Карбида кальция производство: Производство карбида кальция – снова в России

Химики СПбГУ с помощью компьютерной модели обнаружили возможности для более «зеленого» использования карбида кальция

13 ноября 2020

Химики-теоретики Санкт‑Петербургского государственного университета и Института органической химии РАН имени Н. Д. Зелинского разработали новую стратегию использования карбида кальция в синтезе органических соединений. Исследователи предложили новый подход, основываясь на результатах моделирования взаимодействия карбида кальция с водой и диметилсульфоксидом. Научная работа опубликована в журнале Королевского химического общества Chemical Science.

Карбид кальция известен человечеству уже более 150 лет — это твердое вещество желтовато-белого, бежевого или серого цвета, полученное в результате соединения кальция с углеродом. Сегодня карбид кальция используют для получения газообразного ацетилена, который широко применяется в промышленности — от производства уксусной кислоты и этилового спирта, до пластмассы, каучука и ракетных двигателей.

Углерод, необходимый для синтеза карбида кальция, добывается не оптимальным с точки зрения концепции устойчивого развития способом — в шахтах. В результате запасы ископаемого ресурса истощаются (не устойчивый подход), а над поверхностью земли растет количество углерода. «Мы работаем над стратегией углерод-нейтрального цикла производства. В частности, для получения карбида кальция можно использовать углерод, добываемый при термическом разложении (пиролизе) отходов, а полученное в результате вещество — применять в промышленности для создания новых соединений», — отметил Константин Родыгин, научный сотрудник лаборатории кластерного катализа СПбГУ.

Исследование было поддержано грантом СПбГУ и проводилось в рамках проекта по актуальной химии карбида кальция, которым занимается лаборатория кластерного катализа Университета при участии исследователей из Института органической химии имени Н. Д. Зелинского РАН. Значительная часть моделирования была проведена с помощью мощностей РЦ «Вычислительный центр» Научного парка СПбГУ.

«Главным вызовом для человечества сегодня является создание промышленных процессов нового поколения, позволяющих получать важнейшие органические соединения и материалы в рамках углерод-нейтрального подхода. Особое значение имеет замена ископаемых ресурсов на возобновляемые и решение таким образом экологических задач. Как было показано в наших работах, органический синтез на базе карбида кальция открывает новые возможности для реализации углерод-нейтральных технологий. Причем ключевое значение имеет понимание химических процессов трансформации карбидных частиц в химических процессах в растворе», — отметил руководитель лаборатории кластерного катализа СПбГУ, заведующий лабораторией металлокомплексных и наноразмерных катализаторов Института органической химии имени Н. Д. Зелинского РАН академик РАН Валентин Анаников.

Предложить новую стратегию использования вещества химики смогли с помощью моделирования процессов, возникающих на уровне атомов и молекул при взаимодействии карбида кальция с водой и растворителем диметилсульфоксидом. Карбид кальция — это, по сути, соль, включающая отрицательно заряженные кислотные остатки ацетилена (так называемые ацетиленид-анионы с зарядом −2) и положительно заряженные ионы кальция. В работе исследовались кислотно-основные свойства ацетиленид-анионов, воды и некоторых других веществ в растворителе диметилсульфоксиде. В таком растворителе можно наблюдать необычную ситуацию: взаимодействие ацетиленид-анионов и воды, называемое гидролизом, идет не полностью. Образуются анионы с зарядом −1, которые потом могут вступать в широкий спектр ключевых для органического синтеза химических реакций.

«После проведения анализа выяснилось, что вместо воды можно использовать и другие протонирующие вещества для перевода ацетиленида в раствор, а в качестве растворителя для реакций с карбидом кальция можно искать альтернативные диметилсульфоксиду, еще менее токсичные и «зеленые» растворители. Таким образом, производство с участием карбида кальция в перспективе может стать более «зеленым» не только из-за потенциально более безопасных способов добычи углерода, но и благодаря возможности карбида кальция вступать в реакции с менее токсичными растворителями», — рассказал соавтор статьи, ассистент Института химии СПбГУ Михаил Полынский.

Отметим, что одним из авторов статьи стала выпускница СПбГУ Мария Сапова, начавшая работу над проектом во время обучения в магистратуре. «Задача меня сразу привлекла: идея комбинации различных расчетных методов открывает большие возможности для моделирования сложных процессов, как, например, процесс растворения в нашем случае. Эта работа помогла не просто расширить кругозор, а выйти за рамки задач по моделированию кристаллов, которыми я занималась, и почувствовать границы применимости различных методов расчетной химии. Думаю, что такие сложные многоступенчатые подходы в моделировании должны развиваться дальше: это позволит нам приблизиться к описанию реальных экспериментов», — отметила Мария Сапова.

Как уточнил Михаил Полынский, работа на данном этапе — полностью теоретическая и заключалась в компьютерном моделировании процесса получения ацетиленидов из карбида кальция. «Для моделирования мы использовали так называемые квантово-химические методы, борн-оппенгеймеровскую молекулярную динамику. В результате такого моделирования можно сделать короткое молекулярное кино, показывающее, как выглядит движение атомов и молекул на очень коротких, пикосекундных временных интервалах», — заключил Михаил Полынски

16.2. Технология выплавки карбида кальция

16.2. Технология выплавки карбида кальция

16.2. Технология выплавки карбида кальция

Содержание > ГЛАВА 16. Электрометаллургия карбида кальция и силикокальция> 16.2. Технология выплавки карбида кальция

Физико-химическая сущность процесса выплавки карбида кальция, а также тип рудовосстановительных электропечей, используемых для его получения, во многом аналогичны углеродовосстановительному производству ферросплавов. Интерес ферросплавщиков к этому процессу обусловлен еще и тем, что СаС₂ образуется как промежуточный продукт при выплавке силикокальция. Технический карбид кальция представляет собой закристаллизованный расплав, содержащий ≥80% СаС₂ и 10–15% СаО. Температура плавления сплавов в системе СаС₂–СаО показана на рис. 16.4.

Рис. 16.4. Диаграмма плавкости системы СаО–СаС₂:
1 – чистый компонент; 2 – компоненты технической чистоты

Карбид кальция широко используется в химической промышленности, в органическом синтезе при производстве синтетического каучука и цианамида кальция (СаСN₂). Обрабатывая СаС₂ водой, получают ацетилен С₂Н₂ по реакции

СаС₂ + 2Н₂О → С₂Н₂ + Са(ОН)₂.

Термодинамические константы Са(ОН)₂ (портландит) следующие: ∆Н = –984,2 кДж/моль, ∆G = –896,6 кДж/моль, S = 83,18 Дж/(моль×K).
Современная технология производства карбида кальция основана на восстановлении из окиси кальция (свежеобожженной извести, реже карбоната кальция СаСО₃) до СаС₂ углеродистыми восстановителями по суммарной реакции

СаО + 3С = СаС₂ + СО.

Температурную зависимость энергии Гиббса суммарной реакции можно получить суммированием частных реакций (в Дж/моль):

Теоретическая температура начала суммарной реакции получения СаС₂ (условие ∆G = 0, РСО = 101 кПа) равна 2030 K (1760^оС).
Содержащиеся в шихтовых компонентах (извести и углеродистых восстановителях сера и фосфор) в процессе плавки растворяются в расплаве карбида кальция. Кальций с серой образуют достаточно термодинамическое прочное соединение СаS по реакции:

Стандартные энтальпия фосфида  Са₃Р₂  ∆Н  =  –505780 Дж/моль, энтропия

S = 123,72 Дж/(моль×K).
При взаимодействии с влагой фосфид кальция образует фосфористый водород (фосфин, РН3) – ядовитый газ, поэтому содержание его в ацетилене ограничивают ≤0,08 объемных %. Примеси, содержащиеся в извести и зола кокса являются источником поступления в карбид нежелательных оксидов (≤2% Al₂O₃, ≤2% SiO₂). При подготовке шихты к плавке известь должна содержать 92–95% СаО и 1–2% СО₂. Содержание твердого углерода в коксе 85–89%, кокс следует сушить до влажности ≤1%. Известь применяют крупностью 8–10 мм, кокс 8–25 мм.
К качеству технического карбида кальция предъявляются специфические требования (табл. 16.3).

Таблица 16.3. Требования ГОСТ 1460-81 к качеству карбида кальция

Электропечи для выплавки карбида кальция.

На современных заводах карбид кальция выплавляют в рудовосстановительных электропечах с круглой или прямоугольной ваннами единичной мощностью 60 МВ∙А. В результате реконструкции единичная мощность печи достигает 80 МВ∙А (рис. 16.5). Получили применение печи 60(80) МВ∙А с прямоугольной ванной размерами 10,9х8,9х5,6 м и самообжигающимися электродами прямоугольного сечения 3200х850 мм. Ванна печи укрыта водоохлажаемыми элементами. Вокруг каждого электрода в укрытии ванны имеются щели (воронки) шириной 300 мм для подачи шихты. Межэлектродное пространство перекрывается газоулавливающими воронками, улавливающими до 80% колошникового газа.
При мощности печи 60 МВ∙А максимальное напряжение составляет 167 В, минимальное 87 В, среднее 142 В, сила тока 110 кА. Реактивное сопротивление печи равно 670 мкОм×м. Для мощности печи 80-85 МВ∙А максимальное напряжение равно 202 В, среднее 177 В.
На 1 т карбида кальция выделяется 250–330 м3 газа со следующим объемным содержанием, %: 72 СО; 4,9 СО₂; 7,8 Н₂; 0,1 СН₄; ост N₂. Запыленность газа составляет 100–150 мг/м³. Газ подвергают очистке. На очистку 1000 м³ газа расходуется 2,7–3,5 м³ воды. Расплав карбида кальция выпускается через летку в водоохлаждаемые барабаны.

Рис. 16.5. Закрытая карбидная печь с прямоугольной ванной:
1 – ванна; 2 – затвор песочный; 3 – сальник сухой; 4 – зонт; 5 — электрододержатель; 6 – механизм перемещения электродов; 7 – тракт шихтоподачи; 8 – механизм перемещения (перепуска) электродов; 9 – электроды; 10 – короткая сеть; 11 – укрытие; 12 – площадка наращивания электродов

Наряду с описанной печью в эксплуатации находятся и печи средней мощности, характеристики которых приведены ниже:

Рудовосстановительные электропечи оборудованы устройствами для автоматического регулирования мощности печи, скорости питания ванны шихтой, положением электродов в печи. Разработаны программы, алгоритмы и схемы управления процессом выплавки карбида кальция. Компьютерная схема рассчитывает и поддерживает оптимальную температуру процесса при помощи регулирования положения электродов, подаваемой мощности, а также управления подачей извести и коксика и их соотношением.

Коммерциализация карбида кальция и ацетилена — ориентир

Томас Л. Уилсон открывает процессы производства карбида кальция и ацетилена

2 мая 1998 г. исполнилось 106 лет со дня неожиданного открытия в деревне Спрей (ныне Иден), Северная Каролина, что стало важной вехой в истории химической промышленности. В этот день Томас Л. Уилсон, борющийся молодой канадский изобретатель, случайно открыл способы производства карбида кальция и ацетилена в коммерческих количествах.

Ацетилен при сжигании на воздухе давал свет намного ярче, чем любой другой, использовавшийся в то время для домашнего освещения. При сжигании с кислородом пламя было на 1000°C горячее, чем любое другое, что привело к развитию промышленной кислородно-ацетиленовой сварки и резки. Что наиболее важно, ацетилен позже стал исходным материалом для синтеза сотен алифатических органических химикатов, используемых во всем мире, особенно растворителей, пластмасс и синтетического каучука.

Томас Леопольд Уилсон (1860-1919 гг.)15), первооткрыватель этих процессов, родился в Принстоне, Онтарио, внук Джона Уилсона, спикера Объединенной канадской ассамблеи. Он учился в Университетском институте Гамильтона; но после смерти отца он ушел из школы, чтобы разработать систему дугового освещения, впервые увиденную в Гамильтоне. В возрасте 22 лет он переехал в Соединенные Штаты, где работал на различных должностях в области механики и электротехники, прежде чем поселиться в Бруклине, штат Нью-Йорк, в 1887 году. Его работа в течение следующих трех лет привела к получению шести патентов, которые обеспечили ему права. в США за использование электродуговой печи при выплавке руды. Металлический алюминий был основной целью.

В декабре 1890 года для использования патентов Уилсона была создана алюминиевая компания Уилсона. В 1891 году Уилсон переехал в Спрей, чтобы построить небольшую электростанцию ​​мощностью 300 лошадиных сил вдоль реки Смит на земле, принадлежавшей одному из финансовых спонсоров компании, Джеймсу Тернеру Морхеду (1840–1908). Морхед, выпускник Университета Северной Каролины и ветеран армии Конфедерации, был производителем текстиля, разработчиком земельных и водных ресурсов и бывшим сенатором штата. Хотя большинство деловых предприятий Морхеда процветали, крах железной дороги, в которую он вложил средства, оставил его по уши в долгах. Чтобы собрать деньги, он искал новые способы использования своего обильного запаса энергии воды. Этот поиск привел его к Уилсону.

Томас Уилсон был одним из многих, искавших экономичный способ производства алюминия. Его подход заключался в восстановлении алюминиевой руды углеродом в высокотемпературной электродуговой печи. Этот процесс примерно в то же время исследовал в лаборатории французский химик Анри Муассан.

На практике Уилсон смог произвести лишь несколько шариков алюминия. Затем он рассудил, что если бы он мог получить более химически активный металл, такой как кальций, он, в свою очередь, мог бы использовать кальций для восстановления глинозема. Соответственно, 2 мая 189 г.2, смесь извести (оксид кальция) и каменноугольной смолы (углерод) подвергалась воздействию тепла дуги. Когда печь открыли и полученный продукт бросили в воду, образовался горючий газ, предположительно водород, как и ожидалось от кальция.

Однако, в отличие от чисто горящего водорода, этот газ горел копотистым пламенем, чему не было готового объяснения. Затем Уилсон нанял Фрэнсиса П. Венейбла (1856–1954) из Университета Северной Каролины в качестве консультанта. Летом и осенью 189 г.2, Венейбл доказал, что продуктом печи был карбид кальция и что газ, выделяющийся с водой, был ацетиленом, реакция, обнаруженная в 1862 году немецким химиком Фридрихом Вёлером. Хотя в то время ни карбид кальция, ни ацетилен не использовались, Уилсон подал заявку на патент на этот процесс 9 августа 1892 года.

Тем временем экспериментальная работа по производству алюминия продолжалась. Однако к весне 1893 года стало очевидно, что процесс Уилсона потерпел неудачу. Крах фондового рынка в мае 189 г.3, и последовавшая за этим депрессия обанкротила компанию, оставив Морхеда практически без гроша в кармане.

Back to top

Коммерческое производство карбида кальция и ацетилена

Не найдя никого, кто хотел бы купить их патенты на карбид кальция и ацетилен, Морхед и Уилсон сосредоточили свое внимание на поиске и продвижении использования самих продуктов, начиная с ацетилена в осветительные приборы. После того, как они показали, что ацетилен может производить пламя в 10-12 раз ярче, чем угольный газ, его использование в качестве источника света быстро развивалось. 29 января Уилсон осуществил первую продажу карбида кальция в объеме 1 тонны нью-йоркской компании Eimer and Amend, занимающейся поставками химикатов и оборудования., 1894. Удача снова улыбнулась, когда в августе 1894 года они продали свои патенты на использование карбида и ацетилена в освещении новой фирме, Электрогазовой компании, но сохранили за собой права на химическое производство. Компания Электрогаз, в свою очередь, начала продавать права на производство карбида по всему миру. В рамках соглашения Уилсон оставил за собой все права для Канады, а Морхед купил производственную франшизу.

Осенью 1893 года Уилсон вернулся в Нью-Йорк и создал лабораторию в Эймер-энд-Аменде для изучения химического применения ацетилена. Получив небольшое количество хлороформа и альдегидов, он подал заявку на патент в феврале 189 г.4, чтобы охватить использование ацетилена в производстве «углеводородных продуктов».

Заняв больше денег, Морхед смог в августе 1894 года построить в Спрей первый коммерческий завод по производству карбида кальция. Его двусторонняя печь высотой 8 футов могла работать непрерывно. В то время как с одной стороны обрабатывалась загрузка извести и смолы, с другой могла охлаждаться готовая партия карбида. Печь производила 1 тонну карбида каждые 24 часа, что давало 4,8 кубических фута газа на фунт, что составляет 80% от теоретического. По мере роста популярности ацетилена рос и спрос на карбид. 1 мая 189 г.5 завод начал работать круглосуточно. Последующие месяцы были полны головокружительного успеха, но затем случилась катастрофа; Завод Уилсона был уничтожен пожаром 29 марта 1896 года.

Морхед построил гораздо более крупный завод на реке Джеймс недалеко от Линчбурга, штат Вирджиния. Почти одновременно он открыл завод в Канава-Фолс, Западная Вирджиния, по производству ферросплавов, процессы, которые были разработаны в Спрей Уилсоном и Гийомом де Шальмо (1870-1899), управляющим заводом. В конце концов, Морхед продал свои активы компании Union Carbide Company, которая была основана в 189 г.8 для консолидации интересов Электрогазовой компании. Он выплатил свои долги и после своей смерти оставил состояние в размере 200 000 долларов.

Уилсон вернулся в Канаду в 1895 году, где стал одним из самых богатых и известных ее граждан. К 1896 году он строил карбидный завод в Мерриттоне, Онтарио, а позже построил заводы в Оттаве и Шавиниган-Фолс. По мере того, как он продавал права на производство карбида другим, у него появилось много интересов, создав новые компании и заводы, поскольку он начал производить гидроэлектроэнергию, морские буи с ацетиленовым освещением, удобрения, цемент, аммиак, фосфорную кислоту и бумагу. Он продал свой бизнес по производству морских буев в 1909 и свои интересы в производстве карбида в новую фирму Canada Carbide Company, созданную в 1911 году. Он умер от сердечного приступа в Нью-Йорке, собирая деньги для еще одного проекта. Его дом в Вудстоке, Онтарио, теперь является национальным историческим памятником, а его летний дом на озере Мич в Квебеке — правительственным конференц-центром и убежищем.

Вернуться к началу

Использование карбида кальция и ацетилена

В 1800 году, экспериментируя с гальваническим элементом, Хамфри Дэви изготовил первую дуговую лампу, пропустив электрический ток между двумя углеродными стержнями, которые соприкасались друг с другом, а затем рисуя их отдельно. Когда электрический ток сталкивается с сопротивлением, его энергия преобразуется в тепло, а поскольку углеродный пар в дуге оказывает высокое сопротивление электрическому току, достижимы температуры до 3700 ° C, достаточно высокие, чтобы расплавить или испарить любое известное вещество. .

Дуговая печь с угольной дугой, работавшая от батареи в 1845 году, не представляла практической ценности до тех пор, пока в 1867 году не была разработана электрическая динамо-машина для преобразования энергии воды или пара в электричество. Только после работы в Спрей дуговая печь стала промышленной реальностью.

Улучшенное освещение

В течение полувека после его открытия в 1836 году Эдмундом Дэви, двоюродным братом Хамфри Дэви, ацетилен оставался лишь лабораторной диковинкой. После открытия Томасом Л. Уилсоном дешевого коммерческого процесса производства ацетилена в 189 г.2, огромное количество газа требовалось для освещения.

Недавно разработанная ацетиленовая горелка, предназначенная для подачи достаточного количества воздуха в пламя для удаления дыма и сажи, давала яркий белый свет, в 10-12 раз ярче, чем у любого коммерческого топлива, использовавшегося в то время. К 1897 году ацетиленовые генераторы и сжатый ацетилен успешно конкурировали с зарождающейся электросветовой промышленностью, обеспечивая отличное освещение, особенно в загородных домах и в тех, где нет доступа к газовым сетям.

Портативные генераторы ацетилена, которые работали, просто капая водой на карбид кальция, обеспечили практический способ освещения железных дорог, шахт, велосипедов и автомобилей. Ацетиленовое освещение использовалось на транспорте в течение десяти или более лет, пока не были разработаны системы выработки электроэнергии и ударопрочные лампочки. Шахтеры продолжали использовать карбидные фонари на своих шапках, пока в 1920-х годах не были усовершенствованы долговечные электрические батареи с сухими элементами.

Ацетилен также заменил масло в морских буях, потому что он давал гораздо более яркий свет. Используемые поначалу автоматические карбидные ацетиленовые генераторы были не очень надежными и были заменены на сжатый ацетилен. Шведский инженер Густав Дален получил 1912 Нобелевская премия по физике за открытие методов безопасного сжатия ацетилена. Несколько ацетиленовых буев все еще работали в 1960-х годах.

Высококачественные легированные стали

В 1894 году Томас Уилсон начал эксперименты в Спрей с плавкой металлов в угольно-дуговой печи. После 1895 года эту работу продолжил Гийом де Шальмо. Высокая температура дуговой печи обеспечила более эффективное средство для сплавления железа с хромом, марганцем и другими металлами.

Как группа, эти сплавы с низким содержанием железа, называемые ферросплавами, могут легко растворяться в стали для придания предсказуемых свойств в зависимости от типа и количества добавленного металла. Впервые стали можно было изготавливать на заказ по таким свойствам, как ударная вязкость, ударная вязкость, высокая прочность при высоких температурах и коррозионная стойкость. Улучшенная броня для боевых кораблей, быстрорежущая инструментальная сталь и нержавеющая сталь — это лишь три из сотен используемых в настоящее время специализированных стальных изделий.

Быстрая сварка и резка металлов

В 19 веке единственным способом непрерывного соединения двух кусков железа или стали было нагревание их в горне и ковка вместе. В 1886 была введена электросварка, но она не имела практического значения, так как электроэнергетика не была достаточно развита для ее поддержания. Водородная и термитная сварка были известны, но не были усовершенствованы.

При сжигании с кислородом вместо воздуха ацетилен давал температуру пламени 3000 °C по сравнению с 1900 °C для пламени горелки Бунзена. Об этой высокой температуре пламени сообщалось в 1895 году, но она не использовалась примерно до 1901 года, когда во Франции был разработан коммерческий аппарат для кислородно-ацетиленовой сварки. Первый в США цех кислородно-ацетиленовой сварки был создан в 1906 г., а в 1907 г. этот метод был принят на Бруклинской военно-морской верфи. Там кислородно-ацетиленовые горелки могли прорезать иллюминатор в 3-дюймовом броневом листе за 30 минут — задача, для выполнения которой раньше требовалось пять человек, работавших в течение двух недель. Внезапно возросший спрос на кислород для сварки сделал кислород товарным продуктом.

Фиксация азота и производство удобрений

Анри Муассан в 1893 году заметил, что карбид кальция поглощает атмосферный азот. В 1898 году Фриц Роте из Германии обнаружил, что соединение, образующееся в результате этого поглощения, представляет собой цианамид кальция. В почве цианамид кальция разлагается с образованием мочевины и карбоната аммония, которые являются мощными удобрениями. Запатентованный Адольфом Франком и Никодемом Каро коммерческий процесс получения цианамида кальция из карбида был усовершенствован в Германии в 1903 году и почти сразу же получил широкое распространение. Это был первый коммерческий процесс, который использовался во всем мире для фиксации атмосферного азота. Мировое производство цианамида кальция увеличилось с 1700 тонн в 1907 до предполагаемого пика производства в 1,5 миллиона тонн в 1945 году.

Органические химические вещества и макромолекулы

После синтеза Уилсоном хлороформа и альдегидов из ацетилена в 1894 году ацетилен вскоре стал исходным материалом для синтеза множества органических веществ, в частности для производства растворителей, пластмасс, синтетического каучука и волокон. К 1896 г. работа в Германии привела к созданию хлорированных растворителей путем частичного или полного хлорирования ацетилена, а в 1908 г. — к полномасштабному производству 1,1,2-трихлорэтилена. Эти растворители широко использовались после 1920 для обезжиривания металлов при подготовке к гальванике или окраске. К 1912 году в Германии производился поливинилацетат для использования в лаках. Впоследствии поливинилацетат использовался в клеях, красках, бумаге, текстиле, клее и напольных покрытиях.

Во время Первой мировой войны в Канаде были внедрены промышленные процессы производства ацетальдегида, уксусной кислоты и ацетона (путем пропускания уксусной кислоты через горячий катализатор); ацетон, в частности, был необходим для изготовления взрывчатых веществ. Аналогичные процессы в США в 19 в.20-е годы обслуживали ацетатцеллюлозную промышленность для производства волокон и пленки. В том же десятилетии синтез винилацетилена Юлиусом Ньюландом привел к разработке в 1932 году компанией DuPont синтетического каучука неопрена. К 1960 году его годовой объем производства достиг 120 000 тонн.

В Германии после Первой мировой войны бутадиен, полученный из ацетилена, был основой заменителя каучука, что сделало страну самодостаточной в каучуке. Также в Германии, начиная с 1925 г., Дж. Вальтер Реппе стал пионером в изучении химии ацетилена при давлении до 200 атмосфер. Это открыло обширную новую область, часто известную как «химия Реппе». Реппе даже удалось образовать циклооктатетраен, соединив четыре молекулы ацетилена в кольцо, что подтверждает широко оспариваемое заявление Ричарда Уилштиттера о том, что он получил такое же соединение в 1919 году.11.

С синильной кислотой ацетилен образует акрилонитрил, который затем можно полимеризовать и прясть в акриловые волокна. Мировое производство акриловых волокон в 1988 году составило 2 523 000 тонн.

В последние 40 лет или около того ацетилен все чаще получают из нефти, но если запасы нефти истощатся настолько, что цены повысятся по сравнению с ценой на уголь, промышленность может вернуться к углю, и карбид кальция снова станет основным путем производства органических химические вещества.

Наверх

Обозначение памятника и благодарности

Обозначение ориентира

Американское химическое общество посвятило открытие коммерческих процессов превращения карбида кальция и ацетилена в национальный исторический химический памятник 2 мая 1998 года в Идене, Северная Каролина. Мемориальная доска, посвященная этому событию, гласит:

. На этом месте 2 мая 1892 года в поисках экономичного процесса производства алюминия канадский изобретатель Томас Л. Уилсон (1860–1915) случайно открыл электродуговой процесс получения кальция. карбид, реагирующий с водой с образованием ацетилена. Первый коммерческий завод по производству карбида кальция, построенный местным предпринимателем Джеймсом Тернером Морхедом (1840-1919 гг.).08), работал здесь с 1894 по 1896 год. С этого момента производство карбида кальция и ацетилена распространилось по всему миру. Ацетилен, использовавшийся сначала для освещения домов, железных дорог, шахт и морских буев, а затем для кислородно-ацетиленовой сварки, стал одной из основ индустрии синтетических органических химикатов.

15, 19 октября Американское химическое общество и Канадское химическое общество посвятили открытие коммерческих процессов превращения карбида кальция и ацетилена в национальную историческую химическую достопримечательность. 99, в доме и лаборатории Уилсона на улице Меткалф в Оттаве, Онтарио, Канада. Мемориальная доска в память об этом событии гласит:

Рядом с этим местом жил Томас Леопольд «Карбид» Уилсон (1860–1915), первооткрыватель коммерческого процесса производства карбида кальция, который реагирует с водой с образованием газообразного ацетилена. После случайного открытия, сделанного в Спрей, Северная Каролина, в 1892 году, Уилсон вернулся в Канаду, чтобы развивать производство карбида и других электрохимических производств в различных местах, включая Сент-Катаринс, Оттаву и Шавиниган. Ацетилен, использовавшийся сначала для освещения домов, железных дорог, шахт и морских буев, а затем в кислородно-ацетиленовой сварке, стал одной из основ индустрии синтетических органических химикатов.

Благодарности

Адаптировано для Интернета из публикации «Открытие коммерческих процессов получения карбида кальция и ацетилена», подготовленной Национальной программой исторических химических памятников Американского химического общества в 1998 г.

, и брошюры с тем же названием, выпущенной Американского химического общества и Канадского химического общества в 1999 г.

Наверх

Цитировать эту страницу

Национальные исторические химические достопримечательности Американского химического общества. Открытие коммерческих процессов получения карбида кальция и ацетилена. http://www.acs.org/content/acs/en/education/whatischemistry/landmarks/calciumcarbideacetylene.html (по состоянию на месяц, день, год).

Наверх

Назад к Национальные исторические химические достопримечательности Главная страница .

Подробнее: О программе Landmarks .

Примите меры: Назначьте достопримечательность и свяжитесь с координатором NHCL .

Как сделать карбид кальция

••• уголь image by robert mobley from Fotolia.com

Обновлено 29 сентября 2017 г.

Автор Damien Thryn

Карбид кальция — это химическое соединение, имеющее множество промышленных применений. В сочетании с водой он производит ацетиленовый газ, который используется в сварочных и газовых горелках. По данным Совета по развитию торговли Гонконга, карбид кальция также является ключевым компонентом большей части поливинилхлорида (ПВХ), производимого в Китае. Соединение производится с конца 1800-х годов путем взаимодействия извести и угля в печи. Агентство по охране окружающей среды США обнаружило, что твердые частицы и другие побочные продукты попадают в окружающую среду в результате производства карбида кальция, но выбросы углеводородов при производстве карбида кальция минимальны. Изготовление карбида кальция представляет собой сложный процесс.

Вставьте известь и уголь в электродуговую печь.

Нагрейте электродуговую печь до температуры не менее 3632 градусов по Фаренгейту. Не допускайте превышения температуры 3812 градусов по Фаренгейту.

Подайте обожженную электродную пасту в печь. Он будет действовать как катализатор для извести и угля.

Переместите полученный расплав карбида кальция в охлаждающее оборудование (охлаждающий механизм). Это позволит ему затвердеть.

Перерабатывайте затвердевший карбид кальция в дробильном механизме, пока он не достигнет желаемого размера.

Things You’ll Need

• Lime
• Coal
• Electric arc furnace
• Electrode paste
• Cooling equipment
• Open-air environment
• Crushing mechanism

• In an ideal reaction, 2.2 lb. извести, 1 1/2 фунта угля и 0,04 фунта электродной пасты должны дать конечный продукт в виде 2,2 фунта карбида кальция.

  Добывайте и очищайте известь, уголь и электродную пасту рядом с печью, чтобы максимизировать эффективность.

Предупреждения

• Соблюдайте все законы и правила, касающиеся производства химических соединений. Температуры, связанные с производством карбида кальция, означают, что только профессионалы, обученные использованию необходимого оборудования, должны пытаться производить карбид кальция.