Kalsiyum karbür, suyla temas ettiğinde hemen reaksiyona girerek asetilen gazı ve kalsiyum hidroksiti açığa çıkarır. Karbür yöntemi olan bu reaksiyon, asetilenin orijinal endüstriyel kaynağıydı ve hala kaynak gazı, kimyasal sentez ve gazın taşınabilir saha kaynağı olarak kullanılıyor.
Reaksiyon Denklemi ve Ürünler
Dönüşüm CaC2 + 2H2O=C2H2 + Ca(OH)2 olarak yazılır. Bir mol kalsiyum karbür, iki mol su tüketir ve bir mol asetilen artı kalsiyum hidroksit verir, dolayısıyla bir ton karbür başına asetilen verimi esas olarak yüklenen kalitenin CaC2 içeriğine bağlıdır.
Reaksiyon güçlü bir şekilde ekzotermik ve hızlıdır. Suya bırakılan büyük bir parça saniyeler içinde tıslar, köpürür ve gaz açığa çıkarır ve kapalı bir kap içinde üretilen ısı kayda değerdir. Bu nedenle reaktör tasarımı, suya karbür eklemek yerine ısıyı uzaklaştırmalı ve besleme hızını kontrol etmelidir.
Kalsiyum Karbür Asetilenin Neden Farklı Bir Kokusu Var?
Teknik kalsiyum karbür saf değildir. Kok ve kireç yükünde bulunan kükürt ve fosfor bileşikleri fırından geçerek karbürde son bulur, böylece salınan asetilen az miktarda hidrojen sülfit ve fosfin taşır. Bu yabancı maddeler gaza karakteristik hoş olmayan kokusunu verir. Arıtma trenlerinde ham gaz, bunları gidermek için temizlenir ve saflaştırılmış akış, kirletici madde içermeyen-serbest asetilenin gerekli olduğu yerlerde kullanılır.
Kalsiyum Karbür Nasıl Üretilir?
Elektrikli fırın indirgeme yöntemi ticari kullanımdaki tek yoldur. Kok ve kireç ezilir, kontrollü bir oranda karıştırılır ve yükün elektrikle ısıtıldığı ve CaO + 3C=CaC2 + CO indirgeme adımının gerçekleştiği kapalı bir kalsiyum karbür fırınına beslenir. Reaksiyon bölgesi sıcaklıkları 2.000-2.200 derece civarındadır, bu da sürecin bu kadar güç yoğun olmasının nedenidir; İlk tesisler, yöntemin 1895'te sanayileşmesinden sonra uygulanabilir kılan ucuz hidroelektrik enerjiye ihtiyaç duyuyordu.
Fırından alınan erimiş kalsiyum karbür, soğuması için bir karbür kabına akar ve daha sonra ezilir, elenir ve kapalı varillerde paketlenir. Çıkan gaz-karbon monoksit açısından zengindir ve modern tesislerde yakıt olarak geri kazanılır. Daha yüksek güç değerlerine sahip kapalı fırınlar, çalışma koşullarını iyileştirdiği, ısı kaybını azalttığı ve karbon monoksit geri kazanımını arttırdığı için tercih edilirken, kırma ve eleme sırasında toz giderme işlemi gerekir.
Laboratuvar Hazırlığı ve Hız Kontrolü
Laboratuvarda kalsiyum karbürün doğrudan suya damlatılması şiddetli bir reaksiyona ve kontrolsüz bir gaz akışına neden olur. Su yerine doymuş sodyum klorürlü tuzlu su kullanılır. Tuzlu su reaksiyonu yavaşlatır, böylece asetilen sabit bir akış halinde iletilir ve sodyum klorürün kendisi kalsiyum karbür ile reaksiyona girmez, bu da gazı makul derecede saf tutar. Aynı prensip, nemin neden depolamadan çıkarılması gerektiğini de açıklamaktadır: karbüre ulaşan su hemen gaz üretmeye başlar.
Tehlikeler, Depolama ve Yangınla Mücadele
Su reaktivitesi:malzeme suyla temas ettiğinde asetilen yayar ve gaz kolayca tutuşur.
Oksitleyici riski:Asetilen oksitleyici maddelerle karıştırıldığında patlayabilir ve hava ile geniş bir yelpazede patlayıcı karışımlar oluşturur.
Safsızlık toksisitesi:Gazla birlikte az miktarda hidrojen sülfür ve fosfin açığa çıkar ve toksiktir.
Depolamak:Havalandırılmış, serin ve kuru depolar, oksitleyicilerden ve güçlü asitlerden ayrı tutulan, nemden, sızıntılardan ve buhar hatlarından korunan depolar.
İtfaiye:kuru toz, kuru kum ve kuru taş tozu. Yanan karbür veya yangına karışabilecek karbür üzerinde su kullanılmamalıdır.
Variller yalnızca ateş kaynaklarından uzakta-iyi havalandırılan bir alanda açılmalı ve kalıntılar asla kanalizasyona yıkanmamalıdır. Gaz algılama ve patlamaya- dayanıklı elektrikli ekipmanlar, karbür depolama ve işleme alanlarında standart gereksinimlerdir.
Sıkça Sorulan Sorular
S: Kalsiyum karbür ile su arasındaki reaksiyon nedir?
Kalsiyum karbür ve su reaksiyona girerek CaC2 + 2H2O=C2H2 + Ca(OH)2 olarak yazılan asetilen ve kalsiyum hidroksiti verir. Reaksiyon hızlı ve güçlü bir şekilde ekzotermiktir.
S: Karbür asetilen neden kötü kokuyor?
Kok ve kireç yükündeki kükürt ve fosfor karbürde son bulur, dolayısıyla ham gaz, asetilene hoş olmayan kokusunu veren hidrojen sülfit ve fosfin taşır.
S: Kalsiyum karbür hangi sıcaklıkta üretilir?
Kireç ve karbon, kapalı bir fırının reaksiyon bölgesinde kabaca 2.000-2.200 derecede elektriksel olarak indirgenerek, dökülen, soğutulan ve ezilen erimiş karbür üretilir.
S: Laboratuvarda asetilen üretmek için neden doymuş tuzlu su kullanılıyor?
Tuzlu su, reaksiyonu sabit bir gaz akışına kadar yavaşlatır ve sodyum klorür, kalsiyum karbür ile reaksiyona girmez, dolayısıyla üretilen asetilen stabil ve makul derecede saftır.
S: Kalsiyum karbürün ana tehlikeleri nelerdir?
Suyla temas ettiğinde yanıcı asetilen açığa çıkarır, oksitleyicilerle karıştırıldığında patlayabilir ve gazla birlikte az miktarda toksik hidrojen sülfit ve fosfin yayar.
S: Kalsiyum karbür nasıl saklanmalı ve söndürülmelidir?
Kuru, serin ve havalandırılan, oksitleyicilerden ve güçlü asitlerden uzakta saklayın. Yangınlarda kuru toz, kuru kum veya kuru taş tozu kullanın; karbüre asla su uygulamayın.