Ацетилен
Ацетилен наиболее широко применяется для газовой сварки и резки, поскольку при сгорании в смеси с кислородом дает пламя очень высокой температуры — 3150–3200 °C.
Ацетилен (C2H2) — газообразное химическое соединение углерода с водородом. Технический ацетилен бесцветен, но имеет резкий характерный запах. Длительное вдыхание технического ацетилена может вызвать головокружение и отравление.
Масса 1 м³ ацетилена при 20 °C составляет примерно 1,09 кг.
Взрывоопасность и самовоспламенение
Чистый ацетилен является взрывоопасным. Температура его самовоспламенения лежит в диапазоне 240–630 °C и зависит от давления, а также от наличия в газе твердых частиц некоторых веществ.
Влияние давления
Повышение давления заметно снижает температуру самовоспламенения: при абсолютном давлении 2 кгс/см² она составляет около 630 °C, а при 22 кгс/см² — примерно 350 °C.
Влияние примесей
Наличие в чистом ацетилене окиси меди, окиси железа и ржавчины может снижать температуру воспламенения при атмосферном давлении до 240–300 °C.
Допустимый нагрев ацетилена
- При атмосферном давлении — до 300 °C.
- При избыточном давлении 1,5 кгс/см² — до 150–180 °C.
- При более высоких давлениях — до 100 °C.
Поэтому в ацетиленовых генераторах допускается предельное избыточное давление ацетилена 1,5 кгс/см², а при сжатии в компрессорах — до 29 кгс/см².
Присутствие водяных паров снижает взрывоопасность ацетилена. Однако смеси ацетилена с кислородом и воздухом способны взрываться даже при атмосферном давлении:
Смесь с кислородом
Взрывоопасна при содержании ацетилена 2,8–100% (по объему). В практике также указывают диапазон 2,8–93%.
Смесь с воздухом
Взрывоопасна при содержании ацетилена 2,2–100% (по объему). В практике также указывают диапазон 2,8–65%.
Взрывы ацетилена обладают большой разрушительной силой, поэтому при его использовании необходимо строго соблюдать правила техники безопасности.
Получение и очистка технического ацетилена
Технический ацетилен получают из карбида кальция путем разложения водой. При этом в ацетилен переходят вредные примеси, загрязняющие газ: сероводород, аммиак, фосфористый водород, кремнистый водород.
Эти примеси могут ухудшать свойства наплавленного металла, поэтому их удаляют промывкой водой и химической очисткой. Особенно нежелательна примесь фосфористого водорода: при содержании более 0,7% в ацетилене возрастает его взрывоопасность.
Современные промышленные методы получения
- Термоокислительный пиролиз природного газа в смеси с кислородом.
- Разложение жидких углеводородов (нефть, керосин) действием электродугового разряда.
Материалы и ограничения при работе с ацетиленом
Ацетилен образует взрывчатые соединения с серебром и медью, поэтому применение этих металлов в ацетиленовых генераторах не допускается. При этом медные сплавы (например, латунь) допускаются.
Взрывоопасность ацетилена быстро возрастает с увеличением давления. При давлении около 2–2,5 ати возможны самопроизвольные взрывы ацетилена даже при отсутствии примесей кислорода или воздуха. В связи с этим требуется строгое соблюдение специальных правил техники безопасности, установленных для работ с ацетиленом.
Почему ацетилен важен для химической промышленности
Нестойкость молекулы ацетилена обусловливает его повышенную способность вступать в химические реакции. Это делает ацетилен ценным исходным продуктом для химической промышленности: из него получают, например, этиловый спирт, уксусную кислоту, синтетический каучук и многие другие вещества.
Полимеризация при нагревании
При нагревании ацетилена легко протекает процесс полимеризации — соединение нескольких молекул ацетилена в одну, более сложную молекулу.