Acetileno dujos. Viskas apie acetileno dujas

Skystis

Acetilenas- nesotieji angliavandeniliai C 2 H 2. Jis turi trigubą ryšį tarp anglies tūrių ir priklauso alkinų klasei.

Fizinės savybės

Normaliomis sąlygomis tai yra bespalvės dujos, šiek tiek tirpios vandenyje ir lengvesnės už orą. Virimo temperatūra −83,8 °C. Suspaustas sprogstamai suyra, laikomas cilindruose, užpildytuose dyzelinu arba acetonu impregnuota aktyvuota anglimi, kuriuose acetilenas slėgiu tirpsta dideliais kiekiais.Sprogi. Negalima išleisti į lauką. C 2 H 2 dalelės randamos Urane ir Neptūne.

Cheminės savybės

Acetileno-deguonies liepsna (šerdies temperatūra 3300 °C)

Acetilenui (etinui) būdingos prisijungimo reakcijos:

HC≡CH + Cl 2 -> СlСН=СНCl

Acetilenas su vandeniu, esant gyvsidabrio druskoms ir kitiems katalizatoriams, sudaro acetaldehidą (Kučerovo reakcija). Dėl trigubos jungties molekulė yra didelės energijos ir turi didelę savitąją degimo šilumą - 14 000 kcal/m³. Degimo metu liepsnos temperatūra pasiekia 3300°C. Acetilenas gali polimerizuotis į benzeną ir kitus organinius junginius (poliacetileną, vinilo acetileną). Polimerizacijai į benzeną reikia grafito ir 400 °C temperatūros.

Be to, acetileno vandenilio atomai yra gana lengvai pašalinami protonų pavidalu, tai yra, jis pasižymi rūgštinėmis savybėmis. Taigi acetilenas išstumia eterinio metilmagnio bromido tirpalo metaną (susidaro tirpalas, kuriame yra acetilenido jonų), o su sidabro ir vario druskomis susidaro netirpios sprogstamos nuosėdos.

Acetilenas nuvalo bromo vandenį ir kalio permanganato tirpalą.

Pagrindinės cheminės acetileno reakcijos (pridėjimo reakcijos, 1 suvestinė lentelė):

Istorija

1836 m. atrado E. Davy, susintetino iš anglies ir vandenilio (lankinio išlydžio tarp dviejų anglies elektrodų vandenilio atmosferoje) M. Berthelot (1862).

Gamybos būdas

Pramonėje acetilenas dažnai gaminamas vandeniui veikiant kalcio karbidą (žr. šio proceso vaizdo įrašą (F. Wöhler, 1862), taip pat dehidrogenuojant dvi metano molekules aukštesnėje nei 1400°C temperatūroje.

Taikymas

Acetileno lempa

Acetilenas naudojamas:

metalų suvirinimui ir pjovimui,
kaip labai ryškios baltos šviesos šaltinis laisvai stovinčiose lempose, kur ji gaunama reaguojant kalcio karbidui ir vandeniui (žr. karbidą),
gaminant sprogmenis (žr. acetilenidus),
acto rūgšties, etilo alkoholio, tirpiklių, plastikų, gumos, aromatinių angliavandenilių gamybai.

Saugumas

Kadangi acetilenas tirpsta vandenyje, o jo mišiniai su deguonimi gali sprogti esant labai plačiam koncentracijų diapazonui, jo negalima surinkti į gazometrus. Acetilenas sprogsta maždaug 500 °C temperatūroje arba slėgyje, viršijančiame 0,2 MPa; CPV 2,3-80,7%, savaiminio užsidegimo temperatūra 335 °C. Sprogumas sumažėja, kai acetilenas skiedžiamas kitomis dujomis, pvz., N 2, metanu ar propanu. Kai acetilenas ilgą laiką liečiasi su variu ar sidabru, susidaro sprogus vario acetilenas arba sidabro acetilenas, kuris sprogsta nuo smūgio ar pakilusios temperatūros. Todėl, laikant acetileną, nenaudojamos medžiagos, kuriose yra vario (pavyzdžiui, cilindrų vožtuvai). Acetilenas turi silpną toksinį poveikį. Acetilenui maksimali leistina koncentracijos riba yra normalizuota. = MPC s.s. = 1,5 mg/m3 pagal higienos normas GN 2.1.6.1338-03 „Didžiausios leistinos teršalų koncentracijos (MPC) gyvenamųjų vietovių atmosferos ore“. MPCr.z. (darbo zona) neįrengtas (pagal GOST 5457-75 ir GN 2.2.5.1314-03), nes liepsnos pasiskirstymo mišinyje su oru koncentracijos ribos yra 2,5-100%. Jis laikomas ir gabenamas baltuose plieniniuose cilindruose, pripildytuose inertiškos porėtos masės (pavyzdžiui, anglis) (su raudona raide „A“) tirpalo acetone pavidalu, esant 1,5–2,5 MPa slėgiui.

PAGRINDINĖS DEGIŲJŲ DUJŲ SAVYBĖS

Dujų-liepsnos apdorojimo procesams naudojamos įvairios degios dujos ir skysti degūs garai (žibalas ir benzinas), kuriems degant deguonyje susidaro aukštos temperatūros liepsna. Pagal savo cheminę sudėtį šios degiosios medžiagos, išskyrus vandenilį, yra arba angliavandenilių junginiai, arba įvairių angliavandenilių mišiniai, o pastaruoju atveju komponentai dažniausiai yra vandenilis, anglies monoksidas ir nedegios priemaišos.

Degiųjų medžiagų rūšys, jų sudėtis ir pagrindinės savybės pateikiamos lentelėje. 1, o duomenys apie dujų-oro ir dujų-deguonies mišinių sprogumo ribas pateikti lentelėje. 2.

Acetilenas C 2 H 2, kuris yra pats efektyviausias ir taip pat universalus degus, daugiausia buvo naudojamas dujų liepsnos apdorojimui. Tačiau vis svarbesnės tampa pigesnės degiosios dujos, vadinamos acetileno pakaitalais, pirmiausia procesams, kuriuose metalo nereikia kaitinti iki lydymosi temperatūros: propanas, butanas ir jų mišiniai, koksavimo krosnių dujos, gamtinės ir miesto dujos ir kt. skystis degus.

Mūsų šalyje gausu gamtinių dujų telkinių, o dėl plataus jų panaudojimo dujų liepsnos perdirbimui, tolesnė dujotiekių tinklo ir dujų skirstymo stočių plėtra turi didelę ekonominę reikšmę.

Atskirų kuro naudojimo dujų liepsnos darbams tinkamumo ir ekonominio pagrįstumo laipsnį daugiausia lemia šios jų savybės:

1) mažesnis kaloringumas (kaloringumas);

2) dujų savitasis svoris;

3) uždegimo greitis ir liepsnos temperatūra;

4) teoriniai, optimalūs ir darbiniai deguonies ir kuro santykiai mišinyje;

5) liepsnos šiluminė galia ir savitasis šilumos srautas;

6) patogumas ir saugumas gavimo, transportavimo ir naudojimo metu.

Mažesnis kuro kaloringumas Q n išreiškia šilumos kiekį, išsiskiriantį visiškai sudegus 1 m 3 arba 1 kg kuro. Gryniems angliavandeniliams ir vandeniliui tai yra fizinė konstanta. Sudėtingiems dujų mišiniams, kurių sudėtis žinoma, kaloringumas kcal/m 3 (esant 20 °C ir 760 mm Hg) gali būti apskaičiuojamas naudojant formulę

Qn = 24H2 + 80CH4 + +206C3H8 + 140C m Hm + 28CO + 275C 4H10. (4)

Šioje formulėje elementariųjų komponentų kiekis imamas tūrio procentais. Simbolis C m H m reiškia kitų didelės molekulinės masės angliavandenilių kiekį dujose. Koeficientai prieš komponentų žymėjimą gaunami kaip 0,01 Q n kiekvienam elementiniam kurui, o Q n imamas kcal/m 3 .

Toliau pateikiami kai kurių degiųjų dujų šilumingumo, savitojo svorio ir deguonies poreikio skaičiavimų pavyzdžiai.

1 pavyzdys. Propano-butano mišinio sudėtis: 85 % C 3 H 8, 12 % C 4 H 10, 3 % C 2 H 6.

Mažesnė kaloringumas bus lygus

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

Dujų savitasis svoris sudėtingiems mišiniams y cm galima nustatyti pagal formulę

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

čia r 1, r 2, ... r n – elementariųjų mišinio dalių kiekis tūrio proc.

kur y 1, y 2, ... y n yra elementariųjų mišinio dalių savitasis svoris kg/m 3

2 pavyzdys. Gamtinių dujų sudėtis yra 94 % CH4, 1,2 % C2H6, 0,7 % C3H8, 0,4 % C4H10, 0,2 % C5H12, 3,3 % N 2, 0,2 % CO 2.

Sudedamųjų dalių savitasis svoris (esant 20° C ir 760 mm Hg) USN 4 = 0,67; US 2H6 = 1,34; US 3 N 8 = 1,88; US 4 N 10 = 2,54; US 5 N 12 = 2,98; УN 2 = 1,16; USO 2 = 1,84.

Pagal formulę dujų mišinio savitasis svoris yra:

y cm = (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 kg/m3

Uždegimo greitis ir liepsnos temperatūra skirtingų degiųjų medžiagų mišinyje su deguonimi jie turi skirtingas vertes.

Uždegimo greitis – tai judančios liepsnos greitis statmena uždegimo paviršiui kryptimi.

Didžiausias užsidegimo greitis bus acetileno-deguonies mišinio Uв С 2 Н 2 = 12,5-13,7 m/sek. Acetileno pakaitalams šis greitis yra daug mažesnis, pavyzdžiui, suslėgto metano Uv CH 4 = 2,4-3,3 m/sek, suskystintoms dujoms: propanas Uv C 3 H 8 = 3,8-4,5 m/sek, butanas Uв С 4 Н 10 =3,5-3,7 m/sek.

Didelis deguonies ir acetileno mišinio užsidegimo greitis sukuria sąlygas aukščiausiai suvirinimo liepsnos temperatūrai zonoje, kurioje lydomas metalas.

Teorinis santykis Bmax tarp deguonies kiekio Vk ir kuro Vg, reikalingas visiškam degimui, nustatomas pagal degiųjų dujų elementinę sudėtį. Sudėtingiems dujų mišiniams jį galima nustatyti pagal formulę

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

3 pavyzdys Kokso krosnies dujos turi tokią sudėtį: 59 % H 2 ; 25 % CH4; 2,4 % C3H8; 7,3 % CO2; 2,2% CO 2; 0,6 % O2; 3,5% N2. Deguonies kiekis, reikalingas pilnam 1 m 3 kuro sudegimui, bus

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

Optimalus deguonies ir degalų kiekio mišinyje santykis t.y. ta, kuri užtikrina didžiausią efektyviąją liepsnos galią, visada bus 10-15% mažesnė už teorinį santykį dėl dalyvavimo deginant oro deguonį, įsiurbtą iš įvairių liepsnos zonų. Liepsna optimaliu santykiu bus oksiduojanti ir gali būti naudojama tik šildymo procesams (pjovimui, grūdinimui ir pan.), bet ne suvirinimui.

Darbinis deguonies ir degiųjų dujų santykis mišinyje suvirinimui jis turėtų būti mažesnis nei optimalus, kad būtų išvengta oksidacijos, pjovimo procesams, siekiant padidinti našumą - arti optimalaus. Pjaunant mažai anglies turintį plieną, paprastai naudojami darbo santykiai yra artimi optimaliems ir yra šie:

Acetilenas = 1,15-1,3

Vandenilis = 0,25-0,4

Metanas (arba gamtinės dujos) = 1,5

Kokso dujos = 0,8

Propano-butano mišinys = 3,5

Vidutinės naftos dujos = 2

Skalūnų dujos = 0,7

Acetileno pakaitalų šiluminis efektyvumas dažniausiai išreiškiamas pakeitimo koeficientu ψ , kuris yra pakaitinių dujų sunaudojimo ir acetileno suvartojimo santykis esant tokiam pačiam šiluminiam poveikiui metalui:

ψ=V 3 /V a

I grupės procesų (suvirinimo, litavimo, atskyrimo pjovimo, grūdinimo) pakeitimo koeficientų reikšmės pateiktos lentelėje. 1. II grupės procesams, ypač paviršiaus pjovimui, pakeitimo koeficientų reikšmė yra 1,5-2,5 karto didesnė.

ACETYLENAS

Dėl aukštų termofizinių savybių acetilenas yra pagrindinis kuras metalų apdirbimui dujų liepsnoje. Jis priklauso C n H 2n-2 serijos nesočiųjų angliavandenilių grupei.

Jo cheminė formulė yra C 2 H 2, o struktūrinė H - C = C - H. Svarbiausios acetileno fizinės konstantos yra šios:

Techninis acetilenas, naudojamas apdirbimui dujų liepsnoje, normaliomis sąlygomis yra degios, bespalvės dujos, turinčios aštrų kvapą dėl priemaišų,

visų pirma vandenilio sulfidas H 2 S ir vandenilio fosforas PH 3, susidaręs gaminant acetileną iš kalcio karbido, skaidant jame esančias priemaišas - kalcio sulfidą CaS ir kalcio fosforą Ca 3 P 2. Priemaišos padidina acetileno sprogumą ir daro jį kenksmingu sveikatai.

Skystas ir kietas acetilenas technologijoje nenaudojamas dėl didelio sprogumo.

Acetileno dujos taip pat linkusios sprogiai skaidytis esant aukštesnei temperatūrai ir slėgiui. Acetileno mišiniai su oru ir deguonimi taip pat yra sprogūs (žr. 2 lentelę). Sprogus skilimas įvyksta, kai techninio acetileno temperatūra, esant didesniam nei 2 kgf/cm2 slėgiui, viršija 500°C.

Kai acetileno temperatūra pakyla, prieš jo skilimą dažnai vyksta polimerizacijos procesas, t.y., kelių molekulių susijungimas į vieną; dėl to gaunami kiti angliavandenilių serijos junginiai: benzenas C 6 H 6, stirenas C 8 H 8, naftalenas C 10 H 10 ir kt. Esant katalizatoriams, polimerizacija vyksta 250–300 ° C temperatūroje, o procesą lydi šilumos išsiskyrimas, kuris pagreitina polimerizaciją ir Dėl to nepakankamai pašalinus šilumą, gali įvykti sprogus likusio acetileno skilimas. Fig. 13 paveiksle parodytas acetileno polimerizacijos ir sprogstamojo skilimo ribų grafikas, iš kurio matyti, kad esant žemesnei nei 2,5 kgf/cm 2 temperatūrai ir žemesnei nei 550 °C temperatūrai, polimerizacijos procesas daugiausia vyksta, o esant slėgiui. virš 1,5 kgf/cm 2 ir aukštesnėje nei 570°C temperatūroje, acetilenas sprogstamai suirs.

Acetileno sprogimas gali įvykti žemesnėje nei 500°C temperatūroje, tačiau esant katalizatoriams: aliuminio oksidas 490°C, vario drožlės - 460°C, geležies oksidas - 280°C, vario oksidas - 240°C. Taigi aktyviausi katalizatoriai yra vario oksidas ir geležies oksidas.

Drėgnam acetilenui ilgai kontaktuojant su metaliniu variu ir jo oksidais susidaro vario acetilidas CuC 2, kuris lengvai sprogsta (sausoje formoje) nuo perkaitimo, trinties ar smūgio. Dėl šios priežasties acetileno įrangai vario lydinius leidžiama naudoti tik su ne daugiau kaip 70 % vario.

Acetileno sprogstamumas padidėja, kai jis susimaišo su su juo reaguojančiomis dujomis. Pavyzdžiui, acetilenas, sumaišytas su chloru, sprogsta net ir veikiamas šviesos. Mišinyje su deguonimi acetilenas sprogsta esant atmosferos slėgiui, jei mišinys kaitinamas iki 300 ° C, o acetileno kiekis mišinyje gali svyruoti nuo 2,8 iki 93%. Labiausiai sprogūs mišiniai yra tie, kuriuose yra apie 30 % acetileno ir 70 % deguonies.

Acetileno mišiniai su oru yra sprogūs, kai juose yra 2,2-81 % acetileno. Labiausiai sprogūs mišiniai yra tie, kuriuose yra 7-13% acetileno, likusi dalis yra oro. Acetileno-oro mišinių sprogimo metu didžiausias sprogimo slėgis yra 11-13 kartų didesnis nei absoliutus pradinis slėgis. Jei acetilenas sumaišomas su su juo nereaguojančiomis dujomis, pavyzdžiui, C0 2, N 2, jo sprogumas mažėja; ši savybė naudojama kai kuriuose cheminiuose procesuose.

Viena iš svarbių acetileno savybių yra geras jo tirpumas kai kuriuose skysčiuose, ypač acetone (CH 3 COCH 3). 20° C temperatūroje vienas tūris techninio acetono atmosferos slėgyje ištirpina apie 20 tūrių acetileno, o esant pertekliniam slėgiui tirpumas didėja proporcingai slėgiui. Ši acetileno savybė naudojama acetilenui transportuoti cilindruose, į kuriuos įvedamas tam tikras acetono kiekis. Normaliomis sąlygomis vandenyje ištirpinama 1,15 tūrio C 2 H 2 1 tūriui H 2 0.

Techninis acetilenas gaminamas dviem būdais:

1) iš kalcio karbido;

2) iš angliavandenilių produktų, esančių gamtinėse dujose, naftoje, anglies ir durpių skalūnų perdirbimo dujose.

Apdorojant dujomis-liepsnos, didesnę reikšmę turi pirmasis (karbido) metodas, žinomas maždaug šimtmetį. Tačiau pramonėje vis dažniau diegiami nauji acetileno gamybos būdai, nes jie yra pažangesni ir ekonomiškesni.

Taigi skirtingų acetileno gamybos procesų energijos vartojimo efektyvumas yra: naudojant karbido metodą - 56%; angliavandenilių elektrokrekingo procese - 66%; termooksidacinio proceso metu – 75 proc.

Toliau aptariamas acetileno gamybos karbido metodas.

Kalcio karbidas CaC 2 yra kieta kristalinė medžiaga, kurios savitasis tankis yra nuo 2,3 iki 2,53 g/cm 3 priklausomai nuo priemaišų kiekio. Šviežiai suskaidytas kalcio karbidas yra pilkos spalvos, kartais rudos spalvos.

Techninis kalcio karbidas gaminamas elektros lanko krosnyse, negesintoms kalkėms reaguojant su koksu ir antracitu pagal endoterminę reakciją:

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

Vienai tonai kalcio karbido gauti sunaudojama 900-950 kg kalkių, 600 kg kokso ir antracito bei sunaudojama 2800-4000 kWh elektros energijos (didelės ir vidutinės galios krosnims). Techniniame kalcio karbide yra iki 30% priemaišų, perkeltų į jį iš žaliavų.

Vidutinė techninio kalcio karbido sudėtis (pagal masę) yra tokia: kalcio karbidas CaC 2 - 72,5 %; kalkių CaO - 17,3%; magnio oksidas MgO - 0,4%; geležies oksidas Fe 2 0 3 ir aliuminio oksidas A1 2 O 3 - 2,5 %; silicio oksidas Si0 2 - 2,0%; siera S - 0,3%, anglis C - 1,0%; kitos priemaišos - 4%.

Kalcio karbidas aktyviai sąveikauja su vandeniu, sudarydamas acetileną ir kalcio oksido hidratą (gesintas kalkes). Reakcija turi ryškų egzoterminį pobūdį ir vyksta pagal lygtį:

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

Taip skaidant 1 kg CaC 2 išsiskiria apie 400 kcal šilumos, todėl gaminant acetileną generatoriuose reikia imtis reikiamų priemonių, kad būtų išvengta acetileno perkaitimo ir su tuo susijusio sprogimo pavojaus.

Teorinę acetileno išeigą iš kalcio karbido (darant prielaidą, kad CaC 2 yra 100 % grynas) galima nustatyti naudojant medžiagų balanso lygtį, jei žinomos reakcijoje dalyvaujančių medžiagų molekulinės masės.

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

64 + 36 = 26 + 74

Teorinis išėjimas, normalizuotas iki 20 °C ir 760 mm Hg. Art., bus

Vt=26/64=0,46 kg, o pagal tūrį Vt/U=0,406/1,09=0,3725 m 3 372,5 l, kur 1,09 dūžiai. acetileno masė 20 C temperatūroje.

Teorinis vandens suvartojimas 1 kg CaC 2 yra: Qt = 36,64 = 0,562 kg, o pagal tūrį - 0,562 l.

Faktinė acetileno išeiga iš kalcio karbido yra žymiai mažesnė dėl priemaišų techniniame CaC 2 ir jo dalinio skaidymo veikiant oro drėgmei ir yra 230-300 l/kg. Lentelėje 3 paveiksle parodyta acetileno išeiga iš 1 kg kalcio karbido priklausomai nuo gabalėlių tipo ir dydžio (granuliacijos). Dauguma šiuo metu gaminamų acetileno generatorių yra skirti naudoti kalcio karbidą su stambia granuliacija 25/80.

Pagal GOST 1460-56 priedą, patvirtintą 1959 m., kalcio karbidas gali būti tiekiamas 2-8, 8-15 ir 15-25 mm gabalėliais, taip pat įvairaus dydžio ir mažesniais nei 2 mm gabaliukais. tik gavus vartotojų sutikimą . Leidžiamas kitų dydžių gabalų kiekis išrūšiuotame karbide pateiktas lentelėje. 4.

Dėl didelio skilimo reakcijos šiluminio poveikio ir acetileno perkaitimo pavojaus beveik 1 kg CaC 2 generatoriai sunaudoja nuo 4 iki 12 litrų vandens. Kalcio karbido skilimo procesas vyksta netolygiai: iš pradžių reakcija yra labai aktyvi, greitai išsiskiria acetilenas, o vėliau jos greitis mažėja, o tai paaiškinama kalcio karbido gabalėlių paviršiaus sumažėjimu ir ant jų atsiranda kalkių pluta, neleidžianti patekti vandeniui.

Kalcio karbido skilimo greitis priklauso nuo jo grynumo, granuliacijos ir vandens grynumo bei temperatūros. Fig. 14 paveiksle pateiktos kreivės, apibūdinančios kalcio karbido skilimo greitį priklausomai nuo granuliavimo ir vandens temperatūros.

Mažėjant gabalėlių dydžiui, didėja irimo greitis, o mažesnės nei 2 mm dalelės (dulkės) suyra beveik akimirksniu, todėl įprastuose generatoriuose, skirtuose dirbti su gabalėliu karbidu, dulkių negalima naudoti, nes tai gali sukelti sprogimą.

Kalcio karbidas laikomas ir gabenamas hermetiškai uždarytuose dviejų dydžių stogo plieniniuose statiniuose – 100 ir 130 kg karbido.

Administracija Bendras straipsnio įvertinimas: Paskelbta: 2012.06.01

Įvadas

Acetilenas (C 2 H 2) – cheminis dujinis anglies ir vandenilio junginys, bespalvis, silpno eterinio kvapo ir saldaus skonio.

Acetilenas plačiausiai naudojamas dujinio suvirinimo gamyboje dėl suvirinimui svarbių savybių (aukštos liepsnos temperatūros, didelio kaloringumo). Taigi skaidant 1 kg acetileno išsiskiria 8473,6 kJ šilumos. Tai vienintelės dujos, kurių degimas įmanomas, kai nėra deguonies (arba apskritai nėra oksiduojančios medžiagos).

Šilumos išsiskyrimas acetileno degimo metu atsiranda dėl šių procesų:

acetileno skilimas: C 2 H 2 = 2C + H 2
anglies deginimas: 2C + O 2 = 2CO, 2CO + O 2 = 2CO 2
vandenilio deginimas: H 2 + 1/2O 2 = H 2 O

Acetilenas yra lengvesnis už orą, 1 m 3 acetileno masė esant 20 ° C (273 K) temperatūrai ir normaliam atmosferos slėgiui yra 1,09 kg. Esant normaliam slėgiui ir temperatūrai nuo –82,4 °C (190,6 K) iki –84,0 °C (189 K), acetilenas virsta skysta būsena, o –85 °C (188 K) temperatūroje sukietėja, sudarydamas kristalus.

Techninis acetilenas yra dviejų tipų: ištirpęs ir dujinis.

Techninis ištirpintas A klasės acetilenas skirtas maitinti apšvietimo įrenginius, techninis ištirpintas B klasės acetilenas ir techninis dujinis acetilenas – kaip degiosios dujos metalų apdirbimui liepsna.

Techninis acetilenas gaminamas iš kalcio karbido, pastarąjį skaidant vandeniu. Tuo pačiu metu kenksmingos priemaišos, teršiančios acetileną, iš kalcio karbido pereina į acetileną: vandenilio sulfidas, amoniakas, fosforo vandenilis, silicio vandenilis. Šios priemaišos gali pabloginti nusėdusio metalo savybes, todėl yra pašalinamos iš acetileno skalaujant vandenyje ir cheminiu būdu. Vandenilio fosfido priemaiša yra ypač nepageidautina, daugiau nei 0,7% acetileno padidina pastarojo sprogimo pavojų.

Acetileno savybės

Pagrindinės acetileno savybės pateiktos 1 lentelėje.

1 lentelė- Pagrindinės acetileno savybės

Indeksas	Rodiklio duomenys
Formulė	C 2 H 2
Molekulinė masė	26,038
Tankis (esant 0 °C ir slėgiui 760 mm Hg), kg/m 3	1,17
Tankis (esant 20 °C ir slėgiui 760 mm Hg), kg/m 3	1,09
Kritinė temperatūra, °C	35,9
Kritinis slėgis, kgf/cm2	61,6
Liepsnos temperatūra, °C	3150-3200
Virimo temperatūra (esant 760 mm Hg), °C	-81,8
Lydymosi (kietėjimo) temperatūra (esant 760 mm Hg), °C	-85
Didžiausia savitoji degimo šiluma, kJ/m 3	58660
Mažiausia savitoji degimo šiluma, kJ/m 3	55890
Savaiminio užsidegimo temperatūra, °C	335
Savaiminio užsidegimo slėgis, MPa	0,14–0,16

Pagal fizikinius ir cheminius rodiklius techninis acetilenas turi atitikti 2 lentelėje nurodytus standartus.

2 lentelė- Techninio acetileno fizikiniai-cheminiai rodikliai

Indeksas	Dėl acetileno
	ištirpsta			dujinis
	A klasė	prekės ženklas B
	aukščiausios kokybės kategorija	aukščiausios kokybės kategorija	pirma kokybės kategorija
Acetileno tūrinė dalis, % ne mažiau	99,5	99,1	98,8	98,5
Oro ir kitų vandenyje mažai tirpių dujų tūrinė dalis, % ne daugiau kaip	0,5	0,8	1,0	1,4
Vandenilio fosfido tūrinė dalis, % ne daugiau kaip	0,005	0,02	0,05	0,08
Vandenilio sulfido tūrinė dalis, % ne daugiau	0,002	0,005	0,05	0,05
Vandens garų masės koncentracija esant 20 °C temperatūrai ir 101,3 kPa (760 mm Hg) slėgiui, g/m 3, ne daugiau Kas atitinka soties temperatūrą, °C, ne aukštesnė	0,4	0,5	0,6	Nestandartizuotas

Acetileno tirpumas

Acetileno dujos gali ištirpti daugelyje skysčių. Duomenys apie acetileno tirpumą kai kuriuose skysčiuose esant atmosferos slėgiui ir 15 °C temperatūrai pateikti 3 lentelėje.

Acetileno tirpumas skysčiuose didėja mažėjant temperatūrai. Duomenys apie acetileno tirpumą acetone esant įvairioms temperatūroms pateikti 4 lentelėje.

Ištirpęs acetilenas vadinamas acetilenu, esantis cilindre, pripildytame akytos masės, įmirkytos tirpikliu – acetonu. Dirbtinis cilindrų aušinimas pagreitina jų užpildymo procesą. Porėtos masės porose acetilenas ištirpsta acetone. Atidarius baliono vožtuvą, acetilenas išsiskiria iš acetono dujų pavidalu. Ištirpęs acetilenas skirtas sandėliavimui ir transportavimui.

Acetileno sprogstamumas

Naudojant acetileną, reikia atsižvelgti į jo sprogstamąsias savybes. Tai vienintelės pramonėje plačiai naudojamos dujos, kurių degimas ir sprogimas įmanomas net ir nesant deguonies ar kitų oksiduojančių medžiagų.

Acetileno savaiminio užsidegimo temperatūra priklauso nuo slėgio (5 lentelė).

Padidinus slėgį, acetileno savaiminio užsidegimo temperatūra žymiai sumažėja. Kitų medžiagų dalelės, esančios acetilene, padidina jo kontaktinį paviršių ir taip sumažina savaiminio užsidegimo temperatūrą esant atmosferos slėgiui iki šių reikšmių, °C (K):

geležies drožlių – 520 (793);
žalvario drožlės – 500–520 (773–793);
kalcio karbidas – 500 (773);
aliuminio oksidas – 490 (763);
vario drožlių – 460 (733);
aktyvuota anglis – 400 (673);
geležies oksido hidratas (rūdys) – 280–300 (553–573);
geležies oksidas – 280 (553);
vario oksidas – 250 (523).

Jei acetilenas lėtai kaitinamas iki 700–800 °C (973–1073 K) atmosferos slėgyje, tada vyksta jo polimerizacija, kurios metu molekulės tankėja ir susidaro sudėtingesni junginiai: benzenas C 6 H 6, stirenas C 8 H 8, naftalenas C 10 H 8, toluenas C 7 H 8 ir tt Polimerizaciją visada lydi šilumos išsiskyrimas ir, kai acetilenas greitai kaitinamas, jis gali savaime užsidegti arba sprogti.

Jei suspaudus acetileną kompresoriuje iki 29 kgf/m 3 (2,9 MPa) slėgio, šio proceso pabaigoje temperatūra neviršija 275 °C (548 K), tada neužsidegimas, todėl galima užpildyti balionus acetonu ilgalaikiam saugojimui ir transportavimui. Didėjant slėgiui, temperatūra, kurioje prasideda polimerizacijos procesas, mažėja (1 pav.).

Praktiškai naudojant acetileną, leidžiama jį kaitinti iki šių temperatūros verčių, °C (K):

300 (573) – esant 1 kgf/cm 2 (0,1 MPa) slėgiui;
150–180 (423–453) – esant 2,5 kgf/cm 2 (0,25 MPa);
100 (373) – esant didesniam slėgiui.

Vienas iš svarbių degių dujų ir garų sprogumo rodiklių yra užsidegimo energija. Kuo ši vertė mažesnė, tuo medžiaga yra sprogesnė. Acetileno uždegimo energijos vertės (normaliomis sąlygomis): su oru – 19 kJ; deguonyje – 0,3 kJ.

Vandens garai tarnauja kaip acetileno flegmatizatorius, t.y. jo buvimas žymiai sumažina acetileno gebėjimą savaime užsidegti, esant atsitiktiniams šilumos šaltiniams ir sprogstant. Pagal galiojančius standartus acetileno generatoriams, kuriuose acetilenas visada yra prisotintas vandens garų, didžiausias perteklinis slėgis yra 150 kPa, o absoliutus slėgis - 250 kPa.

Esant atmosferos slėgiui, acetileno ir oro mišinys yra sprogus, jei jame yra 2,2% ar daugiau acetileno, mišinys su deguonimi - 2,8% acetileno ar daugiau (jo mišiniuose su oru ir deguonimi acetileno koncentracijos ribų nėra, kadangi esant pakankamai uždegimo energijos grynas acetilenas gali sprogti).

Acetileno gamyba

Pramonėje acetilenas gaminamas skaidant skystąjį kurą, pavyzdžiui, aliejų ir žibalą, veikiant elektros lanko išlydžiui. Taip pat naudojamas acetileno gamybos iš gamtinių dujų (metano) metodas. Specialiuose reaktoriuose 1300–1500 °C temperatūroje deginamas metano ir deguonies mišinys. Koncentruotas acetilenas ekstrahuojamas iš gauto mišinio naudojant tirpiklį. Gaminti acetileną pramoniniu būdu yra 30–40% pigiau nei gaminti acetileną iš kalio karbido. Pramoninis acetilenas pumpuojamas į cilindrus, kurių porose acetone ištirpinama speciali masė. Tokia forma vartotojai gauna išpilstytą pramoninį acetileną. Acetileno savybės nepriklauso nuo jo paruošimo būdo. Liekamasis slėgis acetileno cilindre esant 20 °C temperatūrai turi būti 0,05–0,1 MPa (0,5–1,0 kgf/cm2). Darbinis slėgis užpildytame cilindre neturi viršyti 1,9 MPa (19 kgf/cm2) esant 20 °C temperatūrai.

Norint išsaugoti užpildymo masę, acetilenas iš cilindro negali būti pašalintas 1700 dm 3 /h greičiu.

Pažvelkime atidžiau į acetileno gamybos būdą kalcio karbido generatoriuje. Kalcio karbidas gaunamas lydant koksą ir negesintas kalkes elektros lanko krosnyse 1900–2300 °C temperatūroje, kurioje vyksta reakcija:

Ca + 3C = CaC 2 + CO

Išlydytas kalcio karbidas pilamas iš krosnies į formas, kuriose jis atvėsta. Tada jis susmulkinamas ir surūšiuojamas į gabalus, kurių dydis svyruoja nuo 2 iki 80 mm. Paruoštas kalcio karbidas yra supakuotas į hermetiškai uždarytą kalcio karbidą, mažesnių nei 2 mm dydžio dalelių (dulkių) neturėtų būti daugiau kaip 3 %. Pagal GOST 1460-81 nustatomi kalcio karbido gabalų matmenys (granuliacija): 2 × 8; 8x15; 15×25; 25x80 mm.

Kai kalcio karbidas reaguoja su vandeniu, jis išskiria acetileno dujas ir sudaro likučius kaip gesintas kalkes, kurios yra atliekos.

Kalcio karbido skilimo reakcija su vandeniu vyksta pagal šią schemą:

Iš 1 kg chemiškai gryno kalcio karbido teoriškai galima gauti 372 dm 3 (litrų) acetileno. Praktiškai dėl kalcio karbido priemaišų acetileno išeiga yra iki 280 dm 3 (litrų). Vidutiniškai 1000 dm 3 (litrų) acetileno pagaminti sunaudojama 4,3–4,5 kg kalcio karbido.

Karbido dulkės suyra beveik akimirksniu, kai yra sudrėkintos vandeniu. Karbido dulkių negalima naudoti įprastuose acetileno generatoriuose, skirtuose dirbti su vienkartiniu kalcio karbidu. Karbido dulkėms skaidyti naudojami specialiai sukurti generatoriai. Acetilenui aušinti skaidant kalcio karbidą. Taip pat naudojamas nuo 5 iki 20 dm 3 (litrų) vandens 1 kg kalcio karbido. Taip pat naudojamas "sausas" kalcio karbido skaidymo būdas. 1 kg smulkiai susmulkinto kalcio karbido į generatorių tiekiama 0,2–1 dm 3 (litrai) vandens. Šiame gesinimo procese kalkės gaunamos ne skysto kalkių dumblo, o sauso „pūko“ pavidalu, kurio pašalinimas, transportavimas ir šalinimas labai supaprastėja.

Transportavimas ir sandėliavimas

Techninis dujinis acetilenas transportuojamas vamzdynais iš besiūlių plieninių vamzdžių pagal GOST 8731 ir GOST 8734. Acetileno slėgis vamzdyne turi būti ne didesnis kaip 0,15 MPa (1,5 kgf/cm2). Dujotiekio dažymas atliekamas pagal GOST 14202.

Dujų slėgis vamzdyne turi būti matuojamas 2.5 tikslumo klasės manometru pagal GOST 8625, ant kurio ciferblato turi būti užrašas „Acetilenas“.

Techniškai ištirpintas acetilenas pilamas į plieninius cilindrus, skirtus ištirpusiam acetilenui su porėta mase (aktyviosios anglies arba liejamos porėtos masės) ir acetileno.

Balionuose turi būti specialių tipų vožtuvai, skirti acetileno balionams.

Dujų slėgis balione turi būti matuojamas ne žemesnės kaip 4 tikslumo klasės manometru pagal GOST 8625. Dujų temperatūra balione laikoma lygi aplinkos temperatūrai, kurioje pripildytas balionas turi būti palaikomas ne trumpiau kaip 8 valandų.

Esant vardiniam 1,9 MPa (19,0 kgf/cm2) slėgiui 20 °C temperatūroje, dujų slėgis balione temperatūros intervale nuo minus 5 iki plius 40 °C turi atitikti nurodytą 6 lentelėje.

6 lentelė- Acetileno slėgis cilindre temperatūros diapazone

dujų temperatūra, °C	Dujų slėgis balione, MPa (kgf/cm 2), ne daugiau
-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)

Likęs dujų slėgis balione matuojamas 2,5 tikslumo klasės manometru, kurio skalės skersmuo ne mažesnis kaip 100 mm pagal GOST 8625.

Vartotojo balionuose turi būti tiekiamas liekamasis slėgis, atitinkantis nurodytą 7 lentelėje.

Ištirpęs acetilenas balionuose gabenamas visomis transporto rūšimis pagal šiai transporto rūšiai galiojančias pavojingų krovinių vežimo taisykles, slėginių indų projektavimo ir saugaus eksploatavimo taisykles.

Geležinkeliu balionai, užpildyti ištirpintu acetilenu, gabenami lengvaisiais automobiliais ir nedidelėmis siuntomis dengtuose automobiliuose. Gabenant mažomis siuntomis, cilindrų dangteliai turi būti sandarūs.

Pakrovimo ir iškrovimo operacijoms mechanizuoti bei transportavimui kelių transportu konsoliduoti vidutinio tūrio balionai dedami į specialius metalinius konteinerius.

Vežant mažo tūrio balionus visomis transporto priemonėmis, jie turi būti papildomai supakuoti į VII tipo lentų grotelių dėžes pagal GOST 2991. Balionai dėžėse turi būti dedami horizontaliai, su vožtuvais viena kryptimi, tarp jų turi būti privalomos tarpinės. cilindrai, apsaugantys juos nuo atsitrenkimo vienas į kitą.

Balionai, užpildyti acetilenu, laikomi specialiuose sandėliuose arba atvirose vietose po stogeliu, kuris apsaugo juos nuo kritulių ir tiesioginių saulės spindulių pagal 2 aušinimo skysčio grupę GOST 15150.

Saugos reikalavimai

Acetilenas yra sprogios dujos. Acetileno sprogimai turi didelę ardomąją galią.

Su oru jis sudaro sprogų mišinį su žemesne užsiliepsnojimo koncentracijos riba esant atmosferos slėgiui, sumažintam iki 25 ° C temperatūros, - 2,5% (tūrio) pagal GOST 12.1.004-85.

Savaiminio užsidegimo temperatūra 335 °C.

Savaiminio užsidegimo slėgis 0,14–0,16 MPa.

Tam tikromis sąlygomis acetilenas reaguoja su variu, sudarydamas sprogius junginius, todėl gaminant acetileno įrangą griežtai draudžiama naudoti lydinius, kuriuose yra daugiau kaip 70% vario.

Acetileno sprogimo metu susidarantis slėgis priklauso nuo pradinių parametrų ir sprogimo pobūdžio. Jis gali padidėti maždaug 10-12 kartų, palyginti su pradine verte sprogimo mažuose laivuose metu ir padidėti 22 kartus detonuojant gryną acetileną ir 50 kartų detonuojant acetileno-deguonies mišinį.

Techninis acetilenas (su priemaišomis) turi aštrų, nemalonų kvapą; ilgalaikis jo įkvėpimas sukelia pykinimą, galvos svaigimą ir net apsinuodijimą. Acetilenas turi narkotinį poveikį. Apsinuodijimą daugiausia sukelia vandenilio fosfidas, esantis acetileno karbide.

Acetileno dujos yra lengvesnės už orą ir kaupiasi aukščiausiuose blogai vėdinamų patalpų taškuose, kur galimas acetileno-oro mišinio susidarymas.

Acetileno gamyba priskiriama A kategorijai dėl gaisro pavojaus ir B1 klasei sprogioms zonoms; B1a; V1b; V1g.

Acetileno gamybos patalpose turi būti tiekiama ir ištraukiama ventiliacija.

Kaip gesinimo medžiagas reikia naudoti suslėgtą azotą, anglies dioksido gesintuvus, asbesto lakštus ir smėlį.