High-Purity Acetylene: What Purity Means and How Plants Keep It Stable

Người ta thường nói về độ tinh khiết như thể đó là một nhãn dán trên bình khí. Trong thực tế sử dụng, độ tinh khiết giống với độ tin cậy hơn. Ngọn lửa có giữ ổn định không? Các thiết bị có ngừng bị sai lệch không? Sản phẩm có ngừng xuất hiện các lỗi lạ rồi biến mất không? Nếu bạn đã từng phải tìm cách giải quyết một vấn đề "bí ẩn" mà biến mất sau khi bảo trì, bạn sẽ hiểu sự khó chịu mà các vấn đề về chất lượng khí gây ra. Bài viết này xem xét cách axetylen được làm sạch để đáp ứng các ứng dụng khắt khe, và những khâu nào trong quy trình âm thầm quyết định liệu khí cuối cùng có giữ được độ sạch hay dần dần bị suy giảm chất lượng.

Axetylen là một loại khí không màu, dễ cháy, có công thức hóa học là C2H2. Hầu hết mọi người lần đầu tiên tiếp xúc với nó trong xưởng chứ không phải phòng thí nghiệm. Ngọn lửa từ đèn khò xèo xèo, bùng lên dữ dội, và đột nhiên thép bắt đầu "dễ uốn". Trong hệ thống hàn oxy-nhiên liệu, axetylen có thể đạt đến khoảng 6.000°F, tương đương khoảng 3.316°C. Nói tóm lại, điểm mấu chốt rất đơn giản: nhiệt lượng tỏa ra nhanh chóng và tập trung vào nơi bạn nhắm tới. Đó là lý do tại sao những người thợ cắt và thợ hàn luôn sử dụng nó.

Vấn đề là "axetylen thương mại" hiếm khi là một phân tử đơn lẻ, sạch sẽ trong bình chứa. Nó thường mang theo từ 2% đến 5% tạp chất. Đối với việc cắt gọt đơn giản, bạn có thể không bao giờ nhận thấy. Nhưng đối với bất kỳ ứng dụng nhạy cảm nào, bạn sẽ nhận thấy. Trong quang phổ ngọn lửa, các chất gây ô nhiễm nhỏ có thể làm thay đổi tín hiệu và khiến kết quả đo trông ổn định trong khi thực tế nó lại dịch chuyển đủ để gây ảnh hưởng. Trong sản xuất hóa chất, tạp chất có thể xuất hiện sau đó dưới dạng màu sắc bất thường, phản ứng chậm chạp hoặc các khuyết tật khiến các nhóm phải tìm kiếm nguyên nhân mà dường như không thể nhìn thấy. Ngay cả trong sản xuất hàng ngày, khí bẩn có xu hướng cháy kém hiệu quả hơn và để lại cặn do quá trình đốt cháy không hoàn toàn. Bạn đã bao giờ thấy một thiết bị bị hỏng nhanh hơn dự kiến, ngay cả với người vận hành giỏi và bảo trì tốt? Khí đôi khi chính là nguyên nhân của vấn đề đó.

Những tạp chất đó không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất mà còn làm hao mòn thiết bị. Bình khí, van, bộ điều chỉnh áp suất, đường ống, vật liệu lọc, tất cả đều bị ảnh hưởng khi chất gây ô nhiễm liên tục tuần hoàn trong hệ thống. Khí axetylen sạch hơn có thể giúp giảm thiểu sự gián đoạn, giảm số lần thay thế đột xuất và giúp thiết bị hoạt động bền bỉ hơn, gần với tuổi thọ dự kiến.

Khi người ta nói "axetylen tinh khiết cao", họ thường muốn nói đến axetylen đã trải qua quá trình tinh chế bổ sung cho đến khi độ tinh khiết đạt khoảng 99,6%. Con số đó rất hữu ích, đúng vậy, nhưng đó không phải là tất cả. Tính ổn định mới là điều người dùng thực sự quan tâm. Một ngọn lửa duy trì ổn định. Một quy trình không bị dao động. Kết quả mà bạn không cần phải nghi ngờ về các phép đo của mình.

Ở quy mô công nghiệp, phương pháp phổ biến nhất vẫn dựa vào một phản ứng đơn giản bên trong máy phát axetylen: canxi cacbua gặp nước. Phản ứng tạo ra khí axetylen, canxi hydroxit và tỏa ra một lượng nhiệt lớn. Khí thô sau đó được làm mát và tách để loại bỏ hơi nước và một phần tạp chất. Sau đó, khí được đưa vào bộ phận tinh chế và nén, rồi vào các bình chứa để vận chuyển và sử dụng.

Đây là lúc thực tế thể hiện rõ. Đường ống dẫn khí không phải là sách giáo khoa. Sự dao động nhiệt độ, độ ổn định của nguồn cấp, hiện tượng cuốn theo khí và kỷ luật vận hành thường xuyên có thể làm thay đổi chất lượng khí. Bạn không cần một sự cố lớn mới thấy được ảnh hưởng. Ngay cả những dao động nhỏ cũng có thể lan truyền xuống phía hạ lưu và thể hiện ra sau đó.

Khí axetylen có độ tinh khiết cao không tự nhiên mà có. Sau khi khí rời khỏi máy phát, hầu hết các nhà máy đều xử lý nó qua một chuỗi các bước làm sạch: làm mát, làm khô, tách các giọt và bụi, sau đó tinh chế sâu hơn. Mỗi nhà máy điều chỉnh trình tự khác nhau, nhưng nguyên tắc chung vẫn quen thuộc. Đầu tiên, loại bỏ các chất gây ô nhiễm dễ phân hủy với số lượng lớn, sau đó mới loại bỏ các chất gây ô nhiễm cứng đầu hơn, quyết định xem khí có đủ điều kiện cho các ứng dụng nhạy cảm hay không.

Có hai loại quy trình xuất hiện lặp đi lặp lại: lọc bằng dung dịch và thanh lọc hóa học. Chúng hoạt động khác nhau và cũng gặp sự cố khác nhau, đó là lý do tại sao các hệ thống tốt coi chúng là đối tác chứ không phải là vật thay thế.

Rửa sạch, với amoniac là một ví dụ phổ biến.

Quá trình lọc sử dụng pha lỏng, thường là nước, đôi khi là một dung dịch đặc biệt, để hấp thụ các chất gây ô nhiễm hòa tan. Amoniac là một ví dụ điển hình. Khi axetylen bị ô nhiễm đi vào thiết bị lọc, amoniac sẽ ưu tiên hòa tan trong chất lỏng hoặc được hấp thụ, trong khi axetylen tiếp tục di chuyển.

Các lựa chọn thiết kế quan trọng hơn nhiều so với những gì được ghi trong tài liệu quảng cáo. Nhiều thiết bị lọc khí chia khí thành các bong bóng nhỏ hơn để tăng diện tích tiếp xúc. Diện tích tiếp xúc lớn hơn đồng nghĩa với việc truyền khí nhanh hơn, và truyền khí nhanh hơn có nghĩa là thiết bị lọc hoạt động hiệu quả ngay cả khi lưu lượng thay đổi. Theo thời gian, dung dịch lọc sẽ bị quá tải. Khi dung dịch gần bão hòa, bạn cần xả và thay thế để duy trì khả năng loại bỏ khí ổn định. Không người vận hành nào thích thay nước theo lịch trình gấp rút, nhưng để thiết bị lọc hoạt động quá tải là cách âm thầm gây quá tải cho mọi thứ ở phía hạ lưu.

Máy lọc, nơi xử lý các chất gây ô nhiễm nhạy cảm.

Sau quá trình làm sạch sơ bộ, axetylen thường được đưa vào máy lọc để xử lý sâu hơn. Hầu hết các máy lọc đều kết hợp phần lọc hoặc tách ban đầu với một lớp vật liệu lọc. Phần lọc ban đầu giữ lại bụi, giọt và các hạt mịn. Sau đó, lớp vật liệu lọc sẽ loại bỏ các chất gây ô nhiễm khó phân hủy hơn thông qua quá trình hấp phụ và/hoặc phản ứng hóa học.

Những loại chất gây ô nhiễm nào? Nhiều nhà máy sử dụng máy lọc để loại bỏ:

• • Photphin (PH3).
  • Các hợp chất hydro-phốt pho.
  • Các hợp chất hydro-lưu huỳnh.
  • Amoniac, nếu quá trình rửa không loại bỏ đủ.

Thông thường, bộ lọc được đặt sau bước rửa cặn, và lý do không chỉ đơn thuần là lý thuyết. Khi quá trình rửa cặn loại bỏ phần lớn chất hòa tan, vật liệu lọc sẽ bền hơn và hoạt động ổn định hơn. Điều đó dẫn đến việc ít phải thay thế hơn và ít phải giải thích "tại sao chất lượng lại thay đổi?" hơn. Sau lớp vật liệu lọc, một số hệ thống bổ sung thêm bước rửa tinh hoặc lọc mịn để giữ lại bụi bẩn bám trên vật liệu lọc, sau đó khí sẽ được đưa đến máy nén và kho chứa.

Nếu bạn muốn có được axetylen tinh khiết cao và ổn định, hãy suy nghĩ như một người vận hành hơn là chỉ nhìn vào catalog. Đúng vậy, việc lựa chọn thiết bị rất quan trọng. Hệ thống điều khiển logic rất quan trọng. Các quy trình bảo trì cũng rất quan trọng. Tuy nhiên, các điều kiện đầu vào, bao gồm nguyên liệu thô và độ ổn định của máy phát điện, sẽ định hình những gì hệ thống tinh chế phải xử lý.

Hãy tự hỏi mình một câu hỏi đơn giản: bạn muốn bộ phận lọc khí của mình làm sạch khí hay liên tục xử lý khí thải? Cung cấp cho hệ thống loại khí bẩn hơn, biến đổi nhiều hơn, và bạn sẽ buộc bộ phận phía sau phải làm việc vất vả hơn. Giữ cho bộ phận phía trước ổn định, và bộ phận phía sau có thể thực hiện việc làm sạch một cách hiệu quả và nhất quán thay vì phải liên tục xử lý sự cố. Sự khác biệt đó thể hiện ở tuổi thọ vật liệu lọc, thời gian ngừng hoạt động và sự tự tin hàng ngày của bạn đối với khí thành phẩm.

Nếu bạn đang tìm kiếm nguyên liệu thô dễ kiểm soát hơn cho quá trình sản xuất axetylen, chúng tôi cung cấp canxi cacbua chất lượng cao cho các hệ thống axetylen và kiểm soát chặt chẽ các chất gây ô nhiễm chính. Hàm lượng photphin (PH3) và hydro sunfua (H2S) đều dưới 0,04%. Để biết thêm chi tiết sản phẩm, thông số kỹ thuật và hỗ trợ cung cấp, vui lòng liên hệ với chúng tôi.