Asetilen qazı. Asetilen qazı haqqında hər şey

Maye

Asetilen- doymamış karbohidrogen C 2 H 2. Karbon həcmləri arasında üçlü bağa malikdir və alkinlər sinfinə aiddir.

Fiziki xassələri

Normal şəraitdə rəngsiz, suda az həll olunan və havadan yüngül qazdır. Qaynama nöqtəsi -83,8 °C. Sıxıldıqda, o, partlayıcı şəkildə parçalanır; Açıq havaya buraxıla bilməz. C 2 H 2 hissəciklərinə Uran və Neptunda rast gəlinir.

Kimyəvi xassələri

Asetilen-oksigen alovu (əsas temperatur 3300 °C)

Asetilen (etin) əlavə reaksiyalarla xarakterizə olunur:

HC≡CH + Cl 2 -> СlСН=СНCl

Asetilen su ilə civə duzlarının və digər katalizatorların iştirakı ilə asetaldehid əmələ gətirir (Kuçerov reaksiyası). Üçlü bağın olması səbəbindən molekul yüksək enerjilidir və yüksək xüsusi yanma istiliyinə malikdir - 14000 kkal/m³. Yanma zamanı alovun temperaturu 3300°C-ə çatır. Asetilen benzol və digər üzvi birləşmələrə (poliasetilen, vinil asetilen) polimerləşə bilər. Benzolda polimerləşmə üçün qrafit və 400 °C temperatur tələb olunur.

Bundan əlavə, asetilenin hidrogen atomları proton şəklində nisbətən asanlıqla aradan qaldırılır, yəni asidik xüsusiyyətlər nümayiş etdirir. Beləliklə, asetilen metilmaqnezium bromidin efir məhlulunun metanını sıxışdırır (tərkibində asetilenid ionu olan məhlul əmələ gəlir) və gümüş və mis duzları ilə həll olunmayan partlayıcı çöküntülər əmələ gətirir.

Asetilen bromlu su və kalium permanqanat məhlulunu rəngsizləşdirir.

Asetilenin əsas kimyəvi reaksiyaları (əlavə reaksiyaları, xülasə cədvəl 1.):

Hekayə

1836-cı ildə E. Davy tərəfindən kəşf edilmiş, M. Berthelot (1862) tərəfindən kömür və hidrogendən sintez edilmişdir (hidrogen atmosferində iki karbon elektrod arasında qövs boşalması).

İstehsal üsulu

Sənayedə asetilen tez-tez suyun kalsium karbidinə təsiri ilə istehsal olunur (bu prosesin videosuna baxın (F. Wöhler, 1862), həmçinin 1400 ° C-dən yuxarı temperaturda iki metan molekulunun dehidrogenləşdirilməsi.

Ərizə

Asetilen lampası

Asetilen istifadə olunur:

metalların qaynaqlanması və kəsilməsi üçün,
müstəqil lampalarda çox parlaq, ağ işıq mənbəyi kimi, burada kalsium karbid və suyun reaksiyası ilə əldə edilir (bax karbid),
partlayıcı maddələrin istehsalında (bax asetilenidlər),
sirkə turşusu, etil spirti, həlledicilər, plastik, rezin, aromatik karbohidrogenlərin istehsalı üçün.

Təhlükəsizlik

Asetilen suda həll olunduğundan və onun oksigenlə qarışıqları çox geniş konsentrasiyalarda partlaya bildiyi üçün qazometrlərdə toplana bilməz. Asetilen təxminən 500 °C temperaturda və ya 0,2 MPa-dan yuxarı təzyiqlərdə partlayır; CPV 2,3-80,7%, avtomatik alovlanma temperaturu 335 °C. Asetilen N 2, metan və ya propan kimi digər qazlarla seyreltildikdə partlayıcılıq azalır. Asetilen mis və ya gümüşlə uzun müddət təmasda olduqda partlayıcı mis asetilen və ya gümüş asetilen əmələ gəlir ki, bu da zərbə və ya temperaturun artması ilə partlayır. Buna görə də, asetileni saxlayarkən, tərkibində mis olan materiallar (məsələn, silindrli klapanlar) istifadə edilmir. Asetilen zəif zəhərli təsir göstərir. Asetilen üçün maksimum icazə verilən konsentrasiya həddi normallaşdırılır. = MPC s.s. GN 2.1.6.1338-03 “Əhalinin məskunlaşdığı ərazilərin atmosfer havasında çirkləndiricilərin icazə verilən maksimal konsentrasiyası (MPC)” gigiyenik standartlara uyğun olaraq = 1,5 mq/m3. MPCr.z. (iş sahəsi) quraşdırılmayıb (GOST 5457-75 və GN 2.2.5.1314-03 uyğun olaraq), çünki hava ilə qarışıqda alovun paylanmasının konsentrasiya həddi 2,5-100% təşkil edir. 1,5-2,5 MPa təzyiq altında asetonda məhlul şəklində inert məsaməli kütlə (məsələn, kömür) (qırmızı "A" hərfi ilə) ilə doldurulmuş ağ polad silindrlərdə saxlanılır və daşınır.

YANAN QAZLARIN ƏSAS XÜSUSİYYƏTLƏRİ

Qaz-alov emal prosesləri üçün müxtəlif yanan qazlar və maye yanan buxarlar (kerosin və benzin) istifadə olunur, onların oksigendə yanması yüksək temperaturlu alov yaradır. Kimyəvi tərkibinə görə, hidrogen istisna olmaqla, bu yanan maddələr ya karbohidrogen birləşmələri, ya da müxtəlif karbohidrogenlərin qarışıqlarıdır və sonuncu halda, komponentlərə adətən hidrogen, dəm qazı və yanmayan çirklər daxildir.

Yanan maddələrin növləri, onların tərkibi və əsas xüsusiyyətləri cədvəldə verilmişdir. 1 və qaz-hava və qaz-oksigen qarışıqlarının partlayıcı hədləri haqqında məlumatlar cədvəldə verilmişdir. 2.

Ən effektiv və eyni zamanda universal yanan olan asetilen C 2 H 2, əsasən qaz-alov emalı üçün istifadə edilmişdir. Bununla belə, asetilen əvəzediciləri adlanan daha ucuz yanar qazlar, ilk növbədə, metalın ərimə nöqtəsinə qədər qızdırılmasını tələb etməyən proseslər üçün getdikcə daha çox əhəmiyyət kəsb edir: propan, butan və onların qarışıqları, koks qazı, təbii və şəhər qazları və s., həmçinin. yanan maye.

Ölkəmiz zəngin təbii qaz yataqlarına malikdir və onların qaz-alov emalı üçün geniş istifadə olunması üçün qaz kəmərləri və qazpaylayıcı stansiyalar şəbəkəsinin daha da inkişaf etdirilməsi böyük iqtisadi əhəmiyyət kəsb edir.

Qaz-alov işləri üçün fərdi yanacaqlardan istifadənin uyğunluq dərəcəsi və iqtisadi məqsədəuyğunluğu əsasən onların aşağıdakı xüsusiyyətləri ilə müəyyən edilir:

1) aşağı kalorifik dəyər (kalorifik dəyər);

2) qazın xüsusi çəkisi;

3) alovlanma sürəti və alov temperaturu;

4) qarışıqda oksigen və yanacaq arasında nəzəri, optimal və işçi nisbətləri;

5) alovun istilik gücü və xüsusi istilik axını;

6) qəbul, daşınma və istifadə zamanı rahatlıq və təhlükəsizlik.

Yanacağın aşağı kalorifik dəyəri Q n 1 m 3 və ya 1 kq yanacağın tam yanması zamanı ayrılan istilik miqdarını ifadə edir. Təmiz karbohidrogenlər və hidrogen üçün fiziki sabitdir. Tərkibi məlum olan mürəkkəb qaz qarışıqları üçün kalorifik dəyəri kkal/m3 (20°C və 760 mm Hg-də) düsturdan istifadə etməklə hesablana bilər.

Qn = 24H 2 + 80CH 4 + +206C 3 H 8 + 140C m H m + 28CO + 275C 4 H 10. (4)

Bu düsturda elementar komponentlərin tərkibi həcm üzrə faizlə götürülür. C m H m simvolu qazdakı digər yüksək molekulyar karbohidrogenlərin cəmini bildirir. Komponentlərin təyinatının qarşısındakı əmsallar hər bir elementar yanacaq üçün 0,01 Q n dəyərləri kimi alınır və Q n kkal/m 3 ilə alınır.

Aşağıda bəzi alışan qazlar üçün kalorifik dəyər, xüsusi çəki və oksigen tələbatının hesablanması nümunələri verilmişdir.

Misal 1. Propan-butan qarışığı tərkibinə malikdir: 85% C 3 H 8, 12% C 4 H 10, 3% C 2 H 6.

Aşağı kalorifik dəyər bərabər olacaq

Q n =206·85+275·12+140·3=21230 kkal/m 3

Mürəkkəb qarışıqlar üçün qazın xüsusi çəkisi y sm düsturu ilə təyin edilə bilər

y sm = (r 1 y 1 + r 2 y 2 + ... + r n y n) 0,01

burada r 1, r 2, ... r n qarışığın elementar hissələrinin % həcmində tərkibidir.

burada y 1, y 2, ... y n - qarışığın elementar hissələrinin kq/m 3 ilə xüsusi çəkisi

Misal 2. Təbii qazın tərkibi 94% CH4, 1,2% C2H6, 0,7% C3H8, 0,4% C4H10, 0,2% C5H12, 3,3% N 2, 0,2% CO 2 təşkil edir.

Tərkib hissələrinin xüsusi çəkisi (20 ° C və 760 mm Hg) USN 4 = 0,67; US 2 H 6 = 1,34; US 3 N 8 = 1,88; US 4 N 10 = 2,54; ABŞ 5 N 12 = 2,98; УН 2 = 1,16; USO 2 = 1.84.

Formula görə qaz qarışığının xüsusi çəkisi:

y sm = (94·0,67 + 1,2·1,34 + 0,7·1,88 + 0,4·2,54 + 0,2·2,98 + 3,3·1,16 + 0,2·1,84)0,01=0,717 kq/m3

Alovlanma sürəti və alov temperaturu oksigen ilə qarışıqda müxtəlif yanan maddələr üçün fərqli dəyərlərə malikdirlər.

Alovlanma sürəti alov səthinə perpendikulyar istiqamətdə hərəkət edən alovun sürətidir.

Ən yüksək alovlanma sürəti asetilen-oksigen qarışığı üçün olacaq Uв С 2 Н 2 = 12,5-13,7 m/san. Asetilen əvəzediciləri üçün bu sürət xeyli aşağıdır, məsələn, sıxılmış metan üçün Uv CH 4 = 2,4-3,3 m/san, mayeləşdirilmiş qazlar üçün: propan Uv C 3 H 8 = 3,8-4,5 m/san, butan Uв С 4 Н. 10 =3,5-3,7 m/san.

Oksigen və asetilen qarışığının yüksək alovlanma dərəcəsi metalın əridilməsi üçün istifadə olunan zonada qaynaq alovunun ən yüksək temperaturu üçün şərait yaradır.

Oksigen miqdarı Vk və yanacaq Vg arasında nəzəri nisbət Bmax, tam yanma üçün tələb olunur, yanan qazın elementar tərkibi ilə müəyyən edilir. Mürəkkəb qaz qarışıqları üçün düsturla müəyyən edilə bilər

Bmax = Vk/Vg = 0,01 (0,5H 2 + 2CH 4 + 5C 3 H 8 + E(m + n/4)CmHn + 0,5CO - O 2)

Misal 3. Koks qazı tərkibinə malikdir: 59% H 2 ; 25% CH 4; 2,4% C 3 H 8; 7,3% CO 2; 2,2% CO 2; 0,6% O 2; 3,5% N2. 1 m 3 yanacağın tam yanması üçün lazım olan oksigen miqdarı olacaq

Bmax = 0,01(0,5 59 + 2 25 + 5 2,4 + 0,5 7,3 - 0,6) = 0,945 m 3

Qarışıqdakı oksigen və yanacaq miqdarı arasında optimal nisbət, yəni ən böyük effektiv alov gücünü təmin edən biri, alovun müxtəlif zonaları tərəfindən sorulan hava oksigeninin yanmasında iştirak etdiyinə görə həmişə nəzəri nisbətdən 10-15% az olacaqdır. Optimal nisbətdə alov təbiətdə oksidləşdirici olacaq və yalnız istilik prosesləri (kəsmə, sərtləşdirmə və s.) Üçün istifadə edilə bilər, lakin qaynaq üçün deyil.

Qarışıqda oksigen və yanan qaz arasındakı iş nisbəti qaynaq üçün oksidləşmənin qarşısını almaq üçün optimaldan az olmalıdır, məhsuldarlığı artırmaq üçün kəsmə prosesləri üçün - optimala yaxın olmalıdır. Aşağı karbonlu poladı kəsərkən adətən istifadə olunan iş nisbətləri optimala yaxındır və bunlardır:

Asetilen = 1,15-1,3

Hidrogen = 0,25-0,4

Metan (və ya təbii qaz) = 1,5

Koks qazı = 0,8

Propan-butan qarışığı = 3,5

Orta neft qazı = 2

Şist qazı = 0,7

Asetilen əvəzedicilərinin istilik səmərəliliyi adətən dəyişdirmə əmsalı ilə ifadə edilir ψ , bu, metala eyni istilik təsirində əvəzedici qazın istehlakının asetilenin istehlakına nisbətidir:

ψ=V 3 /V a

I qrup prosesləri (qaynaq, lehimləmə, ayırma kəsmə, sərtləşdirmə) üçün əvəz əmsallarının dəyərləri Cədvəldə verilmişdir. 1. II qrupun prosesləri üçün, xüsusən də səthin kəsilməsi üçün əvəzedici əmsalların dəyəri 1,5-2,5 dəfə yüksəkdir.

ASETİLEN

Asetilen yüksək termofiziki xüsusiyyətlərinə görə metalların qaz-alovla emalı üçün əsas yanacaqdır. C n H 2n-2 seriyasının doymamış karbohidrogenlər qrupuna aiddir.

Onun kimyəvi formulu C 2 H 2, struktur formulu isə H - C = C - H-dir. Asetilenin ən mühüm fiziki sabitləri aşağıdakılardır:

Qaz-alov emalı üçün istifadə edilən texniki asetilen, normal şəraitdə alovlanan, rəngsiz, çirklərin olması səbəbindən kəskin qoxu olan bir qazdır,

xüsusilə, tərkibindəki çirklərin - kalsium sulfid CaS və kalsium fosfor Ca 3 P 2-nin parçalanması nəticəsində kalsium karbiddən asetilen istehsalı zamanı əmələ gələn hidrogen sulfid H 2 S və hidrogen fosfor PH 3. Çirkləri asetilenin partlayıcılığını artırır və sağlamlığa zərər verir.

Maye və bərk formada asetilen həddindən artıq partlayıcı olduğuna görə texnologiyada istifadə edilmir.

Asetilen qazı da yüksək temperatur və təzyiqlərdə partlayıcı şəkildə parçalanmağa meyllidir. Asetilenin hava və oksigenlə qarışıqları da partlayıcıdır (Cədvəl 2-ə bax). Partlayıcı parçalanma texniki asetilenin temperaturu 2 kqf/sm2-dən çox təzyiq altında 500°C-dən çox olduqda baş verir.

Asetilenin temperaturu artdıqda, onun parçalanması tez-tez polimerləşmə prosesi ilə, yəni bir neçə molekulun birinə birləşməsindən əvvəl baş verir; nəticədə karbohidrogen seriyasının digər birləşmələri alınır: benzol C 6 H 6, stirol C 8 H 8, naftalin C 10 H 10 və s. Katalizatorların iştirakı ilə polimerləşmə 250-300 ° C temperaturda baş verir, və proses polimerləşməni sürətləndirən istiliyin buraxılması ilə müşayiət olunur və Nəticədə, kifayət qədər istilik çıxarılması olmadıqda, qalan asetilenin partlayıcı parçalanması baş verə bilər. Şəkildə. Şəkil 13-də asetilenin polimerləşmə və partlayıcı parçalanma sərhədlərinin qrafiki göstərilir, buradan 2,5 kqf/sm 2-dən aşağı təzyiqdə və 550°C-dən aşağı temperaturda polimerləşmə prosesinin əsasən, bir təzyiqdə baş verdiyini görmək olar. 1,5 kqf/sm 2-dən yuxarı və 570° C-dən yuxarı temperaturda asetilen partlayıcı şəkildə parçalanacaq.

Asetilen partlayışı 500° C-dən aşağı temperaturda da baş verə bilər, lakin katalizatorların iştirakı ilə: alüminium oksidi 490° C, mis yonqarları - 460° C, dəmir oksidi - 280° C, mis oksidi - 240° C. Beləliklə, ən aktiv katalizatorlar mis oksidi və dəmir oksididir.

Yaş asetilenin metal mis və onun oksidləri ilə uzun müddət təması ilə, həddindən artıq istiləşmə, sürtünmə və ya təsir zamanı asanlıqla partlayan (quru formada) mis asetilid CuC 2 əmələ gəlir. Bu səbəbdən, asetilen avadanlığı üçün mis ərintilərinin istifadəsinə yalnız 70% -dən çox olmayan mis tərkibi ilə icazə verilir.

Asetilenin partlayıcılığı onunla reaksiya verən qazlarla qarışdıqda artır. Məsələn, xlorla qarışdırılmış asetilen işığa məruz qaldıqda belə partlayır. Oksigen ilə qarışıqda, qarışıq 300 ° C-ə qədər qızdırılırsa, asetilen atmosfer təzyiqində partlayır və qarışıqdakı asetilenin miqdarı 2,8-93% arasında dəyişə bilər. Ən partlayıcı qarışıqlar təxminən 30% asetilen və 70% oksigen olan qarışıqlardır.

Asetilenin hava ilə qarışıqları, tərkibindəki asetilen 2,2-81% olduqda partlayıcıdır. Ən partlayıcı qarışıqlar 7-13% asetilen, qalanları hava olan qarışıqlardır. Asetilen-hava qarışıqlarının partlaması zamanı maksimum partlayış təzyiqi mütləq ilkin təzyiqdən 11-13 dəfə yüksək olur. Asetilen onunla reaksiya verməyən qazlarla, məsələn, C0 2, N 2 ilə qarışdırılırsa, onun partlayıcılığı azalır; bu xüsusiyyət bəzi kimyəvi proseslərdə istifadə olunur.

Asetilenin mühüm xüsusiyyətlərindən biri onun bəzi mayelərdə, xüsusən asetonda (CH 3 COCH 3) yaxşı həll olmasıdır. 20°C-də bir həcm texniki aseton atmosfer təzyiqində təxminən 20 həcm asetileni həll edir və artıq təzyiqdə həllolma təzyiqə mütənasib olaraq artır. Asetilenin bu xassəsindən asetilenin müəyyən miqdarda asetonun daxil olduğu silindrlərdə daşınması üçün istifadə olunur. Normal şəraitdə 1 həcm H 2 0 üçün 1,15 həcm C 2 H 2 suda həll olunur.

Texniki asetilen iki yolla istehsal olunur:

1) kalsium karbidindən;

2) təbii qazların, neftin, kömürün və torf şistinin emalı nəticəsində yaranan qazların tərkibində olan karbohidrogen məhsullarından.

Qaz-alov emalı üçün təxminən bir əsrdir məlum olan birinci (karbid) üsul daha böyük əhəmiyyət kəsb edir. Bununla belə, asetilenin istehsalı üçün yeni üsullar sənayeyə getdikcə daha çox tətbiq olunur, çünki onlar daha mütərəqqi və qənaətcildir.

Beləliklə, asetilen əldə etmək üçün müxtəlif proseslər üçün enerji səmərəliliyi: karbid üsulu ilə - 56%; karbohidrogenlərin elektrokrekinqi ilə prosesdə - 66%; termo-oksidləşdirici proses zamanı - 75%.

Asetilen əldə etmək üçün karbid üsulu aşağıda müzakirə olunur.

Kalsium karbid CaC 2, tərkibindəki çirklərdən asılı olaraq xüsusi çəkisi 2,3 ilə 2,53 q/sm3 arasında olan bərk kristal maddədir. Təzə qırıldıqda, kalsium karbid boz rəngdədir, bəzən qəhvəyi rəngə malikdir.

Texniki kalsium karbid endotermik reaksiyaya uyğun olaraq sönməmiş əhəng koks və antrasitlə reaksiya verərək elektrik qövs sobalarında istehsal olunur:

CaO + 3S = CaC 2 + CO - 108 kkal/q-mol. (8)

Bir ton kalsium karbid əldə etmək üçün 900-950 kq əhəng, 600 kq koks və antrasit sərf edilir və 2800-4000 kVt/saat elektrik enerjisi (yüksək və orta gücə malik sobalar üçün) sərf olunur. Texniki kalsium karbid, mənbə materiallarından ona ötürülən çirklərin 30% -ə qədərini ehtiva edir.

Texniki kalsium karbidinin orta tərkibi (çəki ilə) aşağıdakı kimidir: kalsium karbid CaC 2 - 72,5%; əhəng CaO - 17,3%; maqnezium oksidi MgO - 0,4%; dəmir oksidi Fe 2 0 3 və alüminium oksidi A1 2 O 3 - 2,5%; silisium oksidi Si0 2 - 2,0%; kükürd S - 0,3%, karbon C - 1,0%; digər çirklər - 4%.

Kalsium karbid su ilə aktiv şəkildə qarşılıqlı əlaqədə olur, asetilen və kalsium oksid hidrat (sönmüş əhəng) əmələ gətirir. Reaksiya açıq ekzotermik xarakter daşıyır və tənliyə uyğun olaraq davam edir:

CaC 2 + 2H 2 O = C 2 H 2 + Ca (OH) 2 + 30,4 kkal/q-mol.

1 kq CaC 2-nin parçalanması beləliklə, təxminən 400 kkal istilik buraxır ki, bu da asetilenin həddindən artıq istiləşməsinin və bununla əlaqədar partlama təhlükəsinin qarşısını almaq üçün generatorlarda asetilen istehsal edərkən lazımi tədbirlərin görülməsini tələb edir.

Reaksiyada iştirak edən maddələrin molekulyar çəkiləri məlum olarsa, kalsium karbiddən asetilenin nəzəri məhsulu (CaC 2-nin 100% təmiz olduğunu nəzərə alsaq) maddi balans tənliyindən istifadə etməklə müəyyən edilə bilər.

CaC 2 + 2H 2 0 = C 2 H 2 + Ca (OH) 2

64 + 36 = 26 + 74

Nəzəri çıxış, 20 °C və 760 mm Hg normallaşdırılır. Art., olacaq

Vt=26/64=0,46 kq, həcminə görə Vt/U=0,406/1,09=0,3725 m 3,372,5 l, burada 1,09 döyüntü. 20 C-də asetilenin çəkisi.

1 kq CaC 2 üçün nəzəri su sərfi: Qt = 36,64 = 0,562 kq, həcmi isə 0,562 l.

Kalsium karbiddən asetilenin faktiki çıxımı texniki CaC 2-də çirklərin olması və onun havanın nəmliyi ilə qismən parçalanması səbəbindən əhəmiyyətli dərəcədə azdır və 230-300 l/kq aralığındadır. Cədvəldə Şəkil 3-də parçaların növündən və ölçüsündən (qranulyasiya) asılı olaraq 1 kq kalsium karbidindən asetilenin çıxması göstərilir. Hal-hazırda istehsal olunan əksər asetilen generatorları 25/80 qaba qranulyasiya ilə kalsium karbiddən istifadə etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur.

1959-cu ildə təsdiq edilmiş QOST 1460-56 əlavəsinə uyğun olaraq, kalsium karbid 2-8, 8-15 və 15-25 mm ölçülü parçalarda, həmçinin qarışıq ölçülü və 2 mm-dən kiçik parçalarda verilə bilər. yalnız istehlakçıların razılığı ilə. Çeşidlənmiş karbiddə digər ölçülü parçaların icazə verilən tərkibi cədvəldə verilmişdir. 4.

Parçalanma reaksiyasının əhəmiyyətli istilik effekti və demək olar ki, 1 kq CaC 2 üçün asetilenin həddindən artıq istiləşməsi təhlükəsi səbəbindən generatorlar 4 ilə 12 litr su istehlak edirlər. Kalsium karbidin parçalanması prosesi qeyri-bərabər davam edir: əvvəlcə reaksiya çox aktivdir, asetilenin sürətlə sərbəst buraxılması ilə, sonra onun sürəti azalır, bu da kalsium karbid parçalarının səthinin azalması və bir parça meydana gəlməsi ilə izah olunur. onların üzərinə əhəng qabığı, suyun daxil olmasına mane olur.

Kalsium karbidinin parçalanma sürəti onun saflığından, qranulyasiyasından, suyun təmizliyindən və temperaturundan asılıdır. Şəkildə. Şəkil 14-də qranulyasiyadan və suyun temperaturundan asılı olaraq kalsium karbidinin parçalanma sürətini xarakterizə edən əyrilər göstərilir.

Parçaların ölçüsü azaldıqca, parçalanma sürəti artır və 2 mm-dən kiçik hissəciklər (toz) demək olar ki, dərhal parçalanır, buna görə də toz parçalı karbid üzərində işləmək üçün nəzərdə tutulmuş adi generatorlarda istifadə edilə bilməz, çünki bu, partlayışa səbəb ola bilər.

Kalsium karbid iki ölçülü - 100 və 130 kq karbid üçün hermetik şəkildə bağlanmış dam örtüyü polad barabanlarında saxlanılır və daşınır.

İdarəetmə Məqalənin ümumi reytinqi: Nəşr olundu: 2012.06.01

Giriş

Asetilen (C 2 H 2) karbonun hidrogenli, rəngsiz, zəif efir qoxusu və şirin dadı olan kimyəvi qazlı birləşməsidir.

Asetilen qaynaq üçün vacib xüsusiyyətlərinə (yüksək alov temperaturu, yüksək kalorili dəyər) görə qaz qaynaq istehsalında ən çox istifadə olunur. Beləliklə, 1 kq asetilenin parçalanması zamanı 8473,6 kJ istilik ayrılır. Bu, oksigen (və ya ümumiyyətlə oksidləşdirici maddə) olmadıqda yanması mümkün olan yeganə qazdır.

Asetilenin yanması zamanı istiliyin buraxılması aşağıdakı proseslərlə əlaqədardır:

asetilenin parçalanması: C 2 H 2 = 2C + H 2
karbon yanması: 2C + O 2 = 2CO, 2CO + O 2 = 2CO 2
hidrogenin yanması: H 2 + 1/2O 2 = H 2 O

Asetilen havadan yüngüldür, 20 ° C (273 K) temperaturda 1 m 3 asetilenin kütləsi və normal atmosfer təzyiqi 1,09 kq-dır. Normal təzyiqdə və temperaturda –82,4 °C (190,6 K) ilə –84,0 °C (189 K) arasında asetilen maye vəziyyətə çevrilir və –85 °C (188 K) temperaturda bərkiyir və kristallar əmələ gətirir.

Texniki asetilen iki növdə mövcuddur: həll edilmiş və qaz halında.

Texniki həll edilmiş A dərəcəli asetilen işıqlandırma qurğularını gücləndirmək üçün nəzərdə tutulmuşdur, texniki həll olunmuş B dərəcəli asetilen və texniki qazlı asetilen metalların alovla emalı üçün yanan qaz kimi nəzərdə tutulmuşdur.

Texniki asetilen kalsium karbidini su ilə parçalamaqla əldə edilir. Eyni zamanda, asetileni çirkləndirən zərərli çirklər kalsium karbidindən asetilenə keçir: hidrogen sulfid, ammonyak, fosfor hidrogen, silisium hidrogen. Bu çirklər yığılmış metalın xassələrini pisləşdirə bilər və buna görə də suda yaxalamaq və kimyəvi təmizləmə yolu ilə asetilendən çıxarılır. Hidrogen fosfidin qarışığı xüsusilə arzuolunmazdır, tərkibində asetilendə 0,7% -dən çox olması sonuncunun partlama təhlükəsini artırır;

Asetilenin xassələri

Asetilenin əsas xassələri Cədvəl 1-də verilmişdir.

Cədvəl 1- Asetilenin əsas xassələri

indeks	Göstərici məlumatları
Düstur	C 2 H 2
Molekulyar kütlə	26,038
Sıxlıq (0 °C və təzyiq 760 mm Hg), kq/m 3	1,17
Sıxlıq (20 °C və təzyiq 760 mm Hg), kq/m 3	1,09
Kritik temperatur, °C	35,9
Kritik təzyiq, kqf/sm 2	61,6
Alovun temperaturu, °C	3150-3200
Qaynama nöqtəsi (760 mm Hg), °C	-81,8
Ərimə (bərkləşmə) temperaturu (760 mm Hg), °C	-85
Ən yüksək xüsusi yanma istiliyi, kJ/m 3	58660
Ən aşağı xüsusi yanma istiliyi, kJ/m 3	55890
Öz-özünə alovlanma temperaturu, °C	335
Öz-özünə alovlanma təzyiqi, MPa	0,14–0,16

Fiziki və kimyəvi göstəricilərə görə texniki asetilen Cədvəl 2-də göstərilən standartlara uyğun olmalıdır.

cədvəl 2- Texniki asetilenin fiziki-kimyəvi göstəriciləri

indeks	Asetilen üçün
	həll olundu			qazlı
	dərəcə A	marka B
	ən yüksək keyfiyyət kateqoriyası	ən yüksək keyfiyyət kateqoriyası	birinci keyfiyyət kateqoriyası
Asetilenin həcm payı, % az deyil	99,5	99,1	98,8	98,5
Havanın və suda az həll olunan digər qazların həcm payı, %-dən çox deyil	0,5	0,8	1,0	1,4
Hidrogen fosfidin həcm hissəsi, %-dən çox deyil	0,005	0,02	0,05	0,08
Hidrogen sulfidin həcm hissəsi, % artıq deyil	0,002	0,005	0,05	0,05
20 °C temperaturda və 101,3 kPa (760 mm Hg) təzyiqdə su buxarının kütləvi konsentrasiyası, g/m3, artıq deyil Doyma temperaturuna nə uyğun gəlir, °C, daha yüksək deyil	0,4	0,5	0,6	Standartlaşdırılmayıb

Asetilendə həllolma

Asetilen qazı bir çox mayelərdə həll oluna bilər. Atmosfer təzyiqində və 15 °C temperaturda bəzi mayelərdə asetilenin həll olması haqqında məlumatlar cədvəl 3-də verilmişdir.

Asetilenin mayelərdə həllolma qabiliyyəti temperaturun azalması ilə artır. Müxtəlif temperaturlarda asetilenin asetonda həll olması haqqında məlumatlar 4-cü cədvəldə verilmişdir.

Həll edilmiş asetilen, bir həlledici - aseton ilə hopdurulmuş məsaməli bir kütlə ilə doldurulmuş bir silindrdə yerləşən asetilen adlanır. Silindrlərin süni şəkildə soyudulması onların doldurulması prosesini sürətləndirir. Gözenekli kütlənin məsamələrində asetilen asetonda həll olunur. Silindr klapan açıldıqda asetilen asetondan qaz halında ayrılır. Həll edilmiş asetilen saxlama və daşınma üçün nəzərdə tutulub.

Asetilenin partlayıcılığı

Asetilendən istifadə edərkən onun partlayıcı xüsusiyyətləri nəzərə alınmalıdır. Bu, sənayedə geniş istifadə olunan yeganə qazdır, onun yanması və partlaması oksigen və ya digər oksidləşdirici maddələr olmadıqda da mümkündür.

Asetilenin öz-özünə alışma temperaturu təzyiqdən asılıdır (Cədvəl 5).

Təzyiqin artırılması asetilenin avtomatik alovlanma temperaturunu əhəmiyyətli dərəcədə azaldır. Asetilendə olan digər maddələrin hissəcikləri onun təmas səthini artırır və bununla da atmosfer təzyiqində avtomatik alovlanma temperaturunu aşağıdakı dəyərlərə, °C (K) azaldır:

dəmir qırıntıları – 520 (793);
mis yonqarlar – 500–520 (773–793);
kalsium karbid - 500 (773);
alüminium oksidi - 490 (763);
mis yonqar – 460 (733);
aktivləşdirilmiş karbon - 400 (673);
dəmir oksid hidrat (pas) – 280–300 (553–573);
dəmir oksidi - 280 (553);
mis oksidi – 250 (523).

Atmosfer təzyiqində asetilen yavaş-yavaş 700-800 ° C (973-1073 K) temperatura qədər qızdırılırsa, onun polimerləşməsi baş verir, bu zaman molekullar daha sıx olur və daha mürəkkəb birləşmələr əmələ gətirir: benzol C 6 H 6, stirol C 8 H 8, naftalin C 10 H 8, toluol C 7 H 8 və s. Polimerləşmə həmişə istiliyin ayrılması ilə müşayiət olunur və asetilen sürətlə qızdırıldıqda, öz-özünə alışmağa və ya partlayıcı parçalanmaya çevrilə bilər.

Asetilen kompressorda 29 kqf/m3 (2,9 MPa) təzyiqə sıxıldıqda, bu prosesin sonunda temperatur 275 ° C-dən (548 K) çox deyilsə, alovlanma baş vermir, bu da alovlanma baş vermir. uzunmüddətli saxlama və daşınma məqsədi ilə silindrləri asetonla doldurmaq mümkündür. Artan təzyiqlə polimerləşmə prosesinin başladığı temperatur azalır (şəkil 1).

Asetilenin praktiki istifadəsində onu aşağıdakı temperatur qiymətlərinə, °C (K) qədər qızdırmağa icazə verilir:

300 (573) – 1 kqf/sm 2 (0,1 MPa) təzyiqdə;
150–180 (423–453) – 2,5 kqf/sm 2 (0,25 MPa);
100 (373) – daha yüksək təzyiqlərdə.

Yanan qazların və buxarların partlayıcılığının mühüm göstəricilərindən biri alovlanma enerjisidir. Bu dəyər nə qədər kiçik olsa, maddə bir o qədər partlayıcıdır. Asetilenin alovlanma enerjisi dəyərləri (normal şəraitdə): hava ilə – 19 kJ; oksigendə - 0,3 kJ.

Su buxarı asetilen üçün flegmatizator kimi xidmət edir, yəni. onun mövcudluğu təsadüfi istilik mənbələrinin və partlayıcı parçalanmanın mövcudluğunda asetilenin özünü alovlandırma qabiliyyətini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır. Asetilenin həmişə su buxarı ilə doymuş olduğu asetilen generatorları üçün mövcud standartlara görə, maksimum artıq təzyiq 150 kPa, mütləq təzyiq isə 250 kPa-dır.

Atmosfer təzyiqində asetilenin hava ilə qarışığı, tərkibində 2,2% asetilen və ya daha çox, oksigen ilə qarışıq - 2,8% asetilen və ya daha çox olduqda partlayıcıdır (hava və oksigen ilə qarışıqları üçün asetilenin konsentrasiyasında yuxarı məhdudiyyətlər yoxdur, Çünki at Kifayət qədər alovlanma enerjisi ilə təmiz asetilen partlaya bilər).

Asetilen istehsalı

Sənayedə asetilen, neft və kerosin kimi maye yanacaqların elektrik qövs boşalmasına məruz qalması nəticəsində parçalanması ilə istehsal olunur. Təbii qazdan (metan) asetilenin alınması üsulu da istifadə olunur. Metan və oksigen qarışığı xüsusi reaktorlarda 1300–1500 °C temperaturda yandırılır. Yaranan qarışıqdan bir həlledici istifadə edərək konsentratlaşdırılmış asetilen çıxarılır. Sənayedə asetilen istehsalı kalium karbidindən asetilenin istehsalından 30-40% ucuzdur. Sənaye asetilen silindrlərə pompalanır, burada məsamələrdə asetonda xüsusi bir kütlə həll olunur. Bu formada istehlakçılar şişelenmiş sənaye asetileni alırlar. Asetilenin xassələri onun hazırlanma üsulundan asılı deyil. 20 °C temperaturda asetilen silindrində qalıq təzyiq 0,05-0,1 MPa (0,5-1,0 kqf/sm2) olmalıdır. Doldurulmuş silindrdə işləmə təzyiqi 20 °C-də 1,9 MPa (19 kqf/sm2)-dən çox olmamalıdır.

Doldurma kütləsini qorumaq üçün asetileni silindrdən 1700 dm 3 / saat sürətlə çıxarmaq olmaz.

Kalsium karbid generatorunda asetilenin istehsal üsuluna daha yaxından nəzər salaq. Kalsium karbid 1900-2300 ° C temperaturda elektrik qövs sobalarında koks və sönməmiş əhəng əritməklə istehsal olunur, bu zaman reaksiya baş verir:

Ca + 3C = CaC 2 + CO

Ərinmiş kalsium karbid sobadan qəliblərə tökülür və orada soyudulur. Sonra əzilir və ölçüsü 2 ilə 80 mm arasında dəyişən parçalara bölünür. Hazır kalsium karbid hermetik şəkildə bağlanmış kalsium karbiddə qablaşdırılır, ölçüsü 2 mm-dən kiçik hissəciklərin (toz) 3% -dən çox olmaması lazımdır. GOST 1460-81-ə uyğun olaraq, kalsium karbid parçalarının ölçüləri (qranulyasiyası) müəyyən edilir: 2 × 8; 8x15; 15×25; 25x80 mm.

Kalsium karbid su ilə reaksiya verdikdə asetilen qazını buraxır və qalığı tullantı məhsulu olan söndürülmüş əhəng kimi əmələ gətirir.

Kalsium karbidinin su ilə parçalanma reaksiyası aşağıdakı sxemə uyğun olaraq baş verir:

1 kq kimyəvi cəhətdən təmiz kalsium karbidindən nəzəri cəhətdən 372 dm 3 (litr) asetilen əldə etmək mümkündür. Praktiki olaraq kalsium karbidində çirklərin olması səbəbindən asetilenin məhsuldarlığı 280 dm 3 (litr) qədərdir. Orta hesabla 1000 dm 3 (litr) asetilen istehsal etmək üçün 4,3-4,5 kq kalsium karbid sərf olunur.

Karbid tozu su ilə isladıldığı zaman demək olar ki, dərhal parçalanır. Karbid tozunu parça kalsium karbid üzərində işləmək üçün nəzərdə tutulmuş adi asetilen generatorlarında istifadə etmək olmaz. Karbid tozunu parçalamaq üçün xüsusi hazırlanmış generatorlar istifadə olunur. Kalsium karbidinin parçalanması zamanı asetileni soyutmaq üçün. Həmçinin 1 kq kalsium karbid üçün 5 ilə 20 dm 3 (litr) su istifadə olunur. Kalsium karbidinin "quru" parçalanması üsulu da istifadə olunur. 1 kq incə doğranmış kalsium karbid üçün generatora 0,2-1 dm 3 (litr) su verilir. Bu söndürmə prosesində əhəng maye əhəng çamuru şəklində deyil, çıxarılması, daşınması və atılması çox sadələşdirilmiş quru "tük" şəklində əldə edilir.

Nəqliyyat və saxlama

Texniki qazlı asetilen QOST 8731 və QOST 8734-ə uyğun olaraq tikişsiz polad borulardan hazırlanmış boru kəmərləri ilə nəql edilir. Boru kəmərində asetilen təzyiqi 0,15 MPa (1,5 kqf / sm2) -dən çox olmamalıdır. Boru kəmərinin rənglənməsi GOST 14202-ə uyğundur.

Boru kəmərindəki qaz təzyiqi GOST 8625-ə uyğun olaraq 2.5 dəqiqlik sinifinin manometri ilə ölçülməlidir, onun diaqramında "Asetilen" yazısı olmalıdır.

Texniki həll edilmiş asetilen məsaməli kütlə (aktiv karbon və ya tökmə məsaməli kütlə) və asetilen ilə həll edilmiş asetilen üçün polad silindrlərə doldurulur.

Silindrlər asetilen silindrləri üçün nəzərdə tutulmuş xüsusi tipli klapanlarla təchiz edilməlidir.

Silindrdəki qaz təzyiqi QOST 8625-ə uyğun olaraq 4-dən aşağı olmayan dəqiqlik sinifinin manometri ilə ölçülməlidir. Ballondakı qazın temperaturu doldurulmuş silindrin ən azı 8 saat saxlanmalı olduğu ətraf mühitin temperaturuna bərabər alınır. saat.

20 ° C-də 1,9 MPa (19,0 kqf / sm2) nominal təzyiqdə, mənfi 5 ilə + 40 ° C arasında olan temperatur diapazonunda silindrdə qaz təzyiqi Cədvəl 6-da göstərilənə uyğun olmalıdır.

Cədvəl 6- Temperatur diapazonunda silindrdə asetilen təzyiqi

Qazın temperaturu, °C	Silindrdəki qaz təzyiqi, MPa (kgf/sm 2), artıq deyil
-5	1,34 (13,4)
0	1,40 (14,0)
+5	1,50 (15,0)
+10	1,65 (16,5)
+15	1,80 (18,0)
+20	1,90 (19,0)
+25	2,15 (21,5)
+30	2,35 (23,5)
+35	2,60 (26,0)
+40	3,00 (30,0)

Silindrdəki qalıq qaz təzyiqi GOST 8625-ə uyğun olaraq ən azı 100 mm diametrli 2.5 dəqiqlik sinifinin bir təzyiqölçən ilə ölçülür.

İstehlakçıdan gələn silindrlər Cədvəl 7-də göstərilənə uyğun qalıq təzyiqlə təmin edilməlidir.

Silindrlərdə həll olunmuş asetilen bu nəqliyyat növü üçün qüvvədə olan təhlükəli yüklərin daşınması qaydalarına və təzyiqli gəmilərin dizaynı və təhlükəsiz istismarı qaydalarına uyğun olaraq bütün nəqliyyat növləri ilə daşınır.

Dəmir yolu ilə həll olunmuş asetilenlə doldurulmuş silindrlər vaqonlarla və qapalı vaqonlarda kiçik yüklərlə daşınır. Kiçik yüklərdə daşınarkən silindr qapaqları möhürlənməlidir.

Yükləmə-boşaltma işlərini mexanikləşdirmək və avtomobil nəqliyyatı ilə daşımaları birləşdirmək üçün orta həcmli silindrlər xüsusi metal qablara yerləşdirilir.

Kiçik həcmli silindrlər bütün nəqliyyat vasitələri ilə daşınarkən, onlar əlavə olaraq QOST 2991-ə uyğun olaraq VII tipli taxta şəbəkəli qutulara qablaşdırılmalıdır. Silindrlər qutularda üfüqi şəkildə, bir istiqamətdə klapanlarla, silindrlər arasında məcburi contalarla yerləşdirilməlidir. silindrlər, onları bir-birinə vurmaqdan qoruyur.

Asetilenlə doldurulmuş silindrlər, 2 QOST 15150 soyuducu qrupuna uyğun olaraq, xüsusi anbarlarda və ya açıq yerlərdə onları yağışdan və birbaşa günəş işığından qoruyan bir örtük altında saxlanılır.

Təhlükəsizlik tələbləri

Asetilen partlayıcı qazdır. Asetilen partlayışları böyük dağıdıcı gücə malikdir.

GOST 12.1.004-85-ə uyğun olaraq hava ilə 25 ° C temperaturda, - 2,5% (həcmi ilə) azaldılmış, atmosfer təzyiqində daha aşağı konsentrasiyalı alovlanma həddi olan partlayıcı bir qarışıq meydana gətirir.

Öz-özünə alovlanma temperaturu 335 °C.

Öz-özünə alovlanma təzyiqi 0,14-0,16 MPa.

Müəyyən şəraitdə asetilen mis ilə reaksiya verir, partlayıcı birləşmələr əmələ gətirir, buna görə də asetilen avadanlıqlarının istehsalında tərkibində 70%-dən çox mis olan ərintilərin istifadəsi qəti qadağandır.

Asetilen partlayışı zamanı yaranan təzyiq ilkin parametrlərdən və partlayışın xarakterindən asılıdır. Kiçik gəmilərdə partlayış zamanı ilkin dəyərlə müqayisədə təqribən 10-12 dəfə, saf asetilenin partlaması zamanı 22 dəfə, asetilen-oksigen qarışığının partlaması zamanı isə 50 dəfə arta bilər.

Texniki asetilen (çirkləri ilə) kəskin, xoşagəlməz bir qoxuya malikdir; onun uzun müddət inhalyasiyası ürəkbulanma, başgicəllənmə və hətta zəhərlənməyə səbəb olur. Asetilen narkotik təsirə malikdir. Zəhərlənmə, əsasən, asetilen karbidin tərkibində olan hidrogen fosfiddən qaynaqlanır.

Asetilen qazı havadan daha yüngüldür və zəif havalandırılan otaqların ən yüksək nöqtələrində toplanır, burada asetilen-hava qarışığının meydana gəlməsi mümkündür.

Asetilen istehsalı yanğın təhlükəsi üzrə A kateqoriyasına, partlayıcı zonalar üçün B1 sinfinə aiddir; B1a; V1b; V1g.

Asetilen istehsalı olan otaqlarda tədarük və işlənmiş ventilyasiya olmalıdır.

Sıxılmış azot, karbon dioksid yanğınsöndürənlər, asbest təbəqələr və qum yanğınsöndürmə vasitələri kimi istifadə edilməlidir.