Kalcijum karbid reaguje odmah u kontaktu sa vodom oslobađajući gas acetilen i kalcijum hidroksid. Ova reakcija, karbidna metoda, bila je izvorni industrijski izvor acetilena i još uvijek se koristi za plin za zavarivanje, kemijsku sintezu i kao prijenosni izvor plina na terenu.
Jednačina reakcije i proizvodi
Konverzija se piše kao CaC2 + 2H2O=C2H2 + Ca(OH)2. Jedan mol kalcijum karbida troši dva mola vode i daje jedan mol acetilena plus kalcijum hidroksida, tako da prinos acetilena po toni karbida zavisi uglavnom od sadržaja CaC2 napunjenog razreda.
Reakcija je jako egzotermna i brza. Velika gruda pala u vodu šišti, pjeni se i oslobađa plin u roku od nekoliko sekundi, a proizvedena toplina je značajna unutar zatvorene posude. Dizajn reaktora stoga mora ukloniti toplinu i kontrolirati brzinu dodavanja, a ne samo dodati karbid u vodu.
Zašto kalcijum karbid acetilen ima izrazit miris
Tehnički kalcijum karbid nije čist. Jedinjenja sumpora i fosfora prisutna u punjenju koksa i kreča prolaze kroz peć i završavaju u karbidu, tako da oslobođeni acetilen nosi male količine sumporovodika i fosfina. Te nečistoće daju plinu karakterističan neprijatan miris. U sistemima za prečišćavanje sirovi gas se pere kako bi se uklonili, a prečišćeni tok se koristi tamo gdje je potreban acetilen bez zagađivača-.
Kako se proizvodi kalcijum karbid
Metoda redukcije električne peći je jedini put u komercijalnoj upotrebi. Koks i kreč se drobe, miješaju u kontrolisanom omjeru i upućuju u zatvorenu peć sa kalcijum karbidom, gdje se punjenje zagrijava električnim putem i dolazi do koraka redukcije CaO + 3C=CaC2 + CO. Temperature reakcionih zona su oko 2.000-2.200 stepeni, zbog čega je proces toliko energetski intenzivan; ranim postrojenjima bila je potrebna jeftina hidroelektrična energija koja je ovu metodu učinila održivom nakon što je prvi put industrijalizirana 1895.
Istopljeni kalcijum karbid koji se ispušta iz peći teče u karbidni lonac da se ohladi, a zatim se drobi, prosijava i pakuje u zatvorene bubnjeve. Otpadni-gas je bogat ugljičnim monoksidom i obnavlja se kao gorivo u modernim postrojenjima. Zatvorene peći sa većim nazivnim snagama se preferiraju jer poboljšavaju radne uslove, smanjuju gubitak toplote i povećavaju oporavak ugljen monoksida, dok je usisavanje prašine potrebno tokom drobljenja i prosijavanja.
Laboratorijska priprema i kontrola brzine
U laboratoriji, ispuštanje kalcijum karbida direktno u vodu daje burnu reakciju i nekontrolisani mlaz gasa. Umjesto vode koristi se zasićeni natrijum hlorid. Slana otopina usporava reakciju, tako da se acetilen isporučuje kao stabilan protok, a sam natrijum hlorid ne reaguje sa kalcijum karbidom, koji gas održava razumno čistim. Isti princip objašnjava zašto se vlaga mora isključiti iz skladištenja: svaka voda koja dođe do karbida odmah počinje stvarati plin.
Opasnosti, skladištenje i gašenje požara
Reaktivnost vode:materijal emituje acetilen u kontaktu sa vodom, a gas se lako zapali.
Rizik od oksidatora:acetilen može eksplodirati kada se pomiješa sa oksidantima i stvara eksplozivnu smjesu sa zrakom u širokom rasponu.
Toksičnost nečistoća:male količine sumporovodika i fosfina se oslobađaju s plinom i otrovne su.
Skladištenje:ventilirana, hladna i suha skladišta, odvojena od oksidatora i jakih kiselina, te zaštićena od vlage, curenja i parovoda.
gašenje požara:suvi prah, suvi pesak i suvi kameni prah. Voda se ne smije koristiti na zapaljenom karbidu ili na karbidu koji može biti uključen u požar.
Burad treba otvarati samo u dobro-prozračenom prostoru dalje od izvora paljenja, a ostaci se nikada ne smiju ispirati u kanalizaciju. Električna oprema za detekciju gasa i{2}}otporna na eksploziju su standardni zahtjevi u područjima skladištenja i rukovanja karbidom.
Često postavljana pitanja
P: Kakva je reakcija između kalcijum karbida i vode?
Kalcijum karbid i voda reaguju dajući acetilen i kalcijum hidroksid, zapisano kao CaC2 + 2H2O=C2H2 + Ca(OH)2. Reakcija je brza i jako egzotermna.
P: Zašto karbid acetilen loše miriše?
Sumpor i fosfor u punjenju koksa i kreča završavaju u karbidu, tako da sirovi plin nosi sumporovodik i fosfin, koji acetilenu daju njegov neprijatan miris.
P: Na kojoj temperaturi se proizvodi kalcijum karbid?
Kreč i ugljik se električnim putem redukuju na otprilike 2.000-2.200 stepeni u reakcionoj zoni zatvorene peći, proizvodeći rastopljeni karbid koji se ispušta, hladi i drobi.
P: Zašto se zasićeni slani rastvor koristi za proizvodnju acetilena u laboratoriji?
Slana otopina usporava reakciju do stabilnog protoka plina, a natrijum hlorid ne reaguje sa kalcijum karbidom, tako da je acetilen koji se proizvodi stabilan i razumno čist.
P: Koje su glavne opasnosti od kalcijum karbida?
Oslobađa zapaljivi acetilen u kontaktu s vodom, može eksplodirati kada se pomiješa s oksidantima i ispušta male količine toksičnog sumporovodika i fosfina s plinom.
P: Kako treba čuvati i gasiti kalcijum karbid?
Čuvajte ga na suhom, hladnom i ventiliranom, dalje od oksidatora i jakih kiselina. Koristite suvi prah, suvi pesak ili suvi kameni prah na vatri; nikada ne nanosite vodu na karbid.