A kalcium-karbid vízzel érintkezve azonnal reagál, és acetiléngázt és kalcium-hidroxidot szabadít fel. Ez a reakció, a karbidos módszer volt az acetilén eredeti ipari forrása, és még mindig használják hegesztőgázhoz, kémiai szintézishez és a gáz hordozható terepi forrásaként.
Reakcióegyenlet és szorzatok
A konverziót CaC2 + 2H2O=C2H2 + Ca(OH)2-ként írjuk le. Egy mól kalcium-karbid két mól vizet fogyaszt, és egy mól acetilént és kalcium-hidroxidot ad, így a karbid tonnánkénti acetilénhozama főként a betöltött minőség CaC2-tartalmától függ.
A reakció erősen exoterm és gyors. A vízbe ejtett nagy csomó másodperceken belül felszisszen, habzik és gázt bocsát ki, a hőtermelés pedig jelentős egy zárt edényben. A reaktor tervezésénél ezért el kell távolítani a hőt és szabályozni kell a betáplálási sebességet, ahelyett, hogy egyszerűen karbidot adnának a vízhez.
Miért van jellegzetes szaga a kalcium-karbid-acetilénnek?
A műszaki kalcium-karbid nem tiszta. A koksz- és mésztöltetben jelenlévő kén- és foszforvegyületek áthaladnak a kemencén és a karbidba jutnak, így a felszabaduló acetilén kis mennyiségben hidrogén-szulfidot és foszfint hordoz. Ezek a szennyeződések adják a gáz jellegzetes kellemetlen szagát. A tisztítási folyamatokban a nyersgázt mossák, hogy eltávolítsák őket, és a tisztított gázáramot ott használják, ahol szennyező-mentes acetilénre van szükség.
Hogyan készül a kalcium-karbid
Az elektromos kemencében történő redukciós módszer az egyetlen módja a kereskedelmi használatra. A kokszot és a meszet összetörik, szabályozott arányban összekeverik, és egy zárt kalcium-karbid kemencébe vezetik, ahol a töltetet elektromosan felmelegítik, és a CaO + 3C=CaC2 + CO redukciós lépés megtörténik. A reakciózónák hőmérséklete 2000-2200 fok körül van, ezért a folyamat olyan energiaigényes; a korai erőműveknek szükségük volt az olcsó vízenergiára, amely életképessé tette a módszert, miután 1895-ben először iparosították.
A kemencéből kicsapolt olvadt kalcium-karbid egy keményfém-edénybe folyik lehűlni, majd összetörik, szitálják és lezárt hordókba csomagolják. A füst-gáz szén-monoxidban gazdag, és a modern üzemekben tüzelőanyagként hasznosítják. A nagyobb teljesítményű zárt kemencéket részesítik előnyben, mert javítják az üzemi feltételeket, csökkentik a hőveszteséget és növelik a szén-monoxid visszanyerését, miközben a porelszívás a zúzás és rostálás során szükséges.
Laboratóriumi előkészítés és dózisellenőrzés
A laboratóriumban, ha a kalcium-karbidot közvetlenül a vízbe csepegtetik, heves reakciót és ellenőrizetlen gázáramot eredményez. Víz helyett telített nátrium-klorid sóoldatot használnak. A sóoldat lelassítja a reakciót, így az acetilént egyenletes áramlásban szállítják, és maga a nátrium-klorid nem lép reakcióba kalcium-karbiddal, ami a gázt kellően tisztán tartja. Ugyanez az elv magyarázza, hogy miért kell a nedvességet kizárni a tárolásból: minden víz, amely eléri a karbidot, azonnal gázt termel.
Veszélyek, tárolás és tűzoltás
Vízreakció:az anyag vízzel érintkezve acetilént bocsát ki, és a gáz könnyen meggyullad.
Oxidálószer kockázata:Az acetilén oxidálószerekkel keverve felrobbanhat, és a levegővel széles tartományban robbanásveszélyes keveréket képez.
A szennyeződés toxicitása:kis mennyiségű hidrogén-szulfid és foszfin szabadul fel a gázzal és mérgező.
Tárolás:szellőztetett, hűvös és száraz raktárak, oxidálószerektől és erős savaktól elkülönítve, nedvességtől, szivárgásoktól és gőzvezetékektől védve.
Tűzoltás:száraz por, száraz homok és száraz kőpor. Nem szabad vizet használni égő keményfémre vagy olyan keményfémre, amely tűzbe keveredhet.
A hordókat csak jól{0}}szellőző helyen szabad kinyitni, gyújtóforrásoktól távol, és a maradványokat soha nem szabad a csatornába mosni. A gázérzékelő és a robbanásbiztos-elektromos berendezések alapkövetelmények a keményfém tárolási és kezelési területén.
Gyakran Ismételt Kérdések
K: Mi a reakció a kalcium-karbid és a víz között?
A kalcium-karbid és a víz reakcióba lépve acetilén és kalcium-hidroxid keletkezik, amelyet CaC2 + 2H2O=C2H2 + Ca(OH)2-ként írnak le. A reakció gyors és erősen exoterm.
K: Miért van rossz szaga a karbid-acetilénnek?
A koksz- és mésztöltetben lévő kén és foszfor a karbidba kerül, így a nyersgáz hidrogén-szulfidot és foszfint hordoz, amelyek az acetilén kellemetlen szagát adják.
K: Milyen hőmérsékleten készül a kalcium-karbid?
A meszet és a szenet körülbelül 2000-2200 fokon elektromosan redukálják egy zárt kemence reakciózónájában, így olvadt karbid keletkezik, amelyet csapolnak, lehűtenek és összetörnek.
K: Miért használnak telített sóoldatot acetilén előállítására a laboratóriumban?
A sóoldat lelassítja a reakciót az állandó gázáram eléréséig, a nátrium-klorid pedig nem lép reakcióba kalcium-karbiddal, így az előállított acetilén stabil és viszonylag tiszta.
K: Melyek a kalcium-karbid fő veszélyei?
Vízzel érintkezve gyúlékony acetilént szabadít fel, oxidálószerekkel keverve felrobbanhat, és kis mennyiségű mérgező hidrogén-szulfidot és foszfint bocsát ki a gázzal.
K: Hogyan kell a kalcium-karbidot tárolni és eloltani?
Száraz, hűvös és szellőztetett, oxidálószerektől és erős savaktól távol tárolandó. Tűz esetén használjon száraz port, száraz homokot vagy száraz kőport; soha ne alkalmazzon vizet a keményfémre.