С2Н2 ацетилен. Свойства ацетилена. Получение ацетилена.

С2Н2 ацетилен. Свойства ацетилена. Получение ацетилена.

Свойства ацетилена.

В качестве горючего газа при кислородной резке наибольшее распространение получил ацетилен, который является химическим соединением углерода с водородом (С2Н2). При нормальных температуре и давлении ацетилен находится в газообразном состоянии.
Химически чистый ацетилен является бесцветным газом со слабым эфирным запахом и слегка сладковатым вкусом. Технический ацетилен, применяемый для кислородной резки, вследствие присутствия в нем некоторых примесей (сероводорода, аммиака, фосфористого водорода и др.) отличается резким неприятным запахом и является вредным для организма человека.

При давлении свыше 2 кг/см2 ацетилен в больших объемах приобретает свойства взрывчатого газа и при соприкосновении с накаленной поверхностью или от электрической искры взрывается, при этом температура достигает 3000°С, а давление увеличивается более чем в 10 раз.

С кислородом и воздухом ацетилен образует взрывоопасные смеси, которые от огня взрываются. Ацетилено — воздушная смесь является взрывоопасной при наличии от 2,3 до 81% ацетилена в воздухе. Еще более опасной является ацетилено — кислородная смесь, которая от огня взрывается при содержании в кислороде от 2,3 до 93% ацетилена, при этом скорость распространения взрывной волны достигает 3000 м/сек, поэтому особенно тщательно нужно следить за плотностью всех ацетиленовых приборов, трубопроводов и пр.

Также читайте: Какие свойства кислорода. Вес 1 м3 кислорода. Вес жидкого кислорода. Способы получения кислорода.

Взрывчатость ацетилена сильно понижается при размещении его в капиллярных (очень тонких) каналах. Этим свойством ацетилена пользуются при наполнении баллонов под давлением — ацетиленовые баллоны заполняют специальной пористой массой.

Реакция ацетилена с ацетоном.

Ацетилен хорошо растворяется во многих жидкостях, особенно в ацетоне. В одном объеме ацетона при 15°С и нормальном давлении растворяется 23 объема ацетилена, а при повышенном давлении — пропорционально больше. Это свойство ацетилена также используют при наполнении баллонов. Растворимость ацетилена в ацетоне в значительной степени зависит от температуры: с повышением температуры растворимость уменьшается, а с понижением резко возрастает.

Способность растворенного ацетилена к взрыву понижается.

Реакция сгорания ацетилена.

Ацетилен при сгорании в смеси с чистым кислородом дает пламя с температурой 3050 — 3150°С, а при сгорании в смеси с воздухом 2350°С.

Полное сгорание ацетилена.

Для полного сгорания 1 м3 ацетилена требуется 2,5 м3 кислорода или 12,5 м3 воздуха.

Ацетилен легче кислорода и воздуха. Удельный вес ацетилена при 0°С и 760 мм рт. ст. 1,17 кг/м3.

При длительном взаимодействии с красной медью и серебром ацетилен дает соединения, которые при нагревании или при сильном ударе взрываются. Поэтому при изготовлении ацетиленовой аппаратуры и арматуры запрещено применение серебряных припоев и красной меди в чистом виде. Допускаются лишь технические медные сплавы, содержащие не более 70% меди.

Получение ацетилена.

Основным промышленным способом получения ацетилена является разложение карбида кальция водой. Карбид кальция представляет собой химическое соединение кальция с углеродом (СаС2) и является твердым веществом темно-серого или серого цвета.

Технический карбид кальция получается сплавлением негашеной извести с углем (коксом или антрацитом). Шихта, состоящая из смеси угля и извести в определенной пропорции, погружается в электрическую дуговую печь, где под влиянием тепла электрической дуги расплавляется с образованием карбида кальция.

Расплавленный карбид выливают из печи в формы — изложницы, в которых он застывает. Застывший карбид кальция затем дробят, сортируют на куски определенных размеров и упаковывают в специальные барабаны для хранения и транспортировки. Барабаны для упаковки карбида кальция делают из листового железа толщиной не менее 0,5—0,6 мм с герметически закрывающейся крышкой. На цилиндрической поверхности барабанов для повышения их прочности накатаны гофры. Барабан вмещает 50— 130 кг карбида кальция.

Карбидные барабаны следует открывать очень осторожно, так как по тем или иным причинам внутрь барабана может проникнуть влага и образоваться взрывоопасная ацетилено-воздушная смесь. Лучше всего покрыть крышку барабана слоем тавота и снимать ее специальным ножом. Ни в коем случае нельзя прибегать к ударам молотка.

Категорически запрещается при раскупорке карбидных барабанов применять пламя или же вырубать крышку барабана зубилом.

Разложение ацетилена.

При действии воды карбид кальция разлагается, образуя ацетилен и гашеную известь. Реакция протекает по уравнению

CaC2 + 2H2O = C2H2 + Ca(OH)2

и сопровождается значительным выделением тепла.

Карбид кальция при соприкосновении с атмосферным воздухом, содержащим пары воды, разлагается с выделением ацетилена. Из 1 кг карбида кальция обычно получается от 230 до 300 л ацетилена.

Для разложения 1 кг карбида кальция теоретически требуется 0,56 л воды. Реакция разложения карбида протекает с выделением большого количества тепла, поэтому недостаток воды может привести к значительному перегреву и даже воспламенению ацетилена в месте разложения карбида. Во избежание этого процесс разложения карбида ведут всегда с избыточным количеством воды, которая используется для охлаждения. Практически на 1 кг карбида кальция берется от 5 до 20 л воды.

Статья оказалась полезной?! Поделись с друзьями в социальных сетях!!!

Сгорание ацетилена вода газ

Ацетилен применяется в промышленности в качестве горючего для газовой сварки и резки металлов, а также в качестве сырья для различных химических производств.
Ацетилен является химическим соединением углерода и водорода. Технический ацетилен представляет собой бесцветный газ с резким характерным запахом. Длительное вдыхание его вызывает головокружение, тошноту и может привести к отравлению. Ацетилен легче воздуха, хорошо растворяется в различных жидкостях. Особенно хорошо он растворяется в ацетоне. Ацетилен при сгорании в смеси с чистым кислородом дает пламя температурой 3050— 3150° С. Он является взрывоопасным газом.

Ацетилен взрывается при следующих условиях:

1) при повышении температуры свыше 500° С и давления свыше 1,5 ат\

2) смесь ацетилена с кислородом при содержании в ней от 2,8 до 93% ацетилена взрывается при атмосферном давлении от искры, пламени, сильного местного нагрева и пр.;

3) при тех же условиях ацетилено-воздушная смесь взрывается при содержании в ней от 2,8 до 80,7% ацетилена;

4) при длительном соприкосновении ацетилена с медью или серебром образуется взрывчатая ацетиленистая медь или ацетиленистое серебро, которые взрываются при ударе или повышении температуры.

Взрыв ацетилена сопровождается резким повышением давления и температуры и может вызвать тяжелые несчастные случаи и значительные разрушения.

При помещении ацетилена в узкие каналы способность его к взрыву при повышении давления значительно понижается. В промышленности ацетилен получают в результате разложения карбида кальция водой в специальных аппаратах — ацетиленовых генераторах. Получающийся таким образом технический ацетилен обычно содержит вредные примеси: сероводород, аммиак, фосфористый водород, кремнистый водород, которые придают ацетилену резкий запах и ухудшают качество сварки. Примеси удаляют из ацетилена путем промывки в воде и химической очистки специальными очистительными веществами. Кроме того, ацетилен может содержать пары воды и механические частицы (известковая и угольная пыль). Для удаления влаги ацетилен подвергается осушке. Очистка от пыли осуществляется матерчатым фильтром. Для сварки ацетилен можно отбирать из ацетиленопровода, идущего от ацетилено-генераторной станции, либо непосредственно от однопостового генератора. Ацетилен может поставляться также в баллонах под давлением 16ат, растворенный в ацетоне.

Кроме ацетилена, при сварке и резке металлов можно применять и другие горючие газы или пары горючих жидкостей: водород, нефтяной газ, пары бензина, керосина и др.

Водород представляет собой горючий газ без цвета и запаха. Водород — один из самых легких газов. Температура пламени при сгорании в кислороде 2300° С. Водород легко загорается и в определенной смеси с кислородом или воздухом дает взрывчатую смесь, которая носит название гремучего газа. Поэтому при производстве работ по сварке и резке водородом необходимо строго соблюдать правила техники безопасности во избежание взрыва. Получают водород путем разложения воды электрическим током. Хранят его и перевозят в стальных баллонах в газообразном виде под давлением 150ат.

Пропан бутановую смесь получают при добыче и переработке естественных нефтяных газов и нефти. Температура пламени при сгорании смеси в кислороде достигает 2100° С.

При небольшом давлении смеси пропана и бутана сжижаются. Хранение и транспортировка их производятся в стальных баллонах емкостью 33 и 45 кг под давлением до 16 ат, заполняемых жидкой смесью до половины объема, так как при нагревании баллона может значительно повыситься давление, что может привести к взрыву баллона. Смесь применяется для резки, пайки, закалки, сварки свинца, алюминия и стали небольшой толщины.

Нефтяной газ представляет собой смесь горючих газов, обладает неприятным запахом, бесцветен. Получается при переработке нефти и нефтепродуктов. Температура пламени при сгорании в кислороде 2300° С. Хранится и перевозится в газообразном состоянии в баллонах под давлением 150 ат. При этом давлении он частично сжижается. В установке для резки и сварки нефтяным газом требуется испаритель. Применяется для резки, пайки, закалки, сварки стали толщиной до 2—3 мм, сварки латуни, свинца, алюминия.

Коксовый газ — газообразная смесь горючих продуктов, получающихся на коксохимических заводах при выработке из углей кокса. Температура пламени при сгорании в кислороде — около 2000° С.

Доставляется к месту сварки по газопроводу или в баллонах под давлением 150ат. Коксовые газы загрязнены цианистыми соединениями, которые могут привести к отравлениям. Поэтому перед применением их тщательно очищают. Применяется для резки, пайки и сварки легкоплавких металлов.

Метан при нормальной температуре и давлении представляет собой бесцветный газ. Метан в больших количествах находится в естественных газах, где содержание его доходит до 95—98%, температура пламени при сгорании в кислороде 1850° С для дашавского и 2000° С для саратовского газа.

На места потребления природные газы, как правило, подаются по трубопроводам и сравнительно редко производится транспортировка в газообразном состоянии в баллонах под давлением 150ат. Применяется для сварки легкоплавких металлов, резки и пайки.

Городской газ (московский) является смесью коксового, нефтяного и природных газов. Получается при газификации твердого топлива. Температура пламени при сгорании в кислороде — около 2000° С.

На места потребления для резки и сварки легкоплавких металлов подается по газопроводам или в сжатом виде в баллонах под давлением 150ат.

Бензин представляет собой легко испаряющуюся прозрачную жидкость. Пары бензина при сгорании в кислороде дают температуру 2400° С. Бензин получается при переработке нефти. Хранится и перевозится в жидком виде в сосудах при атмосферном давлении. Для сварки и резки применяется специальная аппаратура. Бензин чаще применяется для резки, чем для сварки.

Керосин для газопламенной обработки используется, как и бензин, в виде паров. С этой целью применяются специальные горелки и резаки, снабженные испарителями. Керосинокислородное пламя имеет более низкую температуру (2700°С), чем бензинокислородное. Тем не менее керосин широко применяется при газовой резке.

Следует иметь в виду, что все рассмотренные газы, а также пары бензина являются взрывоопасными.

Источник

Хранение и меры безопасности

Хранить ацетилен нужно в помещении отдельно от кислорода и воспламеняющихся газов. Нельзя допускать контакта газа с серебром или медью. В помещении для хранения должен осуществляться не только контроль содержания газа в воздухе. Желательно всегда держать следить за давлением и температурой. От повышения давления до критической отметки ацетилен взрывается. То же самое происходит и при повышении температуры.

Там, где хранится и используется ацетилен, недопустимы источники открытого огня. В помещениях всегда требуется поддерживать оптимальную температуру. Особенно опасны в таких местах пожары. Если вдруг произошло возгорание, то следует охладить и вынести ацетиленовые баллоны. В некоторых случаях возникает утечка ацетилена. Чтобы избежать взрыва, нужно воспользоваться специальным неискрящимся ключом и перекрыть баллон.

При тушении лучше использовать асбестовое полотно, песок, огнетушители с соедржанием азота и диоксида углерода. При сильных пожарах необходимо производить тушение огня на расстоянии и обязательно использовать специальный защитный костюм.

Чтобы предотвратить несчастные случаи, нужно регулярно производить проверку баллонов с газом. Они должны быть герметичными. Об утечке газа можно узнать по запаху и характерному шуму.

Горение ацетилена

Горение ацетилена происходит по реакции: С2Н2 + 2,5O2=2СO2 + Н2O + Q1

Для полного сгорания 1 м3 ацетилена по вышеуказанной реакции теоретически требуется 2,5 м3 кислорода или = 11,905 м3 воздуха. При этом выделяется тепло Q1 ? 312 ккал/моль. Высшая теплотворная способность 1 м3 С2Н2 при 0°C и 760 мм рт. ст., определенная в газовом калориметре, составляет QВ = 14000 ккал/м3 (58660 кДж/м3), что соответствует расчетной:

312?1,1709?1000/26,036 = 14000 ккал/м3

Низшая теплотворная способность при тех же условиях может быть принята QH = 13500 ккал/м3 (55890 кДж/м3).

Хранение и транспортировка ацетилена

Ацетилен выпускают по ГОСТ 5457 растворенным и газообразным. Хранят и транспортируют его в растворенном состоянии в специальных стальных баллонах по ГОСТ 949, заполненных пористой, пропитанной ацетоном массой. Ацетилен, растворенный в ацетоне не склонен к взрывчатому распаду.

Баллоны окрашены в серый цвет и надписью красными буквами «АЦЕТИЛЕН» на верхней цилиндрической части.

Максимальное давление ацетилена при заполнении баллона составляет 2,5 МПа (25 кгс/см2), при отстое и охлаждении баллона до 20°С оно снижается до 1,9 МПа (19 кгс/см2). При этом давлении в 40-литровый баллон вмещается 5-5,8 кг С2Н2 по массе (4,6-5,3 м3 газа при 20°С и 760 мм рт. ст.).

Давление ацетилена в полностью наполненном баллоне изменяется при изменении температуры следующим образом:

Другие требования техники безопасности можно узнать из статьи о классе опасности и мерах безопасности при работе с ацетиленом