实验室中常用电石跟水反应制取乙炔。电石中因含有少量钙的硫化物和磷化物,致使生成的乙炔中因混有硫化氢、磷化氢等而呈难闻的气味。在常温下,电石跟水的反应是相当激烈的,可用分液漏斗控制加水量以调节出气速度。也可以用饱和食盐水代替水,这样,可以使反应较平稳。通常,乙炔发生装置用烧瓶(或广口瓶)和插有分液漏斗及直角导气管的双孔塞组成。检查装置的气密性良好后把几块电石放入烧瓶,从分液漏斗滴水(或饱和食盐水)即产生乙炔。如果把电石跟水的反应式写成:
CaC2+H2O→C2H2↑+CaO
是错误的。因为在有水存在的情况下,CaO不可能是钙的最终产物,而Ca(OH)2(CaO水化)是最终产物才是合理的。正确的化学式应是:
CaC2+2H2O→C2H2↑+Ca(OH)2
为了得到较纯净的乙炔,可以把从发生器出来的气体先经CuSO4溶液洗气再收集。乙炔只微溶于水,应排水收集。用电石跟水反应制乙炔不应使用启普发生器,块状电石和水在常温下即能发生反应,表面上似乎符合启普发生器的使用条件,但当关闭启普发生器的活塞时,乙炔气虽能把水压入球形漏斗以使电石跟水脱离接触,但集存在球体内的大量水蒸气(电石跟水反应放热)却仍在缓缓继续跟电石发生反应,就是说,关闭活塞后,乙炔不能完全停止发生。这样,乙炔将缓缓从球形漏斗的上口间断逸出。平时,我们总能闻到电石有难闻的气味,就是因为电石跟空气里的水蒸气反应的结果。如果小量制取乙炔时,也可以用试管配单孔塞作反应容器,但应在试管口内松松塞一团棉花,以阻止泡沫进入导气管。
乙炔在高温下分解为碳和氢,由此可制备乙炔炭黑。一定条件下乙炔聚合生成苯,甲苯,二甲苯,,萘,蒽,苯乙烯,茚等芳烃。通过取代反应和加成反应,可生成一系列极有价值的产品。例如乙炔二聚生成乙烯基乙炔,进而与氯化氢进行加成反应得到氯丁二烯;乙炔直接水合制取乙醛;乙炔与氯化氢进行加成反应而制取氯乙烯;乙炔与乙酸反应制得乙酸乙烯;乙炔与氰化氢反应制取丙烯腈;乙炔与氨反应生成甲基吡啶和2-甲基-5-乙基吡啶;乙炔与甲苯反应生成二甲笨基乙烯,进一步催化剂裂化生成三种甲基苯乙烯的异构体:乙炔与一分子甲醛缩合为丙炔醇,与二分子甲醛缩合为丁炔二醇;乙炔与丙酮进行加成反应可制取甲基炔醇,进而反应生成异戊二烯;乙炔和一氧化碳及其他化合物(如水,醇,硫醇)等反应制取丙烯酸及其衍生物。
也可由天然气热裂或部分氧化制备
六十四分之三十一等于多少分钟
.4 干法乙炔流程
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2008-3-14 17:21
干法乙炔发生是用略多于理论量的水以雾态喷在电石粉上使之水解,产生的电石渣为含水量4%~10%干粉末,粗乙炔含水量为75%,反应温度气相为90~100℃,固相温度为100~110℃,水与电石的比例约为1~1.8,反应热由水汽化带走,经由非接触式换热器传给循环水(没有溶解损失),电石的粒径小于5毫米,水解率大于99.5%,乙炔收率大于98.5%。
2.干法乙炔装置的运行指标
2.1
发生器产量
单台发生器产量为2500标准立方米乙炔/小时。
2.2
电石水解率
排渣机出口处电石渣水解率为99.5%~99.85%。
检测方法:用50毫升电石渣和100毫升水加入200毫升试管中密闭摇匀检测气相中的乙炔含量,并假定水中的乙炔为饱和状态计算所得。
2.3
排渣机出口气相中的乙炔含量
排渣机口的乙炔浓度为0.02%。
2.4 粗乙炔的纯度
粗乙炔的纯度为98.8%~99.5%,硫含量为零,磷含量为0.03~0.05%,与湿法完全相同。
2 .5 清净次氯酸钠消耗量
次钠浓度为0.12%,耗量为7立方米/1000立方米乙炔。
2 .6 粗乙炔的温度
经冷却的粗乙炔温度为45~60℃。换热器选型的依据是粗乙炔温度与湿法相当以便后续处理。
2 .7 发生器压力
发生器压力受与之相连的湿法发生器影响,压力为7~11kPa,若独立使用干法发生器,压力会更为稳定。
2 .8 发生器温度
发生器气相温度为88~90℃,固相温度为95~100℃。量螺旋输送器连续密闭地加入发生器,密封可靠,无需置换,无泄露,安全可靠。
3.2 反应过程安全性
湿法乙炔工艺反应温度为85℃,产物中乙炔/水蒸汽体积比为1:1。干法乙炔工艺反应温度为100-110℃,产物中乙炔/水蒸汽体积比为1:3。两者反应压力基本相同,均为50-100kPa。绝对温度相差不大,由此可知湿法中乙炔分压是干法的2倍。反应物的浓度决定碰撞机会;分子的运动速度决定碰撞的有效性。
下面我们从数理统计的角度来讨论干法工艺的安全性。我们假定在反应过程中气相中乙炔和水蒸气混合均匀,温度、压力均匀。气体分子的速率分布函数符合麦克斯韦速率分布率:下载 (5.11 KB)
2008-3-14 17:26
其中: k为波尔兹曼常数,
m为分子的质量
T为气体的绝对温度
乙炔分子的质量:m=26×1.66×10 kg
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3.3 排渣过程的安全性
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排渣过程是连续密闭的,密封压力可调并可靠,排渣机使用等压料封。
3.4 故障状态的安全性
3.4.1 突然停电
当系统突然停电,反应几乎立即停止。无需作任何处理。
3.4.2 设备故障
任何重要设备出现故障,均由程序采取相应的措施进行处理。遇到最严重的问题就停止加料,反应几乎立即停止。
4.干法乙炔工艺的经济性
4.1经济效益分析说明
以电石法年产10万吨PVC为例,通过比较新工艺(干法乙炔生产工艺)与传统工艺(湿法乙炔生产工艺)在设备投资、运行费用、人工费用、占地面积、乙炔收率、电石渣处理、水处理等几个方面的差异来说明新工艺的经济效益。
4.2 基本建设投资比较(节约865万元)
干法乙炔工艺相对湿法乙炔工艺无需沉降及压滤处理。仅此一项即可节约设备及土建投资865万元(年产10万吨PVC,以2004年价格计算,),减少占地1800平米。具体费用包括:压滤工段厂房120万,沉降池土建450万,渣浆处理土建25万,压滤机170万,设备费用80万其它配套20万。乙炔发生工段的厂房没有差异,设备投资相差无几。
4.3 运行费用比较(节约370万元)
湿法工艺仅压滤一项需要总的装机容量达600kW,电费240万元,工人50名,工资约80万元,设备维护费约50万元。干法乙炔工艺相对湿法乙炔工艺无需渣浆处理,所以降低了人工费用和设备运行费用。
4.4乙炔收率比较(节约825万元)
由于加料是连续的,无需置换,加料时没有乙炔气体排出;排出的电石渣是干的,没有溶解损失。干法工艺比湿法工艺提高收率2.5%,电石水解率高达99.85%,没有生电石排出。按照1.5吨电石/吨PVC、电石价格2300元/吨计算,采用干法工艺的成本要下降82.5元,年产10万吨PVC节约成本825万元。
4.5水消耗比较(排放为零,节水37万吨)
干法工艺所需要的水量只有0.7吨/吨电石,其余全部循环使用。所加入的水为废次氯酸钠。废次钠经一次循环使用后刚好与干法工艺用水量达到平衡,使得乙炔车间达到零排放。而湿法工艺的耗水量为7~9吨/吨电石,全年废水排放达42万吨。
4.6 电石渣处理费用比较(节约810万元)
干法工艺产生的电石渣比湿法工艺经压滤后的滤饼含水量低30%。用湿法工艺每生产1吨PVC产生电石渣1.8吨,含水量1.2吨,每除掉1吨水需要150公斤标准煤,标准煤单价450元/吨,若用电石渣生产水泥,生产每吨PVC的电石渣处理费为81元,而干法工艺产生的电石渣用于生产水泥无需干燥,年产10万吨PVC节约成本810万元。
5.干法乙炔工艺的环境影响
5.1 无废水排放
干法乙炔生产装置所需的水为废次氯酸钠,不仅保护了环境,还回收了溶解乙炔。另外,与干法乙炔工艺配套的还有次氯酸钠废水循环利用工艺,实现整个车间无废水排放。
5.2 可实现无粉尘排放
若用电石渣生产水泥,可将其密闭输送至水泥厂。若用于制砖,可适当调整排渣湿度避免杨尘。
5.3 气体污染物排放
只有在排渣机出口处的水蒸气中能检测出0.02%的乙炔气体。
5.4 固体污染物
所排出的电石渣为优良的制作水泥的材料,亦可作其它建筑材料。
6.干法乙炔工艺与湿法工艺对照表
以10万吨PVC/年计算
对比内容
干法乙炔工艺
湿法乙炔工艺
乙炔收率
>98.5%
96%
乙炔纯度
99%
99%
电石渣含水
4%~12%
90%
电石渣处理人工
无
30人
电石渣处理设备及厂房
无
投资约1000万元
渣浆处理动力消耗
无
770kw
污水排放
无
――――
电石渣用于生产水泥
采用干法水泥直接使用
用回转窑烘干,53元/吨
加料
连续,无乙炔排出
断续,需置换,有乙炔排出
排渣
连续
断续
故障
立即停止反应
反应不可控
</FONT></FONT>
64分之31,已经是最简分数了,不能约分。64和31只有一个共同因数1。所以31/64是最简分数。
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