一、基本原理及主要影響因素
(一)電石制乙炔的化學(xué)反應(yīng)
電石在乙炔發(fā)生器內(nèi)與水發(fā)生反應(yīng)生成乙炔氣,同時(shí)放出大量熱。因工業(yè)電石不純,其中雜質(zhì)與水能起反應(yīng),放出相應(yīng)的雜質(zhì)氣體。
主化學(xué)反應(yīng)式如下:
CaC+2H20—一Ca (OH)r7+C2H2十+130U/mol (1)
副反應(yīng)式:
Ca0-+.2H20 -—’Ca(()H)2+63.6kJ/mol (2)
CaS+2H::O——pCa (OH)2+II2St (3)
CaP2+6H20——卜3Ca (OH)z+2PH3十 (4)
Ca3N2+6H20-p 3Ca (OH)2+2NH3千 (5)
Ca2S1+4H20——’2Ca (01-{)2十SiH4十 (6)
Ca3As2+6H20——'3Ca (OH)2 1-2AsH3十 (7)
同時(shí)乙炔發(fā)生器內(nèi)還有各種氣體的溶解、分解、解吸等現(xiàn)象。電石的水解熱效應(yīng)是很大
的,很容易熱解而爆炸,因此電石水解速度不宜太快。
由于電石內(nèi)含有硫化氫、磷化氫、砷化氫等雜質(zhì),這些雜質(zhì)在電石水解時(shí)被帶入到產(chǎn)生的粗乙炔氣中,會(huì)對(duì)氯乙烯合成中的觸媒進(jìn)行小可逆吸附,破壞其“活性中心”『而加速觸媒活性的下降,其中的磷化氰會(huì)降低乙炔的自燃點(diǎn),與空氣接觸會(huì)自燃,應(yīng)徹底清除。
清海原理:利用NaCIO的強(qiáng)氧化性質(zhì),將乙炔中的硫化氫、磷化氫等雜質(zhì)氧化成酸性
物質(zhì)而除去,其化學(xué)反應(yīng)方程式如下:
4NaClO-tH2S -—’H2S()4 +4NaCI (8)
4NaClO+PH3——'H.3 P04 +4NaCI (9)
4NaCl(.)+AsH3——◆H3 As()4 +4NaCl (10)
中和操作是用濃度為10%~15~0(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的NaOH溶液,對(duì)清凈后的氣體進(jìn)行噴
淋,使各種酸類物質(zhì)形成可溶性的鈉鹽而被除去,其反應(yīng)式如下:
2Na()H+H2S()4 -'Na2 S()4+2H2()(11)
3NaOH+H3P04 -◆Na3P04+3H20 (12)
3NaOH+F13 As04——'Na3 As04 +3H2() (13)
(二)乙炔發(fā)生器內(nèi)壓力對(duì)乙炔反應(yīng)的影響
乙炔發(fā)生器內(nèi)(包括儲(chǔ)斗、加料器等部位)在不正常情況下有可能出現(xiàn)冷卻水不足,部分水解的電石傳熱困難,可能導(dǎo)致局部過(guò)熱到幾百攝氏度,而乙炔在表壓力大于0. 015MPa以上、溫度超過(guò)500℃時(shí)會(huì)發(fā)生分解爆炸,這是由于壓力升高后,乙炔分子濃縮密集所致。
生產(chǎn)中不允許乙炔發(fā)生器內(nèi)壓力超過(guò)0. 015MPa,要控制在較低的壓力下操作。實(shí)際操作壓力將由發(fā)生系統(tǒng)、泠卻塔結(jié)構(gòu)、氣柜壓力(鐘罩壓配重)以及乙炔流量來(lái)決定,也是由乙炔發(fā)生器到水環(huán)泵之間的沿程阻力降來(lái)決定,只要保證水環(huán)泵進(jìn)口有一定的正壓,發(fā)生器可以在較低的壓力下操作,操作控制適宜在3~13kPa范圍內(nèi)