专利名称：一种碳化钙干法制取乙炔的方法
技术领域：
本发明涉及一种化工产品，特别是一种碳化钙干法制取乙炔的技术，适合于生产乙炔。
背景技术：
乙炔可用以照明、焊接及切断金属(氧炔焰)，也是制造乙醛、醋酸、苯、合成橡胶、 合成纤维等的基本原料。纯品乙炔为无色无气味的气体，自电石制取的乙炔含有磷化氢、砷化氢、硫化氢等杂质而具有特殊的刺激性蒜臭和毒性；常压下不能液化，升华点为-83. 8°C，在 1. 19父105 3压强下，熔点为-811;易燃易爆，空气中爆炸极限很宽，为2.5(% 80(%;难溶于水，易溶于石油醚、乙醇、苯等有机溶剂，在丙酮中溶解度极大，在1.2MI^下，1体积丙酮可以溶解300体积乙炔，液态乙炔稍受震动就会爆炸，工业上在钢筒内盛满丙酮浸透的多孔物质(如石棉、硅藻土、软木等)，在1 1. 2MPa下将乙炔压入丙酮，安全贮运。乙炔燃烧时能产生高温，氧炔焰的温度可以达到3200°C左右，用于切割和焊接金属。供给适量空气，可以安全燃烧发出亮白光，在电灯未普及或没有电力的地方可以用做照明光源。乙炔化学性质活泼，能与许多试剂发生加成反应。在20世纪60年代前，乙炔是有机合成的最重要原料，现仍为重要原料之一。如与氯化氢、氢氰酸、乙酸加成，均可生成生产高聚物的原料；乙炔在不同条件下，能发生不同的聚合作用，分别生成乙烯基乙炔或二乙烯基乙炔，前者与氯化氢加成可以得到制氯丁橡胶的原料2-氯-1，3- 丁二烯。乙炔在400 500 V 高温下，可以发生环状三聚合生成苯；以氰化镍Ni (CN) 2为催化剂，在50°C和1. 2 2MPa 下，可以生成环辛四烯。乙炔具有弱酸性，将其通入硝酸银或氯化亚铜氨水溶液，立即生成白色乙炔银(AgC ^ CAg)和红棕色乙炔亚铜(CuC ^ CCu)沉淀，可用于乙炔的定性鉴定。这两种金属炔化物干燥时，受热或受到撞击容易发生爆炸，如反应完应用盐酸或硝酸处理， 使之分解，以免发生危险。乙炔在使用贮运中要避免与铜接触。工业上可以用碳化钙(电石)水解生产乙炔CaC2+2H20 — HC ^ CH丨Ca (OH) 2。可由天然气热裂或部分氧化制备。
发明内容
本发明所要解决的问题在于，克服现有技术的不足，原有技术反应温度高，能耗
尚ο—种碳化钙干法制取乙炔的方法，其特征在于采用过量的水分解碳化钙，所得氢氧化钙是干的粉末；反应般温度为100 110°C;水和碳化钙之比为1.2 1-1. 5，氢氧化钙含水量为4% 10%。本发明公开了一种碳化钙干法制取乙炔的技术，干式乙炔发生器的优点为①生产能力大，消耗水量少(1.2 1.3kg水/kg电石)；②设备占地面积小，为湿式的1/4;③ 乙炔损失量少；④废渣含水量少，便于回收利用。碳化钙或乙炔钙(俗称电石)，分子式为CaC2。碳化钙生产以生石灰、焦炭为原料，用电极糊粘制并烧结成电极，在电炉中使原料在 20000C以上高温下熔融而生成CaC2，反应式如下Ca0+3C — CaC2+C0 ΔΗ = 465. 99kJ/mol在乙炔生产厂把CaC2作为原料水化生产乙炔，反应式如下CaC2+2H20 — C2H2 个 +Ca(OH) 2 ΔΗ = -127. 28kJ/mol主要副反应为Ca0+H20— Ca(OH)2 ΔΗ = -63. 64kJ/mol2.原料碳化钙法生产乙炔所用原料主要为碳化钙。碳化钙的组成如下表所列。
成分化学符号含量/%碳化钙CaC285. 377. 870. 0氧化钙CaO9. 516. 9224. 0二氧化硅SiO22. 102. 652. 0氧化铁、氧化铝Fe2O3, Al2O31. 452. 002. 4氧化镁MgO0. 350. 060. 4碳C1. 200. 431. 0硫S微量0. 08磷P微量0. 02工业碳化钙的成分十分复杂，其中杂质还有CaP3、CaS, SiC、Ca(CN) 2、FeS等。《碳化钙质量标准》
项目指标优等品一等品合格品发气量(20°C、101. 3 kPa)/ ( L · kg"1)300280260乙炔中磷化氢的体积分数/%0. 060.08乙炔中硫化氢的体积分数/%0. 10粒度(5mm~80mmr的质量分数/%85筛下物(2.5mm以下)的质量分数/%5；5注*圆括号中的粒度范围可由供需双方协商确定。Ikg碳化钙(电石)水解成乙炔要放热1985. WcJ，若热散不出，温升会造成乙炔分解爆炸。为此乙炔生产时采用加入过量水以带走反应热，“干法”是把水淋在碳化钙上。由于CaC2为固体，水为液相，所以CaC2与水反应是非均相反应。然而CaC2与H20
的水解反应速度极大，若按非均相反应七个步骤考虑，碳化钙与水反应的速度决定步骤不
是反应动力学速度本身，而是其外扩散步骤，即水向碳化钙表面扩散的速率。它远慢于CaC2
与H20反应的本征动力学速率或水在碳化钙孔隙中向内扩散的内扩散速率。所以碳化钙粒
度是水解速度的主要影响因素，即乙炔生成速率主要取决于碳化钙粒度。另一方面，由于产物除乙炔外，还有Ca(0H)2，它在水中溶解度小，会停留在碳化钙表面使之糊化，阻碍水向碳化钙内部进一步扩散，阻碍碳化钙的进一步水解。大颗粒的碳化钙内部不易水解，降低了碳化钙利用率及设备的生产能力，太小碳化钙反应太剧烈不安全。所以碳化钙生产乙炔时使用的碳化钙粒度有一定的要求。此外，由于反应是外扩散控制，所以水温(它影响水的扩散速度)及碳化钙纯度 (它改变CaC2在表面的覆盖率)，对乙炔生产也有影响且以前者为主。碳化钙水解生成乙炔的速度与碳化钙粒度关系见下表，碳化钙纯度对水解速度影响见下图，碳化钙水解速度与水温及碳化钙粒度关系见下图。碳化钙水解生成乙炔的速度与碳化钙粒度关系
权利要求
1. 一种碳化钙干法制取乙炔的方法，其特征在于采用过量的水分解碳化钙，所得氢氧化钙是干的粉末；反应般温度为100 110°C;水和碳化钙之比为1.2 1-1. 5，氢氧化钙含水量为4% 10%。
全文摘要
本发明公开了一种碳化钙干法制取乙炔的方法，其特征在于采用过量的水分解碳化钙，所得氢氧化钙是干的粉末；反应般温度为100～110℃；水和碳化钙之比为1.2∶1-1.5，氢氧化钙含水量为4％～10％，本发明的方法，工艺简单，成本低廉适合于大规模的工业化生产。
文档编号C07C11/24GK102329190SQ20111022041
公开日2012年1月25日 申请日期2011年8月3日 优先权日2011年8月3日
发明者原东凤 申请人:天津市泰源工业气体有限公司