Tin tức

0963389788 / 0968389788

Thứ ba, 23/05/2017 | 14:20

A^- A A⁺ |

Giáo trình sản xuất C2H2

Bài 1

Đại cương về acetylene, cách điều chế

I/ Tính chất lý, hóa của Acetylene

- C2H2 là hợp chất hữu cơ thuộc nhóm Hyđrocacbon không no là chất khí không màu có màu hôi tỷ trọng 0.9 Kg/m³, phân tử lượng 26, Công thức hóa học là C2H2 -> CH≡CH, nối 3 nên không bền.

- Khi cháy toả ra năng lượng rất lớn 13.387 Kcal/ m³ nên dùng để hàn cắt kim loại.

- Khi nổ có tạo ra muội than và hiđrô: C2H2 -> 2 C + H2

Và nhiệt độ lên đến 2800ºC và dễ kết hợp với Cl2, F, ánh sáng để tạo nổ. Để giảm khả năng nổ C2H2 cần hào tan trong Aceton, DMP, Khí trơ,…

- C2H2 dễ tham gia vào các phản ứng khác nhau, là chất để sản xuất và các sản phẩm quan trọng như cáo su tổng hợp, nhựa, chất dẻo PVC, PVA.Từ C2H2 điều chế ra Rượi Etylic, dấm, Ete, Ađehyd, axit Axetic, Butadien,…

- Hít phải nhiều C2H2 sẽ bị chóng mặt, buồn nôn, ngất.

- C2H2 tác dụng với các kim loại kiềm, đồng, bạc, coban, kẽm …tạo ra Acetylendehid rất dễ cháy nổ đặc biệt trong trạng thái khô.

C2H2 + 2 Cu C2Cu2 + H2

C2H2 + HCl -> CH2 ≡CHCl (chính là PVC hoá chất việt trì)

C2H2 + CH3CaH -> VA -> (PVA) sợi vi nilông.

2) Nhiệt độ tự bốc cháy Acetlen và hợp chất của nó.

a) Biết được nhiệt độ tự bốc cháy và giới hạn nổ của Acetylen có ý nghĩa rất quan trọng trong việc bảo vệ an toàn lao động trong sản xuất và sử dụng Acetylene.

Nhiệt độ tự bốc cháy của C2H2 nguyên chất thay đổi theo áp suất như sau :

áp suất, bar

1

2

3-11

21

Nhiệt độ tự bốc cháy, ⁰C

635

510-570

475-530

350

Nếu có mặt của một số chất khí khác, ví dụ CO, C2H2 sẽ tự bốc cháy ở nhiệt độ là 250-300ºC.

Một số chất rắn khác cũng giảm nhiệt độ tự bốc cháy của C2H2 xuống 1.5-2 lần, có tác dụng như chất xúc tác.

Ta có bảng như sau :

Nhiệt độ tự bốc cháy của C2H2 ở 5 at

Chất xúc tác	Nhiệt độ bốc cháy, ⁰C
-Không có xúc tác	505-530
-Oxit đồng	240
-Oxít Mangan	310
-Oxít sắt	280

Hỗn hợp Oxy - C2H2 tỷ lệ 1: 1 tự bốc cháy ở 245⁰C với áp suất 5 at, và 230⁰C ở 10 at.

b) Giới hạn nổ của Acetylene

Giới hạn nồng độ của hỗn hợp C2H2 với không khí phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ của hỗn hợp.

Giới hạn nổ theo chiều tăng của nhiệt độ ở 1 at như sau:

Nhiệt độ	17	50	100	150	200	250	300
Giới hạn nổ % thể tích C2H2	2.9-55	2.83-59	2.68-65	2.52-73	2.3-81	2.3-100	2.14-100

II/ Cách điều chế C2H2

Có nhiều cách sản xuất C2H2 khác nhau tuỳ theo điều kiện của từng nước trong đó có 2 hướng chủ yếu là:

- Đi từ đất đèn ( Cácbua canxi) CaC2

- Đi từ cracking cácbua Hidrô

Đối với nhiều nước có nguồn khí thiên nhiên, khí dầu mỏ dồi dào thì đi từ cracking Cacbuahidrô tiện lợi và kinh tế hơn. Còn đối với các nước có nguồn than đá vôi thì sản xuất C2H2 từ đất đèn. Sản xuất C2H2 từ Cácbua hidrô trên thế giới chiếm tỷ lệ ngày càng lớn( khoảng 60- 70%)

1)Sản xuất C2H2 từ cácbua canxi CaC2 (đất đèn).

a)Tác dụng giữa than đá và đá vôi trong lò điện theo phản ứng:

CaO + 3C " CaC2 + CO -108 Kcal/mol

Theo lý thuyết thì 1 tấn đất đèn cần tiêu thụ 1965 Kw/h điện trên thực tế Việt nam hiện nay sản xuất đất đèn thường tiêu thụ 4000-4200 Kw/h trên 1 tấn đất đèn do công nghệ lạc hậu, công suất lò nhỏ, sản xuất theo kiểu thô sơ, manh mún.

Thành phần trung bình của đá vôi:

CaO	44.1%	S	0.65%
CaCO3	2.61%	MgO	0.77%
SiO2	1.2%	Oxits kim loại khác	0.76%
P	0.01%

Chú ý trong thành phần tạp chất của đá vôi cần lưu ý 02 thành phần rất quan trọng là Phốt pho (P) và Lưu huỳnh (S) và cần khống chế lượng tạp chất này để không ảnh hưởng đến chất lượng của đất đèn, nguyên liệu sản xuất Acetylene. Lượng P < 0.01%, S < 1.8% vì sẽ tạo ra H3P và H2S trong C2H2 rất có hại cho chất lượng mối hàn khi sử dụng C2H2 trong hàn cắt.

Chỉ có 70-80% CaO tác dụng với than để tạo ra đất đèn nên thành phần của đất đèn kỹ thuật như sau:

CaC2	74.6%	C	1%
CaO	17.35	S	0.2%
MgO	0.4%	Oxit kim loại khác	0.28

b)Đất đèn tác dụng với nước tạo ra C2H2 theo phản ứng

CaC2 + 2H2O " C2H2 + Ca(OH)2 + Q1

Ngoài ra trong thành phần của đất đèn còn vôi cũng có tác dụng với nước

CaO + H2O " Ca(OH)2 + Q2

Với 1 Kg đất đèn 74% CaC2 và 17.3% CaO lượng nhiệt toả ra khoảng 395Kcal/ Kg.

Theo lý thuyết thì lượng C2H2 thu được ở điều kiện tiêu chuẩn (20⁰C, 1 at) là 372.3 l/ (0.406 kg) khi cho phải ứng 1kg đất đèn, cần 0.562 Kg nước và thu 1.156 Kg vôi tôi.

Thực tế tuỳ theo chất lượng của đất đèn mà ta thu được Acetylen từ 230 L/Kg (loại 3) đến 310 L/Kg(loại 1)

Kích thước của đất đèn từ 2-80 mm và phân loại cũng phụ thuộc vào kích thước của đất

Chất lượng CaC2, %	80	75	70	65	60	55
Lượng C2H2 thu được, L/Kg	298	279	260	242	223	204

2)Sản xuất C2H2 từ Cácbua hidro

Nguyên liệu là chất khí thiên nhiên, dầu mỏ đó là các chất CH4, C2H6, C3H8, C4H10 theo các phương pháp:

- Craking nhiệt ở 1300⁰C để thu C2H2 từ CH4

- Craking Oxy hoá: dùng khí Oxy để đốt đến nhiệt độ Kraking CH4

- Craking điện: thổi khí Cacbua hiđrô qua trường điện cao thế

Các phản ứng xảy ra

2CH4	"	C2H2	+	3H2	_	Q1
C2H6	"	C2H2	+	2H2	_	Q2
2C3H8	"	3C2H2	+	5H2	-	Q3
C4H10	"	2C2H2	+	3H2	-	Q4

C2H2 tạo thành sẽ được lấy ra qua các tháp tách

Bài 2: Thiết bị sinh khí Acetylen1

1)Phân loại thiết bị sinh khí

Quá trình sx C2H2 từ đất đèn và nước xảy ra trong thiết bị sinh khí . Quá trình sinh khí được điều chỉnh phụ thuộc vào lượng khí sinh ra hay áp lực khí.

Theo áp lực giới hạn của C2H2 tạo ra trong thiết bị sinh khí thì có 2 loại:
Thiết bị sinh khí hạ áp với áp suất giới hạn là 0.1 at (áp suất dư)
Thiết bị sinh khí trong áp suất giới hạn từ 0.1 đến 1.5 at
Theo phương pháp tiếp xúc giữa đất đèn và nước thì có 2 loại thiết bị sinh khí:
- Thiết bị sinh khí” đất đèn vào nước”: từng cục đất đèn đưa vào nước trong thiết bị sinh khí. Điều chính lượng khí sinh ra bằng lượng đất đèn đưa vào. Lượng nhiệt sinh ra chủ yếu để làm nóng nước vôi tôi được hào tan trong nước và đưa ra ngoài dưới dạng sữa vôi.

Ưu điểm:

- Đảm bảo phân huỷ hết đất đèn với sự mất mát C2H2 nhỏ nhất.

- Khí C2H2 được làm lạnh tốt.

- Có thể đưa đất đèn với kích thước khác nhau vào phản ứng kể cả vụn và bụi đất đèn.

- Công suất của thiết bị sinh khí có thể tăng lên 150% so với bình thường, dễ tự động háo quá trình công nghệ và cơ khí hoá công nghệ nặng nhọc.

Nhược điểm:

- Tiêu tốn nhiều nước

- Sinh ra nhiều sữa vôi

Thiết bị sinh khí “nước vào đất đèn”: nước được phun vào bình sinh khí có chứa đất đèn theo đợt. Có 2 loại này:

- Thiết bị sinh khí “dạng ướt”

- Thiết bị sinh khí “dạng khô”

ưu điểm loại này là vôi tôi sinh ra đậm đặc dễ vận chuyển, xử lý.

2)An toàn trong việc xử lý bụi và vụn đất đèn

Bụi và vụn đất chiếm 10-20% tổng số đất đèn sản xuất được. Khi vụn đất đèn tác dụng với nước, phản ứng xảy ra tức thời. Sự phân huỷ đất đèn xảy ra trên bề mặt nước do đó lượng nhiệt sinh ra chủ yếu để làm nóng khí C2H2. Nếu có mặt không khí thì rất nguy hiểm do khí C2H2 được làm nóng, có thể đến nhiệt độ tự bốc cháy của hỗn hợp khôngkhí - C2H2 và dẫn đến cháy nổ bình sinh khí.

Để xử lý vấn đề an toàn trong sản xuất bằng vụn đất đèn cần phải:

Khi nạp vụn đất đèn vào thiết bị sinh khí, không khí trong bình sinh khí cần được đuổi kỹ bằng khí trơ (Nitơ).
Vụn và bụi CaC2 nạp vào thiết bị sinh khí với khối lượng ít một, tránh nạp nhiều một lúc.
Cần thiết bị sinh khí khấy nước liên tục làm bụi và vụn đất đèn chìm xuống, tránh để phản ứng xảy ra ở bề mặt nước.
Không để bụi và vụn đất đèn dính trên thành thiết bị
Khi mực nước trong thiết bị sinh khí giảm, ngừng nạp đất đèn vụn.

Cần có các thiết bị bảo vệ tránh tăng áp khí trong thiết bị sinh khí, và C2H2 lớn được thoát ra.

Một trong những biện pháp an toàn nhất khi xử lý đất đèn vụn và bụi là phun vào đất đèn lượng dầu mazut 3-5% khối lượng. Chính dầu mazut sẽ kìm hãm sự phân huỷ đất và làm thòi gian phản ứng kéo dài ra tạo an toàn khi sản xuất Acetylene.

Bài 3 : Làm sạch và làm khô Acetylene

I/ Làm sạch Acetylene

1)Tạp chất trong C2H2

Tạp chất trong Acetylene bao gồm nhiều tạp chất không tan (các loại khí không tan) và nhiều tạp chất khác ( H3P, H2S...)

Sản xuất C2H2 từ đất đèn có độ tinh khiết 99-99.8% C2H2

Thành phần tạp chất trong C2H2 như sau:

N2

O2

CH4

H2

Ar

CO

Tổng cộng

0.359

0.074

0.033

0.003

0.005

0.001

0.50

PH3	Max	0.08%
H2S	Max	0.15%

2)Sự cần thiết phải làm sạch Acetylene

Sự ảnh hưởng của tạp chất là H3P và H2S trong Acetylene được xác định như sau:

Với thành phần < 0.25% H3P và H2S, độ bền của mối hàn như không ảnh hưởng, có xác định được độ dẻo của mối hàn bị ảnh hưởng.
Với thành phần đến 0.5% H3P và H2S mỗi chất thì ảnh hưởng tiêu cực tới cấu trúc của mối hàn.
Với thành phần 1%, mối hàn trở nên rỗ

Sự có mặt của H3P và H2S trong Acetyelene sẽ dẫn đến giảm dung lượng nạp khí Acetyelene của chai.

Nồng độ H3P cần phải khống chế nghiêm ngặt vì không những nó rất độc mà rất dễ bắt cháy nổ đặc biệt khi nồng độ cao mà có mặt không khí.

Ngoài ra ảnh hưởng của H3P và H2S tới kết quả phân tích trong thí nghiệm dùng Acetyelene làm ngọn lửa.

3)Các chất làm sạch Acetylen

a) Chất làm sạch rắn

Tồn tại 2 loại dựa trên 2 chất cơ bản là oxit crom(CrO3) và Clo sắt(FeCl3)

- Chất làm sạch từ oxit Cromic (Geratol) với các thành phần như sau

+Oxit Crom	CrO3	10-13%
+Axit sunphuric	H2SO4	15-20%
+Đất mang		Còn lại

Tiêu tốn khoảng 230-270g Geratol trên 1 m³ acetylene cần làm sạch.

- Chất làm sạch từ Clorít sắt FeCl3 với thành phần:

FeCl3	27%	HgO	0.05%
Ma2CO2.10H2O	15%	H2O	7.2%
CuSO4.5 H2O	17%	Đất mang	49%

H3P được Clorít sắt oxi hoá và oxít thuỷ ngân làm xúc tác.

- Chất làm sạch này có thể tái sinh ở ngoài không khí với ion đồng làm xúc tác trong vòng 20-24h. Geratol này có thể tái sinh được 2 lần. Đến lần thứ 3 thì không còn tác dụng nữa.

- Chất Geratol rắn chỉ dùng cho dây chuyền sản xuất Acetyelene công suất nhỏ nếu công suất lớn thì người ta dùng chất làm sạch dạng lỏng để dễ tự động hoá, cơ khí hoá.

b) Chất làm sạch bằng Axit sunphuaric H2SO4

Trong công nghiệp hoá chất sử dụng Acetylen làm nguyên liệu chính trong tổng hợp chất hữu cơ công nghiệp thì cần phải làm sạch H3P khỏi Acetyelene và người ta dùng H2SO4 làm chất khử. Axít Sunfuaric đậm đặc đến nồng độ 86% là hết tác dụng.

Phản ứng:

2H3P + H2SO4 = (PH3)2SO4

(PH4)2SO4 + 5H2SO4 = 6 SO2 + 6 H2O+2 H3PO3

Sản xuất 1 Tấn Acetyelene tiêu thụ hết 60 Kg axit, thêm axit thuỷ ngân thì sẽ tăng hiệu suất của quá trình khử và làm giảm lượng tiêu tốn H2SO4.

Lượng HgSO4 khoảng 0.0025-0.008%

c) Chất làm sạch bằng axit Nitoric HNO3

Dùng HNO3 nồng độ 20-50% để khử H3P theo phản ứng

4HNO3

+

H3P

=

4 HNO2

+

H3PO4

Thực tế chứng minh rằng cho khí C2H2 với 0.1% H3P qua dung dịch HNO3 30% thì chỉ làm sạch được 12 lít Acetylene

Nếu dùng Nitơrat bạc AgNO3 1% làm chất xúc tác thì lượng C2H2 làm sạch sẽ là 10-12m³/lit dung dịch HNO3 nồng độ 30%

Phản ứng phụ :

PH3

+

8AgNO3

+

4H2O

D

8Ag

+ H2PO4 +

8 HNO3

Ta có bảng sau:

Lượng dung dịch HNO3 30%, ml	Thành phần AgNO3 trong dung dịch, %	Thành phần H3P trong Acetylen,%	Thể tích C2H2 được làm sạch , l
50	0.1	0.1	600
50	0.01	0.1	590
50	0.005	0.1	550
50	0.001	0.1	Làm sạch không đạt yêu cầu

Theo bảng trên thì chỉ cần thêm vào dung dịch axit HNO3 30% một lượng AgNO3 0.005% là đạt yêu cầu.

Lượng tiêu tốn như sau:

1m³ Acetyelene làm sạch H3P từ 0.1 đến 0.02% cần 0.05 lít HNO3, pha thêm 0.005% AgNO3

Làm sạch H3P từ 0.1 đến 0.01% cần 0.08lit HNO3

II/ Làm khô C2H2

1)Sự cần thiết phải làm khô C2H2

Để giảm ăn mòn ống và các thiết bị sản xuất Acetylene
Đối với việc sản xuất PVC, PVA dùng C2H2 làm nguyên liệu thì Acetylen phải làm khô trước khi đưa vào sản xuất.
Đối với C2H2 đóng chai hoà tan, lượng hơi nước có trong C2H2 làm giảm độ tan của C2H2 trong Acetol cụ thể nếu trong Acetol có 5% nước thì độ hoà tan của C2H2 giảm 17%.

Nếu C2H2 sau khi làm khô còn chứa 0.4g/m³ thì với 5m³ nạp trong chai 40 lit sẽ có tổng cộng 2g nước. Một năm 15 lần nạp sẽ là 30 g trong tổng số 14 Kg Acetylen sẽ chiếm 0.03/14*100 = 0.21% / năm là chấp nhận được.

2) Làm khô bằng Canxi clorua(CaCl2)

Hút nước từ khí C2H2, CaCl2 không chuyển ngay thành dung dịch mà nó có 4 hidrat đó là CaCl.H2O, CaCl2.2 H2O, CaCl2.4H2O, CaCl.2.6H2O
Bình sấy bằng CaCl2 gồm 3 lớp với tổng độ cao khoảng 800-1000mm. Lớp cuối cùng là CaCl2.6H2O và dung dịch CaCl bão hoà, càng lên trên là C2H2 dạng khan.
CaCl2dạng cục đường kính tối ưu 12-15 mm, không nhỏ hơn 6mm,nồng độ của CaCl2 khoảng 66-70%
Tiêu tốn CaCl2 để làm khô C2H2 khoảng 1.8-3.0Kg trên 1Kg nước hấp thụ.
Để giảm lượng tiêu hao CaCl đến 50% thì Acetylen được làm khô sơ bộ bởi dung dịch CaCl2 16-20% cần đặt trước bình thiết bị làm khô chính một bình cao khoảng 1m có chất đệm tưới dung dịch CaCl2 16-20%.

Phương pháp làm khô CaCl2 mặc dù lượng ẩm còn nhiều so với các phương pháp khác nhưng đơn giản, rẻ tiền, tiện lợi và tiết kiệm.

3) Khử ẩm bằng đất đèn

Người ta có thể dùng đất đèn để khử ẩm trong C2H2. Độ ẩm còn lại khaỏng 0.03-0.08g/ m³.Mức độ làm khô tăng với kích thước đất đèn nhỏ.
Thực tế là độ hút ẩm của đát đèn khoảng 80-100g hơi nước cho1 Kg đất đèn.
Cần tính đến những đặc điểm sau đây khi sử dụng đất đèn để làm chất khử ẩm:

ü Độ cao của lớp đất đèn không lớn hơn 20mm , nếu không sẽ có trở lực lớn.Vì vậy dùng bình khử nhiều ngăn.

ü Vận tốc C2H2 qua bình khử vừa phải< 100kg/m² nếu lớn quá sẽ mang theo vôi tôi vào máy nén

ü Nếu độ ẩm của C2H2 quá lớn ( >20g/m³) thì sẽ xảy ra phản ứng mãnh liệt giữa đất đèn và nước làm cho nóng bình khử ẩm , cần làm mát bằng cách tưới nước ngoài bình.

Phương pháp này hạn chế dùng trong thực tế do những đặc điểm lưu ý ở trên và quá trình cơ khí hoá không thực hiện được.

4) Làm khô Acetylen bằng phương pháp khác

Hiện nay nguời ta dùng các phương pháp khác để làm khô Acetylen mà lại có thể áp dụng các biện pháp giảm chi phí lao động, ứng dụng cơ khí hoá, tự động hoá dây chuyền.

a)Làm khô bằng H2SO4 đậm đặc.

Kết hợp làm sạch Acetylen với làm khô Acetylen bằng Axit sunphuaric H2SO4 đậm đặc > 98.5%

b)Làm khô bằng chất hấp phụ

Các chất hấp phụ là Silicagel, Zeolit, đất hoạt tính, axit nhôm hoạt tính.

Chất hấp phụ có thể khử nước triệt để nhất, dễ cơ khí hoá, thời gian thay thế lâu vì sau thời gian hoạt động chất hấp phụ được tái sinh lại để trở về trang thái ban đầu.

Bài 4: Chai Acetylene

Vận chuyển, bảo quản Acetylen dưới áp lực trong các chai áp lực bình thường là không được phép do có thể xảy ra quá trình nổ phân huỷ C2H2 dưới tác động của ngọn lửa trực tiếp hay va đập mạnh. Vì vậy chai C2H2 được nạp chất xốp ngăn sự nổ phân huỷ của C2H2. Acetol được dùng làm chất hoà tan Acetylen và nằm ở các lỗ rỗng của chất xốp. Như vậy tác dụng của chất xốp là:

Ngăn chặn sự nổ phân huỷ
Làm cho Acetylen phân bố đều trong chai bằng cách chứa trong các lỗ rỗng.
Tác dụng của Acetol là đảm bảo lượng C2H2 nạp vào chai lớn nhất ở áp lực thấp.

I) Chất xốp chai C2H2

1) Yêu cầu kỹ thuật đối với chất xốp chai C2H2.

An toàn: chất xốp cần ngăn chặn chắc chắn ngọn lửa nổ phân huỷ C2H2 trong chai ở áplực 25 at. Nguồn phát nó có thể là ngọ lửa đạt lại của lửa hàn hỗn hợp Oxy C2H2 và đập mạnh, đốt nóng chai mỏ hàn,…
Bền vững về mặt hoá học: Chất xốp không được tác dụng với Acetylen, hay vật liệu chai, phải bền vững trong vòng vài chục năm sử dụng. Vật liệu làm chất xốp cần phải trung tính, không tạo nên biến đổi hoá học với Acetol, không tạo nên chất xúc tác đối với hỗn hợp Acetol- Acetylen va kim loại.
Độ bền cơ học: khi nạp, vận chuyển, bảo quản, sử dụng C2H2 chất xốp không được ngột, lún tạo thành chỗ rỗng hay tỷ trọng không đều vì xuất hiện những hiện tượng đó sẽ làm giảm tính an toàn và hiệu suất của chất xốp.
Khối lưọng nhỏ: chất xốp phải nhẹ, không được giảm thể tích của chai và tăng trọng lượng chung của chai Acetylen
Bền vững nhiệt
Thể tích xốp lớn: làm tăng độ xốp của chất xốp và tăng khối lượng Acetylen nạp vào và tăng dung lượng nạp các chai, độ xốp trong khoảng (87-93%)
Đảm bảo lượng khí C2H2 lấy ra: Chất xốp phải đảm bảo khả năng tách Acetylen nhanh ra khỏi Acetol và thâm nhập nhiệt từ môi trường ngăn chặn quá trình làm lạnh Acetol - Acetylen khi lấy khí ra

2) Đánh giá độ xốp của chất xốp chai Acetylen

Độ xốp của chất xốp được xác định bởi tỷ lệ thể tích lỗ rỗng so với tổng thể tích của chất xốp trong chai.

Độ xốp của chất xốp hiện tại khoảng 87%-93%.

Cấu trúc lỗ rỗng của chất xốp chia ra làm 3 loại
- Lỗ rỗng nhỏ với đường kính lỗ rỗng <10Ă
- Lỗ rỗng trung gian đường kính từ 10-20Ă đến 250Ă
- Lỗ rỗng lớn với đường kính > 205Ă đến vài micromet

Acetol thường nằm trong các lỗ rỗng trung gian và lỗ rỗng lớn. Với chất xốp có cấu trúc phần nhiều là lỗ trung gian và lỗ rỗng lớn thì chất xốp đó tốt, có độ xốp lớn.

3) Một số chất xốp hiện tại đang dùng

Chất xốp được chia làm 2 dạng: dạng hạt nện và dạng nguyên khối.

- Chất xốp dạng hạt nện chặt làm bằng các vật liệu hạt hoặc bột như đất khuyếch tán, than hoạt tính, đá bọt, Silicagel, diatomít v.v... hoặc các hỗn hợp của các vật liệu trên ví dụ:

oở Anh người ta dùng hỗn hợp than củi và đất khếch tán tỷ lệ 85%/15%.
oở Đức chất xốp làm từ hỗn hợp 65% than củi, 23% đất khuếch tán, 12% 4MgCO3Mg(OH)2 .5H2O.
oLiên xô (cũ) dùng chủ yếu là than hoạt tính

- Chất xốp nguyên khối được làm bằng cách cho hỗn hợp các chất với nước ở dạng đặc sệt vào trong chai sau đó đốt nóng để nước bay hơi ở áp lực và sấy khô sẽ được chất xốp > 80%. Thành phần chính của hỗn hợp chất xốp là vôi sống CaO, SiO2, amiăng và nước.

Hiện nay chất xốp nguyên khối là tốt nhất có đó xốp cho khoảng 90-93%

4) Tái sinh chất xốp chai Acetylene

Chai Acetylene sau một thời gian sử dụng khoảng 10 năm thì chất xốp trong chai có nhiều nước do sự tích tụ hơi nước trong Acetylene trong quá trình sản xuất làm cho dung lượng nạp giảm đi nhiều.

Ví dụ: 5% nước trong chai C2H2 sẽ giảm dung lượng nạp Acetylene đi 17%.

Dung lượng nạp khí Acetylene trong chai chỉ còn 2.5-2.8m³ thì cần phải tái sinh để phục hồi chức năng của chất xốp bằng cách sấy chai.

Sấy chai Acetylene trong thiết bị dây chuyền kết hợp với hút chân không để lượng nước tích tụ trong chai ra hết. Sau khi sấy chai dunglượng nạp sẽ tăng lên khoảng 5.5-6m³

II/ Vỏ Chai Acetylene

1) Đối với Acetylen hoà tan sử dụng các chai với kích thước và thể tích khác nhau từ 3.5l đến 50-60l, tuỳ thuộc vào từng nước quen sử dụng những chai Acetylene tiêu chuẩn

Ví dụ: ở Anh chai C2H2: 50l, Pháp 48 l các nước Châu âu, Trung Quốc, Nhật, Hàn quốc sử dụng chai 40 l.

Vật liệu làm chai Acetylen Có thể là ống thép hoặc thép thỏi với các thành phần như sau: C 0.2-0.25%; Si <0.3%; Mn 0.45-0.75%, Ni+ Cr khoảng 0.2% mỗi thành phần.

áp suất làm việc đến 25at

áp suất thử thuỷ lực 50-70 at

2)Van chai C2H2

Vai chai Acetylen thông thường làm từ thép ít Cácbon đối với các nước Châu Âu và Mỹ

Đối với một số nước khác thì làm từ đồng vàng thành phần : Cu 56-59%; 0.6-1.1 %Sn, 1.5-1.2 Fe, 0.3-2.0% Mn; 0.5-1.5% Pb, còn lại là kẽm.

Van chai phải đảm bảo kín tốt, chịu được va đập, dẻo, không gẫy khi chai đổ…

Đường ống dẫn khí Acetyelene thường làm bằng sắt, thép không gỉ, hoặc đồng vàng, không được làm bằng đồng với thành phần đồng >70%

Bài 5: Nạp Acetylen vào chai

I/ Tốc độ nạp Acetylen vào chai

1)Độ hoà tan của Acetylen trong Actol

Độ hoà tan của Acetylen trong Actol phụ thuộc cào áp suất và nhệt độ của Acetylen.

áp suất C2H2 càng cao mức đọ C2H2 hào tan trong Acetol càng lớn.

Nhiệt độ C2H2 càng cao thì độ hào tan càng giảm.

Nếu nhiệt độ Acetylen thấp mà ở áp lực cao thì rất nguy hiểm do C2H2 có thể ở trạng thái lỏng, dễ gây ra cháy nổ. Do đó áp lực nạp C2H2 được xác định theo nhiệt độ môi trường như sau:

áp lực cho phép khi nạp, at	Nhiệt độ môi trường	ºc	áp lực cho phép khi nạp, at	Nhiệt độ môi trường	ºc
25	> 8	-2	17	-5	-15
23	> 5	-5	15	-10	-20
20	>0	-10

Ta có bảng độ hoà tan C2H2 trong Acetylen đồ thị sau:

……………………

………………….

2) Tốc độ nạp Acetylen

- Khi hoà tan acetylene trong Acetol sẽ tạo ra một nhiệt lượng lớn. Do độ dẫn nhiệt của chất xốp kém nên nhiệt lượng toả ra theo môi trường rất chậm vì vậy lưu lượng nạp chai 40 l khoảng 0.5-0.8m³/h.

Theo tính toán thì với nồng độ Acetylen trong Acetol là 0.6; 0.7; 0.8 kg/kg thì nhiệt lượng hoà tan sẽ là 132.; 127.121kcal/kg C2H2. Với 1 chai 40 lit hào tan 5.5 kg C2H2 nồng độ 0.6 kg/Kg sẽ toả ra năng lượng là:

132

x

5.5

=

726 Kcal

Năng lượng toả ra khi nạp C2H2 sẽ đượnc truyền ra nó vào môi trường.Tuy vậy cuối quá trình quy nạp nhiệt độ trong chai cùng tăng cao so với nhiệt độ ban đầu. Nếu nạp quá nhanh làm nhiệt độ tăng cao sẽ dẫn đến không đảm bảo dung lượng nạp C2H2 của chai.

Tốc độ nạp C2H2 khoảng 05-0.8 m³/h chai.

3)Tăng dung lượng nạp chai C2H2

Dung lượng nạp C2H2 xác định bởi đ/k cân bằng hệ thống C2H2-Acetol nghĩa là nhiệt độ trung bình trong chai nồng độ C2H2 trong Acetol.

Nhiệt độ trung bình trong chai khi nạp được xác định bởi nhiệt độ ban đầu, các đ/k toả nhiệt và tốc độ nạp C2H2.

Để tăng dung lượng nạp C2H2 vào cahi cầnn tăng đọ hào tan C2H2 trong Acetol muốn vậy cần:

Nạp với tốc độ vừa phải kết hợp với làm sạch chai tốt để nhiệt hào tan được thải ra ngoài hết ra môi trường, không làm nhiệt độ trong chai tăng cao. Nạp C2H2 với làm sạch bằng nước phun hoặc nhúng chai C2H2 trong bể bơi hoặc nạp C2H2 bằng 2 giai đoạn với một thời gain dừng để làm nguội chai ổn định lượng C2H2 nạp ban đầu.

Tăng áp suất nạp C2H2, ta có bảng sau:

Nhiệt độ trong chai C2H2	15	20	25	30	35	42
áp suất chai khi nạp dung lượng nạp 4 kg C2H2,at	14	16	18	20	22.5	25
áp suất chai ở 5 kg C2H2	18	19.0	21.5	23.5	26.0	30

Từ bảng trên ta thấy rằng nếu nhiệt độ trong chai là 30°c thì để tăng dung lượng nạp từ 4 kg đến 5 kg CH phải tăng áp suất nạp từ 20 at lên 23.5 at

Đảm bảo đủ lượng Acetol cần thiết vì với cùng độ hoà tan CH trong Acetol thì chai nào có đủ Acetol sẽ chứa nhiều CH hơn.

II/ ảnh hưởng của các tạp chất với dung lượngnạp của C2H2

Dung lượng nạp thực tế thưòng thấp hơn 15 % so với lý thuyết do có nhiều tạp chất trong C2H2.

Nhưng trong tạp chất đó là nước , các chất khí không tan như Nitơ, CO2….

Sự có mặt nứoc trong chai ảnh hưởng rất lứn tới dung lượng nạp của C2H2. Với 5% nước trong Acetol dung lượng nạp sẽ gảim 17% với chiều tăng của lượng nước,dung lượng nạp cũng sẽ giảm rất nhiều

ảnh hưởng của Nitơ , CO2 tới lượng C2H2 nạp được trong chai theo biểu đồ sau:

…………………………………………

……………………………………

………………………

Từ biểu đồ trên ta they rằng với 1% N2 lần trong C2H2 làm giảm dung lượng nạp của chai đến 16% nhưng 1% CO2 chỉ giảm 4.5%.Vì vậy người ta dùng CO2 để thổi đường ống thay vì dùng N2.

Khi lấy C2H2 ra khỏi chai, cùng với C2H2 ra còn amng theo một lượng Acetol nên cần phải định kỳ nạp bổ sung Acetol vào chai đảm bảo dung lượng nạp. Lượng hư hao Acetol tính trung bình khảng 40-50g/m³C2H2

Lượng hư hao Acetol phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Đó là nhiệt độ trong chai, tốc độ lấy khí ra và nông độ C2H2trong dung dịch. Tốc độ lấy khí càng lớn thìnhiệt đọ trong chai càng giảm và tương ứng là hư hao Acetol càng thấp thì hư hao Acetol càng lớn.

Ta có biểu đồ hư hao Acetol phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ C2H2 trong dung dịch như sau:

…………………………………….

………………………………..

…………………………………..

Bình thường các khí không có hiện tượng lỏng Acetol theo ra cùng khí C2H2 trừ trường hợp đặc biệt đó là chai C2H2 sau khi nạp Acetol thì nạp ngay trong C2H2 và đem sử dụng ngay sau đó. Trong truờng hợp đó khối lượng dung dịch C2H2- Acetol nằm ở bên trên chất xốp chứa kịp khuyếch tán đầu vào chai dẫn đến hu hao acetol rất lớn.

Thực tế chứng minh rằng sử dụng chai C2H2 hạ áp suất từ 20at đến 3 at so với từ 20 at xuống 1 at thì hư hao Acetol chỉ tăng khoảng 4-5 g/m³. Do vậy người ta thường sử dụng triệt để lượng C2H2 trong chai và để áp suất dư còn 0.5 kg/cm²mặc dù trong trường hợp này hư hao Acetol tăng một chút.

Cụm chai khí Pallet< Lùi		Tiếp theo >Company idea

< Lùi		Tiếp theo >

Sản phẩm

Giỏ hàng

Tin tức

Giáo trình sản xuất C2H2