При соприкосновении карбида кальция с водой бурно протекает реакция образования ацетилена.
Содержащиеся в техническом карбиде примеси — фосфид кальция Са3Р2 и сульфид кальция CaS при действии воды также разлагаются с образованием фосфористого водорода РН3 и соответственно сероводорода. Ацетилен должен быть освобожден от них действием химических реагентов, окисляющих эти вещества (например, хромовой смеси, получаемой растворением в воде Na2Cr207 и H2S04), во избежание отравления катализатора в следующей стадии синтеза.
Если применять избыток воды при разложении карбида («мокрый способ»), то в качестве отхода получается известковое молоко, переработка которого при больших масштабах производства затруднительна. Поэтому в производстве ацетилена, используемого для целей синтеза, применяется преимущественно «сухой способ», при котором разложение карбида производится небольшим количеством воды. Вода частично испаряется за счет теплоты реакции, и вследствие этого гашеная известь получается в виде пушонки.
Аппарат для получения ацетилена — генератор представляет собой вертикальный цилиндр с большим числом горизонтальных перегородок-тарелок 2. Карбид непрерывно подается из бункера посредством шнека 3, смачивается водой и перемещается с тарелки на тарелку при помощи вала 4 о гребками 5, которые удаляют с поверхности кусков карбида образующуюся пушонку. Ацетилен вместе с парами воды выходит из верхней части генератора, охлаждается в холодильнике 6 и, пройдя водяной затвор 7, предохраняющий установку от возможности возникновения взрыва, поступает в промывную башню 8, заполненную насадкой из керамических колец и орошаемую хромовой смесью. Последняя сохраняет свою активность длительное время, вследствие чего осуществляется ее циркуляция: поступающая из башни в сборник 9 хромовая смесь снова подается насосом 10 в башню. Очищенный ацетилен поступает в хранилище для газа — газгольдер 11 с водяным затвором и оттуда — в установку для получения уксусного альдегида.
через которую пропускается газ. Целесообразно для уменьшения расхода электрической энергии газ предварительно нагревать до 600—800°. Прошедший через печь газ охлаждается вбрызгиванием воды; затем из газа в циклонах и фильтрах удаляется сажа, а после сжатия в компрессоре до 20 am извлекается водой ацетилен, вновь выделяющийся из водного раствора при снижении давления. Остальная часть газа, представляющая собой смесь водорода с не прореагировавшим метаном, перерабатывается методом глубокого охлаждения (см. часть XII, § 14) в азотоводородную смесь для синтеза аммиака. На 1 т ацетилена расходуется 3300 нм3 природного газа и 12 500 кВт/ч электроэнергии, но дополнительно получается 100—130 кг сажи, потребляемой при получении резиновых изделий, типографской краски и т.д., и до 1,8 т NH3.
Другим, экономически наиболее выгодным способом получения является термоокислительный крекинг метана, который протекает, если проводить неполное окисление метана кислородом без катализатора при ^1500°. Процесс проводится в реакционной печи, представляющей собой вертикальный стальной параллелепипед, верхняя и средняя части которого футерованы огнеупорным кирпичом. Природный газ, предварительно нагретый до 500° в трубчатой печи, вводится сбоку в верхнюю часть печи, а нагретый до той же температуры кислород поступает сюда же сверху через сопло. Газы смешиваются, проходя сверху вниз с громадной скоростью через смесительную камеру — канал в центральной части печи, и смесь поступает через отверстия колосниковой керамической решетки высокой огнеупорности в нижнюю часть печи; на выходе из отверстий происходит неполное сгорание метана и одновременно его крекинг, причем газовая смесь немедленно охлаждается вбрызгиванием воды. Вследствие меньшей концентрации ацетилена в газовой смеси извлечение его происходит (под давлением 8 am) диметилформамидом HCON (СН3)2, растворяющим его лучше, чем вода. После извлечения ацетилена смесь СО с Н2 может быть использована как синтез-газ или переработана в азотоводородную смесь. На 1m ацетилена расходуется ^7000 нм3 природного газа и ~4000 нм3 кислорода, но расход электроэнергии невелик (~4000 кВт/ч) и дополнительно может быть получено до 4m NH3. Поэтому себестоимость ацетилена, полученного по этому способу, на 35% ниже, чем ацетилена из карбида.
Производство ацетилена из природного газа в сочетании с другими производствами — аммиака, метанола и т. д. получит у нас благодаря наличию больших запасов газа широкое развитие.
Помимо получения уксусного альдегида, ацетилен широко применяется для синтеза многих других органических соединений. Особенно большое значение имеет ступенчатая полимеризация ацетилена в присутствии CuCl и NH4C1 в винилацетилен СН2 = СН—С = СН, который присоединением хлористого водорода в присутствии CuCl и NH4C1 превращается в хлоропрен
СН = СС1—СН = СН2) служащий для получения путем полимеризации хлоропренового каучука; присоединением хлористого водорода к ацетилену получают хлористый винил (винилхлорид) СН2 = СНС1, а присоединением цианистого водорода HCN — акрилонитрил СН2 = СН—CN — важные продукты для получения синтетических смол, волокон и каучука и т. д.
Получение хлористого винила производится чаще всего в газовой среде; катализатором служит раствор HgCl2 в соляной кислоте, которым пропитывают активированный уголь. Синтетический хлористый водород высокой концентрации в количестве, несколько большем эквимолярного, смешивается с ацетиленом; смесь поступает в трубчатый контактный аппарат, в трубках которого находится катализатор, а между трубок циркулирует каменноугольное или смазочное масло, отнимающее тепло, выделяющееся при протекании реакции. Реакция проводится вначале при 120°, а по мере уменьшения активности катализатора температура повышается до 200°. Образовавшийся в результате конденсации сырой продукт очищается ректификацией и охлаждением рассолом превращается в жидкость (т. кип. —13° при атмосферном давлении). Выход достигает 93% от теоретического количества.
Аналогично пропусканием смеси ацетилена и паров уксусной кислоты через слой катализатора (CH3COO)2Zn на активированном угле при 160—240° получается винилацетат (т. кип. 73°) СН2 - СН — ОСОСН3.
Наконец, для получения акрилонитрила пропускают смесь цианистого водорода с ацетиленом (1 моль : 10 молей) при 80—90° в водный раствор катализатора, содержащий CuCI, КС1, NaCl и НС1 и заполняющий реактор в виде колонны на 2/3 высоты. Не прореагировавший ацетилен уносит с собой пары акрилонитрила, которые извлекаются затем из парогазовой смеси водой в скруббере. Отгонкой из водного раствора и сложной многоступенчатой ректификацией выделяют акрилонитрил (т. кип. 78°). Выход его до 85%, считая на HCN.
Весьма значительное количество ацетилена (а также и карбида кальция) потребляется для так называемой автогенной сварки и резки металлов, чаще всего в смеси с кислородом; температура такого пламени доходит до 3000° и выше. При этом ацетилен получается обычно на месте потребления в переносных генераторах, работающих по «мокрому способу», а иногда доставляется в баллонах в виде раствора его в ацетоне, которым пропитывается пористая масса (пемза, силикагель, древесный уголь и т. д.). Давление в баллоне доходит до 16 am (при 20°).