Ацетилен структурен. Ацетиленът е газът с най-висока температура на пламък! Какво да направите, ако има пожар

Ацетиленът е газ със слаб мирис на чесън, който кондензира в течност при температура от -84°C и налягане от 62 atm.

Смесите на ацетилен с въздух са експлозивни. Течният ацетилен експлодира, когато в него попадне прах.

Ацетиленът се съхранява и транспортира или в адсорбирано състояние върху активен въглен, или в разтвори на карбонилни съединения. 1 обем ацетон абсорбира 25 обема ацетилен (при нормални условия). Ацетиленът се транспортира в бутилки, пълни с активен въглен. Ацетиленът лесно се разлага на въглерод и водород при нагряване.

Химични свойства
1. Реакции на присъединяване

Добавяне на водород

Водородът върху катализаторите за хидрогениране редуцира алкините до алкани.

За спиране на реакцията на етапа на образуване на алкени се използват специални добавки за катализатори от благородна група:

Хидридите се използват като химически редуциращи агенти.

За разлика от каталитичното хидрогениране, което води до образуването цис-алкени, химически редуциращи агенти дават транс-алкени.

Понастоящем течните алуминиеви хидриди се използват в промишлеността:

(RO) 2 AlH – светложълта течност,

Добавяне на халогеноводороди

Методът се използва широко в индустрията за производство на винилхлорид, дихлороетан, тетрахлоретилен и други хлорирани производни.

Реакцията протича по електрофилен механизъм:

Добавяне на халогени

Реакцията се използва за синтез на тетрахлоретилен. В промишлеността всички видове продукти се получават с помощта на мокър Ca оксид или хидроксид, меки елиминиращи агенти H-X (дехидрохалогениращи реагенти).

За получаване на тетрахлоретилен се използва двуетапен метод:

Добавянето на хлор към ацетилените става много бързо; безопасното хлориране може да се извърши в разтвор на носител на хлор:

-комплекс от антимонов пентахлорид с пентахлоретан.

Реакции на нуклеофилно присъединяване към ацетилени

Водна връзка

Водата е неутрален нуклеофил.

Механизъм на реакция:

Активиране на ацетилена чрез комплекс с живак

Добавяне на алкохоли

Алкохолите са малко по-силни неутрални нуклеофили от водата:

Реакцията на присъединяване на алкохоли към ацителени се нарича винилиране на алкохоли:

Виниловите етери са стабилна форма на съществуване на винилови алкохоли ( еноли).

Някои свойства на виниловите естери

Виниловите етери са по-реактивни в реакции на електрофилно присъединяване от етилените.

Алкокси групата, поради конюгация, причинява значително увеличение на електронната плътност на двойната връзка, което улеснява лесното образуване на -комплекс с електрофилни реагенти.

Например, реакцията с бром протича с количествен добив:

В присъствието на киселини виниловите естери могат да полимеризират чрез катионен механизъм:

PVBE, т.нар Шостаковски балсам, има антисептични свойства, заместител е на пеницилините.

Присъединяване на карбоксилни киселини към ацетилени

PVA се използва като лакове и лепила; Хидролизата на поливинил ацетат произвежда поливинил алкохол:

Поливинилалкохолът е незаменим за приготвянето на лакове и емайллакове.

Добавяне на циановодородна киселина

Реакция на карбонилиране

Всички производни на акриловата киселина се използват широко като полимерни материали с индивидуални свойства. Например полиакриламидът се използва като синтетично лепило, а метилметакрилатът се използва като органично стъкло.

Нитриране на ацетилен

Провежда се със смес от сярна и азотна киселина до получаване на тетранитрометан.

При условията на реакция динитрооцетният алдехид се окислява, декарбоксилира и донитрира:

Реакции на полимеризация на ацетилен

Линейна полимеризация

Може да възникне като димеризация или тримеризация:

Винилацетиленът се използва в промишлеността за производство хлоропрен.

В присъствието на меден ацетилид, ацетиленът образува веществото купрен:

Високотемпературна циклизация на ацетилен

Ако използвате железен карбонил като катализатор, можете дори да получите циклооктатетраен.

Структурните характеристики на ацетилена влияят върху неговите свойства, производство и употреба. Символът за състава на дадено вещество е C 2 H 2 - това е неговата най-проста и груба формула. Ацетиленът се образува от два въглеродни атома, между които възниква тройна връзка. Неговото присъствие се отразява в различни видове формули и модели на молекулата на етина, които позволяват да се разбере проблемът за влиянието на структурата върху свойствата на веществото.

Алкини. Обща формула. ацетилен

Алкинните въглеводороди или ацетиленовите въглеводороди са ациклични и ненаситени. Веригата от въглеродни атоми не е затворена, тя съдържа прости и множествени връзки. Съставът на алкините се отразява от обобщената формула C n H 2n - 2. Молекулите на веществата от този клас съдържат една или повече тройни връзки. Ацетиленовите съединения са ненаситени. Това означава, че само една валентност на въглерода се реализира от водорода. Останалите три връзки се използват при взаимодействие с други въглеродни атоми.

Първият и най-известен представител на алкините е ацетиленът или етиленът. Тривиалното идва от латинската дума "acetum" - "оцет" и гръцката - "hyle" - "дърво". Предшественикът на хомоложната серия е открит през 1836 г., а по-късно веществото е синтезирано от въглища и водород от E. Davy и M. Berthelot (1862). При нормална температура и нормално атмосферно налягане ацетиленът е в газообразно състояние. Това е безцветен газ без мирис, слабо разтворим във вода. Етинът се разтваря по-лесно в етанол и ацетон.

Молекулна формула на ацетилена

Етинът е най-простият член на неговата хомоложна серия; неговият състав и структура са отразени от формулите:

C 2 H 2 е молекулярно представяне на състава на етина, което дава идеята, че веществото е образувано от два въглеродни атома и същия брой водородни атоми. С помощта на тази формула можете да изчислите молекулата и съединенията. Mr (C2H2) = 26 а. т.е., М (С2Н2) = 26.04 g/mol.
H:S:::S:H е формулата на електронната точка на ацетилена. Такива изображения, наречени „структури на Люис“, отразяват електронната структура на молекулата. Когато пишете, трябва да спазвате правилата: водородният атом, когато образува химическа връзка, има тенденция да има конфигурацията на валентната обвивка на хелия, други елементи - октет от външни електрони. Всяко дебело черво представлява споделена или несподелена двойка електрони във външното енергийно ниво.
H—C≡C—H е структурната формула на ацетилена, отразяваща реда и множествеността на връзките между атомите. Една чертичка замества една двойка електрони.

Модели на молекули на ацетилен

Формулите, показващи разпределението на електроните, послужиха като основа за създаването на атомни орбитални модели и пространствени формули на молекули (стереохимични). В края на 18 век моделите с топка и пръчка са широко разпространени - например топки с различни цветове и размери, показващи въглерод и водород, които образуват ацетилен. Структурната формула на молекулата е представена под формата на пръчици, символизиращи химичните връзки и техния брой във всеки атом.

Моделът на топката и пръчката на ацетилена възпроизвежда ъгли на връзката, равни на 180°, но междуядрените разстояния в молекулата се отразяват приблизително. Празнините между топките не създават идеята за запълване на пространството на атомите с електронна плътност. Недостатъкът е елиминиран в моделите на Дрейдинг, които обозначават ядрата на атомите не като топки, а като точки на закрепване на пръчките един към друг. Съвременните триизмерни модели предоставят по-ясна картина на атомните и молекулярните орбитали.

Хибридни атомни орбитали на ацетилен

Въглеродът във възбудено състояние съдържа три p-орбитали и една s-орбитала с несдвоени електрони. При образуването на метан (CH 4) те участват в създаването на еквивалентни връзки с водородни атоми. Известен американски изследовател разработи доктрината за хибридното състояние на атомните орбитали (АО). Обяснението на поведението на въглерода в химичните реакции се крие в подреждането на АО по форма и енергия, образуването на нови облаци. Хибридните орбитали дават по-силни връзки и формулата става по-стабилна.

Въглеродните атоми в молекулата на ацетилена, за разлика от метана, претърпяват sp-хибридизация. Формата и енергията на s- и p електроните са смесени. Появяват се две sp орбитали, разположени под ъгъл 180°, насочени от противоположните страни на ядрото.

Тройна връзка

В ацетилена хибридните електронни облаци от въглерод участват в създаването на σ връзки със същите съседни атоми и с водород в C–H двойки. Остават две нехибридни p-орбитали, перпендикулярни една на друга. В молекулата на етина те участват в образуването на две π връзки. Заедно със σ се появява тройна връзка, която се отразява в структурната формула. Ацетиленът се различава от етана и етилена по разстоянието между атомите. Тройната връзка е по-къса от двойната връзка, но има по-голямо количество енергия и е по-силна. Максималната плътност на σ- и π-връзките е разположена в перпендикулярни области, което води до образуването на цилиндричен електронен облак.

Характеристики на химичните връзки в ацетилена

Молекулата на етина има линейна форма, което успешно се отразява от химичната формула на ацетилена - H—C≡C—H. Въглеродните и водородните атоми са разположени по една и съща права линия и между тях възникват 3 σ- и 2 π-връзки. Свободното движение, въртенето по оста C-C е невъзможно, това се предотвратява от наличието на множество връзки. Други характеристики на тройната връзка:

броят на двойките електрони, свързващи два въглеродни атома, е 3;
дължина - 0,120 nm;
енергия на разкъсване - 836 kJ/mol.

За сравнение: в молекулите на етан и етилен дължината на единичните и двойните химични връзки е съответно 1,54 и 1,34 nm, енергията на разцепване C-C е 348 kJ/mol, C=C е 614 kJ/mol.

Ацетиленови хомолози

Ацетиленът е най-простият представител на алкините, чиито молекули също съдържат тройна връзка. Пропин CH 3 C≡CH е хомолог на ацетилена. Формулата на третия представител на алкините, бутин-1, е CH 3 CH 2 C≡CH. Ацетиленът е общоприето име за етилен. алкините се подчиняват на правилата на IUPAC:

в линейни молекули се посочва името на основната верига, което произлиза от гръцкото число, към което се добавя наставката -ine и номера на атома при тройната връзка, например етин, пропин, бутин-1;
номерирането на основната верига от атоми започва от края на молекулата, която е най-близо до тройната връзка;
за разклонени въглеводороди името на страничния клон е първо, последвано от името на основната верига от атоми с наставката -in.
последната част от името е число, показващо местоположението на тройната връзка в молекулата, например бутин-2.

Изомерия на алкини. Зависимост на свойствата от структурата

Етинът и пропинът нямат изомери на позицията на тройната връзка; те се появяват, започвайки с бутин. Пентинът и следващите хомолози имат въглеродни скелетни изомери. По отношение на тройната връзка не се проявява пространствена изомерия на ацетиленовите въглеводороди.

Първите 4 хомолога на етина са газове, които са слабо разтворими във вода. Ацетиленовите въглеводороди C 5 - C 15 са течности. Твърдите вещества са хомолози на етина, започвайки с C17 въглеводорода. Химическата природа на алкините е значително повлияна от тройната връзка. тип по-активно от етилена, те прикрепят различни частици. Това свойство е в основата на широкото използване на етилена в индустрията и технологиите. При изгаряне на ацетилена се отделя голямо количество топлина, която се използва при газово рязане и заваряване на метали.

ацетилен

Името на това вещество се свързва с думата "оцет". Днес това е единственият газ, широко използван в промишлеността, чието изгаряне и експлозия е възможно при липса на кислородили други окислители. Горейки в киселина, той дава много горещ пламък - до 3100°C.

Как се синтезира ацетилен

Първо получи ацетилен през 1836 г. Едмънд Дейви, братовчед на известния Хъмфри Дейви. Той въздействал с вода върху калиев карбид: K 2 C 2 + 2H 2 O=C 2 H 2 + 2KOH и получил нов газ, който нарекъл водороден бикарбонат. Този газ представлява интерес предимно за химиците от гледна точка на теорията за структурата на органичните съединения. Един от създателите на така наречената радикална теория, Юстус Либих, наименува групата атоми (т.е. радикал) C 2 H 3 ацетил.
На латински acetum означава оцет; молекула оцетна киселина (C 2 H 3 O + O + H, както е написана нейната формула тогава) се счита за ацетилово производно. Когато френският химик Марселин Бертло през 1855 г. успява да получи „хидроген бикарбонат“ по няколко метода наведнъж, той го нарича ацетилен . Бертло смята, че ацетиленът е производно на ацетил, от който е отстранен един водороден атом: C 2 H 3 - H = C 2 H 2. Първо, Berthelot получава ацетилен чрез преминаване на пари от етилен, метил и етилов алкохол през нажежена тръба. През 1862 г. той успява да синтезира ацетилен от елементите, като пропуска водород през пламък от волтова дъга между два въглеродни електрода. Всички споменати методи за синтез бяха само теоретични, а ацетиленът беше рядък и скъп газ, докато не беше разработен евтин метод за производство на калциев карбид чрез калциниране на смес от въглища и негасена вар: CaO + 3C = CaC 2 + CO. Това се случи в края на 19 век.
Тогава ацетиленът започва да се използва за осветление . В пламък при високи температури този газ, съдържащ 92,3% въглерод (това е един вид химически рекорд), се разлага, за да образува твърди въглеродни частици, които могат да съдържат от няколко до милиони въглеродни атоми. Нагрявайки се силно във вътрешния конус на пламъка, тези частици карат пламъка да свети ярко - от жълто до бяло, в зависимост от температурата (колкото по-горещ е пламъкът, толкова по-близо до бял е цветът му).
Ацетиленови факли даваха 15 пъти повече светлина от обикновените газови лампи, които осветяваха улиците. Постепенно те бяха заменени от електрическо осветление, но дълго време се използваха в малки лампи на велосипеди, мотоциклети и в конски каруци.
Дълго време ацетиленът за технически нужди (например на строителни обекти) се получава чрез „закаляване“ на карбид с вода. Ацетиленът, получен от технически калциев карбид, има неприятна миризма поради примеси на амоняк, сероводород, фосфин и арсин.

Ацетилен днес: методи за производство

В промишлеността ацетиленът често се произвежда чрез действието на вода върху калциевия карбид.
Сега широко се използват методи за производство на ацетилен от природен газ - метан:
електрокрекинг (поток от метан преминава между електродите при температура 1600°C и бързо се охлажда, за да се предотврати разлагането на ацетилена);
термично окислителен крекинг (непълно окисление), където топлината от частичното изгаряне на ацетилена се използва в реакцията.

Приложение

Използва се ацетилен:

за заваряване и рязане на метали,
като източник на много ярка, бяла светлина в свободно стоящи лампи, където се получава чрез реакцията на калциев карбид и вода,
в производството на експлозиви,
за производство на оцетна киселина, етилов алкохол, разтворители, пластмаси, каучук, ароматни въглеводороди.

Свойства на ацетилена

В своята химически чиста форма ацетиленът има слаб ефирен мирис. Техническият ацетилен, поради наличието на примеси в него, по-специално фосфороводород, има остра, специфична миризма. Ацетиленът е по-лек от въздуха. Газът ацетилен е безцветен газ с молекулно тегло 26,038.
Ацетиленът може да се разтваря в много течности. Разтворимостта му зависи от температурата: колкото по-ниска е температурата на течността, толкова повече тя може да „поеме“ ацетилен. В практиката за производство на разтворен ацетилен се използва ацетон, който при температура 15 ° C разтваря до 23 обема ацетилен.
Съдържанието на фосфороводород в ацетилена трябва да бъде строго ограничено, тъй като в момента на образуване на ацетилен в присъствието на въздух при високи температури може да възникне спонтанно запалване.
Ацетиленът е единственият широко използван газ в промишлеността и е едно от малкото съединения, чието изгаряне и експлозия са възможни в отсъствието на кислород или други окислители.
Още през 1895 г. A.L. Le Chatelier открива, че ацетиленът, когато се изгаря в киселина, произвежда много горещ пламък (до 3150°C), така че се използва широко за заваряване и рязане на огнеупорни метали. Днес използването на ацетилен за газопламъчна обработка на метали изпитва силна конкуренция от по-достъпни горими газове (природен газ, пропан-бутан и др.). Предимството на ацетилена обаче е неговата най-висока температура на горене. В такъв пламък дори дебели парчета стомана се топят много бързо. Ето защо газопламъчната обработка на критичните компоненти на машиностроителните конструкции се извършва само с помощта на ацетилен, което осигурява най-висока производителност и качество на заваръчния процес.
Освен това ацетиленът се използва широко в органичния синтез на различни вещества - ацеталдехид и оцетна киселина, синтетични каучуци (изопрен и хлоропрен), поливинилхлорид и други полимери.

ИСТОРИЯ НА ОТКРИВАНЕТО

НАИМЕНОВАНИЕ НА АЦЕТИЛЕНА СЪГЛАСНО НОМЕНКЛАТУРАТА НА IUPAC

ФИЗИЧЕСКИ ХАРАКТЕРИСТИКИ

СТРУКТУРНА ФОРМУЛА НА АЦЕТИЛЕН

ХАРАКТЕРИСТИКИ НА КЛАСА ОРГАНИЧНИ СЪЕДИНЕНИЯ НА АЦЕТИЛЕН

РЕАКЦИИ ЗА ПОЛУЧАВАНЕ НА АЦЕТИЛЕН

ХАРАКТЕРНИ ХИМИЧНИ РЕАКЦИИ НА АЦЕТИЛЕНА

ОБЛАСТИ НА ПРИЛОЖЕНИЕ НА АЦЕТИЛЕНА

ВЪЗДЕЙСТВИЕ НА АЦЕТИЛЕНА ВЪРХУ ЧОВЕШКИЯ ОРГАНИЗМ И ОКОЛНАТА СРЕДА

СПИСЪК НА ИЗПОЛЗВАНАТА ЛИТЕРАТУРА

ИСТОРИЯ НА ОТКРИВАНЕТО

Ацетиленът е произведен за първи път през 1836 г. от Едмънд Дейви, братовчед на известния Хъмфри Дейви. Той взаимодейства с вода върху калиев карбид: K2C2 + H2O=C2H2 + 2KOH и получава нов газ, който нарича водороден бикарбонат. Този газ представлява интерес предимно за химиците от гледна точка на теорията за структурата на органичните съединения. Един от създателите на така наречената теория за радикалите, Юстус Либих, нарече група от атоми (т.е. радикал) C2H3 ацетил.

На латински acetum означава оцет; молекулата на оцетната киселина (C2H3O+O+H, както е написана нейната формула тогава) се счита за ацетилно производно. Когато френският химик Марселин Бертло през 1855 г. успява да получи "хидроген бикарбонат" по няколко метода наведнъж, той го нарича ацетилен. Berthelot смята ацетилена за производно на ацетил, от който е отстранен един водороден атом: C2H3 - H = C2H2. Първо, Berthelot получава ацетилен чрез преминаване на пари от етилен, метил и етилов алкохол през нажежена тръба. През 1862 г. той успява да синтезира ацетилен от елементите, като пропуска водород през пламък от волтова дъга между два въглеродни електрода. Всички споменати методи за синтез бяха само теоретични, а ацетиленът беше рядък и скъп газ, докато не беше разработен евтин метод за производство на калциев карбид чрез калциниране на смес от въглища и негасена вар: CaO + 3C = CaC2 + CO. Това се случи в края на 19 век.

Тогава ацетиленът започва да се използва за осветление. В пламък при високи температури този газ, съдържащ 92,3% въглерод (това е един вид химически рекорд), се разлага, за да образува твърди въглеродни частици, които могат да съдържат от няколко до милиони въглеродни атоми. Нагрявайки се силно във вътрешния конус на пламъка, тези частици карат пламъка да свети ярко - от жълто до бяло, в зависимост от температурата (колкото по-горещ е пламъкът, толкова по-близо до бял е цветът му).

Ацетиленовите факли произвеждат 15 пъти повече светлина от обикновените газови лампи, които осветяват улиците. Постепенно те бяха заменени от електрическо осветление, но дълго време се използваха в малки лампи на велосипеди, мотоциклети и в конски каруци.

Дълго време ацетиленът за технически нужди (например на строителни обекти) се получава чрез „закаляване“ на карбид с вода. Ацетиленът, получен от технически калциев карбид, има неприятна миризма поради примеси на амоняк, сероводород, фосфин PH3, арсин AsH3.

НАИМЕНОВАНИЕ НА АЦЕТИЛЕНА СЪГЛАСНО НОМЕНКЛАТУРАТА НА IUPAC

Съгласно номенклатурата на IUPAC, когато се конструират имената на алкините в имената на съответните наситени въглеводороди, наставката -an се заменя с наставката -in. За да се посочи позицията на тройната връзка и заместващите групи, веригата е номерирана по същия начин, както в съответните алкени. Етинът може да се нарече и тривиално - ацетилен.

ФИЗИЧЕСКИ ХАРАКТЕРИСТИКИ

При нормални условия той е безцветен газ, слабо разтворим във вода, по-лек от въздуха. Точка на кипене? 83,8 °C. При компресиране се разлага експлозивно, съхранява се в цилиндри, пълни с кизелгур или активен въглен, импрегниран с ацетон, в който ацетиленът се разтваря под налягане в големи количества. Експлозивен. Не може да се пуска на открито. C2H2 се намира на Уран и Нептун.

СТРУКТУРНА ФОРМУЛА НА АЦЕТИЛЕН

ХАРАКТЕРИСТИКИ НА КЛАСА ОРГАНИЧНИ СЪЕДИНЕНИЯ НА АЦЕТИЛЕН

Ацетиленът принадлежи към класа на алкините.

Алки ?nes (иначе ацетиленови въглеводороди) са въглеводороди, съдържащи тройна връзка между въглеродни атоми, образуващи хомоложна серия с обща формула CnH2n-2. Въглеродните атоми при тройната връзка са в състояние на sp-хибридизация.

Алкините се характеризират с реакции на присъединяване. За разлика от алкените, които претърпяват реакции на електрофилно присъединяване, алкините могат също да претърпят реакции на нуклеофилно присъединяване. Това се дължи на значителния s-характер на връзката и, като следствие, повишената електроотрицателност на въглеродния атом. В допълнение, високата подвижност на водородния атом при тройната връзка определя киселинните свойства на алкините в реакциите на заместване.

Алкините приличат на съответните алкени по своите физични свойства. По-ниски (до C4) са газове без цвят и мирис, които имат по-високи точки на кипене от техните аналози в алкените. Алкините са слабо разтворими във вода, но по-добре в органични разтворители.

формула на ацетиленова реакция съединение

РЕАКЦИИ ЗА ПОЛУЧАВАНЕ НА АЦЕТИЛЕН

В лабораторията ацетиленът се произвежда чрез въздействието на вода върху калциев карбид.

2 H2O = C2H2? + Ca(OH)2

както и по време на дехидрогенирането на две молекули метан при температури над 1400 °C:

CH4 = C2H2? +3H2?

ХАРАКТЕРНИ ХИМИЧНИ РЕАКЦИИ НА АЦЕТИЛЕНА

Основни химични реакции на ацетилена (реакции на присъединяване):

Основни химични реакции на ацетилена (реакции на присъединяване, димеризация, полимеризация, цикломеризация).

ОБЛАСТИ НА ПРИЛОЖЕНИЕ НА АЦЕТИЛЕНА

Използва се ацетилен:

за заваряване и рязане на метали,

като източник на много ярка, бяла светлина в свободно стоящи лампи, където се получава от реакцията на калциев карбид и вода (вижте карбидна лампа),

в производството на експлозиви (виж ацетилениди),

за производство на оцетна киселина, етилов алкохол, разтворители, пластмаси, каучук, ароматни въглеводороди,

за получаване на сажди,

в атомно-абсорбционна спектрофотометрия по време на пламъчно атомизиране,

в ракетни двигатели (заедно с амоняк).

ВЪЗДЕЙСТВИЕ НА АЦИТЕЛЕНА ВЪРХУ ЧОВЕШКИЯ ОРГАНИЗМ И ОКОЛНАТА СРЕДА

Тъй като ацетиленът е разтворим във вода и неговите смеси с кислород могат да експлодират в много широк диапазон от концентрации, той не може да се събира в газометри.

Ацетиленът експлодира при температури около 500 °C или налягания над 0,2 MPa; CPV 2,3-80,7%, температура на самозапалване 335 °C. Експлозивността се намалява, когато ацетиленът се разрежда с други газове, като азот, метан или пропан. При продължителен контакт на ацетилена с мед и сребро се образуват медни и сребърни ацетилениди, които експлодират при удар или повишена температура. Следователно, когато се съхранява ацетилен, не се използват материали, съдържащи мед (например цилиндрични клапани).

Ацетиленът има слаб токсичен ефект. За ацетилена максимално допустимата концентрация е нормализирана. = MPC s.s. = 1,5 mg/m3 съгласно хигиенните норми ГН 2.1.6.1338-03 „Пределно допустими концентрации (ПДК) на замърсители в атмосферния въздух на населените места.“

MPCr.z. (работна зона) не е установен (съгласно GOST 5457-75 и GN 2.2.5.1314-03), тъй като границите на концентрация на разпространение на пламъка в смес с въздух са 2,5-100%.

Съхранява се и се транспортира в бели стоманени цилиндри, пълни с инертна пореста маса (например въглен) (с червена буква „А“) под формата на разтвор в ацетон под налягане 1,5-2,5 MPa.

СПИСЪК НА ИЗПОЛЗВАНАТА ЛИТЕРАТУРА

1.Newland Y., Vogt R., Химия на ацетилена, Inizdat, 1947.

.Федоренко Н. П., Методи и икономика на производството на ацетилен, Химическа наука и промишленост, 3, том 1, 1956 г.

.Федоренко Н.П. Химия и химична технология, № 3, том I, 1956 г.

Обучение

Нуждаете се от помощ при изучаване на тема?

Нашите специалисти ще съветват или предоставят услуги за обучение по теми, които ви интересуват.
Изпратете вашата кандидатурапосочване на темата точно сега, за да разберете за възможността за получаване на консултация.

При газопламъчна работа е необходимо да се пренесе топлина от пламъка към метала в количество, достатъчно за специфични условия на работа. Горимите газове обикновено горят в смес с кислород. Най-високата температура е ацетилен-кислороден пламък (3200 ° C), което позволява използването на ацетилен при всякакъв вид газопламъчна обработка на метали. Интензивността на пламъчното горене се определя от произведението на нормалната скорост на горене и топлината на изгаряне на сместа. Ацетиленът има най-висока "интензивност на горене", която за смес със стехиометричен състав е 27 700 kcal / (m 2 * s).

ацетилен

Ацетиленът принадлежи към групата на ненаситените въглеводороди от серията C n H 2n-2. . Това е безцветен запалим газ със специфична миризма; поради наличието на примеси в него - фосфороводород, сероводород и др. плътността на ацетилена при 20 ° C и 760 mm Hg. Изкуство. равно на 1,091 kg/m3; при 0°C и 760 mm Hg. Изкуство. – – плътност 1,171 kg/m3. Ацетиленът е по-лек от въздуха; плътност спрямо плътност на въздуха 0,9; молекулно тегло 26.038. Критичната точка за ацетилена се характеризира с налягане на наситените пари от 61,65 kgf / cm 2 и температура от 35,54 ° C. При 760 mm Hg. Изкуство. и температура –84°C, ацетиленът преминава в течно състояние, а при температура –85°C се втвърдява.

Ацетиленът е единственият широко използван газ в промишлеността и е едно от малкото съединения, чието изгаряне и експлозия са възможни в отсъствието на кислород или други окислители. Ацетиленът е силно ендотермично съединение; при разпадането на 1 kg ацетилен се отделят повече от 2000 kcal, т.е. приблизително 2 пъти повече от експлозията на 1 kg твърд експлозивен тротил. Температурата на самозапалване на ацетилена е от 500 до 600 ° C при налягане 2 kgf / cm2 и значително намалява с увеличаване на налягането; Така при налягане от 22 kgf/cm2 температурата на самозапалване на ацетилена е 350°C, а в присъствието на катализатори като железен прах, силикагел, активен въглен и др., разлагането на ацетилена започва при 280°C. – 300°C. Наличието на меден оксид намалява температурата на самозапалване до 246°C. При определени условия ацетиленът реагира с медта и образува експлозивни съединения; Следователно при производството на ацетиленово оборудване е забранено използването на сплави, съдържащи повече от 70% Cu.

Експлозивното разлагане на ацетилена, като правило, започва с интензивно нагряване със скорост 100 - 500 ° C / s. При бавно нагряване протича реакцията на полимеризация на ацетилена, която отделя топлина, която като правило при температури над 530 ° C води до експлозивно разлагане на ацетилена. Долното гранично налягане, при което е възможно разлагането на ацетилена, е 0,65 kgf / cm 2. Границите на експлозия за ацетилена са широки (Таблица 2). Най-опасни са смесите на ацетилен с кислород със стехиометричен състав (~30%). Скоростите на разпространение и детонация на пламъка достигат най-висока стойност при съотношение на ацетилен и кислород 1:2,5 и са съответно равни на 13,5 и 2400 m/s при нормални условия. Налягането, генерирано по време на експлозия на ацетилен, зависи от първоначалните параметри и естеството на експлозията. Тя може да се увеличи приблизително 10 - 12 пъти в сравнение с първоначалната при експлозия в малки съдове и може да се увеличи 22 пъти при детонация на чист ацетилен и 50 пъти при детонация на ацетиленово-кислородна смес.

При газопламъчната обработка на метали ацетиленът се използва или в газообразно състояние, когато се произвежда в преносими или стационарни ацетиленови генератори, или в разтворено състояние. Разтвореният ацетилен е разтвор на ацетилен в ацетон, разпределен равномерно в порест пълнител под налягане. Разтворимостта на ацетилена зависи от температурата и налягането. Порестата маса в цилиндъра осигурява разпръскване на ацетилена в целия обем и локализиране на експлозивното разлагане на ацетилена. При липса на пореста маса в цилиндъра започва експлозивно разлагане на ацетилен, разтворен в ацетон, при налягане под 5 kgf/cm2. Като порести пълнители могат да се използват не само насипни порести маси, но и отлети порести маси, които са намерили приложение в чужбина.

Физикохимичните параметри на газообразния и разтворения технически ацетилен са определени от GOST 5457 - 75. Въз основа на съдържанието на допустимото количество примеси се разграничава разтворен, разтворен и газообразен ацетилен; допустимото съдържание на примеси (в обемни части) е съответно равно на:

въздух и други газове, слабо разтворими във вода - не повече от 0,9, 1,0, 1,5;
фосфороводород – 0,01; 0,04; 0,08;
сероводород – 0,005; 0,05; 0,15;
водна пара при 20°C и 760 mm Hg. Изкуство. – 0,5; 0,6.

Техническият разтворен ацетилен се транспортира в стоманени бутилки. Допустимото максимално налягане в бутилките не трябва да надвишава 13,4 kgf / cm 2 при температура -5 ° C и налягане 760 mm Hg. Изкуство. и 30 kgf/cm 2 при температура от +40°C и налягане 760 mm Hg. Изкуство. Остатъчното налягане в цилиндъра със същите параметри не трябва да бъде съответно по-малко от 0,5 и 3,0 kgf / cm 2.

За газопламъчна обработка на метали, наред с ацетилена, получен от калциев карбид, се използва пиролизен ацетилен, получен от природен газ чрез термично-окислителна пиролиза на метан с кислород. Пиролизният ацетилен също се съхранява и транспортира в цилиндри в разтворена форма. Пълнителят и разтворителят за пиролизния ацетилен са същите като за калциевия карбид ацетилен.

При използване на разтворен ацетилен, в сравнение с газообразния ацетилен, се осигурява най-висок коефициент на използване на карбид, чистота на работното място на заварчика, стабилна работа на оборудването и безопасност при работа. Основната суровина за производството на ацетилен, използван при газопламъчната обработка на металите, е калциевият карбид. Калциевият карбид се произвежда в електрически пещи чрез взаимодействие на калцинирана вар с кокс или антрацит. Разтопеният калциев карбид се излива във форми, където се втвърдява; след това се раздробява в трошачки за буци и се сортира според размера на парчетата в съответствие с GOST 1460. Ацетиленът се получава в резултат на разлагане (хидролиза) на калциев карбид с вода. Действителният „литров обем“ ацетилен от 1 kg технически карбид при 20°C и 760 mm Hg. Изкуство. не надвишава 285 l и зависи от карбидната гранулация. С увеличаване на размера на карбидните парчета изместването се увеличава, но скоростта на разлагане намалява, т.е. продължителността на разлагането на карбида се увеличава (Таблица 1).

Обемното съдържание на фосфороводород в ацетилена е не повече от 0,08%, съдържанието на сулфидна сяра е не повече от 1,2%. GOST 1460 също определя допустимия брой парчета калциев карбид с други размери в партиди от определеното гранулиране. Големият термичен ефект от реакцията на разлагане на карбида създава опасност от силно прегряване. Без отвеждане на топлината, при взаимодействието на стехиометрично количество калциев карбид и вода, реакционната маса се нагрява до 700 – 800°C. Разлагането на карбида при недостатъчно охлаждане и особено в присъствието на въздух може да доведе до експлозия, така че процесът трябва да се извърши със значителен излишък на вода. За разграждането на 1 kg карбид са необходими 5-20 литра вода. Особено внимание трябва да се обърне на наличието на карбиден прах в карбида. Прахът се разлага почти моментално; поради незабавно нагряване може да възникне експлозия на ацетилен. Следователно обработката на прах в конвенционални генератори, които не са подходящи за използване на прах, не е разрешена. Ако съдържанието на прах е значително, калциевият карбид се пресява през сито с клетки с диаметър 2 mm преди зареждане в генератора. Натрупаният прах трябва да се разложи на открито в специален съд с вместимост най-малко 800 - 1000 литра при интензивно разбъркване, като едновременно с това се изсипват не повече от 250 g карбиден прах. Водата трябва да се смени след разлагане на прах в количества до 100 кг.

Калциевият карбид се транспортира и съхранява в железни варели с дебелина на стената минимум 0,51 mm и тегло 50 - 130 kg. Страничната повърхност на барабаните е направена гофрирана за по-голяма твърдост. Калциевият карбид интензивно абсорбира влагата дори от въздуха, така че ако контейнерът е лошо затворен, ацетиленът може да се образува директно в барабана. Трябва внимателно да се провери херметичността на барабаните; При транспортиране на варели в открити превозни средства е необходимо варелите да бъдат покрити с брезент. Ако се установи повреда на барабана, карбидът трябва да се излее в друг запечатан контейнер.

При обслужване на стационарни генератори карбидът от барабаните се излива в специални приемни бункери. Отварянето на барабани на станцията обикновено е механизирано. За тези цели се използват машини, при които горният капак се нарязва със специален режещ валяк или клиновидни ножове. Ножовете и ролката са изработени от неискрящ материал. Освен това към мястото на рязане се подава масло или азот.

Транспортирането на калциев карбид в барабани за стационарни генератори с капацитет над 20 m 3 /h не е икономически оправдано, тъй като разопаковането на барабаните отнема значително време; натрупва се голямо количество празни контейнери, които не могат да се използват повторно; загубата на карбид поради раздробяването му по време на валцуване на барабани и последващо пресяване от прах е значителна. Следователно контейнерният метод за транспортиране и съхранение на карбид за стационарни инсталации може да се счита за най-обещаващ. При пламъчна обработка на алуминий, месинг, олово и други метали с точка на топене по-ниска от точката на топене на стоманата е препоръчително да се използва не ацетилен като горим газ, а газове, които са заместители на ацетилена или течни горими вещества. Основните физични и топлинни свойства на горимите газове са дадени в табл. 2.

Таблица 1. Физико-химични параметри на калциев карбид

Таблица 2. Основни физични и топлинни свойства на горими газове

Име на запалимия газ и химична формула

По-ниска калоричност при 20°C и 760 mm Hg. st., kcal/m

Температура на пламъка на сместа с кислород, °C

Скорост на заместване на ацетилена

Плътност при 20°C и 760 mm Hg. Арт., kg/m 3

Критично налягане, kgf / cm 2

Температура, °C

Граници на експлозия, % съдържание на гориво в сместа

Оптималното съотношение между кислород и други горива в сместа

Относителна скорост на разпространение на пламъка с въздуха

критичен * 1

топене

с въздух

с кислород

Ацетилен C 2 H 2

Водород H 2

Метан CH 4

Етан C 2 H 6

Пропан C3H8

Бутан C 4 H 10

Пропан-бутан

Етилен C 2 H 4

Въглероден окис CO

Шистов газ * 2

Коксов газ * 2

Природен газ * 2 (метан 98%)

Петролен (съпътстващ) газ

Градска газ * 2

Пиролизен газ

MAPP или MAF

Бензинови пари (~С 7 Н 15)

10 хиляди ккал/кг

0,7-0,74 кг/л

Керосинови пари (~С 7 Н 14)

10 хиляди ккал/кг

0,79-0,82 кг/л

*1 Критичната температура е температурата, над която газът не преминава в течно състояние при никакво налягане.

*2 За запалими газови смеси дадените данни се отнасят за средния състав на тези газове.

Широкият диапазон от промени в плътността, температурата на пламъка и топлината на изгаряне се обяснява с променящия се химичен състав на тези газове в зависимост от находището или мястото на производство.

Метил ацетилен пропадиен MAPP(широко използван в САЩ) - смес от запалими газове; Физическите му свойства са близки до пропана. Границите на експлозивност на МАПП в смес с въздух са 3,4 - 10,8%, в смес с кислород 2,5 - 60%. Смесите от метилацетилен и пропадиен са термодинамично нестабилни, така че към състава на MAPP се добавя стабилизатор. Разлагането на метилацетилен, подобно на ацетилена, протича с голямо отделяне на топлина. Температурата на пламъка на MAPP (2900°C) е близка до температурата на ацетилена. MAPP се използва за кислородно рязане и заваряване и други газопламъчни процеси.

MAF гориво- метил ацетилен пропадиенова фракция е отпадък от производството на олифин, както и отпадък от производството на етилен и моновинилацетилен. Тази фракция съдържа 48 - 75% смес от метилацетилен и пропадиен и стабилизатори: 3% пропилен, 15% пропан, 7% други въглеводороди. Границите на експлозия за MAF са същите като за MAPP. MAF е нечувствителен към удар. MAF бутилките не експлодират, когато се намират до горящ цилиндър. Сместа е инертна при температури до 215°C и налягане до 20 kgf/cm 2 . При контакт с медта се образуват експлозивни съединения - медни ацетилениди. Скоростта на разпространение на пламъка на MAF е 470 cm/s. Капацитетът на бутилките за втечнени газове е 40 или 55 dm 3; дебелина на стената 3 мм. Максималното работно налягане (kgf / cm2) в бутилките за втечнени газове е различно: за пропан не повече от 16, за пропилен 20, за бутан и бутилен 3,8. Коефициентът на пълнене на бутилките с втечнени газове (в kgf / m 3) съответно ще бъде равен на: 425 за пропан, 445 за пропилен, 448 за бутан и 526 за бутилен. Коефициентът на пълнене показва масата на газа в kg на 1 m 3 капацитет на бутилката и не трябва да надвишава стойностите, определени за всеки газ.