1) Đối với Acetylen hoà tan sử dụng các chai với kích thƣớc và thể tích khác nhau từ 3.5l đến 50-60l, tuỳ thuộc vào từng nƣớc quen sử dụng những chai Acetylene tiêu chuẩn
Ví dụ: ở Anh chai C2H2: 50 l, Pháp 48 l các nƣớc 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 nhƣ 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 thƣờng làm từ thép ít Cácbon đối với các nƣớc Châu Âu và Mỹ Đối với một số nƣớc 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 đƣợc va đập, dẻo, không gẫy khi chai đổ… Đƣờng ống dẫn khí Acetyelene thƣờng làm bằng sắt, thép không gỉ, hoặc đồng vàng, không đƣợc làm bằng đồng với thành phần đồng >70%
CHƢƠNG 4
ỨNG DỤNG VÀ AN TOÀN 4.1. Về an toàn:
Nhiệt độ tự bốc cháy Acetlen và hợp chất của nó .
a) Biết đƣợc 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 nhƣ 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 nhƣ 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)
- Không có xúc tác 505 – 530
- Oxít đồng 240
- Oxít Mangan 310
- Oxít sắt 280
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 nhƣ sau: Nhiệt độ 17 50 10 0 15 0 200 250 300 Giới hạn nổ % thể tích 2. 9 -55 2.8 3-59 2. 68 – 65 2. 52 - 73 2.3 - 81 2.3 - 100 2.1 4 -100 4.2. Sử dụng
Hàn: sử dụng khí oxy-acetylene trong việc hàn là một phƣơng án tiết kiệm chi phí hơn so với hàn điện, và là một phƣơng án rất tốt đối với những nơi xa không có nguồn điện ổn định.
Cắt: sử dụng khí oxy-acetylene trong việc cắt sẽ cho chất lƣợng cắt tốt hơn, tốc độ cắt cao hơn, thời gian khởi động cắt nhanh hơn so với các 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:
CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2; C2H2 + 5/2 O2 = 2CO2 + H2O
Cho đến năm 1911 vẫn còn tới 965 thành phố sử dụng đất đền để thắp sáng đƣờng phố ban đêm.
Trong nhiều năm trƣớc đây, ở nƣớc ta, đất đèn đƣợc sử dụng để thắp sáng trong các hầm lò khai thác và vận chuyển than. Ngƣ dân một số vùng ven biển dùng đất đèn vào việc thắp sáng để đánh bắt cá, tôm do độ sáng của ngọn đèn đất tƣơng đƣơng với bóng điện có công suất 60 - 80W. Ở nông thôn nƣớc ta, trong nhiều năm trƣớc đây ngƣời ta cũng dùng đất đèn để thắp sáng trong những dịp có đình đám hoặc lễ Tết.
Khí axetilen sinh ra khi cho đất đèn tác dụng với nƣớc đƣợc dùng làm nhiên liệu trong đèn xì oxi – axetilen để hàn cắt kim loại do nhiệt độ ngọn lửa có thể lên tới 30000C. Để sản xuất đƣợc một chiếc xe đạp ngƣời ta phải dùng tới 3 kg đất đèn. Việc hàn, cắt kim loại bằng đèn oxi-axetilen đƣợc dùng khi đóng mới hoặc sửa chữa các con tàu sông, biển hay xây dựng, sửa chữa các cây cầu, các công trình xây dựng.
cho ngành luyện kim cán thép ngƣời ta cũng dùng đèn xì oxi-axetilen.
Khi công nghiệp chế biến hoá học dầu mỏ chƣa phát triển (cho đến khoảng năm 1950) thì khí axetilen sản xuất từ đất đền là nguyên liệu chính của công nghiệp sản xuất các hợp chất hữu cơ.
- Ngƣời ta cho khí axetilen tác dụng với khí hydroclorua để đƣợc vinyclorua, sau đó trùng hợp vinyclorua thành polivinyclorua:
Polivinylclorua (PVC) đƣợc coi là chất dẻo vạn năng. PVC dùng để sản xuất ra màng mỏng, bao bì, da giả, thùng đựng hoá chất, sợi chịu hoá chất, các cấu kiện xây dựng… Để sản xuất 1 tấn PVC phải dùng từ 1,7 – 2 tấn đất đèn.
- Cũng trên cơ sở cho khí axetilen tác dụng với khí hyđroclorua ngƣời ta đã có các công nghiệp tiếp theo chuyển đổi thành butađien để sản xuất cáo su nhân tạo và hàng loạt monome có giá trị công nghiệp nhƣ acrilonitril, vinylaxetat, este của axit acrylic…
Trùng hợp vinylaxetat rồi thuỷ phân ngƣời ta thu đƣợc polivinylancol. Từ polime này kéo thành sợi bền, đẹp, chịu đƣợc hoá chất và thời tiết, có độ hút ẩm cao đƣợc gọi là vinylon. Nhƣ vậy axetilen là nguyên liệu quan trọng để giải quyết tốt vấn đề mặc - Ngƣời ta còn dùng khí axeilen từ đất đèn để sản xuất muội than gọi là muội axetilen. Sau khi loại bỏ các tạp chất, khí axetilen đƣợc chứa vào các bồn lớn rồi dùng nhiệt độ cao để phân huỷ axetilen tạo ra cacbon (C) tinh khiết. Muội
axetilen là nguyên liệu cao cấp dùng cho các ngành điện tử, sơn, mực in, chế tạo thép cứng, chổi than, chế biến cao su.
Ngành sản xuất pin tiêu thụ rất nhiều muội than, bình quân để sản xuất 1 triệu chiếc pin R20 phải cần từ 2,7 đến 3 tấn muội than axetilen. Nhà máy Đất đèn Tràng Kênh (Hải Phòng) là cơ sở đầu tiên trong nƣớc sản xuất muội than axetilen để cung cấp cho ngành pin và các ngành kinh tế khác.
- Trong nông nghiệp, từ lâu ngƣời ta đã dùng đất đèn để rấm quả xanh, kích thích quả mau chín và chín đồng loạt ở các kho, thƣờng dùng để rấm dứa, chuối, cà chua… vào dịp cuối mùa đông, đầu mùa xuân.
Ngƣời ta xử lý nõn cây dứa bằng đất đèn, cây dứa sẽ cho quả to đồng đều, thơm ngon, tỷ lệ đƣờng cao và nhất là làm cho dứa ra hoa kết quả trái vụ.
CHƢƠNG 5 CẤU HỎI
1. Tại sao không xây lò sản xuất đất đèn ở khu vực đông dân?
Trƣớc đây phần lớn axetilen đƣợc sản xuất từ đất đèn. Phƣơng pháp này có nhƣợc điểm gì? Tại sao không nên xây dựng các lò sản xuất đất đèn ở khu vực đông dân? Ngày nay axetylen đƣợc sản xuất bằng cách nào?
Muốn điều chế đất đèn từ C và CaO, ngƣời ta phải tốn rất nhiều năng lƣợng điện, vì phản ứng xảy ra ở nhiệt độ rất cao 2500 độ C trong lò điện, với các điện cực lớn bằng than chì.
CaO + 3C CaC2 + CO
Chính vì vậy, hiện nay trên quy mô công nghiệp, ngƣời ta ít sản xuất axetylen từ đất đèn nữa, mà từ khí metan.
Không nên xây dựng các lò sản xuất đất đèn ở khu vực đông dân vì quá trình sinh ra khí CO là một khí rất độc.
2. Vì sao khi đốt axetilen thì nhiệt lƣợng tỏa ra cao ? Giải thích: Giải thích:
Lấy ví dụ:
Đốt etylen: C2H4 -> 2CO2 + 2H2
Ta thấy khi đốt axetilen, lƣợng nƣớc giải phóng ra ít hơn 1 nửa so với đốt etylen. Vì vậy lƣợng nƣớc thoát ra làm nguội cũng ít hơn. => đốt axetilen nhiệt độ sinh ra cao.
(Thực tế là khi đốt C2H2, lƣợng nƣớc sinh ra là ít nhất so với các hidrocacbon khác. Vì vậy đèn xì axetilen có nhiết độ cao nhất)
3. 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?
Giải thích: Xét về tính chất, C2H2 là chất rất dễ cháy, O2 là chất không cháy, áp suất cao thì mức độ nguy hiểm càng lớn vì thế chỉ nên nạp ở mức áp suất thấp. Ngoài ra, áp suất cao thì mật độ khí cao, va chạm giữa các nguyên tử khí nhiều sinh nhiệt dẫn đến tự cháy (giống nhƣ trong động cơ diezen) vì thế để an toàn phải làm giảm áp suất.
4. Vì sao khi nạp axetylen thì không đƣợc nạp nhanh mà phải nạp từ từ ? Giải thích: Nếu nạp nhanh thì sẽ có ma sát giữa dòng khí với thành ống dẫn + Giải thích: Nếu nạp nhanh thì sẽ có ma sát giữa dòng khí với thành ống dẫn + bình chứa lớn, va chạm giữa các nguyên tử khí tăng sinh nhiệt dẫn đến dễ cháy nổ.
5. Từ axetilen và các chất vô cơ ngƣời ta có thể điều chế đƣợc 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:
A ancol etylic B fomanđehit C axit oxalic D axit axetic
Giải thích: Cho C2H2 phản ứng với CH3COOH (thu đƣợc ở trên) đƣợc CH2=CH- OOCCH3. Trùng hợp vinyl axetat đƣợc poly vinyl axetat. Cho Poly vinyl axetat phản ứng với NaOH dƣ đƣợc poly vinyl ancol (PVA).
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Phạm Thanh Huyền - Nguyễn Hồng Liên, Công nghệ tổng hợp hữu cơ – hóa dầu, NXB Khoa học & Kỹ Thuật 2006.
[2] Th.s. Trần Thị Hồng, giáo trình tổng hợp hữu cơ – hóa dầu, Trƣờng Đại Học Công Nghiệp TP.HCM, 2006. [3] http://www.hoahocngaynay.com/fr/nghien-cuu-giang-day/hoa-hoc-nha- truong/238-cong-dung-da-dang-cua-dat-den.html#disqus_thread [4] http://en.wikipedia.org/wiki/Acetylene [5] http://khicongnghiep.org/tin-tuc/1-tin-tuc/119-quy-trinh-san-xuat-khi- acetylen.html
[6] Giáo trình sản xuất Axetylen, Công Ty Cổ Phần Cryotech Việt Nam (Khí đặc biệt – Khí Y tế - Thiết bị ngành khí)