Где применяется газ ацетилен? Ацетилен и горючие газы Газ ацетилен относится к.

Технические характеристики

Физические свойства

Стабильность и химическая активность

Температура воспламенения, °С

Пределы воспламенения, объемные доли, % газа

Опасность для человека

Требования к составу

Техническим растворенным ацетиленом наполняют стальные баллоны для растворенного ацетилена с пористой массой (активированным углем или литой пористой массой) и ацетоном.

Баллоны окрашены в белый цвет и оснащены вентилями специальных типов, предназначенными для ацетиленовых баллонов.

Транспортная маркировка - по ГОСТ 14192-77 с нанесением манипуляционного знака «БОИТСЯ нагрева» и знаков опасности по ГОСТ 19433-81 для класса 2, подкласса 2.3; классификационный шифр группы 2314.

Транспортная маркировка должна быть нанесена на ящики с наполненными баллонами.

При повагонной отправке наполненных баллонов железнодорожным транспортом ярлык с транспортной маркировкой должен быть укреплен не менее чем на четырех баллонах у дверей вагона. При одиночных отправках маркировочный ярлык укрепляют на каждом баллоне.

Транспортную маркировку разрешается не наносить при перевозке наполненных баллонов автомобильным транспортом.

Растворенный ацетилен в баллонах перевозят всеми видами транспорта в соответствии с правилами перевозки опасных грузов, действующими на данном виде транспорта, и правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, утвержденными Госгортехнадзором РФ.

По железной дороге баллоны, наполненные растворенным ацетиленом, транспортируют повагонными и мелкими отправками в крытых вагонах. При транспортировании мелкими отправками колпаки баллонов должны быть опломбированы.

Для механизации погрузочно-разгрузочных работ и укрупнения перевозок автомобильным транспортом баллоны среднего объема помещают в металлические специальные контейнеры.

Транспортирование баллонов речным транспортом производится в контейнерах.

При транспортировании баллонов малого объема всеми видами транспорта они должны быть дополнительно упакованы в дощатые решетчатые ящики типа VII по ГОСТ 2991-76. Баллоны должны укладываться в ящики горизонтально, вентилями в одну сторону с обязательными прокладками между баллонами, предохраняющими их от ударов друг о друга.

Ящики в количестве двух и более грузовых мест подлежат укрупнению в транспортные пакеты по ГОСТ 21929-76 с основными параметрами и размерами по ГОСТ 24597-81 с использованием средств скрепления по ГОСТ 21650-76 и поддонов по ГОСТ 9078-84.

Чистый ацетилен в обычном состоянии представляет собой бесцветный газ, лишённый запаха, отлично растворяется в ацетоне, намного хуже - в воде. Обычно используется технический ацетилен, который вследствие содержания некоторых примесей в составе имеет резкий запах. Закипает при температуре 83,6°C, тройная точка наступает при t=80,55°C (давление - 1.265 атм), критическая точка при t=35,18°C (давление - 61,1 атм).

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.

Ацетилен химическое соединение углерода и водорода. легче воздуха, 1 м 3 ацетилена при 20°С и 760 мм рт. ст. плотность ацетилена равна 1,091 кг/м 3 . Плотность по отношению к воздуху 0,9. Критическая температура 35,9°С и критическое давление 61,6 кгс/см 2 . При сгорании с он дает пламя с наиболее высокой температурой, которая достигает 3200°С, что объясняется его эндотермичностью (другие углеводороды экзотермичны, т. е. при распаде поглощают тепло). Химическая формула - C 2 H 2 , структурная формула Н-С=С-Н.

При нормальном давлении и температуре от -82,4°С (190,6 К) до -84,0°С (189 К) ацетилен переходит в жидкое состояние, а при температуре -85°С (188 К) затвердевает, образуя кристаллы плотностью 0,76 кг/м 3 . Жидкий и твердый ацетилен легко взрывается от трения, механического или гидравлического удара и действия детонатора. Технический ацетилен при нормальных давлении и температуре представляет собой бесцветный газ с резким специфическим чесночным запахом из-за содержащихся в нем примесей в виде сернистого водорода, аммиака, фосфористого водорода и др.

В 1836 г. в Бристоле на заседании Британской ассоциации Эдмунд Дэви (Edmund Davy), профессор химии Дублинского Королевского общества и двоюродный брат Гемфри Дэви (Humphry Davy), сообщил:

... При попытке получить калий, сильно нагревая смесь прокаленного винного камня с древесным углем в большом железном сосуде, я получил черное вещество, которое легко разлагалось водой и образовывало газ, оказавшийся новым соединением углерода и водорода. Этот газ горит на воздухе ярким пламенем, более густым и светящимся даже сильнее, чем пламя маслородного газа (этилена). Если подача воздуха ограничена, горение сопровождается обильным отложением сажи. В контакте с хлором газ мгновенно взрывается, причем взрыв сопровождается большим красным пламенем и значительными отложениями сажи... Дистиллированная вода поглощает около одного объема нового газа, однако при нагревании раствора газ выделяется, по-видимому, не изменяясь... Для полного сгорания нового газа необходимо 2,5 объема кислорода. При этом образуются два объема и вода, которые являются единственными продуктами горения... Газ содержит столько же углерода, что и маслородный газ, но вдвое меньше водорода... Он удивительно подойдет для целей искусственного освещения, если только его удастся дешево получать.

Дэви получил карбид калия К 2 С 2 и обработал его водой.

В статье мы писали о том, что его «двууглеродистый » впервые был назван ацетиленом французским химиком Пьером Эженом Марселеном Бертло (Marcellin Berthelot) в 1860 г. Только через 60 лет после открытия Дэви предсказанное им использование ацетилена для освещения явилось первым толчком для его промышленного получения.

Для полного сгорания 1 м 3 ацетилена по реакции: С 2 Н 2 + 2,5O 2 =2СO 2 + Н 2 O + Q 1

требуется теоретически 2,5 м 3 кислорода или = 11,905 м 3 воздуха. При этом выделяется тепло Q 1 ≈ 312 ккал/моль. Высшая 1 м 3 ацетилена при 0°C и 760 мм рт. ст., определенная в газовом калориметре, составляет Q В = 14000 ккал/м 3 (58660 кДж/м 3), что соответствует расчетной:

312×1,1709×1000/26,036 = 14000 ккал/м 3

Низшая теплотворная способность при тех же условиях может быть принята Q H = 13500 ккал/м 3 (55890 кДж/м 3).

Практически при сжигании - ацетилена в горелках при восстановительном пламени в горелку подается не 2,5 м 3 кислорода на 1 м 3 ацетилена, а всего лишь от 1 до 1,2 м 3 у что примерно соответствует неполному сгоранию по реакции:

С 2 H 2 + О 2 = 2СО + H 2 + Q 2

где Q2 ≈ 60 ккал/моль или 2300 ккал/кг ацетилена. Остальные 1,5-1,3 м 3 кислорода поступают в пламя из окруающего воздуха, в результате чего в наружной оболочке пламени протекает реакция:

2СО + H 2 + 1,5О 2 = 2СO 2 + H 2 O + Q 3

Реакция неполного горения протекает на внешней оболочке светящегося внутреннего конуса пламени, причем под влиянием высокой температуры на внутренней поверхности конуса происходит распад ацетилена на его составляющие по реакции:

С 2 H 2 = 2С + H 2 + Q 4

где Q 4 ≈54 ккал/моль или 2070 ккал/кг ацетилена.

Таким образом, общая полезная теплопроизводительность пламени ацетилена применительно к сварочным процессам представляет собой сумму тепла, выделяемого при распаде ацетилена, и тепла, выделяемого при неполном сгорании, что составляет Q4 + Q2 = 2070 + 2300 = 4370 ккал/кг или 4370×1,1709 ≈ 5120 ккал/м 3 .

Данные зависимостей скорости воспламенения и температуры пламени и от содержания в ней ацетилена представлены ниже в таблице.

Необходимо понимать, что полное сгорание ацетилено-воздушной смеси достигается при наличии в ней не более 1×100/(1+11,905)=7,75% ацетилена (так называемая стехиометрическая смесь). При этом продуктами реакции являются только (СО 2) и вода (H 2 О). При содержании ацетилена более 17,37% в виде сажи выделяется свободный углерод.

С увеличение процентного содержание ацетила выделение сажи также возрастает (коптящее пламя), а при 81% ацетилена - процесс горения прекращается или не возникает.

Ацетилен выпускают по растворенным и газообразным. Хранят и транспортируют его в растворенном состоянии в специальных стальных по , заполненных пористой, пропитанной ацетоном массой (см. статью . 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/см 2), при отстое и охлаждении баллона до 20°С оно снижается до 1,9 МПа (19 кгс/см 2). При этом давлении в 40-литровый баллон вмещается 5-5,8 кг ацетилена по массе (4,6-5,3 м 3 газа при 20°С и 760 мм рт. ст.).

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

Ацетилен - бесцветный горючий газ C 2 H 2 с атомной массой 26,04, немного легче воздуха. Обладает резким запахом.

В промышленности ацетилен обычно получают из карбида кальция (CaC 2) при разложении последнего водой.

Ацетилен самовоспламеняется при температуре 335°С, смесь ацетилена с кислородом воспламеняется при температуре 297-306°С, смесь ацетилена с воздухом - при температуре 305-470°С.

Ацетилен взрывоопасен при следующих условиях:

• при увеличении температуры более 450-500°С и давления более 1,5-2 ат (около 150-200 кПа);
• при атмосферном давлении ацетилено-кислородная смесь с содержанием ацетилена от 2,3 до 93% взрывается от искры, пламени, сильного местного нагрева и др.;
• при аналогичных условиях смесь ацетилена с воздухом взрывается при содержании в ней ацетилена от 2,2 до 80,7%;
• в результате длительного соприкосновении ацетилена с серебром или медью образуется взрывчатое ацетиленистое серебро или медь, взрывающиеся при повышении температуры или ударе.

Взрыв ацетилена способен вызвать значительные разрушения и тяжелые несчастные случаи: при взрыве 1 кг ацетилена выделяется примерно в два раза больше тепла, чем при взрыве 1 кг тротила и примерно в 1,5 раза больше, чем при взрыве 1 кг нитроглицерина.

Меры безопасности при работе с ацетиленом

• содержание ацетилена в воздухе рабочей зоны необходимо непрерывно контролировать автоматическими приборами, сигнализирующими о превышении допустимой взрывобезопасной концентрации ацетилена в воздухе, равной 0,46%;
• при работе с ацетиленовыми баллонами поблизости не должно быть открытого пламени или отопительной системы; запрещается работать с баллонами, находящимися в горизонтальном положении, с незакрепленными баллонами, с неисправными баллонами; необходимо использовать неискрящийся инструмент, освещение и электрическое оборудование только во взрывобезопасном исполнении;
• в случае обнаружения утечки ацетилена из баллона (по запаху и звуку) необходимо по возможности быстро закрыть вентиль баллона специальным неискрящимся ключом;
• при нагреве баллон с ацетиленом может взорваться с крайне разрушительными последствиями; в случае пожара необходимо по возможности удалить из опасной зоны холодные баллоны с ацетиленом, оставшиеся баллоны постоянно охлаждать водой или специальными составами до полного остывания; при загорании ацетилена, выходящего из баллона, необходимо по возможности быстро закрыть вентиль баллона специальным неискрящимся ключом и поливать баллон водой до полного остывания; при сильном возгорании пожаротушение необходимо производить с безопасного расстояния; при пожаротушении рекомендуется применять огнетушители с содержанием флегматизирующей концентрации азота 70% по объему, диоксида углерода 57% по объему, водяные струи, песок, сжатый азот, асбестовое полотно, токораспыленную пену и воду; при тушении сильного пожара используются огнезащитные костюмы, противогазы и т.п.

Применение ацетилена при сварке

Ацетилен - основной горючий газ, используемый при газовой сварке , а также широко применяется для газовой резки (кислородной резки). Температура ацетилено-кислородного пламени может достигать 3300°C. Благодаря этому ацетилен по сравнению с более доступными горючими газами (пропан-бутаном, природным газом и др.) обеспечивает более высокое качество и производительность сварки.

Снабжение постов ацетиленом для газовой сварки и резки может осуществляться

• от баллонов с ацетиленом и
• от ацетиленового генератора.

Для хранения ацетилена обычно используются стандартные баллоны емкостью 40 л, окрашенные в белый цвет, с надписью «Ацетилен» красного цвета (ПБ 10-115-96, ГОСТ 949-73). Согласно ГОСТ 5457-75 для газопламенной обработки металлов применяется технический ацетилен растворенный марки Б и газообразный.

Таблица. Характеристики марок технического ацетилена (ГОСТ 5457-75), используемого при сварке и резке.

Баллоны заполнены пористой массой, пропитанной ацетоном. Ацетилен хорошо растворяется а ацетоне: при нормальной температуре и давлении в 1 л ацетона растворяется 23 л ацетилена (в 1 л бензина растворяется 5,7 л ацетилена, в 1 л воды - 1,15 л ацетилена). Пористая масса выполняет следующие функции:

• повышает безопасность при работе с баллоном - за счет пористой массы общий объем ацетилена разделен на отдельные ячейки; таким образом, вероятность распространения общего фронта горения и взрыва значительно уменьшается;
• позволяет повысить количество ацетилена в баллоне, ускорить процесс его растворения при заполнении баллона и выделении при отборе газа - поскольку при использовании пористой массы, пропитанной ацетоном, обеспечивается большая поверхность взаимного контакта между газом и ацетоном.

В качестве пористых масс могут применяться активированный уголь, пемза, волокнистый асбест.

Таблица. Допустимое давление газа в баллоне в зависимости от температуры (при номинальном давлении 1,9 МПа / +20°С) (ГОСТ 5457-75)

Таблица. Остаточное давление газа в баллоне, поступающем от потребителя (ГОСТ 5457-75)

40-литровые баллоны с максимальным давлением газа 1,9 МПа при температуре 20°С обычно заполняют 5-5,8 кг ацетилена (4,6-5,3 м 3 газа при температуре 20°С и давлении 760 мм рт. ст.). Масса ацетилена в баллоне определяется по разности масс баллона до и после наполнения газом. Объем ацетилена равен отношению его массы и плотности. Так, объем 5,5 кг ацетилена при температуре 20°С и давлении 760 мм рт. ст. составляет 5,5/1,09 = 5,05 м 3 .

Таблица. Сравнительные характеристики ацетилена, пропана и метилацетилен-алленовой фракции (МАФ)