Axêtylen là hợp chất của cácbon và hyđrô có công thức hóa học là C2H2, khối l−ợng riêng ở điều kiện tiêu chuẩn 1,09 kg/m3, nhiệt trị 11.470 Cal/m3. Axêtylen đ−ợc sản xuất từ đất đèn CaC2. Khi nấu chảy hỗn hợp đá vôi, than đá hoặc than cốc trong lò điện (nhiệt độ từ 1.900ữ2.3000C) ta thu đ−ợc đất đèn kỹ thuật:
CaO + 3C → CaC2 + CO ↑
Đất đèn kỹ thuật chứa khoảng 65ữ80% CaC2, khoảng 10ữ25% CaO và khoảng 6 % các tạp chất nh− (CO2, SiO2). Khi cho đất dèn tác dụng với n−ớc ta thu đ−ợc Axêtylen theo phản ứng:
CaC2 + 2H2O = C2H2 + Ca(OH)2 + 30.400 Cal/mol
Tính chất của khí Axêtylen
- C2H2 thuộc nhóm CnH2n-2. Nhiệt độ từ (- 82,4ữ83,6oC) ở thể lỏng, d−ới (- 85oC) ở thể rắn khi va chạm dể nổ.
- Nhiệt độ tự bốc cháy khoảng 420oC (ở áp suất 1 at).
- Dể phát nổ khi áp suất > 1,5 at và nhiệt độ trên 500oC hoặc hỗn hợp với khí khác, ví dụ: Hỗn hợp với không khí (chứa từ 2,2ữ82% C2H2), hỗn hợp với Ôxy (chứa từ 2,3ữ93% C2H2) có khả năng phát nổ ở nhiệt độ th−ờng và áp suất 1 at. Hỗn hợp chứa 45% C2H2 + 55% CH4 và hỗn hợp chứa 18% C2H2 + 82% H2 có khả năng phát nổ ở nhiệt độ th−ờng và áp suất trên 18 at.
37
- ở nhiệt độ và áp suất thấp dễ trùng hợp tạo thành các hợp chất khác nh− benzel (C6H6), stirôn (C8H8) ...
Sự hòa tan của axêtylen: có khả năng hoà tan trong nhiều chất lỏng với độ hoà tan lớn, đặc biệt là trong axêtôn, ví dụ:
- Hoà tan trong n−ớc : 1,15 lít C2H2/ lít. - Hoà tan trong Benzel : 4 lít C2H2/ lít. - Hoà tan trong dầu hoả: 5,7 lít C2H2/ lít.
- Hoà tan trong axêtôn (CH3COCH3): 23 lít C2H2/lít.
Sự hoà tan trong axêtôn đ−ợc sự dụng nhiều trong công nghiệp: dùng các chất bọt xốp (than gỗ, sợi amiăng, điatômit) thấm −ớt axêtôn để vào bình chứa, sau đó nén axêtylen vào bình để giảm khả năng nổ của axêtylen ở áp suất cao.
Các tạp chất trong axêtylen
- Không khí: làm tăng khả năng gây nổ, nên chỉ cho phép chứa 0,5ữ1,5%. - Hơi n−ớc: làm giảm nhiệt độ của ngọn lửa hàn.
- Hơi axêtôn (CH3COCH3): ảnh h−ởng xấu đến quá trình hàn, nên chỉ cho phép chứa (45ữ50)g/m3 C2H2.
- PH3: là chất có hại vì tăng khả năng tự nổ của hỗn hợp. cho phép chứa 0,09%. - H2S: làm hại đến chất l−ợng mối hàn, nên chỉ cho phép chứa (0,08ữ1,5)%.
4.2. Thiết bị hàn khí
4.2.1. Sơ đồ chung của một trạm hàn khí
Các thiết bị chính của một trạm hàn hoặc cắt bằng khí gồm có các bộ phận chính sau: Bình chứa ôxy, bình chứa hoặc thùng điều chế axêtylen, khóa bảo hiểm, van giảm áp,
dây dẫn khí, mỏ hàn. 4 8 7 6 5 3 2 1 H.4.1. Sơ đồ một trạm hàn và cắt bằng khí
1. Bình chứa ôxy; 2. Bình chứa axêtylen; 3. Van gảm áp; 4. Đồng hồ đo áp 5. Khoá bảo hiểm; 6. Dây dẫn khí; 7. Mỏ hàn hoặc mỏ cắt; 8. Ngọnlửa hàn
4.2.2. Bình chứa khí
Bình chứa khí dùng để chứa khí ôxy và khí axêtylen, đ−ợc chế tạo từ thép tấm dày 4ữ8 mm bằng ph−ơng pháp dập hoặc hàn. Bình có đ−ờng kính ngoài 219 mm, cao 1.390 mm, dung tích 40 lít, trọng l−ợng 67 kg. Bình chứa ôxy chứa đ−ợc một l−ợng khí có áp suất khoảng 150 at t−ơng ứng với 6 m3 khí (ở 200C và 1 at) bên ngoài đ−ợc sơn màu xanh hoặc xanh da trời.
Bình chứa axêtylen chứa đ−ợc áp suất khí nạp tới d−ới 19 at, đ−ợc sơn màu vàng. Trong bình chứa bọt xốp (th−ờng là than hoạt tính) và tẩm axêtôn (khoảng 290ữ320 gram than hoạt tính tẩm 225ữ230 gram axêtôn/ một lít thể tích bình chứa).
4.2.3. Bình điều chế axêtylen
Bình điều chế khí dùng để điều chế khí axêtylen từ đất đèn. Trong thực tế, ng−ời ta dùng nhiều loại bình điều chế khí khác nhau, đ−ợc phân loại theo các đặc tr−ng cơ bản:
- Theo năng suất: có các loại nhỏ (d−ới 3,2 m3/h) và loại lớn (trên 5 m3/h). - Theo áp lực khí: thấp (0,01ữ0,1 at), trung bình (0,1ữ1,5 at) cao (1,5ữ1,75 at).
- Theo nguyên tắc tác dụng giữa đất đất đèn và n−ớc: đá rơi vào n−ớc, n−ớc rơi vào đá và đá tiếp xúc với n−ớc Hình (H.4.2) giới thiệu sơ đồ nguyên lý của một số bình điều chế khí điển hình. C2H2 C2H2 b/ a/ 7 2 7 6 6 5 4 3 2 1 C2H2 c/ 6 2 7 1
H.4.2. Sơ đồ nguyên lý bình điều chế khí a xêtylen