinin A.V. // Combustion and Flame. 2000. V. 121. №. 3. P. 513-524.

56. Krestinin A.V., Moravsky A.P. // Chemical physics letters. 1998. V. 286. №. 5-6. P. 479-484.

57. Slovetskii D.I. et al. // High Energy Chemistry. 2002. V. 36. №. 1. P. 44-52.

58. An H. et al. // Fuel Processing Technology. 2018. V. 172. P. 195-199.

59. Bao W. et al. // Journal of chemical industry and engineering China. 2008. V. 59. №. 2. P. 472.

60. Kim K.S. et al. // IEEE transactions on plasma science. 2005. V. 33. №. 2. P. 813-823.

61. Juan L. et al. // Plasma Science and Technology. 2003. V. 5. №. 3. P. 1815.

62. Fincke J.R. et al. // Industrial & engineering chemistry research. 2002. V. 41. №. 6. P. 1425-1435.

63. Fincke J.R. et al. // Plasma Chemistry and Plasma Processing. 2002. V. 22. №. 1. P. 105-136.

64. Bolouri K.S., Amouroux J. // Plasma chemistry and plasma processing. 1986. V. 6. №. 4. P. 335-348.

65. Yao S., Nakayama A., Suzuki E. // Catalysis today. 2001. V. 71. №. 1-2. P. 219-223.

66. Li X.S. et al. // Journal of Physics D: Applied Physics. 2008. V. 41 №. 17. P. 175203.

67. Inada Y. et al. // Journal of Physics D: Applied Physics. 2014. V. 47. №. 17. P. 175201.

68. Dors M. et al. // Plasma Chemistry and Plasma Processing. 2014. V. 34. №. 2. P. 313-326.

69. Diamy A.M. et al. // Vacuum. 2001. V. 61. №. 2-4. P. 403-407.

70. Heintze M., Magureanu M. // Journal of applied physics. 2002. V. 92. №. 5. P. 2276-2283.

71. Liu C., Mallinson R., Lobban L. // Journal of catalysis. 1998. V. 179. №. 1. P. 326-334.

72. http://vyazma-gas.ru/index.php/poleznaya-informatsiya/2015-01-25-16-12-15/istoriya-atsetilena (дата обращения: 25.08.2021)

73. Bittner D., Wanzl W. // Fuel Processing Technology. 1990. V. 24. P. 311-316.

74. Peuckert C., Baumann H., Bittner D., Klein J., Juntgen H. Method for production of Acetylene. U.S. Patent 4,378,232, March 29, 1983.

75. Fei W. et al. // Plasma Science and Technology. 2006. V. 8. №. 3. P. 307.

76. Yan B. et al. // Chemical engineering journal. 2012. V. 207. P. 109-116.

77. Jupudi R.S., Zamansky V., Fletcher T.H. // Energy & Fuels. 2009. V. 23. №. 6. P. 3063-3067.

78. Fletcher T.H., Barfuss D., Pugmire R.J. // Energy & Fuels. 2015. V. 29. №. 8. P. 4921-4926.

79. Richards A.P., Fletcher T.H. // Fuel. 2016. V. 185. P. 171-180.

80. Ma J. et al. // Fuel Processing Technology. 2017. V. 167. P. 721-729.

81. Shuang Y. et al. // Energy & Fuels. 2010. V. 24. №. 5. P. 2991-2998.

82. Wu C., Chen J., Cheng Y. // Fuel Processing Technology. 2010. V. 91. №. 8. P. 823-830.

83. Chen L. et al. // Journal of Physics D: Applied Physics. 2009. V. 42. №. 5. P. 055505.

84. Bao W.R., Chang L.P., Lu Y.K. // Process safety and environmental protection. 2006. V. 84. №. 3. P. 222-226.

85. Mueller R., Kirker L., Peuckert C. Process for the production of acetylene and synthesis or reduction gas from coal in an electric arc process. U.S. Patent 4,588,850, May 13, 1986.

86. Berkowitz N. An introduction to coal technology academic press // New York. 1979. V. 36.

87. Peuckert C., Müller R. // Proceedings of the Seventh International Symposium on Plasma Chemistry, ed. CJ Timmermans. 1985. P. 274-279.

88. Yan B., Lu W., Cheng Y. China goes green: cleaner production of chemicals. 2012.

89. Zhang M. et al. // Energies. 2017. V. 10. №. 4. P. 513.

90. Zhang M. et al. // Chemical Engineering and Processing-Process Intensification. 2018. V. 128. P. 257-262.

91. López J.A., Lu C. // IEEE Transactions on Power Systems. 2020. V. 35. №. 5. P. 3459-3469.

92. Arora K. et al. // Mathematics. 2021. V. 9. №. 2. P. 186.

Урок по теме: Алкины Цели

Урок по теме:

Алкины

Цели:
  • Изучить новый класс органических соединений – алкины, рассмотреть физические и химические свойства, способы получения ацетилена
  • Способствовать дальнейшему расширению у учащихся научных знаний, формированию научно-теоретического мышления
  • Совершенствовать умения и навыки в написании формул веществ и уравнений химических реакций.
  • Что такое углеводороды?
  • Какие углеводороды относятся к непредельным?
  • Что такое алкины?
  • Что такое гибридизация? Виды гибридизации?
  • Каково строение молекулы ацетилена?
  • Тип гибридизации?
  • Угол связи?
  • Длина связи?
  • Форма молекулы?
  • Типы химической связи?
  • Что такое π-связь?
  • Какие виды изомерии характерны для алкинов?

Назовите вещество

локанты и знаки

числительные

префиксы

корни

суффиксы

1

ди

метил

эт

ан

2

три

этил

проп

ен

3

тетра

пропил

бут

ин

4

пента

амино

пент

ол

5

гекса

хлор

гекс

аль

,

гепт

овая кислота



окт

CH₃ CH₃

І І


CH ≡ C — C — C H ₂ — C H — C H ₃

І

C ₂ H ₅


Получение алкинов

1. Метановый способ 2СН4 → С2Н2 + 3Н2 (при t =15000С)

Получение алкинов

2. Карбидный способ СаС2 + 2Н2О → С2Н2 + Са(ОН)2

3.*Из дигалогеналканов

спиртовым раствором щелочи СН3—СН—СН—СН3 + 2КОН → СН3—С ≡ С—СН3 + 2КВr + 2Н2О І І Br Br

Физические свойства

Ацетилен – газ легче воздуха, мало растворим в воде, в чистом виде почти без запаха. Изменения физических свойств углеводородов ряда ацетилена (так же как у алканов и алкенов) подчиняются общим закономерностям: при увеличении относительной молекулярной массы повышается температура кипения веществ.

Электрофильное присоединение

Происходит в две стадии по месту расположения пи- связи (сначала разрушается одна пи-связь, образуется алкен, затем вторая – образуется алкан).

1. Галогенирование (присоединение галогенов):

1 стадия. СН ≡ СН + Br2 (р-р) → СНВr = СНВr;

1,2-дибромэт

ен

2 стадия. СНВr = CHBr + Br2 (р-р) → СНВr2— CHBr2

1,1,2,2-тетрабромэт

ан

Суммарное уравнение:

CH ≡CH + 2Br₂→CHBr₂—CHBr₂


Качественная реакция на пи-связь обесцвечивание бромной воды.

Гидрирование

Закончить уравнения реакций.

2. Присоединение водорода:

СН ≡ СН + Н2 → Y

1 стадия: СН ≡ СН + Н2 → X;

2 стадия: X + H₂ → Y.

Ответ для реакции гидрирования

Присоединение водорода:

СН ≡ СН + 2Н2 → CH₃—CH₃

1 стадия: СН ≡ СН + Н2 → CH₂=CH₂;

2 стадия: CH₂=CH₂ + H₂ → CH₃—CH₃.

Гидрогалогенирование

Гидрогалогенирование

Составить уравнение реакции 1 стадии присоединения хлороводорода.

3.присоединение галогеноводорода

СН ≡ СН + НСl → X

СН ≡ СН + НСl → СН2= СНСl – винилхлорид

Продукт первой стадии винилхлорид используется в промышленности для реакций полимеризации получают полимер-поливинилхлорид (ПВХ) имеет важное промышленное значение.

Гидратация

Реакция присоединения воды в присутствии солей ртути – реакция Кучерова :

СН ≡ СН + НОН → СН3—С = О ацетальдегид

І

H

Окисление

Окисление

1. Горение(закончить уравнение реакции):

С2Н2 + О2 → ?

Ацетилен горит коптящим пламенем, т.к. соотношение атомов углерода и водорода в соединении одинаково.

2.*Обесцвечивание раствора перманганата калия КМnО4

качественная реакция на пи-связь:

СН ≡ СН + КМnО4 → СООН—СООН

Реакции полимеризации

Реакции полимеризации

1.*

Димеризация:

СН ≡ СН + СН ≡ СН → СН≡ С—СН=СН2 (CuCl)

бутен-1-ин-3 (винилацетилен)

2.

Тримеризация:

СН ≡ СН + СН ≡ СН + СН ≡ СН → С6Н6 бензол ( t=6000С, катализатор уголь активированный Сакт)

Неоконченный текст

Вещество с формулой C₂H₂ называется ¹ _ _ _ _ .

Он является первым гомологом класса ² _ _ _ _ _.

По агрегатному состоянию это ³ _ _ _ _ _ . С галогенами, водородом, галогеноводородами и водой он вступает в реакции ⁴ _ _ _ _ _ , так как в его молекуле присутствует ⁵ _ _ _ _ _ связь. При взаимодействии с водой в присутствии солей ртути он образует ⁶ _ _ _ _ _. При реакции ⁷ _ _ _ _ из него получается бензол.

ацетилен тримеризации ацетальдегид

Выполните задание

1 уровень

Закончить уравнения реакций:

1. C₂H₂+Cl₂→

2. C₃H₄+O₂→

3. CH ≡ CH—CH₃+HBr→

4. CH ≡ CH—CH₃ + H₂→


2 уровень

С какими из перечисленных веществ будет реагировать ацетилен: бром, метан, водород, хлороводород? Напишите уравнения возможных реакций, укажите условия их протекания.


Домашнее задание
  • Выучить конспект по теме: Алкины
  • 2. Решить задачу: «Найти молекулярную формулу углеводорода, массовая доля углерода в котором составляет 85,7%, относительная плотность паров этого вещества 2 по оксиду углерода (IV) равна 1,593.



Достарыңызбен бөлісу:

10 кл.Гомологический ряд алкинов,изомерия и номенклатура. Получение. | План-конспект урока по химии (10 класс) по теме:

Гомологический ряд алкинов,изомерия и номенклатура. Получение.

Основные понятия (впервые вводимые): тройная  химическая связь, SP – гибридизация.

Демонстрация: получение ацетилена карбидным способом.

Оборудование: таблица строения ацетилена, проектор для демонстрации презентации.

Цель урока: Познакомить уч-ся с гомологическим рядом, изомерией и номенклатурой алкинов, с электронным и пространственным строением ацетилена. Рассмотреть способы получения ацетилена, и в первую очередь карбидный и метановый. Раскрыть взаимосвязь органических и неорганических веществ.

Изложение.

   Мы продолжаем изучение непредельных углеводородов.

Вопрос: Какие соединения называются непредельными?

– непредельные,ненасыщенные, поскольку не до предела насыщены атомами водорода (или атомами других элементо).

Сегодня мы познакомимся со вторым классом непредельных углеводородов – алкинами. Рассмотрение данного материала начнем с решения расчетной задачи на вывод формулы одного из представителей данного класса.

Задача. Вывести простейшую и истинную формулу углеводорода по данным анализа: массовая доля углерода – 92,3% , водорода – 7,7%.  1 литр газа имеет массу 1,16г.

Решение: С : Н = 92,3    7,7            

  1. 1

С : Н = 7,7 : 7,7 = 1 : 1         СН

Мr(CН) = 12+1=13               М= Vm* P= 22,4л/моль * 1,16г/л = 26г/моль

                                                 С2Н2

Это ацетилен – родоначальник данного класса углеводородов.

Запишем структурную формулу:

Н – С – С – Н

Такая формула существовать не может. Обратимся к электронному строению молекулы ацетилена.

Слайд 1

1.Электронное строение молекулы.

 

                                1S22S22P2

                            При перескоке электрона с S- уровня на Р-орбиталь.

Вопросы: 1. Что происходило у алканов,алкенов?

                 2. Какой тип гибридизации встречается в молекуле ацетилена?

 В гибридную связь вступает 1S и 1Р электрон, происходит

S + P          SP- гибридизация.

Вопрос: Что такое гибридизация?

– выравнивание облаков по форме и энергии

В результате образуется 2-а равноценных гибридных облака ,которые расположены под углом 180о.

Слайд 2

У каждого атома углерода остается 2Р-электрона, которые не изменили формы своего движения. Они располагаются перпендикулярно одна другой. А между атомами углерода возникает 2π связи. Т.о. образовалась тройная связь,состоящая из одной  σ-связи и 2π связи.

Вопрос: Какие связи относятся к σ- и π-типу?

Тип гибридизации определяет пространственное расположение атомов в молекуле. Центры ядер всех четырех атомов в ацетилене расположены на одной прямой, т.е. молекула линейна, величина угла НСС составляет 180о.

Вопросы: 1. Какая связь короче – двойная или тройная?

С-С  0,154нм ; С=С    0,134нм;    С≡С   0,120нм. Тройная связь короче двойной, энергия тройной связи больше,т.е. она является более прочной.

2.Гомологический ряд алкинов.

Подобно углеводородам ряда этилена, формулы углеводородов ряда ацетилена можно вывести из формул предельных углеводородов. Их названия образуются путем замены суффикса –ан  на –ин.

Что такое гомолог?

Слайд 3

СН   ≡  СН                                     С2Н2             ацетилен              этин

СН  ≡   С – СН3                                             С3Н4         метилацетилен    пропин

 

СН  ≡   С –СН2-СН3                                   С4Н6           этилацетилен      бутин  

СН ≡    С- СН2- СН2- СН3             С5Н8         пропилацетилен  пентин

Выведим общую формулу данного ряда

СН3 – СН3                 СН2 = СН2                  НС ≡ СН

Этан                           этилен                          ацетилен

Сnh3n+2                                            Cnh3n                         Cnh3n-2

(отщеплением 2-х атомов водорода – образовалась двойная связь; в алкинах появилась еще одна связь, следовательно водородов стало еще на два меньше, следовательно формула Сnh3n-2

3.Изомерия.

Вопрос: Какие виды изомерии характерны для данного класса?

Слайд 4

  1. изомерия углеродного скелета
  2. изомерия положения кратной связи

НС≡С- СН2- СН3    бутин-1

Н3С – С ≡С – СН3   бутин-2

  1. между гомологическими рядами  бутин-1 и бутадиен-1,2

Возможна ли геометрическая изомерия для алкинов?

– Нет, так как тройная связь предполагает линейное строение углеродной цепи,геометрическая изомерия в случае алкинов невозможна.

Вопрос: Почему число изомерных алкинов меньше, чем для алкенов с тем же числом атомов углерода?

– отсутствие цис- и трансизомерии.

4. Способы получения алкинов.

1) Карбидный способ. Впервые получил ацетилен и изучил некоторые его свойства анг. Химик Э.Деви (1836г.) при действии воды на карбид кальция.

Благодаря доступности сырья карбидный метод получения ацетилена также используется в промышленности.

Сырье: вода,уголь,известняк. Три стадии.

CaO + 3C           CaC2 + CO

C                   HOH           C- H

       Ca    +                                    + Ca(OH)2                       

C                   HOH           C- H

CaC2 + 2h3O            C2h3 + Ca(OH)2     (Демонстрация)

Этот способ удобен, но связан с большими затратами электроэнергии при получении карбида кальция.

Обратили внимание, что карбиды металлов при гидролизе ведут себя по-разному. Из карбида алюминия – метан, а из карбида кальция – ацетилен.

2) Наиболее перспективный способ получения – из природного газа

    Пиролиз метана   2СН4          С2Н2 + 3Н2 

При нагревании метана без доступа воздуха – разлагается на углерод (сажа) и водород. Этот процесс происходит через образования промежуточных продуктов, один из которых ацетилен. Как выделить, предотвратить дальнейшее разложение. Воздействие температуры должно быть кратковременным,т.е. метан попадает в нагретую зону реактора на доли секунды,после чего продукты реакции резко охлаждаются. Пиролиз метана используется для промышленного получения ацетилена с 1936г.

3)дегидрогалогенирование дигалогеналканов.

Вспомните способы получения алкенов. Один из способов – из галогеналканов. Пишу на доске Ур-е.

Вопрос: можно ли подобным образом построить тройную связь? Что для этого необходимо? Вероятно, надо взять производное с двумя атомами галогена.

СН3 – СНСl – Ch3Cl + 2 KOH  спирт  Ch4 – C ≡ CH  + 2KCl + 2h3O

Если позволяет время решаем задачу: №2 стр.50 (Рудзитис).

Дом.задание:$6 с.47; записи тетради, упр.3 с.51

Ноу-хау производят ацетилен на ацетиленовом заводе

Ацетилен — один из самых популярных газов, используемых в различных отраслях промышленности для кислородно-ацетиленовой сварки и резки. Он также используется в качестве сырья для производства различных химических веществ, таких как полиэфирные пластмассы, полиуретан и т. д. Газообразный ацетилен в чистом виде бесцветен и не имеет запаха. Технический ацетилен имеет характерный запах и горюч по своей природе. Сегодня этот газ производится в больших объемах на ацетиленовых газовых установках. Вы хотите знать его производственный процесс? Этот пост обсуждает процесс подробно.

Химическая реакция и сырье

Ацетилен состоит из двух атомов водорода и двух атомов углерода и химически представлен как C2h3. Этот углеводород производится одним из двух процессов — химической реакцией или термическим крекингом с использованием различных видов сырья. Карбид кальция является наиболее популярным сырьем, используемым для промышленного производства ацетилена. Его получают путем смешивания извести и кокса в доменной печи. Производимый продукт – карбид кальция.Он реагирует с водой с образованием газообразного ацетилена, и эту реакцию можно легко сформулировать как CaC2 + 2h3O → C2h3 + Ca(OH)2. Побочными продуктами этой реакции являются ацетилен, гидроксид кальция и тепло.

В процессе термического крекинга, с другой стороны, используются природные газы, в том числе нафта, сырая нефть, бункер С и другие. Эти газы подвергаются воздействию высокой температуры для получения ацетилена, водорода, двуокиси углерода, монооксида углерода и т. д. Ацетилен отделяют путем растворения продукта в таких растворителях, как безводный аммиак, вода, ацетон или охлажденный метанол.

Этот пост посвящен только производству ацетилена на заводах с использованием процесса химической реакции.

Подробная информация о производстве ацетилена на ацетиленовых газовых установках

Ацетиленовые установки могут различаться по конструкции; однако, как правило, они оснащены следующими компонентами и деталями, которые играют важную роль в производстве ацетилена:

  1. Тележка для наполнения бункера
  2. Пневматическая лебедка
  3. Генератор ацетилена
  4. Конденсатор-охладитель
  5. Скруббер аммиака
  6. Давление сушилки
  7. Acetylele очиститель
  8. очиститель Scrubber
  9. Acetylene Compressor
  10. Высокое давление между высоким давлением
  11. Высокий давление фильтр
  12. Назад ДАВЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ
  13. Арестуры воздушного компрессора
  14. пламя
  15. воздушный компрессор
  16. пневматический насос ацетона
  17. Пневматический шламовый насос

Процесс начинается с загрузки карбида кальция в тележку.В процессе используются различные размеры карбида кальция. Вот процесс, описанный по шагам:

  1. После загрузки тележки она загружается в бункер ацетиленового генератора.
  2. На следующем этапе карбид кальция смешивают с водой, и мгновенно образуется газообразный ацетилен. Карбид кальция добавляется с помощью механизма подачи карбида, который работает за счет измерения давления внутри корпуса генератора. По мере того как давление падает после добавления карбида, добавляется дополнительное количество карбида для поддержания реакции и поддержания потока ацетилена в технологическом потоке.
  3. Газ, полученный в процессе, проходит через охладитель-конденсатор, в котором используются трубы, окруженные водой, для охлаждения потока ацетилена, проходящего по трубам внутри охладителя.
  4. Скруббер аммиака использует воду для удаления аммиака из потока ацетилена. Делая это перед очистителем, очищающий материал прослужит в 5 раз дольше. Поскольку и охладитель, и аммиачный скруббер снижают температуру потока ацетилена, в потоке остается мало воды.
  5. Осушитель среднего давления затем используется для извлечения влаги до тех пор, пока не останется достаточное количество влаги, необходимое для процесса очистки. Хлористый кальций является средой, используемой для удаления влаги.
  6. Далее высушенный ацетилен пропускают через очиститель ацетилена, где из газа удаляют такие примеси, как фосфин, арсин, h3S. Если необходим технический ацетилен, процесс очистки можно обойти.
  7. Наконец, очищенный ацетилен проходит через скруббер очистителя для удаления любого очищающего материала, который мог выйти из очистителя.
  8. Затем ацетилен поступает в компрессор и поднимается от входного давления до желаемого конечного давления в цилиндре за счет прохождения трех ступеней сжатия.
  9. Поток ацетилена проходит через комплект осушителей высокого давления, удаляющих следы масла и удаляющих влагу. Без этого окончательного удаления влаги вода попадала бы в цилиндры.
  10. Когда ацетилен под высоким давлением поступает в коллекторы, он проходит через пламегасители с каждой стороны каждого запорного клапана.При высоком давлении ацетиленовые клапаны являются причиной большинства воспламенений, а пламегасители расположены таким образом, чтобы остановить пламя как можно быстрее, тем самым ограничивая возможность повреждения системы.
  11. Ацетилен спрессовывается в баллон с жидким ацетоном и пористым монолитным массовым наполнителем. Этот ацетон в наполнителе позволяет иметь в баллоне в 25 раз больше ацетилена, чем если бы ацетона не было.
  12. Соотношение ацетона и ацетилена всегда будет постоянным, но общее количество ацетона будет варьироваться в зависимости от размера баллона.
  13. Воздушный компрессор подает сжатый воздух для работы ацетонового насоса, насоса для известкового шлама и шаровых кранов с приводом на ацетиленовой установке.

Очевидно, что некоторые из этих деталей со временем могут выйти из строя, поэтому важно заменять их оригинальными деталями. В целом важно закупать ацетиленовые газовые установки у надежного производителя ацетиленовых установок, такого как Rexarc. Помимо ацетиленовых газовых установок, компания также предлагает широкий спектр комплектующих и запасных частей для установок, таких как автоацетоновые весы, автоматические лубрикаторы, карбидные тележки для заполнения бункеров, технологические салазки, автоматизированные осушители высокого давления, хлоркальциевые, и больше.

Твердосплавные измерительные наконечники и решения для ацетилена

В некоторых местах, где есть богатый уголь, но редкая нефть, необходимо преобразовать высокоэнергетический ацетилен в основной ацетилен в качестве химического материала из угля и электричества. Благодаря управлению регулированием газа и улучшению процесса производства ацетилена с помощью технологии карбида кальция можно не только повысить эффективность работы, но и лучше удовлетворить требования технологии производства. Это поможет увеличить экономические выгоды и снизить загрязнение окружающей среды.
НЕТ. Точка измерения
Температура
Давление Измерительные компоненты
Цель обнаружения
Рекомендовать продукты*
1 Карбид кальция
печь ниже по течению
800℃
Слабоотрицательный
давление
СО: 0-100%
СО2: 0-50%
О2: 0-5%
h3: 0-30%
Управление процессом
Экстракционный газоанализатор LGT-180
2 Мешок для обеспыливания
вниз по течению
100℃
Слабоотрицательный
давление
СО: 0-100%
СО2: 0-50%
О2: 0-5%
h3: 0-30%
Управление процессом
Экстракционный газоанализатор LGT-180
3 Ацетилен
основная труба
Обычный Слабоположительный
давление
О2: 0-5% Мониторинг безопасности Лазерный газоанализатор LGT-106

(PDF) Моделирование производства ацетилида кальция и ацетилена

В больших масштабах углеводороды с низким числом

атомов углерода в молекуле могут быть получены

из угля двумя способами.Первый включает

производство метанола путем газификации угля. Метанол

, полученный таким образом, превращается в олефины по технологии

превращения метанола в олефины. Другим методом

является получение ацетилена из воды и

ацетилида кальция, полученного реакцией угля с известью

(Miller, 1965b).

Ацетилид кальция, промежуточный продукт

процесса превращения угля в ацетилид кальция в ацетилен,

когда-то называли родоначальником органического синтеза.

Кроме того, при производстве ацетилида кальция из угля

получают и другой ценный продукт. Содержание (чистота) моноксида углерода в отходящем газе

, выбрасываемом при производстве ацетилида кальция, очень велико, превышая содержание СО в синтез-газе

, полученном при газификации угля (Miller, 1965b).

В процессе электротермического производства ацетилида кальция (ЭТМП)

требуются высококачественные коксы

, получаемые путем коксования высокосортного угля.

В ETMP электричество преобразуется в тепловую энергию

с использованием электродуговой печи, так что кокс реагирует

с негашеной известью при температуре ок. 2000 °C с образованием ацетилида кальция

и монооксида углерода. ETMP уже использовался в промышленных масштабах CaC

2

в начале 1960-х годов (American Chemical Society, 1998).

Однако недостатки этой технологии, такие как

высокое энергопотребление и загрязнение окружающей среды

, замедлили ее развитие.Производство

ацетилида кальция с помощью ETMP характеризуется

высоким потреблением энергии (около 3500 кВтч на т

ацетилида кальция), необходимым для достижения

экстремальных условий реакции (Fortischem, 2014b).

Процесс получения ацетилена из ацетиленида кальция

, т. е. взаимодействие ацетилида кальция

с водой, был разработан в 1862 г. Вёлером. В

используется это мокрое производство ацетилена, избыток воды

.Часть воды, подаваемой в реактор, преобразуется, в то время как избыток воды

гасит реакционную смесь, таким образом ограничивая

опасность взрыва, вызванного перегревом вследствие

большого количества тепла, выделяемого в результате реакции. . Важным параметром в производстве

ацетилена

является его чистота. Сырой ацетилен, полученный из угля

, содержит несколько примесей, таких как pH

3

, H

2

S, NH

3

,

и Ash

3

, которые уменьшают его качество.Эти вещества

следует удалять из ацетилена путем абсорбции

водными растворами серной кислоты или гипохлорита натрия

. Последним этапом очистки

ацетилена является удаление водяного пара путем адсорбции

и/или сушки вымораживанием (Fortischem, 2014a; Miller,

1965b).

Целью данного исследования является проектирование и моделирование

производства ацетилена из угля (кокса) с учетом

всех ограничений и требований, опубликованных

в отношении этого процесса на реальном заводе (Fortischem, a.с.,

Новаки, Словакия). Сначала была смоделирована проектируемая производственная линия

(Večer, 2013; Fogler & Gurmen,

2002) с использованием модуля моделирования ASPEN+. Разработанная модель

была настроена так, чтобы соответствовать реалистичным данным

существующего завода. Эта модель также может служить основой для оптимизации эксплуатационных затрат предприятия и разработки альтернативных решений для отдельного оборудования.

Проектирование и моделирование

производства ацетилена из угля

Производство ацетилида кальция

Молекула ацетилида кальция состоит из двух

атомов углерода и одного атома кальция; он плавится при

около 1926 °С. Коммерчески производимый ацетилид кальция «технический

» представляет собой твердое вещество от серого до черного цвета, которое

обычно поставляется в виде гранул. Он содержит от

от 75 до 85 массовых % ацетилида кальция с

от 25 массовых % до 15 массовых % оксида кальция и другие

примеси.Жидкий CaC

2

производится электро-

термическим технологическим процессом (ЭТМП) в электродуговой печи

, где сырье (кокс

и известь) нагревают до температур реакции выше

2000° С электричеством. Как горючий побочный продукт

окись углерода выделяется по реакции:

2

CaO 3C CaC CO

D

+ ¾ ¾ ® +

Так как содержит небольшое количество кокса

(1)

водород,

также чрезвычайно легковоспламеняющийся газообразный водород (H

2

)

выделяется во время процесса.

Как показано на рис. 1, ETMP можно разделить на две подсистемы

: процесс производства ацетилида кальция

и подсистему коммунальных услуг. Подсистема

производства ацетилида кальция состоит из

электродуговой (карбидной) печи и сепаратора

твердых частиц, уносимых отходящим газом из реактора. В ацетиленовую печь вводят кокс

с антрацитом, известью и электродной пастой

.Электродная паста

обеспечивает нагрев сырья электричеством.

Все сырье нагревается до 2000 °С электричеством при постоянном давлении

0,10 МПа. В этих условиях образуется

СО-газа и ацетилида кальция

в соответствии со стехиометрическим уравнением (уравнение (1)).

Газовая фаза, богатая окисью углерода, непрерывно

выходит из ацетиленовой печи, содержащей мелкую пыль

кокса и извести, которая удаляется из газовой фазы

в циклонном сепараторе.

Очищенный газ CO можно использовать, например, в для улучшения энергетического баланса растения.

Электродуговая печь работает в прерывистом режиме.

После завершения реакции расплав ацетилида кальция

выпускается из печи, собирается и охлаждается перед дальнейшими манипуляциями.

Репрезентативные количества и составы отдельных потоков представлены в Таблице 1.

Oršula I et al., Моделирование производства ацетилида кальция и ацетилена.

Неаутентифицированный

Дата загрузки | 11.01.16 16:16

Заявка на патент США на композицию для производства ацетилена и способ обработки известкового шлама, побочного продукта производства ацетилена.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] 1. Область изобретения

.

[0002] Настоящее изобретение относится к композиции для использования при производстве газообразного ацетилена и к способу обработки известкового шлама, побочного продукта производства газообразного ацетилена, чтобы облегчить обращение с шламом и избежать необходимости в специальном оборудовании для обработки осадка.Настоящее изобретение позволяет производителю ацетилена использовать карбид кальция из различных источников и дает производителю карбида кальция большую гибкость в выборе источников сырья.

[0003] 2. Уровень техники, связанный с изобретением

[0004] Карбид кальция (CaC2) получают в электрической печи путем нагревания смеси извести и углеродистых материалов, таких как кокс, уголь или древесный уголь. Тепло печи превращает смесь в карбид кальция и монооксид углерода.Как источник извести, так и источник углеродистого материала имеют различные примеси, которые переходят в карбид кальция. Обычно карбид кальция промышленного качества, продаваемый для производства газообразного ацетилена, содержит от примерно 2% до примерно 5% по весу примесей. Основными примесями являются металлы и металлические сплавы, такие как кремний, железо, алюминий и магний.

[0005] Одним из традиционных способов получения ацетилена (СН≡СН) является воздействие воды на карбид кальция.Одним из побочных продуктов такого производства является известковый раствор. Эта известковая суспензия по существу содержит гидроксид кальция, воду и любые примеси, присутствующие в карбиде кальция.

[0006] Известковая суспензия перекачивается из реактора в отстойники, где вода удаляется для повторного использования и образуется осадок. Вода из суспензии насыщена ацетиленом и поэтому предпочтительна в качестве источника воды в реакторе. При использовании оборотной воды общая эффективность реакции повышается.Таким образом, важно, чтобы суспензия быстро осела и образовала осадок.

[0007] После удаления воды из навозной жижи для повторного использования и образования осадка в накопительных резервуарах к осадку добавляется вода для повторного взмучивания осадка и облегчения его перекачивания.

[0008] Было обнаружено, что известковая суспензия и образующийся в результате осадок имеют разные физические характеристики, особенно характеристики осаждения и характеристики повторного взмучивания, в зависимости от источника карбида кальция.Эти различные характеристики были приписаны примесям, которые присутствуют в карбиде кальция. Например, когда карбид кальция получают из нефтяного кокса, известковая суспензия оседает медленно, осадок является диффузным и легко повторно взмучивается. С другой стороны, когда для производства карбида кальция используется металлургический кокс, известковая суспензия быстро оседает, осадок становится плотным и его трудно повторно взмучивать.

[0009] Из-за различий в оседающих свойствах известкового шлама и характеристиках повторного взмучивания осадка для обработки осадка используется различное механическое оборудование.Таким образом, производители ацетилена обычно не меняют источники карбида кальция. Кроме того, производители карбида кальция вынуждены стандартизировать свои источники сырья, чтобы поддерживать один и тот же тип примесей в своем карбиде кальция. Излишне говорить, что это означает, что производители карбида кальция не могут изменить свои источники сырья, тем самым увеличивая общую стоимость производства карбида кальция, что, в свою очередь, увеличивает общую стоимость производства ацетилена.

[0010] Существует потребность в простом и недорогом способе обработки известкового шлама, побочного продукта процесса производства ацетилена, с тем, чтобы увеличить скорость осаждения при одновременном улучшении свойств обработки осадка, образующегося в результате известкового шлама, с тем, чтобы его можно было легко повторно суспензировать и чтобы с ним было легко обращаться, даже после нескольких дней пребывания в накопительных баках.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0011] В настоящее время обнаружено, что осаждающая добавка, присутствующая в реакторе во время производства ацетилена, может влиять на осаждающую способность известковой суспензии побочного продукта и может влиять на свойства осадка при обращении с ним.Было обнаружено, что использование добавки, способствующей осаждению, по настоящему изобретению увеличивает скорость отстаивания известкового шлама, тем самым увеличивая скорость рециркуляции воды из шлама. Также было обнаружено, что он улучшает ресуспендирующие свойства осадка, тем самым способствуя удалению осадка и обращению с ним.

[0012] В частности, было обнаружено, что при использовании настоящего изобретения не требуется никакого специального оборудования для работы с известковой суспензией или осадком, образующимся из известковой суспензии.Кроме того, было обнаружено, что производитель ацетилена может варьировать источники карбида кальция без необходимости модифицировать или заменять известковую суспензию и оборудование для обработки осадка. Настоящее изобретение также позволяет производителю карбида кальция варьировать источники сырья. Оба они позволяют снизить затраты на производство карбида кальция и ацетилена.

[0013] Кроме того, было обнаружено, что использование настоящего изобретения не оказывает вредного воздействия на реактор или реакцию, которая происходит в ацетиленовом реакторе.Осаждающая добавка, хотя и присутствует в реакторе, не влияет на скорость реакции и, как было обнаружено, проходит через реактор в известковую суспензию.

[0014] Кроме того, было обнаружено, что отстойник оседает с осадком и не переносится в оборотную воду. Все это позволяет производителю ацетилена продолжать свою работу в обычном режиме с улучшенными преимуществами, позволяющими ему менять источники карбида кальция.

[0015] Кроме того, важно, чтобы осадок можно было повторно взмучивать через некоторое время.Было обнаружено, что осадок по настоящему изобретению может отстаиваться в течение нескольких дней и при этом повторно взмучиваться и эффективно перекачиваться.

[0016] Отстойник по настоящему изобретению может быть добавлен производителем ацетилена непосредственно в ацетиленовый реактор или может быть добавлен к одному или обоим реагентам, карбиду кальция и воде, перед введением в ацетиленовый реактор.

[0017] Отстойник можно также добавлять непосредственно в известковую суспензию, когда она выходит из реактора, однако предпочтительно, чтобы отстойник присутствовал в реакторе во время образования известковой суспензии.

[0018] Также было обнаружено, что отстойник может быть добавлен к верхней части осадка в накопительном резервуаре до повторного взмучивания осадка, и что такая верхняя обработка благотворно повлияет на свойства повторного взмучивания осадка. Поскольку такая обработка влияет только на свойства обработки осадка, а не на первоначальные свойства осаждения известковой суспензии и рециркуляцию воды в реактор, она не является предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0019] Производитель карбида кальция может приготовить смесь карбида кальция и отстойника и продать эту смесь производителю ацетилена. Это позволяет производителю карбида кальция варьировать источник сырья, используемого для производства карбида кальция, не беспокоя производителя ацетилена.

[0020] Подходящие добавки, способствующие осаждению, для использования в настоящем изобретении включают фосфаты, хелатирующие агенты, хлориды щелочных металлов, карбонаты, карбоновые кислоты, соединения серы, глины, сахара, микрокремнезем и лигнин.

[0021] В широком смысле настоящее изобретение представляет собой способ обработки известкового шлама, побочного продукта производства ацетилена, для облегчения обращения с известковым шламом и полученным в результате осадком, указанный способ включает:

[0022] взаимодействие воды с карбидом кальция в реакторе с образованием ацетилена и побочного продукта известковой суспензии в присутствии отстойника; и

[0023] извлечение указанного побочного продукта известковой суспензии с помощью присутствующей в нем указанной добавки для отстаивания.

[0024] Способ по настоящему изобретению можно также в широком смысле определить как усовершенствование способа получения газообразного ацетилена из карбида кальция и воды, где побочным продуктом является известковая суспензия, причем усовершенствование включает:

[0025] взаимодействие указанной воды и указанного карбида кальция в реакторе в присутствии отстойника с образованием газообразного ацетилена и побочного продукта – известковой суспензии; и

[0026] извлечение указанного побочного продукта известковой суспензии с помощью присутствующей в нем указанной добавки для отстаивания.

[0027] Способ по настоящему изобретению также можно охарактеризовать как обработку побочного продукта известкового шлама в процессе производства ацетилена или осадка из побочного продукта известкового шлама в процессе производства ацетилена с помощью добавки для улучшения осаждения извести. навозной жижи и свойства обработки осадка.

[0028] Таким образом, настоящее изобретение может быть охарактеризовано как новое применение средства, способствующего осаждению, где это новое применение представляет собой добавку к реакции с ацетиленом и/или побочный продукт известковой суспензии и осадка.

[0029] Настоящее изобретение также привело к открытию новой композиции для использования в производстве ацетилена, причем в широком смысле эта композиция включает гомогенную смесь карбида кальция и добавки, способствующей осаждению.

[0030] Как указывалось выше, было обнаружено, что отстойник, присутствующий в реакторе, попадает в известковую суспензию, переносится в отстойники и в конечном счете остается с осадком в отстойниках.Таким образом, он не уносится оборотной водой. Кроме того, было обнаружено, что ряд добавок, способствующих осаждению, безвредны для окружающей среды, и, таким образом, осадок, содержащийся в нем, легко утилизируется без необходимости дополнительной обработки или обработки осадка.

[0031] Кроме того, было обнаружено, что настоящее изобретение не оказывает вредного воздействия на оборотную воду и, фактически, оказывает благотворное влияние на увеличение скорости отстаивания, тем самым увеличивая степень доступности оборотной воды.

[0032] Эти и другие аспекты настоящего изобретения могут быть более полно поняты при обращении к следующим чертежам и подробному описанию изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0033] ИНЖИР. 1 иллюстрирует способ настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0034] ИНЖИР. 1 показан способ по настоящему изобретению, в котором в ацетиленовый реактор 10 поступают реагенты, карбид кальция 12 и вода 14 для получения ацетилена 16 и побочного продукта – известковой суспензии 18.Побочная известковая суспензия 18 может иметь присутствующую в ней осаждающую добавку. Известковая суспензия 18 обычно перекачивается из ацетиленового реактора 10 в отстойники. Из отстойников оборотная вода 20 удаляется и возвращается обратно в исходную воду 14. Осадок 22 образуется в отстойниках и удаляется из отстойников, как правило, путем повторного взмучивания и откачки повторно взмученного осадка из отстойников в земляная засыпка.

[0035] ИНЖИР. 1 иллюстрирует использование средства, способствующего осаждению, в соответствии с настоящим изобретением.Места добавления средства, способствующего осаждению, показаны пунктирными линиями на фиг. 1.

[0036] В частности, отстойник 30 можно добавлять непосредственно в ацетиленовый реактор 10 вместе с другими реагентами, такими как карбид кальция 12 и вода 14. Добавление отстойника 30 в реактор 10 осуществляется обычным способом с использованием обычного оборудования, такого как распыляющая суспензия. .

[0037] Альтернативно, отстойник 32 добавляют к воде 14, которую затем, в свою очередь, добавляют в реактор 10 в качестве реагента.Вода и отстойник смешиваются обычным образом с использованием обычного оборудования перед их добавлением в реактор 10.

[0038] В качестве еще одной альтернативы настоящему изобретению отстойник 34 добавляется производителем ацетилена к карбиду 12 кальция. Карбид кальция и отстойник смешиваются обычным образом с использованием обычного оборудования. Затем смесь карбида кальция и отстойника добавляют в реактор 10 в качестве реагента.

[0039] Еще одной альтернативой настоящему изобретению является использование производителем ацетилена композиции 36, которая включает карбид кальция и отстойник.Композицию 36 добавляют в реактор 10 обычным способом с использованием обычного оборудования. Композиция 36 предоставляется производителю ацетилена производителем карбида кальция. Таким образом, производители ацетилена не должны заботиться о том, сколько отстойника добавлять непосредственно в реактор 10 или в реагенты, карбид кальция 12 и воду 14.

[0040] В качестве альтернативы можно использовать комбинацию двух или более из 30, 32, 34 и 36. Например, производитель карбида кальция может использовать часть состава 36 в сочетании с карбидом кальция 12.Таким образом, производитель ацетилена будет использовать два разных источника карбида кальция, один без отстойника и один с отстойником. Эта комбинация источников карбида кальция позволила бы производителю ацетилена реализовать на практике настоящее изобретение, имея в реакторе во время реакции отстойник, в то же время позволяя производителю ацетилена гибко получать карбид кальция из различных источников.

[0041] Наконец, в качестве еще одной альтернативы в известковую суспензию или осадок побочного продукта можно добавить осаждающую добавку.В известковую суспензию 18 можно добавлять отстойник 38, когда она перекачивается из реактора 10 или когда она находится в отстойниках. Добавление отстойника 38 в поток, выходящий из реактора 10, или в отстойники не является предпочтительным, поскольку в реакторе образуется известковая суспензия, и могут начаться проблемы с обращением в реакторе 10. Это добавление осуществляется обычным способом с использованием обычного оборудования. чтобы обеспечить однородное перемешивание отстойника с известковым раствором.

[0042] Отстойник 40 может быть добавлен к осадку 22, когда он находится в отстойниках.Добавление добавки 40 к осадку 22 не является предпочтительным, поскольку не достигается повышенная скорость оседания, даже если достигаются улучшенные характеристики обращения с осадком. Такое добавление осуществляют обычным способом с использованием обычного оборудования.

[0043] Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно, чтобы во время реакции в реакторе присутствовала добавка, способствующая осаждению. Смешивание отстойника с другими реагентами осуществляют обычным способом с использованием обычного оборудования.Добавление отстойника либо к реагентам, либо к реактору осуществляют обычным способом с использованием обычного оборудования. Добавление композиции карбида кальция и отстойника в реактор также осуществляют обычным способом с использованием обычного оборудования. Наконец, добавление отстойника к известковой суспензии или осадку осуществляется обычным способом с использованием обычного оборудования.

[0044] Приготовление композиции из карбида кальция и добавки, способствующей осаждению, производители карбида кальция осуществляют обычным способом с использованием обычного оборудования, чтобы образовалась гомогенная смесь этих двух компонентов.Два компонента, карбид кальция и отстойник, добавляют в соответствующих количествах и смешивают до образования гомогенной смеси. Эта смесь образуется после того, как карбид кальция был приготовлен и измельчен до размера, подходящего для использования в производстве ацетилена.

[0045] Количество добавки, способствующей осаждению, используемой в настоящем изобретении, представляет собой подходящее эффективное количество, эффективное для улучшения свойств осаждения и/или свойств обращения с известковой суспензией и осадком побочного продукта.Предпочтительно, чтобы осаждающая добавка присутствовала в количестве, меньшем или равном примерно 25 мас.% карбида кальция в реакторе. Более предпочтительно отстойник присутствует в количестве от примерно 0,01% до примерно 25% по массе в пересчете на карбид кальция, используемый в реакторе. Более предпочтительно количество отстойника, используемого в настоящем изобретении, меньше или равно примерно 1 мас.% карбида кальция, используемого в реакции. Хорошие результаты были получены при использовании добавки, способствующей осаждению, в количестве около 0.от 1% до примерно 1,0% по массе карбида кальция в реакторе.

[0046] Соответственно, композиция по настоящему изобретению представляет собой гомогенную смесь, включающую добавку седиментации в количестве, меньшем или равном примерно 20% по весу смеси, и карбид кальция в количестве больше или равном примерно 80% по весу смеси. Предпочтительно композиция содержит от примерно 0,01% до примерно 20% по массе добавки, способствующей осаждению, и от примерно 99,99% до примерно 80% по массе карбида кальция. Более предпочтительно, композиция по настоящему изобретению представляет собой смесь, которая включает осаждающую добавку в количестве, меньшем или равном примерно 1% по весу смеси, и карбид кальция в количестве больше или равном примерно 99% по весу смеси. .Хорошие результаты были получены в настоящем изобретении с композицией, включающей смесь от примерно 0,1% до примерно 1,0% по массе добавки, способствующей осаждению, и от примерно 99,9% до примерно 99% по массе карбида кальция.

[0047] Фосфаты, которые подходят в качестве вспомогательных средств для осаждения в соответствии с настоящим изобретением, включают фосфатные соли и молекулярные дегидратированные фосфаты. Подходящие фосфатные соли включают натриевые, калиевые и аммониевые соли фосфата. В частности, подходящие фосфатные соли включают:

[0048] одноосновный фосфат натрия (Nah3PO4),

[0049] двухосновный фосфат натрия (Na2HPO4)

[0050] трехосновный фосфат натрия (Na3PO4),

[0051] одноосновный фосфат аммония (Nh5h3PO4),

[0052] двухосновный фосфат аммония (Nh5)2HPO4),

[0053] одноосновный фосфат калия (Х3ПО4),

[0054] двухосновный фосфат калия (K2HPO4) и

[0055] трехосновный фосфат калия (K3PO4)

[0056] Предпочтительным является одноосновный фосфат натрия.

[0057] Подходящие молекулярные дегидратированные фосфаты включают:

[0058] триполифосфат натрия (Na5P3O10),

[0059] гексаметафосфат (((Ch4)2N)3PO) и

[0060] тетракалийфосфат (K4P2O7).

[0061] Подходящие хелатирующие агенты, которые можно использовать в качестве средства, способствующего осаждению, в соответствии с настоящим изобретением включают этилендиаминтетрауксусную кислоту ((HOOCCh3)2NCh3Ch3N (Ch3COOH)2) (EDTA) и соли EDTA.Другие подходящие хелатирующие агенты включают соли нитролотриуксусной кислоты (N(Ch3COOH)3) и цитрат натрия (C6H5O7Na3).

[0062] Подходящие хлориды щелочных металлов, которые можно использовать в качестве вспомогательных средств для осаждения в соответствии с настоящим изобретением, включают хлорид лития (LiCl), хлорид натрия (NaCl), хлорид калия (KCl). Хлорид натрия предпочтителен из-за дороговизны.

[0063] Подходящие карбонаты, которые можно использовать в качестве вспомогательных средств для осаждения в соответствии с настоящим изобретением, включают карбонат натрия (Na2CO3), карбонат кальция (CaCO3) и карбонат калия (K2CO3).

[0064] Подходящие карбоновые кислоты, которые можно использовать в соответствии с настоящим изобретением, включают лимонную кислоту (C6H8O7), винную кислоту (C3h5O5) и уксусную кислоту (C2h5O2).

[0065] Подходящие соединения серы, которые можно использовать в соответствии с настоящим изобретением, включают бисульфит натрия (NaHSO3), сульфит натрия (NA2SO3) и сульфат натрия (Na2SO4). Предпочтительным является бисульфит натрия.

[0066] Подходящие глина и глинистые минералы, которые можно использовать в соответствии с настоящим изобретением, включают каолинит, монтмориллонит, аттапульгит, иллит, бентонит и галлуазит.Бентонит является предпочтительным.

[0067] Подходящие сахара, которые можно использовать в соответствии с настоящим изобретением, включают глюкозу, сахарозу и фруктозу.

[0068] В качестве отстойника в соответствии с настоящим изобретением можно также использовать пары кремнезема. Дым кремнезема обычно доступен как побочный продукт от производителей ферросилиция и металлического кремния. Микрокремнезем также называют микрокремнеземом.

[0069] Более конкретно, микрокремнезем получают путем улавливания тонкоизмельченных частиц дымовых газов электродуговых печей.Кремнеземная пыль представляет собой пуццолан, т. е. соединяется с известью и влагой при обычной температуре с образованием соединений, обладающих вяжущими свойствами. Основным компонентом является диоксид кремния (SiO2), и он обычно присутствует в количестве не менее примерно 80%.

[0070] Аморфный микрокремнезем, который особенно подходит для использования в настоящем изобретении, получают в качестве побочного продукта при производстве металлического кремния или ферросилиция в электрических восстановительных печах. В этих процессах довольно большое количество кремнезема образуется в виде пыли, которую собирают в фильтрах или других улавливающих устройствах.Такой микрокремнезем может быть получен от Elkem Metals Company, Питтсбург, Пенсильвания, США.

[0071] Аморфный диоксид кремния, используемый в настоящем изобретении, состоит в основном из субмикронных сферических частиц. Сферическая форма вместе с мелкодисперсной позолановой активностью делает его неожиданно полезным в соответствии с настоящим изобретением.

[0072] Например, частицы аморфного микрокремнезема могут состоять по крайней мере из 60-90% по весу SiO2, будут иметь реальную плотность 2.20-2,25 г/см3 и будет иметь удельную поверхность 18-22 м2/г, причем частицы будут по существу сферическими, и где по меньшей мере 90% по массе первичных частиц будут иметь размер частиц менее 1 микрона. Конечно, изменение этих значений вполне возможно. Например, микрокремнезем может иметь более низкое содержание SiO2.

[0073] Лигнин является основным некарбонатным компонентом древесины и часто является побочным продуктом переработки бумаги. Сульфонат лигнина также можно использовать в настоящем изобретении.

[0074] В настоящем изобретении можно использовать одно или несколько средств, способствующих осаждению. Когда используется более одного средства для отстаивания, количество комбинированных средств, способствующих осаждению, должно находиться в пределах параметров настоящего изобретения, т.е. от примерно 0,01% до примерно 25% по массе карбида кальция.

[0075] Важно, чтобы суспензия быстро осела, но не стала слишком плотной, чтобы предотвратить повторное образование суспензии. Необходимо соблюдать баланс между скоростью осаждения и способностью осадка повторно взмучиваться и впоследствии откачиваться.Таким образом, оптимальное количество средства, способствующего осаждению, может варьироваться от средства, способствующего осаждению, в пределах параметров, установленных в настоящей заявке. Оптимальное количество отстойника можно легко определить.

[0076] Обычно суспензия имеет содержание твердых веществ от примерно 30% до примерно 40% по весу, осадок имеет содержание твердых веществ от примерно 70% до примерно 80% по весу, а повторно взмученный осадок имеет содержание твердых веществ от примерно 30% до примерно 40% по массе.

[0077] Эти и другие аспекты настоящего изобретения могут быть более полно поняты при обращении к одному или нескольким из следующих примеров.

ПРИМЕР 1

[0078] Этот пример иллюстрирует использование различных добавок, способствующих осаждению, в соответствии с настоящим изобретением.

[0079] В цилиндр на 500 мл добавляли 400 мл воды, 60 г карбида кальция и некоторое количество отстойника. Получался газообразный ацетилен, и после производства газа в цилиндре оставалась известковая суспензия с отстойником.

[0080] В приведенной ниже таблице перечислены протестированные средства, способствующие осаждению, количество используемого средства для осаждения в расчете на массу карбида кальция, независимо от того, было ли средство для осаждения смешано с карбидом кальция и смесью карбида кальция и средства для осаждения (S), добавленного в цилиндр, или отстойник добавляли к воде и смесь воды и отстойника (W) добавляли в цилиндр.

[0081] В приведенной ниже таблице также указаны скорость осаждения (мл/ч) и плотность осадка в течение нескольких дней.

[0082] Для определения скорости осаждения и плотности осадка часть известковой суспензии выливали в градуированный цилиндр.

[0083] Оседание определяли сразу же, измеряя скорость, с которой осадок падал в цилиндре с течением времени. Скорость измерялась в миллилитрах в час, причем миллилитры соответствовали приращениям на градуированном цилиндре.Таким образом, скорость осаждения равна скорости осаждения известковой суспензии в первый час после завершения реакции между водой и карбидом кальция.

[0084] Плотность осадка определяли, вонзая в осадок стеклянную палочку и характеризуя давление, необходимое для введения палочки в осадок. Эти плотности оценивались по шкале от 1 до 5, где 5 — менее плотный, отсутствие сопротивления, а 1 — самый плотный. Эти плотности измерялись в течение шестидневного периода.1 ИСПЫТАНИЯ НА ОСАДКА ИЗВЕСТКОВОЙ суспензии St Осаждающая добавка и количество* Норма 1-й день 2-й день 3-й день 4-й день 5-й день 6-й день н/д 5 5 5 5 3 ,5 % соли (S) 2,14 н/д/д 5 5 5 5 4 1 % Sod.P (S) 2,33 н/д 5 5 5 5 5 5 ,75 % соли.25 % глины (ов) 2,43 н/д/ан/д 5 5 5 6 ,5% дерн P (S) 2,62 н/д 5 5 5 5 5 7 3,333 % соли (W) 2,81 5 5 5 5 5 5 8 2 % Глина (S) 2,81 н/д 5 5 5 5 5 9 1,67% соль (тв) 2,81 н/д/д 5 5 5 5 10 4 % Глина (S) 3,19 4 4 3 3 2 2 11 карбид 3,29 4 4 3 2 2 2 12 ,75% Дерн.P 25 % глина (S) 3,36 н/д/н/д 5 5 5 13 1 % глина (S) 3,48 н/д 5 5 5 5 5 14 8 % глина (S) 4,00 5 4 4 3 3 3 *% карбид кальция W, добавленный в воду S, добавленный в карбид кальция Sod. P одноосновный фосфат натрия Соль хлорида натрия Глинистый бентонит нет в наличии (не тестировалось)

[0085] Количество добавленной добавки, способствующей осаждению, указано в процентах от карбида кальция. Так, в испытании 1 3,33% Sod. P (W) означает, что 2 грамма одноосновного фосфата натрия были добавлены и смешаны с водой перед объединением воды с карбидом кальция.В испытании 2 1% соли (S) означает, что к карбиду кальция добавили 0,6 грамма хлорида натрия, а затем смесь соли и карбида кальция соединили с водой для получения газообразного ацетилина.

[0086] Следует отметить, что в испытании 11 отсутствовало средство для отстаивания. В испытаниях 5 и 12 использовали вместе два вспомогательных средства для осаждения.

[0087] Следует также отметить, что, несмотря на то, что осадок в вышеприведенных тестах отстоялся в течение шести дней, он все еще был достаточно жидким, чтобы его можно было легко перемещать.

ПРИМЕР 2

[0088] Этот пример иллюстрирует полевые испытания, которые проводились на ацетиленовых реакторах промышленного масштаба.

[0089] Одноосновный фосфат натрия в количестве 0-2% по массе карбида кальция добавляли к 600 фунтам (270 кг) карбида кальция и использовали в реакторе для образования ацетилена.

[0090] Было обнаружено, что полученный осадок легко ресуспендируется и его можно перекачивать.

ПРИМЕР 3

[0091] Этот пример иллюстрирует, что верхняя обработка осадка с использованием средства, способствующего осаждению, по настоящему изобретению также работает.

[0092] Необработанной известковой суспензии давали отстояться в двух отдельных стаканах так, чтобы образовался осадок в обоих стаканах. После отстаивания к верхней части осадка в одном стакане добавляли одноосновный фосфат натрия в качестве вспомогательного средства для осаждения. Другой стакан не обрабатывали. Затем к обоим отложениям добавляют воду для повторного взмучивания отложений.

[0093] Осадок в обработанном стакане легко ресуспендируется и перекачивается. Необработанный шлам с трудом поддается повторному взмучиванию, и его труднее перемещать, чем осадок, обработанный сверху.

ПРИМЕР 4

[0094] Этот пример иллюстрирует настоящее изобретение с различными карбидами кальция.

[0095] Используются два карбида кальция: один из нефтяного кокса, а другой из металлургического кокса. В два разных стакана добавляют каждый из карбидов кальция и воду вместе с 1% по весу одноосновного фосфата натрия. Каждый химический стакан помещают под колпак, чтобы обеспечить выработку газообразного ацетилена. После получения газообразного ацетилена осадку с отстойником дают осесть.Установлено, что оба отложения имеют одинаковые характеристики.

[0096] Следует понимать, что формула изобретения предназначена для охвата всех изменений и модификаций предпочтительных вариантов осуществления изобретения, выбранных здесь для целей иллюстрации, которые не представляют собой отклонение от сущности и объема изобретения.

Карбид кальция — wikidoc

Шаблон:Чембокс новый

Карбид кальция представляет собой химическое соединение с химической формулой CaC 2 .Вещество бесцветное, но большинство образцов имеют вид от черного до серовато-белого, в зависимости от сорта. Его основное применение в промышленности – производство ацетилена.

Производство

Карбид кальция производится промышленным способом в электродуговой печи, загружаемой смесью извести и кокса, при температуре приблизительно 2000 °C. Этот метод не изменился с момента его изобретения в 1888 году:

CaO + 3C → CaC 2 + CO

Высокая температура, необходимая для этой реакции, практически недостижима при традиционном сжигании, поэтому реакцию проводят в электродуговой печи с графитовыми электродами.Полученный карбидный продукт обычно содержит около 80% карбида кальция по массе. Карбид измельчается с образованием небольших кусков размером от нескольких мм до 50 мм. Примеси концентрируются в более мелких фракциях. Содержание CaC 2 в продукте определяют путем измерения количества ацетилена, полученного при гидролизе. Например, британские и немецкие стандарты содержания более крупных фракций составляют 295 л/кг и 300 л/кг соответственно. Примеси, присутствующие в карбиде, включают фосфид, который при гидролизе дает фосфин. [1]

Эта реакция была важной частью промышленной революции в химии. В США это произошло в результате огромного количества дешевой гидроэлектроэнергии, высвобожденной из Ниагарского водопада до начала 20-го века.

Способ производства в электродуговой печи был независимо открыт Т. Л. Уилсоном и Х. Муассаном в 1888 и 1892 гг. [2] [3]

Кристаллическая структура

Чистый карбид кальция представляет собой бесцветное твердое вещество.Обычная кристаллическая форма при комнатной температуре представляет собой искаженную структуру каменной соли с параллельными звеньями C 2 2− . [4]

Приложения

Производство ацетилена

Реакция карбида кальция с водой была открыта Фридрихом Вёлером в 1862 году.

CaC 2 + 2H 2 O → C 2 H 2 + Ca(OH) 2

из карбида кальция.В Китае ацетилен, получаемый из карбида кальция, остается сырьем для химической промышленности, в частности для производства поливинилхлорида, ПВХ. Ацетилен местного производства более экономичен, чем использование импортного масла. [5] Производство карбида кальция в Китае увеличивается. В 2005 году объем производства составил 8,94 млн тонн при мощности 17 млн ​​тонн. [6] В США, Европе и Японии потребление в целом снижается. [7] Уровень производства в США в 1990 году составлял 236 000 тонн в год. [4]

Производство цианамида кальция

Карбид кальция реагирует с азотом при высокой температуре с образованием цианамида кальция:

CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C

Цианамид кальция используется в качестве удобрения. Гидролизуется до цианамида, H 2 NCN. [4]

Производство стали

Карбид кальция применяется:

  • при десульфурации железа (чугун, чугун и сталь) [1]
  • в качестве топлива в сталеплавильном производстве, чтобы увеличить долю брака до жидкого чугуна в зависимости от экономики.
  • в качестве мощного раскислителя на ковшевых очистных сооружениях.

Карбидные лампы

Карбид кальция

применялся в карбидных лампах, в которых вода капает на карбид и воспламеняется образовавшийся ацетилен. Эти лампы были непригодны для использования в угольных шахтах, где присутствие взрывоопасного газа метана делало их серьезной опасностью. Наличие взрывоопасных газов в угольных шахтах привело к срабатыванию шахтерской лампы безопасности. Однако карбидные лампы широко использовались в сланцевых, медных и оловянных рудниках, но сейчас большинство из них заменено электрическими лампами.Карбидные лампы все еще используются некоторыми спелеологами, исследующими пещеры и другие подземные области, [8] , хотя в этом использовании их все чаще заменяют светодиодными лампами. Они также широко использовались в качестве фар в первых автомобилях, хотя в этом приложении они также устарели, поскольку были полностью заменены электрическими лампами.

Другое использование

При созревании фруктов используется в качестве источника газообразного ацетилена, который является агентом созревания (аналогично этилену). [9]

Он до сих пор используется в Нидерландах и Бельгии для традиционного обычая под названием Carbidschieten (Стреляющий карбид). Для создания взрыва в бидон с крышкой помещают карбид и воду. Зажигание обычно производится горелкой. В некоторых деревнях в Нидерландах по традиции в канун Нового года зажигают несколько молочных бидонов подряд. Старая традиция исходит из старой языческой религии, чтобы изгонять духов.

Используется в игрушечных пушках (см. Пушка Большого Взрыва), а также в бамбуковых пушках.

Вместе с фосфидом кальция карбид кальция используется в плавучих самовозгорающихся морских сигнальных ракетах (см. Ассоциацию защиты морской жизни Холмса).

Карбид кальция также используется в небольших карбидных лампах, называемых карбидными свечами , которые используются для чернения прицелов для уменьшения бликов. Эти «свечи» используются из-за копоти пламени, производимого ацетиленом.

Внешние ссылки

Каталожные номера

ID:Карбит de: Карбид кальция это: Карбюро ди кальцио hu: кальций-карбид nl: карбид кальция sk:Karbid vápenatý

ацетилен

Ацетилен (систематическое название: этин ) представляет собой углеводород, принадлежащий к группе алкинов.Он считается самым простым из всех алкинов, так как состоит из двух атомов водорода и двух атомов углерода. Ацетилен является ненасыщенным органическим соединением, поскольку его четыре атома связаны тройной ковалентной связью.

Тройная связь углерод-углерод оставляет атомы углерода с двумя sp-гибридными орбиталями для сигма-связи, помещая все четыре атома на одну прямую с углами связи CCH 180°.

Ацетилен был открыт в 1836 году Эдмундом Дэви, который определил его как «новый карбюратор водорода».Он был заново открыт в 1860 году французским химиком Марселлином Бертло, который придумал название «ацетилен». Нобелевский лауреат Густав Дален был ослеплен взрывом ацетилена.

Дополнительные рекомендуемые знания

Подготовка

Основным сырьем для производства ацетилена являются карбонат кальция (известняк) и уголь. Карбонат кальция сначала превращается в оксид кальция, а уголь — в кокс, затем они вступают в реакцию друг с другом с образованием карбида кальция и монооксида углерода:

CaO + 3C → CaC 2 + CO

Карбид кальция (или ацетилид кальция) и вода затем реагируют любым из нескольких способов с получением ацетилена и гидроксида кальция.Эта реакция была открыта Фридрихом Вёлером в 1862 году.

CaC 2 + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + C 2 H 2

Синтез карбида кальция требует чрезвычайно высокой температуры производится в электродуговой печи. Эта реакция была важной частью революции в химии конца 1800-х годов, которая стала возможной благодаря масштабному проекту гидроэлектростанции на Ниагарском водопаде.

Ацетилен также можно производить путем частичного сжигания метана с кислородом или путем крекинга углеводородов.

Бертло смог получить ацетилен из метилового спирта, этилового спирта, этилена или эфира, пропустив любой из них в виде газа или пара через раскаленную трубку. Бертло также обнаружил, что ацетилен образуется при искровом разряде через смесь цианогена и водорода. Он также смог образовать ацетилен напрямую, соединив чистый водород с углеродом с помощью электрического разряда угольной дуги.

Реакции

  • При температуре выше 400 °C (673 K) начинается пиролиз ацетилена, что относительно низко для углеводорода.Основными продуктами являются димер винилацетилена (C 4 H 4 ) и бензол. При температурах выше 900 °С (1173 К) основным продуктом будет сажа.
  • Используя ацетилен, Бертло был первым, кто показал, что алифатическое соединение может образовывать ароматическое соединение, когда он нагревал ацетилен в стеклянной трубке для получения бензола с некоторым количеством толуола. Бертело окислил ацетилен, получив уксусную и щавелевую кислоты. Он обнаружил, что ацетилен можно восстановить с образованием этилена и этана.
  • Полимеризация ацетилена с катализаторами Циглера-Натта позволяет получить полиацетиленовые пленки.Полиацетилен, цепь молекул углерода с чередующимися одинарными и двойными связями, был первым открытым органическим полупроводником; реакция с йодом дает чрезвычайно проводящий материал.
  • В реакции Кучерова (изобретена в 1881 году русским химиком Михаилом Кучеровым) [1] ацетилен гидратируется до ацетальдегида с помощью соли ртути, такой как бромид ртути (II). До появления процесса Вакера эту реакцию проводили в промышленных масштабах. [2]

Химия Реппе

Уолтер Реппе обнаружил, что ацетилен может реагировать при высоких давлениях с катализаторами на основе тяжелых металлов с образованием важных для промышленности химических веществ:

Используется в промышленности для производства 1,4-бутиндиола из формальдегида и ацетилена:

HCCH + CH 2 O → CH 2 (OH)CCCH 2 OH

Использование

Приблизительно 80 процентов ацетилена, ежегодно производимого в США, используется в химическом синтезе.Остальные 20 процентов используются в основном для кислородно-ацетиленовой газовой сварки и резки из-за высокой температуры пламени; при сгорании ацетилена с кислородом образуется пламя с температурой более 3300 ° C (6000 ° F) с выделением 11,8 кДж / г. Оксиацетилен является самым горячим топливным газом. [3] Цианоген, более экзотический газ, образует пламя с температурой выше 4525 °C (8180 °F), когда горит в кислороде. [4]

Ацетилен также используется в ацетиленовой («карбидной») лампе, которая когда-то использовалась шахтерами (не путать с лампой Дэви), на старинных автомобилях и до сих пор иногда используется спелеологами.В этом контексте ацетилен образуется при капании воды из верхней камеры лампы на гранулы карбида кальция (CaC 2 ) в основании лампы.

Раньше ацетилен использовался для освещения в нескольких городах, в том числе в Тата в Венгрии, где он был установлен 24 июля 1897 года, и в Северном Петертоне, Англия, в 1898 году.

В наше время ацетилен иногда используется для науглероживания (то есть закалки) стали, когда объект слишком велик, чтобы поместиться в печь. [3]

Ацетилен был предложен в качестве углеродного сырья для молекулярного производства с использованием нанотехнологий. Поскольку это не происходит естественным образом, использование ацетилена может ограничить неконтролируемое самовоспроизведение.

Ацетилен используется для улетучивания углерода при радиоуглеродном датировании. Углеродистый материал в археологическом образце прореагировал в небольшой специализированной исследовательской печи с металлическим литием с образованием карбида лития (также известного как ацетилид лития). Затем карбид может реагировать с водой, как обычно, с образованием газообразного ацетилена, который подается в масс-спектрометр для определения изотопного соотношения углерода 14 к углероду 12.

Будущее

Ожидается, что использование ацетилена будет постепенно увеличиваться в будущем по мере разработки новых областей применения. Одним из новых применений является преобразование ацетилена в этилен для использования в производстве различных полиэтиленовых пластиков. В прошлом небольшое количество ацетилена производилось и тратилось впустую как часть процесса крекинга с водяным паром, используемого для производства этилена. Новый катализатор, разработанный Phillips Petroleum, позволяет преобразовывать большую часть этого ацетилена в этилен для повышения выхода продукции при снижении общих затрат. [5]

Безопасность и обращение

Сжатие

Из-за тройной связи углерод-углерод газообразный ацетилен принципиально нестабилен и будет разлагаться в результате экзотермической реакции при любом сильном сжатии. Ацетилен может взорваться с чрезвычайной силой, если давление газа превышает примерно 100 кПа (≈14,5 фунтов на квадратный дюйм) в виде газа или в жидкой или твердой форме, поэтому его транспортируют и хранят растворенным в ацетоне или диметилформамиде (ДМФ), содержащемся в металлический баллон с пористым наполнением (агамассан), что делает его безопасным при транспортировке и использовании.

В мире действуют строгие правила перевозки баллонов с опасным газом. Использование растворенного ацетилена быстро сокращается из-за благоприятных процессов беспламенной сварки.

Токсическое воздействие

Вдыхание ацетилена может вызвать головокружение, головную боль и тошноту. [6] Он также может содержать токсичные примеси: Спецификация товаров Ассоциации сжатых газов для ацетилена установила систему классификации для выявления и количественного определения содержания фосфина, арсина и сероводорода в товарных сортах ацетилена, чтобы ограничить воздействие этих примесей. .Сера, фосфор и мышьяк являются переносчиками из кокса, являющегося ингредиентом синтеза, нечистая форма углерода и различные органические примеси ожидаются при термическом крекинге источника углеводородов.

В то время как примеси в ацетилене могут быть токсичными и даже смертельными, чистый ацетилен имеет очень низкую токсичность (не считая «наркотических» эффектов). До 80% процентов ( против / против ) ацетилена вводили хирургическим пациентам в качестве общего анестетика.Торговое название ацетилена было «нарцилен». В бедных 1920-х годах в Германии его использовали экспериментально в изрядных количествах, возможно, на нескольких тысячах пациентов. С медицинской точки зрения ацетилен считался почти таким же безопасным, как закись азота, и обладал немного более высокой эффективностью, что позволяло использовать в смеси более высокое процентное содержание кислорода; он примерно на 50% мощнее. Однако от использования смесей ацетилена и кислорода отказались после нескольких взрывов газа в легких пациентов. Ожидается, что энергия этих взрывов превысит любой из горючих ингаляционных анестетиков из-за нестабильности тройной связи (циклопропан будет почти таким же плохим).Было высказано предположение, что такой внутренний взрыв грудной клетки не мог произойти с воздушными смесями (без очищенного кислорода).

Согласно литературным источникам, ацетилен редко подвергался злоупотреблению в манере, сходной со злоупотреблением закисью азота, в наше время. Такое злоупотребление может привести к смерти нарушителя из-за токсичности вышеупомянутых примесей фосфина, арсина и сероводорода. Поскольку газ загружается (поглощается) в резервуары, пропитанные ацетоном над твердой матрицей, часть ацетона выходит с газом, что еще больше способствует отравлению.Движущая сила этого оскорбительного поведения лучше понята с точки зрения анестезирующих свойств ацетилена и вызывающего привыкание поведения.

Примеси в ацетилене легко обнаруживаются по запаху. Чистый ацетилен — бесцветный газ без запаха. Характерный чесночный запах технического ацетилена объясняется наличием примесей. Примеси, которые могут присутствовать, включают: дивинилсульфид, аммиак, кислород, азот, фосфин, арсин, метан, диоксид углерода, монооксид углерода, сероводород, винилацетилен, дивинилацетилен, диацетилен, пропадиен, гексадиен, бутадиенилацетилен и метилацетилен.

Опасность пожара

Смеси с воздухом, содержащие от 3% до 82% ацетилена, взрывоопасны при воспламенении. Минимальная температура воспламенения составляет 335 °С. [6] Большая часть химической энергии ацетилена приходится на то, что , а не содержится в тройной связи углерод-углерод; то есть он больше, чем у трех разветвленных углерод-углеродных связей, но не допускается из-за промежутков между его партнером углеродом и всеми другими атомами углерода, также защищенными от заряда.

Несовместимости

Другие значения

Иногда множественное число «ацетилены» может относиться к классу органических химических соединений, известных как алкины, которые содержат группу -C≡C-.

Естественное явление

Ацетилен — довольно распространенное химическое вещество во Вселенной, часто связанное с атмосферами газовых гигантов. [7] Одно любопытное открытие ацетилена произошло на Энцеладе, спутнике Сатурна. Считается, что природный ацетилен образуется либо в результате каталитического разложения углеводородов с длинной цепью, либо при температуре ≥ 1770 кельвинов. Джон Спенсер и Дэвид Гринспун (25 января 2007 г.). «Планетарная наука: Внутри Энцелада». Природа 445 : 376-377. дои: 10.1038/445376б.

91 045 Алкины +
этин ( С 2 Н 2 ) • пропин ( С 3 Н 4 ) • Butyne ( C 4 H 6 ) • Poneyne ( C 5 H 8 ) • Hexyne ( C 6 H 10 9068 H 10 ) • Heptyne ( C 7 H 12 ) • Octyne ( C 8 H 14 ) • Nonynne ( C 9 H 16 ) • Denyne ( C 10 H 18 9068 H 18 ) • undecyne ( C 11 H 20 )

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.