فرآیند تولید کاربید کلسیم، مشخصات درجه استیلن و کاربردهای صنعتی

1. کاربید کلسیم چیست؟

کاربید کلسیم (CaC2) یک ترکیب غیر آلی است که توسط واکنش دمای بالا آهک (CaO) و مواد کربن در کوره قوس الکتریکی تولید می‌شود.

معمولاً به صورت توده های خاکستری یا خاکستری تیره عرضه می شود و عمدتاً برای تولید استیلن استفاده می شود. هنگامی که کاربید کلسیم با آب واکنش می دهد، گاز استیلن (C2H2) تولید می کند که آن را به یک ماده خام مهم برای تولید گاز صنعتی و سنتز شیمیایی تبدیل می کند.

واکنش شیمیایی:

CaC2 + 2H2O → C2H2↑ + Ca(OH)2

استیلن تولید شده از کاربید کلسیم به طور گسترده در موارد زیر استفاده می شود:

ژنراتورهای استیلن صنعتی

تولید مونومر پی وی سی و وینیل کلرید (VCM).

سنتز شیمیایی

کاربردهای فرآوری فلزات

---

2. مواد خام برای تولید کاربید کلسیم

2.1 آهک (CaO)

آهک با کلسینه کردن سنگ آهک (CaCO3) در حدود 900-1200 درجه تولید می شود:

CaCO3 → CaO + CO2↑

آهک مورد نیاز-کیفیت بالا:

محتوای CaO بالا

محتوای سیلیس کم

سطوح ناخالصی پایین

واکنش پذیری مناسب

2.2 مواد کربن

منابع کربن معمولاً عبارتند از:

کک نفتی

آنتراسیت

کک متالورژیکی

مواد کربنی باید دارای:

محتوای کربن ثابت بالا

محتوای خاکستر کم

محتوای گوگرد کم

رطوبت کم

این خواص به طور مستقیم بر کیفیت کاربید کلسیم و عملکرد استیلن تأثیر می گذارد.

---

3. فرآیند تولید کاربید کلسیم

کاربید کلسیم صنعتی عمدتاً توسط فرآیند کوره قوس الکتریکی تولید می شود.

مرحله 1: آماده سازی و اختلاط مواد اولیه

مواد آهک و کربن با توجه به نسبت واکنش مورد نیاز خرد، غربال، خشک و مخلوط می شوند.

نسبت واکنش نظری عبارت است از:

CaO + 3C → CaC2 + CO↑

در تولید صنعتی، کربن اضافی معمولاً برای جبران موارد زیر اضافه می شود:

تلفات اکسیداسیون کربن

محتوای خاکستر کک

شرایط کار کوره

مرحله 2: گرمایش کوره قوس الکتریکی

مخلوط آماده شده به طور مداوم در یک کوره قوس الکتریکی شارژ می شود.

الکترودهای گرافیتی یک قوس الکتریکی تولید می‌کنند و محیطی با دمای بسیار بالا-تقریباً ایجاد می‌کنند:

2000-2500 درجه

در این دما، آهک توسط کربن کاهش می یابد و کاربید کلسیم مذاب تشکیل می شود.

مرحله 3: واکنش تشکیل کاربید

واکنش اصلی این است:

CaO + 3C → CaC2 + CO↑

کاربید کلسیم مذاب در کف کوره جمع می شود و به صورت دوره ای ضربه می زند.

مرحله 4: خنک کردن، خرد کردن و غربال کردن

پس از ضربه زدن، کاربید کلسیم مذاب سرد شده و به صورت بلوک جامد می شود.

سپس مواد این است:

خرد شده

غربال شد

طبقه بندی بر اساس نیاز مشتری

اندازه های تجاری رایج عبارتند از:

10-50 میلی متر

50-80 میلی متر

80-120 میلی متر

---

4. استیلن-مشخصات درجه کاربید کلسیم

برای تولید استیلن، کیفیت کاربید کلسیم عمدتاً با موارد زیر ارزیابی می شود:

محتوای CaC2

بازده گاز استیلن

محتوای گوگرد

محتوای فسفر

سطح رطوبت

پارامتر	درجه صنعتی	درجه خلوص بالا
کاربید کلسیم (CaC2)	بزرگتر یا مساوی 93%	بزرگتر یا مساوی 96%
بازده گاز استیلن	بزرگتر یا مساوی 295 L/kg	بزرگتر یا مساوی 305 لیتر بر کیلوگرم
گوگرد (S)	کمتر یا مساوی 0.20٪	کمتر یا مساوی 0.10٪
فسفر (P)	کمتر یا مساوی 0.15%	کمتر یا مساوی 0.08٪
رطوبت	کمتر یا مساوی 0.50٪	کمتر یا مساوی 0.30٪

طبقات بازده گاز و روش‌های آزمایش معمولاً طبق GB 10665 ارجاع می‌شوند، از جمله درجاتی مانند:

295 لیتر بر کیلوگرم

285 لیتر بر کیلوگرم

275 لیتر بر کیلوگرم

255 لیتر بر کیلوگرم

بازده واقعی گاز به محتوای CaC2، ناخالصی ها و شرایط تولید بستگی دارد. مقدار نهایی باید با آزمایش دسته ای و گواهی آنالیز (COA) تایید شود.

---

5. گزینه های اندازه کاربید کلسیم

اندازه ذرات عامل مهمی برای عملکرد مولد استیلن است.

محدوده اندازه	برنامه معمولی
4-7 میلی متر	ژنراتورهای کوچک استیلن
7-15 میلی متر	تولید استیلن عمومی
15-50 میلی متر	ژنراتورهای استیلن صنعتی
50-80 میلی متر	سیستم های استیلن پیوسته بزرگ
80-120 میلی متر	کاربردهای صنعتی ویژه

اندازه توده های بزرگتر عموماً برای تولید گاز پیوسته ترجیح داده می شوند زیرا نرخ واکنش پایدارتری را ارائه می دهند و ریزدانه های بیش از حد را کاهش می دهند.

---

6. کاربردهای اصلی کاربید کلسیم

6.1 تولید استیلن

بزرگترین کاربرد کاربید کلسیم تولید استیلن است.

واکنش:

CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2

گاز استیلن تولید می کند که برای موارد زیر استفاده می شود:

سنتز شیمیایی

کاربردهای جوش و برش

تولید گاز صنعتی

کاربید کلسیم با کیفیت-با بازده گاز پایدار به بهبود راندمان ژنراتور و کاهش وقفه های عملیاتی کمک می کند.

6.2 صنایع شیمیایی

استیلن مشتق شده از کاربید کلسیم- یک ماده اولیه مهم برای:

مونومر وینیل کلرید (VCM)

تولید پی وی سی

مواد شیمیایی مصنوعی

واسطه های شیمیایی آلی

6.3 کاربردهای متالورژی

در متالورژی، کاربید کلسیم عمدتا به عنوان یک عامل گوگرد زدایی برای تصفیه آهن مذاب استفاده می شود.

با ترکیبات حاوی گوگرد واکنش نشان می دهد و به کاهش سطح گوگرد قبل از تولید فولاد کمک می کند.

برنامه های کاربردی عبارتند از:

گوگرد زدایی از آهن

درمان ریخته گری

پردازش متالورژی

---

7. بسته بندی و الزامات ذخیره سازی

از آنجایی که کاربید کلسیم به شدت با آب واکنش می دهد، بسته بندی و نگهداری مناسب ضروری است.

گزینه های بسته بندی

بسته بندی	استفاده معمولی
بشکه های فولادی 50 کیلوگرمی	بسته بندی استاندارد صادراتی
بشکه فولادی 100 کیلوگرمی	حمل و نقل صنعتی
کیسه های فله 1 تنی	سفارشات با حجم بزرگ-

بسته بندی باید ارائه دهد:

مقاومت در برابر رطوبت

حفاظت مکانیکی

شرایط حمل و نقل ایمن

الزامات ذخیره سازی

شرایط نگهداری توصیه شده:

انبار خشک و{0}}با تهویه مناسب

محافظت شده در برابر آب و رطوبت

دمای ترجیحا زیر 40 درجه

رطوبت نسبی ترجیحاً زیر 50 درصد

کاربید کلسیم به‌عنوان یک ماده خطرناک واکنش‌پذیر آب طبقه‌بندی می‌شود و بسته‌بندی حمل و نقل باید با مقررات مربوط به کالاهای خطرناک مطابقت داشته باشد.

---

8. کنترل کیفیت کاربید کلسیم

تامین قابل اعتماد کاربید کلسیم نیاز به آزمایش دسته ای دقیق دارد.

بازرسی کیفیت معمولاً شامل موارد زیر است:

تجزیه و تحلیل محتوای CaC2

آزمایش بازده گاز استیلن

تجزیه و تحلیل گوگرد و فسفر

اندازه گیری رطوبت

بازرسی اندازه ذرات

تامین کنندگان باید ارائه دهند:

گواهی آنالیز (COA)

برگه اطلاعات ایمنی (SDS)

سوابق بازرسی کیفیت

خریداران باید مشخص کنند:

درجه CaC2 مورد نیاز

نیاز بازده گاز

محدوده اندازه ذرات

روش بسته بندی

الزامات بازرسی

قبل از ثبت سفارشات

---

9. راهنمای خرید کاربید کلسیم

قبل از خرید کاربید کلسیم، خریداران باید موارد زیر را تایید کنند:

مشخصات محصول

درصد CaC2

بازده استیلن (L/kg)

توزیع اندازه ذرات

حدود ناخالصی

الزامات تجاری

شرایط تحویل FOB/CIF

بسته بندی صادراتی

ظرفیت تولید

برنامه تحویل

اسناد با کیفیت

COA

SDS

در صورت نیاز، گزارش بازرسی شخص ثالث-

---

10. سوالات متداول

کاربید کلسیم عمدتاً برای چه مواردی استفاده می شود؟

کاربرد اصلی کاربید کلسیم تولید استیلن است. همچنین در صنایع شیمیایی و کاربردهای متالورژی استفاده می شود.

چگونه کاربید کلسیم استیلن تولید می کند؟

کاربید کلسیم با آب واکنش می دهد و گاز استیلن و هیدروکسید کلسیم تولید می کند.

بازده استاندارد استیلن کاربید کلسیم چقدر است؟

گریدهای تجاری معمولاً بین 255 تا 305 لیتر بر کیلوگرم بسته به محتوای CaC2 و الزامات کیفی متغیر است.

چه اندازه کاربید کلسیم برای ژنراتورهای استیلن صنعتی استفاده می شود؟

اندازه های صنعتی رایج شامل 15-50 میلی متر و 50-80 میلی متر است. اندازه صحیح بستگی به طراحی ژنراتور دارد.

کاربید کلسیم چگونه باید ذخیره شود؟

باید در شرایط خشک و مقاوم در برابر رطوبت نگهداری شود زیرا تماس با آب گاز استیلن تولید می کند.

تامین کنندگان کاربید کلسیم چه مدارکی باید ارائه دهند؟

محموله های صادراتی معمولاً به COA، SDS و اسناد حمل و نقل مربوطه نیاز دارند.