Đề tài tiểu luận nhóm sinh viên Trường ĐHCN TP.HCM thực hiện. Tiểu luận nghiên cứu và nói rõ phương pháp sản xuất acetylen. Ứng dụng trong đời sống công nghiệp hiện đại.
GIỚI THIỆU
Khái quát về axetylen
Acetylene (H2C2) là một hydrocarbon gồm hai nguyên tử hiđrô và hai nguyên tử cacbon, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp Đây là một khí dễ cháy, không màu và có mùi đặc trưng Khi được nén, hóa lỏng hoặc trộn với không khí nóng, axetylen có thể trở nên rất nổ Để sản xuất axetylen cho mục đích thương mại, các nguyên liệu khác nhau được sử dụng tùy thuộc vào quy trình áp dụng Việc sản xuất và xử lý khí axetylen trong các nhà máy cần tuân thủ các biện pháp an toàn nghiêm ngặt.
Tính chất vật lý
Axetylen là một chất khí không màu, không mùi và không độc khi ở dạng tinh khiết, nhưng thực tế lại có mùi tỏi do sự hiện diện của các tạp chất Chất này có khả năng hòa tan trong nhiều dung môi phân cực như axeton, etanol và nước Khi cháy, axetylen tạo ra ngọn lửa nóng và có muội Đây là một hợp chất không bền, có thể phân hủy nổ khi áp suất riêng phần vượt quá 0,14 MPa Trong số các hydrocacbon, axetylen là hợp chất có phản ứng thu nhiệt lớn nhất Tham khảo Bảng 5.1 để biết thêm thông số kỹ thuật của axetylen.
Bảng 1 Các thông số kỹ thuật của axetylen
Thông số Đơn vị Giá trị
Khối lƣợng phân tử đvc 26,04
Nhiệt độ chuyển tinh thể o C -140,15
Giới hạn nổ trong không khí
Tỷ trọng hơi(không khí =1) 0,91
Axetylen có khả năng hòa tan trong dung môi cao hơn nhiều so với các hydrocacbon khí khác Đặc biệt, độ hòa tan của axetylen trong nước bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ; khi nhiệt độ tăng, độ hòa tan sẽ giảm Tính chất hòa tan của axetylen trong nước và các dung môi khác rất quan trọng cho quá trình vận chuyển và phân tách.
Giới hạn phân hủy nổ của axetylen rất rộng Với không khí là 2081% thể tích
C 2 H 2 và với oxi là 2,878% thể tích C 2 H 2
Tính chất hóa học
Phân tử axetylen, với cấu trúc chứa liên kết ba do liên kết δ và π, có năng lượng tự do cao, cho phép nó phản ứng nhanh chóng với nhiều nguyên tố và hợp chất Khi tham gia vào các phản ứng hóa học, liên kết ba trong axetylen sẽ bị phá vỡ, dẫn đến việc hình thành liên kết đôi hoặc các hợp chất bão hòa Axetylen có khả năng tham gia vào các loại phản ứng như phản ứng thế, phản ứng kết hợp và phản ứng trùng hợp.
Axetylen tác dụng với kim loại nhƣ Cu, Ag, Ni, Hg, Co, Zn, .tạo thành các axetylenic kim loại rất dễ nổ:
CHCH + Na CHCNa + Na Na-CC-Na + H 2
Axetylen (CH≡CH) khi phản ứng với đồng (Cu) sẽ tạo ra Cu-C≡C-Cu và khí hydro (H2) Trong điều kiện nhiệt độ từ 200 đến 300 độ C với bột đồng làm xúc tác, axetylen sẽ trùng hợp để hình thành Kypren, được biểu diễn bằng phương trình n CH≡CH → [-CH=CH-]n Ngoài ra, khi axetylen được thổi qua dung dịch bão hòa CuCl2, phản ứng dime sẽ xảy ra, dẫn đến sự hình thành Vinyl axetylen.
2CHCH CH 2 =CH-CCH
3CHCH C 6 H 6 c Phản ứng kết hợp
- Axetylen tác dụng với H 2 cho ta etylen Phản ứng tiến hành trên xúc tác Pd ở p = 1 at và t 0 = 250/ 300 0 C:
CHCH + H 2 CH 2 =CH 2 H=-41,7 Kcal/mol
- Khi có xúc tác oxit kẽm và oxit sắt ở 360 450 0 C, axetylen tác dụng với hơi nước tạo thành axeton:
2CHCH + 3H 2 O CH 3 -CO-CH 3 + CO 2 + 2H 2
-Khi có xúc tác thuỷ ngân axetylen tác dụng với nước ở nhiệt độ 75 100 0 tạo thành axetaldehyl:
CHCH + H 2 O CH 3 -CHO H=-38,8 Kcal/mol
- Khi có mặt xúc tác axit và dễ nhất khi có mặt xúc tác kiềm ở 150 160 0 C và áp suất 4 10 at, axetylen tác dụng với rƣợu tạo nên ete:
CHCH + R-OH CH 2 =CHOR
-Axetylen tác dụng với sunfua hydro ở 120 0 C tạo thành một số hợp chất chứa lưu huỳnh:
CHCH + H 2 S CH 2 =CHSH C 2 H 5 SH
- Axetylen kết hợp với clo tạo thành tetra cloetan
CHCH + Cl 2 CHCl 2 - CHCl 2 -Axetylen kết hợp với hydro clorua tạo thành vinyl clorua:
CHCH + HCl CH 2 =CHCl
- Cacbonyl hoá axetylen đƣợc axit acrylic:
-Axetylen tác dụng với khí oxit cacbon và rƣợu cho ete acrylic:
- Axetylen tác dụng với formandehit ở 90 95 0 C và áp suất 4 6 at đƣợc Butadiol 1,4 Hiệu suất đạt 90 92%, phản ứng tiến hành qua giai đoạn trung gian tạo thành propalgylic:
- Axetylen tác dụng với các axit hữu cơ, có mặt xúc tác cho ta ete:
CHCH + RCOOH CH 2 =CH-COOR
Nhiệt động học quá trình tổng hợp axetylen
Ba yếu tố chính ảnh hưởng đến nhiệt động học của axetylen trong quá trình tổng hợp hydrocacbon bao gồm nguyên liệu, năng lượng và thời gian phản ứng.
Axetylen có thể được tổng hợp từ than đá hoặc các hydrocacbon khác Trước những năm 1930, phương pháp tổng hợp chủ yếu sử dụng than đá với các hợp chất trung gian trong công nghiệp hóa hữu cơ Tuy nhiên, từ những năm 1940, metan đã trở thành nguyên liệu chính do có trữ lượng lớn và phổ biến trong tự nhiên Các hydrocacbon khác như etan, propan và butan thường được chuyển hóa thành olefin thay vì axetylen, vì khi số nguyên tử carbon trong nguyên liệu tăng, hiệu suất axetylen giảm, mặc dù nhiệt lượng cần cho quá trình tổng hợp giảm nhưng lại tạo ra nhiều sản phẩm phụ.
Canxi cacbua đƣợc sản xuất ở quy mô công nghiệp trong các lò hồ quang ở nhiệt độ 2.000 °C, nguyên liệu là đá vôi và than cốc Phản ứng:
Phản ứng tạo ra canxi cacbua (CaC₂) từ canxi oxit (CaO) và cacbon (C) diễn ra ở nhiệt độ rất cao, lên tới 2.000°C, điều này khó đạt được bằng phương pháp gia nhiệt truyền thống như than hoặc củi Do đó, quá trình này cần được thực hiện trong lò hồ quang với các thanh điện cực bằng than chì Sản phẩm thu được chủ yếu là canxi cacbua, chiếm khoảng 80% khối lượng, với kích thước hạt từ vài mm đến 50 mm, trong khi các tạp chất thường nằm ở các hạt nhỏ hơn Hàm lượng CaC₂ trong sản phẩm được xác định thông qua lượng axetylen sinh ra khi phản ứng với nước.
Năng lƣợng
Để tạo axetylen hiệu quả, cần tăng nhiệt độ môi trường phản ứng đến mức cao hơn, vì năng lượng cần cho quá trình hình thành axetylen lớn hơn nhiều so với năng lượng cần để phân hủy nó Các phương pháp cách nhiệt thường được áp dụng để đạt được mục tiêu này.
Tiếp xúc với vật liệu rắn nóng là quá trình khí được dẫn vào ống có nhiệt độ cao từ bên ngoài hoặc thông qua việc dẫn khí qua các vật liệu rắn đã được làm nóng trước.
Sản xuất khí đốt tại chổ và oxy hóa một phần nguyên liệu
Sử dụng lưu chất dạng plasma.
Thời gian phản ứng
Kết quả phân tích cho thấy cần ngắt quãng phản ứng để ngăn ngừa phân hủy axetylen, điều này có thể thực hiện bằng cách làm lạnh môi trường phản ứng thông qua phun chất lạnh Để tránh mất mát năng lượng trong quá trình, các kỹ thuật mới sử dụng một hydrocacbon khác để hấp thụ nhiệt, từ đó tạo ra sản phẩm có giá trị như etylen.
QUY TRÌNH SẢN XUẤT AXETYLEN
Sản xuất axetylen
Hai nguồn nguyên liệu chính để tổng hợp axetylen là than đá và hydrocacbon Công nghệ tổng hợp axetylen từ than đá đã phát triển từ cuối thế kỷ 19 và trở thành công nghệ truyền thống ở nhiều quốc gia cho đến năm 1940 Đến nay, nó vẫn giữ vai trò quan trọng ở nhiều nước đang phát triển Tuy nhiên, công nghệ tổng hợp axetylen từ hydrocacbon đang ngày càng chiếm ưu thế vì một số lý do nhất định.
- Nguyên liệu hydrocacbon rất sạch so với than
- Các dây chuyền sản xuất dễ dàng tự động hóa do đó giảm đƣợc số lao động và môi trường lao động ít độc hại hơn rất nhiều
- Chi phí cho sản xuất thấp hơn, năng suất cao hơn
Các công nghệ cũ thường đốt cháy khí này trên mặt lò, trong khi các nhà máy hiện đại đã chuyển sang sử dụng khí này làm nhiên liệu cho các khu phụ trợ.
Phản ứng này toả nhiệt rất mạnh và đòi hỏi phải kiểm soát nhiệt độ chặt chẽ để ngăn ngừa quá trình phân huỷ acetylen
Có 2 loại thiết bị đƣợc sử dụng với tên gọi là thiết bị sinh acetylen ƣớt và sinh acetylen khô, tuỳ thuộc phần bã voi đƣợc lấy ra ở dạng sữa chứa 10% KL vôi hay ở dạng vôi hydrat hoá không có nước dư Các thiết bị sinh acetylen ướt chủ yếu đƣợc sử dụng để sản xuất acetylen hoà tan Chúng gồm các hệ thống thả cacbua canxi vào nước (hệ cacbua canxi - nước), phun nước vào cacbua canxi (hệ nước – cacbua canxi) và tiếp xúc (nhúng ngập cacbua canxi trong nước) Thiết bị sinh acetylen khô chủ yếu đƣợc sử dung trong các nhà máy có quy mô sản xuất lớn cho công nghiệp hoá chất Tỷ lệ khối lượng nước /cacbua canxi khoảng 1,1
Sơ đồ dây chuyền sản xuất acetylen từ cacbua canxi bắt đầu với việc cacbua canxi được vận chuyển vào thiết bị hình trụ có lỗ nhỏ, bên trong được phun nước Khí acetylen hình thành sẽ thoát ra và đi qua băng tải đến tháp rửa, nơi nước sạch được phun vào để loại bỏ các chất rắn Các tạp chất và bã vôi sẽ được tách ra và thu gom qua băng tải Acetylen sau đó được làm mát xuống khoảng 10°C để ngưng tụ nước, rồi được tinh chế bằng acid sunfuric loãng và hypoclóric natri để loại bỏ tạp chất Cuối cùng, acetylen được làm mát xuống 0°C để loại bỏ hoàn toàn độ ẩm, nhưng sản phẩm vẫn chứa 0.4% khối lượng nước, phù hợp cho nhiều ứng dụng Để loại bỏ hoàn toàn lượng ẩm này, có thể sử dụng silicagen.
Bã vôi có thể được sử dụng để nâng cấp thành phần phân bón hoặc phục vụ cho ngành sản xuất xi măng Quá trình tuần hoàn vôi được thực hiện bằng cách nâng nhiệt độ lên 1100°C nhờ khí khói từ lò điện, sau đó làm mát xuống 180°C và loại bỏ các hạt sắt trong thiết bị tách từ Tuy nhiên, việc tuần hoàn toàn bộ bã vôi không khả thi do dẫn đến sự tích tụ tạp chất trong lò điện, vì vậy lượng bã vôi được tuần hoàn thường được giới hạn ở mức 40-60% khối lượng bã vôi tạo thành.
Phương pháp sản xuất acetylen từ cacbua canxi là một quy trình phức tạp do yêu cầu vận chuyển và xử lý lượng lớn chất rắn Cụ thể, để sản xuất 1 tấn acetylen, cần tiêu tốn 3,1 tấn cacbua canxi với độ tinh khiết 80% KL.
Hình2.2 Qúa trình sản xuất axetylen từ cacbua canxi
Phân loại thiết bị sinh khí
Quá trình sản xuất C2H2 từ đất đèn và nước diễn ra trong thiết bị sinh khí, với việc điều chỉnh quy trình sinh khí phụ thuộc vào lượng khí sinh ra hoặc áp lực khí Thiết bị sinh khí có nhiều công suất khác nhau, từ 0.8 đến 320 m³/h, trong đó 320 m³/h là công suất lớn nhất Số lượng chai trong giàn nạp không thể vượt quá một mức nhất định để đảm bảo an toàn; ví dụ, nếu một chai C2H2 nạp 0.8 m³/h, thì với công suất 300 m³/h, cần tới 370-600 chai, đây là số lượng quá lớn.
Theo áp lực giới hạn của C2H2 trong thiết bị sinh khí, có hai loại thiết bị: thiết bị sinh khí hạ áp với áp suất giới hạn 0.1 at (áp suất dư) và thiết bị sinh khí có áp suất giới hạn từ 0.1 đến 1.5 at.
Theo phương pháp tiếp xúc giữa đất đèn và nước, có hai loại thiết bị sinh khí Loại đầu tiên là thiết bị sinh khí "đất đèn vào nước", trong đó từng cục đất đèn được đưa vào nước để tạo ra khí Lượng khí sinh ra tỷ lệ thuận với lượng đất đèn đưa vào, và nhiệt độ tạo ra chủ yếu dùng để làm nóng nước vôi tôi, sau đó được thu hồi dưới dạng sữa vôi Ưu điểm của phương pháp này là đảm bảo phân hủy hoàn toàn đất đèn với tổn thất C2H2 tối thiểu, khí C2H2 được làm lạnh hiệu quả và có thể sử dụng đất đèn với kích thước khác nhau, bao gồm cả vụn và bụi.
Công suất của thiết bị sinh khí có thể tăng lên đến 150% so với mức bình thường, giúp tự động hóa quy trình công nghệ và cơ khí hóa những công việc nặng nhọc.
Sinh ra nhiều sữa vôi o 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 ƣớt”
Thiết bị sinh khí “dạng khô” ƣu điểm loại này là vôi tôi sinh ra đậm đặc dễ vận chuyển, xử lý.
An toàn trong việc xử lý bụi và vụn đất đèn
Bụi và vụn đất đèn chiếm từ 10-20% tổng sản lượng đất đèn Khi vụn đất đèn tiếp xúc với nước, phản ứng xảy ra ngay lập tức, dẫn đến sự phân hủy trên bề mặt nước và tạo ra nhiệt chủ yếu để làm nóng khí C2H2 Sự hiện diện của không khí có thể gây nguy hiểm, vì khí C2H2 có thể đạt đến nhiệt độ tự bốc cháy trong hỗn hợp không khí, dẫn đến nguy cơ cháy nổ bình sinh khí Để đảm bảo an toàn trong quá trình sản xuất với vụn đất đèn, cần thực hiện các biện pháp xử lý thích hợp.
Khi nạp vụn đất đèn vào thiết bị sinh khí, cần đuổi không khí trong bình bằng khí trơ (Nitơ) để đảm bảo an toàn Vụn và bụi CaC2 nên được nạp vào thiết bị với khối lượng nhỏ, tránh nạp quá nhiều cùng một lúc Đồng thời, thiết bị sinh khí cần được khấy nước liên tục để giúp bụi và vụn chìm xuống, ngăn chặn phản ứng xảy ra trên 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
Để đảm bảo an toàn trong quá trình sản xuất Acetylene, cần sử dụng các thiết bị bảo vệ nhằm ngăn chặn tình trạng tăng áp khí và sự thoát ra của C2H2 Một trong những biện pháp hiệu quả nhất khi xử lý đất đèn vụn và bụi là phun 3-5% dầu mazut vào đất đèn Dầu mazut không chỉ kìm hãm sự phân huỷ của đất mà còn kéo dài thời gian phản ứng, từ đó nâng cao độ an toàn trong quá trình sản xuất.
Sản xuất acetylen từ hydrocacbon – Quá trình cấp nhịêt trực tiếp
+ Các quá trình hồ quang điện – Công nghệ Hills
Quá trình này sử dụng lò hồ quang điện năng lượng cao 8500 KW từ dòng điện một chiều, với lò hồ quang điện Hills là một ống thẳng đứng bao phủ bởi buồng phun nguyên liệu Tại đây, khí được dẫn vào theo phương tiếp tuyến, tạo ra chuyển động xoáy giúp nhiệt độ trong thiết bị phản ứng đồng đều Thiết bị này được làm mát bằng cách tuần hoàn nước và làm lạnh nhanh khí ngay tại cửa ra của lò nhờ phun nước trực tiếp hoặc các hydrocacbon cần cracking để tạo thành các hợp chất olefin.
Lƣợng nguyên liệu có thể xử lý: 2000 m3 khí hydrocacbon/giờ
Cường độ điện từ: 70 V/cm
Hình 2.3: Lò hồ quang điện sử dụng để sản xuất axetylen theo công nghệ Hiils
+ Phần tinh chế trong hệ thống sản xuất acetylen gồm các giai đoạn sau:
Tách loại các hạt cacbon bằng cách sử dungh thiết bị tách xyclon và tháp rửa nước
Phân tách các hợp chất thơm và các polyme mạch dài nhờ quá trình xử lý với nước và dầu hydrocacbon thơm
Hoà tan phần lớn acetylen vào nước dưới áp suất (1,8 Mpa)
Giải nén từ từ dung dịch tạo ra khí chứa 10% các đồng đẳng acetylen mạch dài Sau đó, các hợp chất này sẽ được loại bỏ qua quá trình làm lạnh xuống -80 độ C và rửa bằng hỗn hợp metanol/benzen Sản phẩm acetylen thu được có độ tinh khiết đạt 97% KL.
Quá trình sản xuất acetylen từ nguyên liệu hydrocacbon thông qua phương pháp cấp nhiệt trực tiếp bằng lò hồ quang điện được trình bày chi tiết trong hình 2.4.
Quá trình sản xuất acetylen có thể sử dụng nhiều loại nguyên liệu, trong đó phân đoạn naphtha trung bình đóng góp khoảng 35% tổng sản lượng Chemische Werke Huls đã xây dựng nhà máy ở Recklinghausen, Tây Đức, với 19 lò hồ quang điện, sản xuất 120 nghìn tấn acetylen, 50 nghìn tấn etylen và 420 triệu m³ hydro mỗi năm Nhà máy tiêu thụ khoảng 1 triệu 400 nghìn MW giờ điện hàng năm, tương đương với nhu cầu điện của một thị trấn khoảng 400 nghìn dân.
Hình 2.4 Sản xuất axetylen từ hydrocacbon theo công nghệ lò hồ quang điện
Các quá trình plasma
Nhiệt độ cao cần thiết cho quá trình sản xuất acetylen có thể đạt được thông qua plasma nhiệt, sử dụng hồ quang hoặc hệ thống cao tần Trong hồ quang, khí như argon và hydro được ion hóa bằng cách dẫn dòng qua hồ quang điện giữa catot phát xạ nhiệt và anot Còn trong hệ cao tần, khí được ion hóa qua ống oxyt silic trong cuộn solenoid với tần số từ 5 đến 60 MHz Nhiều nhà máy áp dụng công nghệ này đã được thử nghiệm tại Mỹ, Nga và Tây Đức.
Nguyên liệu cho các quá trình sản xuất acetylen rất đa dạng, bao gồm metan, dầu thô và than đá Đặc biệt, để sản xuất 1 tấn acetylen từ than đá, cần tiêu tốn 2,5 tấn than và 8000 KW giờ điện.
2.5 Sản xuất acetylen từ hydrocacbon – Quá trình cấp nhiệt gián tiếp
Kể từ khi nhà máy đầu tiên được xây dựng vào năm 1952 tại Maywood, California, với năng suất 500 tấn/năm do Wulff-Acetylene Company thiết kế, công nghệ này đã phát triển mạnh mẽ tại Mỹ và Tây Âu Tuy nhiên, hiện nay, nhiều nhà máy áp dụng công nghệ này đã phải đóng cửa do vấn đề kỹ thuật liên quan đến lượng muội than quá lớn và chi phí ngày càng tăng của naphtha.
Lò phản ứng Wulff được cấu tạo từ các mảnh carborundum, được hình thành qua quá trình nấu chảy cốc và cát trong lò điện, và có các lỗ nhỏ để khí có thể lưu thông.
Hình 2.5 Lò phản ứng Wulff
Lò này được thiết kế với lớp gạch chịu lửa bên trong và lớp vỏ kim loại bên ngoài, hoạt động theo chu trình khép kín Nhiên liệu được đốt cháy trong không khí để làm nóng khối vật liệu chịu nhiệt, có thể là nguyên liệu cho phản ứng hoặc các loại nhiên liệu khác Quá trình cracking các hydrocacbon diễn ra khi chúng được phân hủy nhờ nhiệt độ giữ lại trong lò từ giai đoạn trước Buồng khí ở hai đầu lò giúp dẫn khí vào và thu hồi khí tạo ra trong quá trình cracking Các cửa cấp nhiên liệu được bố trí ở trung tâm lò, nơi có thiết bị đốt cháy được thiết kế để khởi động quá trình cháy khi hệ thống bắt đầu hoạt động.
Chu trình làm việc của lò Wulff gồm có 4 giai đoạn nhƣ sau:
Trong giai đoạn đun nóng, không khí được đưa vào lò từ một cửa nhất định, chẳng hạn như bên phải Không khí này sẽ được làm nóng khi tiếp xúc với lớp gạch chịu lửa có nhiệt độ lên tới 980 độ.
Quá trình cháy trong buồng phun nguyên liệu đạt nhiệt độ từ 1200 đến 1370 độ C, với khí thoát ra từ lò ở cửa trái có nhiệt độ 315 độ C sau khi đã làm nóng khối vật liệu chịu lửa trong khu vực này.
Giai đoạn cracking là quá trình mà nguyên liệu được hoá hơi và đưa vào lò từ cửa trái, di chuyển sang phải đến khu vực trung tâm Tại đây, nhiệt độ được tăng lên từ 1200 đến 1370 độ C, và khí cracking thoát ra ở cửa phải với nhiệt độ 315 độ C Thời gian lưu trong giai đoạn này khoảng 0.1 giây.
Giai đoạn đun nóng: Giai đoạn này hoàn toàn tương tự như giai đoạn 1, nhưng các dong lưu chất di chuyển theo hướng ngược lại
Giai đoạn cracking: Giai đoạn này hoàn toàn nhƣ giai đoạn 2, nhƣng các dòng lưu chất di chuyển theo hướng ngược lại
Chu trình này kéo dài khoảng 1 phút, trong đó lượng cacbon ngưng tụ sẽ được loại bỏ qua quá trình đun nóng nhờ vào sự cháy Quá trình cracking có thể diễn ra trong điều kiện chân không (50 Kpa) hoặc có sự hiện diện của hơi nước.
Hình 2.6: Sơ đồ quá trình sản xuất axetylen theo công nghệ Wulff
Các khí được làm lạnh nhanh tại cửa lò bằng nước hoặc hỗn hợp nước/hydrocacbon để loại bỏ nhựa và nén trước khi chuyển tới khu vực tinh chế Phân xưởng này loại bỏ các đồng đẳng acetylen như diaxetylen thông qua xử lý bằng dung môi như dimetyl formamit Axetylen sẽ được hấp thụ chọn lọc và tách ra khỏi các khí nhẹ dùng làm nhiên liệu đốt hoặc nguồn hydro Tháp ổn định tiếp tục loại bỏ lượng vết CO, etylen, metan, và hydro Sau khi axetylen được tách ra bằng quá trình đun nóng, dung môi hấp thụ sẽ được tái sinh qua phân tách các metylaxetylen và sản phẩm nặng khác Tùy theo yêu cầu, axetylen có thể được thu hồi từ khí ra khỏi thiết bị hấp thụ bằng kỹ thuật hoá lỏng nhiệt độ thấp hoặc phương pháp hấp thụ Toàn bộ chu trình công nghệ được minh hoạ trên hình 2.6.
Nguyên liệu phổ biến nhất hiện nay cho các quy trình kinh tế cao là etan, trong khi các nguyên liệu khác như diezen cũng có thể được sử dụng, từ etan đến diezen.
Công nghệ cracking hơi dầu thô Kureha, hợp tác với Union Carbide, chuyên sản xuất etylen Quá trình này diễn ra ở nhiệt độ rất cao và thời gian tiếp xúc ngắn (0,003 – 0,01 giây), cho phép thu được axetylen và etylen với hàm lượng tương đương từ nhiều loại nguyên liệu dầu thô khác nhau Nhiệt độ tại cửa ra của thiết bị phản ứng trước khi làm lạnh nhanh đạt 1150 °C.
Hình 2.7: Sơ đồ công nghệ Kureha sản xuất axetylen
Hình 2.7 minh hoạ sơ đồ dòng công nghệ Kureha, trong đó dầu thô được gia nhiệt lên 300°C qua trao đổi nhiệt với khí lò và sau đó được đưa vào thiết bị phản ứng Hơi hoá nhiệt 2000°C được cấp vào đỉnh thiết bị từ hai lò tái sinh, lót bằng vật liệu ceramic và chứa viên oxyt nhôm ở vùng nhiệt độ thấp Hơi trong hai lò lưu chuyển ngược dòng với hỗn hợp không khí/khí đốt, trong đó vật liệu rắn được gia nhiệt nhờ quá trình cháy khí trong giai đoạn đun nóng Sau khi giai đoạn này kết thúc, hỗn hợp khí được chuyển sang thiết bị thứ hai, trong khi hơi được đưa vào thiết bị thứ nhất để hấp thụ nhiệt từ viên đá cuội.
Các dòng lỏng và khí thu được sẽ được làm lạnh nhanh và chuyển tới tháp chưng phân đoạn sơ bộ để tách dầu, hắc ín, nhựa than và dầu giàu hydrocacbon thơm Naphtha và các phân đoạn nhẹ được thu hồi ở đỉnh tháp Sau khi nén, các quá trình phân đoạn tiếp theo sẽ được thực hiện đối với sản phẩm dầu nhẹ, nhằm đạt yêu cầu về thành phần giống như sản phẩm của quá trình cracking hơi thông thường Điểm khác biệt là phân xưởng thu hồi axetylen lớn hơn so với phân xưởng trong công nghệ cracking hơi.
2.5.3 Sản xuất axetylen ỳƣ hydrocacbon – Quá trình tự nhiệt
Các công nghệ này áp dụng quá trình đốt cháy một phần nguyên liệu để cung cấp nhiệt cho phản ứng, với dải nguyên liệu sử dụng khá đa dạng, từ metan đến các phân đoạn sản phẩm chưng cất dầu thô Sự khác biệt giữa các công nghệ chủ yếu nằm ở thiết kế buồng đốt và loại dung môi được sử dụng trong quá trình chiết xuất axetylen.
+ Yêu cầu về thiết bị phản ứng:
Tạo ra đƣợc hỗn hợp oxy/nguyên liệu cháy mà không gây ra hiện tƣợng cháy ngƣợc trở lại trong không khí
Tạo ra ngọn lửa cháy ổn định nhờ điều chỉnh tốc độ dòng khí
Ngăn ngừa sự ngưng tụ cacbin trên tường lò bằng cách dẫn hơi vào ở một số vị trí đặc biệt trên lò đốt
Có thể làm lạnh nhanh khí sản phẩm bằng việc phun lưu chất lạnh vào, phân tán dưới dạng các hạt nhỏ mịn
+ Các bước tinh chế sản phẩm chính:
Làm lạnh khí nhờ phun lưu chất lạnh (nước hoặc dầu) để lôi cuốn một phần muội cacbon
Loại bỏ những vết muội cacbon còn sót lại nhờ quá trình lọc hoặc rửa
LÀM SẠCH VÀ LÀM KHÔ ACETYLENE
Tạp chất trong C2H2
Acetylene chứa nhiều tạp chất không tan, bao gồm các loại khí và các hợp chất khác như H3P và H2S Quá trình sản xuất C2H2 từ đất đèn đạt độ tinh khiết từ 99% đến 99.8%.
Bảng 2: Thành phần tạp chất trong C2H 2 nhƣ sau:
N 2 O 2 CH 4 H 2 Ar CO Tổng cộng 0.359 0.074 0.033 0.003 0.005 0.001 0.50
Sự cần thiết phải làm sạch Acetylene
Sự ảnh hưởng của tạp chất là H 3 P và H 2 S trong Acetylene được xác định như sau:
Thành phần H3P và H2S trong Acetyelene ảnh hưởng đến độ bền và độ dẻo của mối hàn Khi nồng độ H3P và H2S đạt 0.5%, cấu trúc mối hàn bị ảnh hưởng tiêu cực, và ở mức 1%, mối hàn trở nên rỗ Sự hiện diện của H3P và H2S còn làm giảm dung lượng nạp khí Acetyelene của chai Nồng độ H3P cần được kiểm soát nghiêm ngặt do tính độc hại và khả năng bắt cháy nổ cao, đặc biệt khi có mặt không khí H3P và H2S cũng ảnh hưởng đến kết quả phân tích trong thí nghiệm sử dụng Acetyelene làm ngọn lửa.
Các chất làm sạch Acetylen
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 nhƣ sau:
Bảng 3: Thành phần chất làm sạch từ oxit Crom
Tiêu tốn khoảng 230-270g Geratol trên 1 m³ acetylene cần làm sạch
- Chất làm sạch từ Clorít sắt FeCl 3 với thành phần:
Bảng 4: Thành phần chất làm sạch Clorit (FeCL3)
H 3 P đƣợc Clorít sắt oxi hoá và oxít thuỷ ngân làm xúc tác
Chất làm sạch này có khả năng tái sinh ngoài không khí nhờ vào ion đồng làm xúc tác trong khoảng 20-24 giờ Geratol có thể được tái sinh tối đa 2 lần, nhưng đến lần thứ 3 sẽ mất tác dụng Đối với công suất lớn, chất làm sạch dạng lỏng thường được sử dụng để dễ dàng tự tái sinh.
Chất Geratol rắn chỉ phù hợp cho dây chuyền sản xuất Acetyelene công suất nhỏ, trong khi dây chuyền công suất lớn thường sử dụng chất làm sạch dạng lỏng để thuận tiện cho việc tự động hóa và cơ khí hóa Một trong những chất làm sạch phổ biến là Axit sulfuric (H2SO4).
Trong ngành công nghiệp hóa chất, Acetylen được sử dụng làm nguyên liệu chính để tổng hợp các hợp chất hữu cơ Để loại bỏ H3P khỏi Acetylen, người ta sử dụng H2SO4 làm chất khử, với axit sunfuric đặc có nồng độ 86% là giới hạn hiệu quả tối đa.
(PH 4 ) 2 SO 4 + 5H 2 SO 2 6 SO 2 + 6 H 2 O+2 H 3 PO 3
Để sản xuất 1 tấn Acetylene, cần tiêu thụ khoảng 60 kg axit Việc bổ sung axit thủy ngân có thể nâng cao hiệu suất của quá trình khử và giảm lượng H2SO4 tiêu thụ, với lượng HgSO4 khoảng 0.0025-0.008% Ngoài ra, axit Nitric (HNO3) cũng được sử dụng như một chất làm sạch.
Dùng HNO3 nồng độ 20-50% để khử H3P theo phản ứng:
Thực nghiệm cho thấy khi cho khí C2H2 với 0.1% H3P qua dung dịch HNO3 30%, chỉ có 12 lít Acetylene được làm sạch Tuy nhiên, khi sử dụng Nitrat bạc AgNO3 1% làm chất xúc tác, lượng C2H2 được làm sạch có thể đạt từ 10-12 m³/lít dung dịch HNO3 nồng độ 30%.
PH 3 + 8AgNO 3 + H 2 O 8Ag + H2PO 4 + 8HNO 3
Bảng 5: Thành phần chất làm sạch bằng axit nitoric HNO 3 :
Thành phần AgNO 3 trong dung dịch, %
Thể tích C 2 H 2 đƣợc làm sạc, l
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 lƣợng AgNO3 0.005% là đạt yêu cầu
Lƣợng tiêu tốn nhƣ sau:
1m³ Acetyelene làm sạch H 3 P từ 0.1 đến 0.02% cần 0.05 lít HNO 3 , pha thêm 0.005% AgNO 3
Làm sạch H 3 P từ 0.1 đến 0.01% cần 0.08lit HNO 3
Làm khô C2H2
3.2.1 Sự cần thiết phải làm khô C 2 H 2 Để giảm ăn mòn ống và các thiết bị sản xuất Acetylene Đối với việc sản xuất PVC, PVA dùng C 2 H 2 làm nguyên liệu thì Acetylen phải làm khô trước khi đưa vào sản xuất Đối với C 2 H 2 đóng chai hoà tan, lượng hơi nước có trong C 2 H 2 làm giảm độ tan của C 2 H 2 trong Acetol cụ thể nếu trong Acetol có 5% nước thì độ hoà tan của C2H 2 giảm 17% 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 đƣợc
3.2.2 Làm khô bằng Canxi clorua(CaCl 2 ) ƒ Hút nước từ khí C 2 H 2 , CaCl 2 không chuyển ngay thành dung dịch mà nó có 4 hidrat đó là CaCl.H 2 O, CaCl 2 2 H 2 O, CaCl 2 4H 2 O, CaCl 2 6H 2 O
Bình sấy bằng CaC có cấu trúc gồm 3 lớp với tổng chiều cao khoảng 800-1000mm Lớp cuối cùng chứa CaC.6O và dung dịch CaCl bão hòa, trong khi lớp trên cùng là C2H2 ở dạng khan CaCl2 được sử dụng dưới dạng cục với đường kính tối ưu từ 12-15mm, không nhỏ hơn 6mm, và nồng độ của CaCl2 dao động từ 66-70%.
Để làm khô C2H2, tiêu tốn khoảng 1.8-3.0 kg CaCl2 trên 1 kg nước hấp thụ Để giảm lượng CaCl2 tiêu hao đến 50%, Acetylen cần được làm khô sơ bộ bằng dung dịch CaCl2 16-20%, được đặt trước bình thiết bị làm khô chính có chiều cao khoảng 1m và có chất đệm tưới dung dịch CaCl2 Phương pháp làm khô bằng CaCl2, mặc dù còn nhiều ẩm so với các phương pháp khác, nhưng lại đơn giản, tiết kiệm chi phí và tiện lợi.
3.2.3 Khử ẩm bằng đất đèn
Người ta có thể dùng đất đèn để khử ẩm trong C2H 2 Độ ẩm còn lại khoảng 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
Khi sử dụng đất đèn làm chất khử ẩm, cần lưu ý rằng độ cao của lớp đất đèn không được vượt quá 20mm để tránh tạo ra trở lực lớn Do đó, việc sử dụng bình khử nhiều ngăn là cần thiết.
Vận tốc C 2 H 2 qua bình khử vừa phải < 100 kg/m² nếu lớn quá sẽ mang theo vôi tôi vào máy nén
Khi độ ẩm của C2H2 vượt quá 20 g/m³, phản ứng mạnh giữa đất đèn và nước sẽ xảy ra, làm nóng bình khử ẩm Do đó, cần phải tưới nước bên ngoài bình để làm mát.
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 đƣợc
3.2.4 Làm khô Acetylen bằng phương pháp khác
Hiện nay, nhiều phương pháp mới được áp dụng để làm khô Acetylen, giúp giảm chi phí lao động và tăng cường cơ khí hoá, tự động hoá trong dây chuyền sản xuất Một trong những phương pháp hiệu quả là sử dụng H2SO4 đậm đặc để làm khô Acetylen.
Kết hợp làm sạch Acetylen với làm khô Acetylen bằng Axit sunphuaric H 2 SO 4 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 khả năng khử nước hiệu quả và dễ dàng cơ khí hóa Thời gian thay thế lâu dài nhờ vào khả năng tái sinh của chất hấp phụ, giúp nó trở về trạng thái ban đầu sau khi hoạt động.
Nạp acetylen vào chai
Vận chuyển và bảo quản Acetylen trong các chai áp lực thông thường là nguy hiểm do nguy cơ nổ phân huỷ C2H2 khi gặp lửa trực tiếp hoặc va đập mạnh Để ngăn chặn tình trạng này, chai C2H2 được nạp chất xốp, giúp hạn chế quá trình nổ phân huỷ Acetol được sử dụng làm chất hoà tan Acetylen và được chứa trong các lỗ rỗng của chất xốp, đảm bảo an toàn trong quá trình lưu trữ và vận chuyển.
Ngăn chặn sự nổ phân huỷ
Làm cho Acetylen phân bố đều trong chai bằng cách chứa trong các lỗ rỗng thấp
1) Yêu cầu kỹ thuật đối với chất xốp chai C 2 H 2
Để đảm bảo an toàn, cần phải ngăn chặn chắc chắn ngọn lửa có thể gây nổ khi phân hủy C2H2 trong chai ở áp lực 25 at Ngọn lửa tạt lại từ hàn hỗn hợp có thể là nguồn phát lửa nguy hiểm.
Oxy C2H2 và đập mạnh, đốt nóng chai mỏ hàn cần đảm bảo tính bền vững về mặt hóa học Chất xốp không được tác dụng với Acetylen và vật liệu chai phải có độ bền trong nhiều năm sử dụng Vật liệu làm chất xốp cần phải trung tính, không gây biến đổi hóa học với Acetol và không tạo ra chất xúc tác đối với hỗn hợp.
Acetol và Acetylen có mối liên hệ chặt chẽ với kim loại, đặc biệt trong việc đảm bảo độ bền cơ học Khi nạp, vận chuyển, bảo quản và sử dụng C2H2, cần tránh tình trạng chất xốp bị ngột, lún, dẫn đến hình thành các chỗ rỗng hoặc tỷ trọng không đều Những hiện tượng này có thể làm giảm tính an toàn và hiệu suất của chất xốp.
Khối lƣọng nhỏ: chất xốp phải nhẹ, không đƣợc giảm thể tích của chai và tăng trọng lƣợng chung của chai Acetylen
Thể tích xốp lớn giúp tăng độ xốp của chất xốp, từ đó nâng cao khối lượng Acetylen nạp vào và tăng dung lượng nạp cho các chai, với độ xốp dao động từ 87-93% Để đảm bảo lượng khí C2H2 được lấy ra hiệu quả, chất xốp cần có khả năng tách Acetylen nhanh chóng khỏi Acetol và ngăn chặn quá trình làm lạnh Acetol - Acetylen bằng cách thâm nhập nhiệt từ môi trường.
2) Đánh giá độ xốp của chất xốp chai Acetylen Độ xốp của chất xốp đƣợc 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 được phân thành ba loại: lỗ rỗng nhỏ với đường kính dưới 10Å, lỗ rỗng trung gian có đường kính từ 10Å đến 250Å, và lỗ rỗng lớn với đường kính trên 205Å đến vài micromet.
Acetol thường hiện diện trong các lỗ rỗng trung gian và lỗ rỗng lớn Chất xốp có cấu trúc chủ yếu bao gồm các lỗ rỗng này được coi là tốt và có độ xốp cao.
3) Một số chất xốp hiện tại đang dùng
Chất xốp đƣợc chia làm 2 dạng: dạng hạt nện và dạng nguyên khối
Chất xốp dạng hạt nện chặt được chế tạo từ các vật liệu như đất khuyếch tán, than hoạt tính, đá bọt, Silicagel, diatomít và các hỗn hợp của chúng Ở Anh, người ta sử dụng hỗn hợp than củi và đất khuyếch tán với tỷ lệ 85%/15%, trong khi đó, ở Đức, chất xốp được làm từ 65% than củi, 23% đất khuyếch tán và 12% 4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O Tại Liên Xô cũ, than hoạt tính là vật liệu chủ yếu được sử dụng.
Chất xốp nguyên khối được tạo ra bằng cách trộn hỗn hợp các thành phần với nước đặc sệt, sau đó cho vào chai và đốt nóng để nước bay hơi dưới áp lực, cuối cùng là sấy khô, cho ra chất xốp có tỷ lệ trên 80% Thành phần chủ yếu của hỗn hợp này là vôi sống (CaO).
SiO 2 , 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
Khi 5% nước có mặt trong chai C2H2, dung lượng nạp Acetylene sẽ giảm đến 17% Nếu dung lượng nạp khí Acetylene trong chai chỉ còn từ 2.5-2.8m³, cần phải tái sinh để phục hồi chức năng của chất xốp bằng cách sấy chai.
Sấy chai Acetylene bằng thiết bị dây chuyền kết hợp với hút chân không giúp loại bỏ hoàn toàn lượng nước tích tụ trong chai Quá trình này không chỉ đảm bảo chất lượng sản phẩm mà còn tăng dung lượng nạp của chai lên khoảng 5.5-6m³.
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
Chai acetylene có dung tích khác nhau tùy theo từng quốc gia, ví dụ như ở Anh là 50 lít, Pháp là 48 lít, trong khi các nước Châu Âu, Trung Quốc, Nhật Bản và Hàn Quốc thường sử dụng chai có dung tích 40 lít Vật liệu chế tạo chai acetylene chủ yếu là ống thép hoặc thép thỏi, với các thành phần hóa học bao gồm carbon (C) từ 0.2-0.25%, silicon (Si) nhỏ hơn 0.3%, mangan (Mn) từ 0.45-0.75%, và nickel (Ni).
Cr khoảng 0.2% mỗi thành phần áp suất làm việc đến 25at áp suất thử thuỷ lực 50-
Van chai Acetylen thường được sản xuất từ thép ít carbon ở Châu Âu và Mỹ, trong khi một số quốc gia khác sử dụng đồng vàng với 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, và phần còn lại là kẽm Van chai cần đảm bảo kín tốt, chịu va đập, dẻo và không gãy khi bị đổ Đường ống dẫn khí Acetylen thường được làm từ sắt, thép không gỉ hoặc đồng vàng, không được sử dụng đồng có thành phần đồng >70%.
ỨNG DỤNG VÀ AN TOÀN
Về an toàn
Nhiệt độ tự bốc cháy của Acetylene (C2H2) và các hợp chất của nó là thông tin quan trọng trong việc đảm bảo an toàn lao động khi sản xuất và sử dụng Acetylene Nhiệt độ này thay đổi theo áp suất, với các giá trị cụ thể như sau: ở áp suất 1 bar là 11 độ C, 2 bar là 21 độ C, và tiếp tục tăng theo áp suất Việc nắm rõ nhiệt độ tự bốc cháy và giới hạn nổ của Acetylene giúp giảm thiểu rủi ro trong quá trình làm việc.
Nhiệt độ tự bốc cháy, (0C) 635 510 – 570 475 – 530 350
Sự hiện diện của một số khí như CO và C2H2 có thể dẫn đến hiện tượng tự bốc cháy ở nhiệt độ từ 250-300ºC Ngoài ra, một số chất rắn cũng làm giảm nhiệt độ tự bốc cháy của C2H2 xuống 1.5-2 lần, đóng vai trò như chất xúc tác.
Ta có bảng nhƣ sau :
Nhiệt độ tự bốc cháy của C2H2 ở 5 at
Chất xúc tác Nhiệt độ bốc cháy , (0C)
Hỗn hợp Oxy - C 2 H 2 tỷ lệ 1: 1 tự bốc cháy ở 245 0 C với áp suất 5 at, và 230 0 C b) Giới hạn nổ của Acetylene
Giới hạn nồng độ của hỗn hợp C2H 2 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 nhƣ sau:
Giới hạn nổ % thể tích
Sử dụng
Hàn sử dụng khí oxy-acetylene là một giải pháp tiết kiệm chi phí so với hàn điện, đồng thời rất hiệu quả cho những khu vực xa xôi thiếu nguồn điện ổn định.
Cắt bằng khí oxy-acetylene mang lại chất lượng cắt vượt trội, tốc độ cắt nhanh hơn và thời gian khởi động cắt nhanh hơn so với các loại khí đốt khác.
Nhiệt luyện: khí oxy-acetylene đƣợc sử dụng trong nhiệt luyện thép, hoặc dùng cho các bộ phận lớn không vừa lò nung
Dựa vào các phản ứng sau:
Cho đến năm 1911 vẫn còn tới 965 thành phố sử dụng đất đền để thắp sáng đường phố ban đêm
Trong quá khứ, đất đèn đã được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam để chiếu sáng trong các hầm lò khai thác than và cho ngư dân ven biển trong việc đánh bắt cá, tôm, với độ sáng tương đương bóng điện 60 - 80W Ngoài ra, ở nông thôn, đất đèn cũng được dùng để thắp sáng trong các dịp lễ hội và Tết.
Khí axetilen, được tạo ra từ phản ứng giữa đất đèn và nước, là nhiên liệu chính trong đèn xì oxi-axetilen, cho phép hàn cắt kim loại với nhiệt độ ngọn lửa lên tới 3000°C Để sản xuất một chiếc xe đạp, cần tới 3 kg đất đèn Phương pháp hàn cắt này thường được áp dụng trong việc đóng mới hoặc sửa chữa tàu thuyền, xây dựng và bảo trì cầu cống, cũng như trong ngành luyện kim và cán thép.
Trước năm 1950, khi ngành công nghiệp chế biến hóa học dầu mỏ chưa phát triển, khí axetilen được sản xuất từ đất đèn là nguyên liệu chủ yếu cho ngành sản xuất các hợp chất hữu cơ.
- Người ta cho khí axetilen tác dụng với khí hydroclorua để được vinyclorua, sau đó trùng hợp vinyclorua thành polivinyclorua:
Polivinylclorua (PVC) là một loại chất dẻo đa năng, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất màng mỏng, bao bì, da giả, thùng chứa hóa chất, sợi chịu hóa chất và các cấu kiện xây dựng Để sản xuất 1 tấn PVC, cần sử dụng từ 1,7 đến 2 tấn đất đèn.
Khí axetilen khi phản ứng với khí hydroclorua có thể được chuyển đổi thành butađien, từ đó phục vụ cho sản xuất cao su nhân tạo và nhiều monome có giá trị công nghiệp như acrilonitril, vinylaxetat, và este của axit acrylic.
Trùng hợp vinylaxetat và thuỷ phân tạo ra polivinylancol, từ đó kéo thành sợi vinylon bền đẹp, chịu hoá chất và thời tiết, có độ hút ẩm cao Axetilen là nguyên liệu quan trọng trong ngành dệt may, đồng thời còn được sử dụng để sản xuất muội than axetilen từ khí axetilen trong đất đèn Sau khi loại bỏ tạp chất, khí axetilen được chứa trong bồn lớn và phân huỷ ở nhiệt độ cao để tạo ra cacbon tinh khiết Muội axetilen là nguyên liệu cao cấp cho các ngành điện tử, sơn, mực in, chế tạo thép cứng, chổi than và chế biến cao su.
Ngành sản xuất pin tiêu thụ lượng lớn muội than axetilen, với khoảng 2,7 đến 3 tấn muội than cần thiết để sản xuất 1 triệu chiếc pin R20 Nhà máy Đất đèn Tràng Kênh tại Hải Phòng là cơ sở đầu tiên trong nước chuyên sản xuất muội than axetilen, cung cấp cho ngành pin và các lĩnh vực kinh tế khác.
Trong nông nghiệp, đất đèn đã được sử dụng lâu dài để rấm quả xanh, giúp kích thích quá trình chín nhanh và đồng loạt, đặc biệt là trong việc xử lý dứa, chuối và cà chua vào cuối mùa đông và đầu mùa xuân.
Xử lý nõn cây dứa bằng đất đèn giúp cây ra quả to đồng đều, thơm ngon và có tỷ lệ đường cao Phương pháp này còn kích thích dứa ra hoa và kết quả trái vụ, mang lại hiệu quả cao trong sản xuất.
CẤU HỎI
Vì sao khi đốt axetilen thì nhiệt lƣợng tỏa ra cao ?
Lấy ví dụ: Đốt axetilen: C2H2 ->2CO2 + H2O Đốt etylen: C2H4 -> 2CO2 + 2H2
Khi đốt axetilen, lượng nước giải phóng ra chỉ bằng một nửa so với khi đốt etylen, dẫn đến việc nước thoát ra làm nguội cũng ít hơn Điều này cho thấy rằng quá trình đốt axetilen tạo ra nhiệt độ cao hơn.
(Thực tế là khi đốt C2H2, lượng nước sinh ra là ít nhất so với các hidrocacbon khác
Vì vậy đèn xì axetilen có nhiết độ cao nhất)
Vì sao ở cùng bề dày vỏ bình (7mm ) thì axetylen chỉ nạp đƣợc đến 2atm còn với Oxy thì nạp đến 15 atm mà vẫn không bị nổ?
còn với Oxy thì nạp đến 15 atm mà vẫn không bị nổ?
C2H2 là một chất dễ cháy, trong khi O2 không cháy Ở áp suất cao, nguy cơ cháy nổ tăng cao do mật độ khí lớn và va chạm giữa các nguyên tử khí tạo ra nhiệt Do đó, để đảm bảo an toàn, cần nạp khí ở mức áp suất thấp và giảm áp suất trong quá trình sử dụng.
Vì sao khi nạp axetylen thì không đƣợc nạp nhanh mà phải nạp từ từ ?
Khi nạp khí nhanh, ma sát giữa dòng khí và thành ống dẫn cùng với bình chứa lớn sẽ xảy ra, làm tăng va chạm giữa các nguyên tử khí Sự gia tăng nhiệt độ này có thể dẫn đến nguy cơ cháy nổ cao.
Từ axetilen và các chất vô cơ người ta có thể điều chế được poli (vinyl ancol) quá trình điều chế nhất thiết phải thông qua chất trung gian là
ancol) quá trình điều chế nhất thiết phải thông qua chất trung gian là:
Phản ứng giữa C2H2 và CH3COOH tạo ra CH2=CH-OOCCH3 Quá trình trùng hợp vinyl axetat dẫn đến việc hình thành poly vinyl axetat Khi poly vinyl axetat phản ứng với NaOH dư, sản phẩm thu được là poly vinyl ancol (PVA).
