(一)电石制乙炔的化学反应
电石在乙炔发生器内与水发生反应生成乙炔气,同时放出大量热。因工业电石不纯,其中杂质与水能起反应,放出相应的杂质气体。
主化学反应式如下:
CaC+2H20—一Ca (OH)r7+C2H2十+130U/mol (1)
副反应式:
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)
同时乙炔发生器内还有各种气体的溶解、分解、解吸等现象。电石的水解热效应是很大
的,很容易热解而爆炸,因此电石水解速度不宜太快。
由于电石内含有硫化氢、磷化氢、砷化氢等杂质,这些杂质在电石水解时被带入到产生的粗乙炔气中,会对氯乙烯合成中的触媒进行小可逆吸附,破坏其“活性中心”『而加速触媒活性的下降,其中的磷化氰会降低乙炔的自燃点,与空气接触会自燃,应彻底清除。
清海原理:利用NaCIO的强氧化性质,将乙炔中的硫化氢、磷化氢等杂质氧化成酸性
物质而除去,其化学反应方程式如下:
4NaClO-tH2S -—’H2S()4 +4NaCI (8)
4NaClO+PH3——'H.3 P04 +4NaCI (9)
4NaCl(.)+AsH3——◆H3 As()4 +4NaCl (10)
中和操作是用浓度为10%~15~0(质量分数)的NaOH溶液,对清净后的气体进行喷
淋,使各种酸类物质形成可溶性的钠盐而被除去,其反应式如下:
2Na()H+H2S()4 -'Na2 S()4+2H2()(11)
3NaOH+H3P04 -◆Na3P04+3H20 (12)
3NaOH+F13 As04——'Na3 As04 +3H2() (13)
(二)乙炔发生器内压力对乙炔反应的影响
乙炔发生器内(包括储斗、加料器等部位)在不正常情况下有可能出现冷却水不足,部分水解的电石传热困难,可能导致局部过热到几百摄氏度,而乙炔在表压力大于0. 015MPa以上、温度超过500℃时会发生分解爆炸,这是由于压力升高后,乙炔分子浓缩密集所致。
生产中不允许乙炔发生器内压力超过0. 015MPa,要控制在较低的压力下操作。实际操作压力将由发生系统、泠却塔结构、气柜压力(钟罩压配重)以及乙炔流量来决定,也是由乙炔发生器到水环泵之间的沿程阻力降来决定,只要保证水环泵进口有一定的正压,发生器可以在较低的压力下操作,操作控制适宜在3~13kPa范围内