วิธีการผลิตแคลเซียมคาร์ไบด์ (CAC₂)
แคลเซียมคาร์ไบด์ (CAC₂) หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่าคาร์ไบด์หรือหินไฟฟ้าส่วนใหญ่ผลิตผ่านวิธีการทางอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาอุณหภูมิสูง
1. วิธีเตาอาร์คไฟฟ้า (กระบวนการอุตสาหกรรมหลัก)
หลักการ
ในวิธีนี้หินปูน (Caco₃)และโค้ก (คาร์บอน)มีปฏิกิริยาในเตาอาร์คไฟฟ้าที่อุณหภูมิ2000–2200 องศา. ปฏิกิริยาเกิดขึ้นในสองขั้นตอน:
การสลายตัวของหินปูน: Caco₃Δ Cao+Co₂↑
การลดลงของแคลเซียมออกไซด์โดยคาร์บอน: cao +3 celectric arc cac₂+co ↑
การไหลของกระบวนการ
การเตรียมวัตถุดิบ:
หินปูน(ความบริสุทธิ์มากกว่าหรือเท่ากับ 90%) ถูกบดขยี้เป็นขนาดอนุภาคที่เฉพาะเจาะจง
โค้ก(ปริมาณคาร์บอนคงที่สูงกำมะถันต่ำ) ทำหน้าที่เป็นทั้งตัวลดและตัวนำไฟฟ้า
การผสม:
หินปูนและโค้กผสมใน1: 3 อัตราส่วนมวลและป้อนเข้าไปในเตาเผา
ปฏิกิริยาอุณหภูมิสูง:
กระแสไฟฟ้า (200–400 V) สร้างอาร์คทำให้ความร้อนส่วนผสมสูงกว่า 2,000 องศา
แคลเซียมออกไซด์ทำปฏิกิริยากับคาร์บอนเพื่อสร้างแคลเซียมคาร์ไบด์และคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO)
การจัดการผลิตภัณฑ์:
แคลเซียมคาร์ไบด์หลอมเหลวถูกทำให้เย็นลงในแม่พิมพ์เพื่อสร้างบล็อกที่เป็นของแข็ง
ก๊าซ CO เป็นช่องระบายอากาศ (ด้วยการขัดถู) หรือรีไซเคิล
ข้อได้เปรียบ
ประสิทธิภาพสูงเหมาะสำหรับการผลิตขนาดใหญ่ (ผลผลิตประจำปีทั่วโลกเกิน 100 ล้านตัน)
ต้นทุนคุ้มค่าสำหรับการผลิตอะเซทิลีนในระดับอุตสาหกรรม
ข้อเสีย
ใช้พลังงานมาก (~ 3000–4000 kWh ต่อตันของCAC₂)
ต้องการโค้กที่มีความบริสุทธิ์สูงและสร้างการปล่อย CO
2. การลดคาร์โบไฮเดรตอุณหภูมิสูง (กระบวนการแล็บหรือกระบวนการพิเศษ)
หลักการ
ใช้ซิลิคอนไดออกไซด์ (SIO₂) หรืออลูมิเนียมเป็นสารลดเพื่อผลิตแคลเซียมคาร์ไบด์จากแคลเซียมออกไซด์:
cao +3 chigh temp. cac₂+co ↑
หรือ
4cao+al₂o₃high temp. 2cac₂ +2 cao \ cdotpal₂o₃
การไหลของกระบวนการ
การเผา: หินปูนถูกทำให้ร้อนเพื่อผลิตแคลเซียมออกไซด์ (CAO)
ปฏิกิริยาตอบโต้: CaO is mixed with carbon (or silicon/aluminum) and heated in a furnace (>2,000 องศา)
การทำให้บริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์: ผลิตภัณฑ์เย็นถูกบดขยี้และกลั่นเพื่อแยกCAC₂
ข้อได้เปรียบ
เหมาะสำหรับการสังเคราะห์ห้องปฏิบัติการหรือการผลิตขนาดเล็ก
อนุญาตให้ควบคุมความบริสุทธิ์ได้อย่างแม่นยำ
ข้อเสีย
ประสิทธิภาพต่ำและต้นทุนพลังงานสูง จำกัด การใช้งานอุตสาหกรรม
3. วิธีการอื่น
(1) การลดความร้อนด้วยคาร์บอร์ด้วยซิลิกอนไดออกไซด์
ใช้SIO₂เป็นตัวแทนลด: 2CAO+SIO₂ +5 CΔ2CAC₂+SIC +4 CO ↑
ผลิตแคลเซียมคาร์ไบด์และซิลิกอนคาร์ไบด์ (SIC) เป็นผลพลอยได้
(2) เตาไฟฟ้าอิเล็กโทรดที่มีแหล่งคาร์บอนก๊าซ
วิธีการทดลองโดยใช้มีเธน (ch₄) เป็นแหล่งคาร์บอน: Cao+ch₄Δcac₂ +2 h₂↑
ยังอยู่ในขั้นตอนการวิจัยเนื่องจากความท้าทายทางเทคนิค
(3) การลดชีวภาพ (การทดลอง)
ใช้จุลินทรีย์เพื่อลดCaco₃เป็นCAC₂ แต่ความสามารถในการปรับขนาดมี จำกัด
