Acetylen strukturell. Acetylen är gasen med högst flamtemperatur! Vad ska man göra om det brinner

Acetylen är en gas med en svag vitlökslukt som kondenserar till vätska vid en temperatur på -84°C och ett tryck på 62 atm.

Blandningar av acetylen med luft är explosiva. Flytande acetylen exploderar när damm kommer in i den.

Acetylen lagras och transporteras antingen i adsorberat tillstånd på aktivt kol eller i lösningar av karbonylföreningar. 1 volym aceton absorberar 25 volymer acetylen (under normala förhållanden). Acetylen transporteras i cylindrar fyllda med aktivt kol. Acetylen sönderdelas lätt till kol och väte vid upphettning.

Kemiska egenskaper
1. Tilläggsreaktioner

Vätetillsats

Väte på hydreringskatalysatorer reducerar alkyner till alkaner.

För att stoppa reaktionen vid bildningsstadiet av alkener används speciella tillsatser för ädla gruppkatalysatorer:

Hydrider används som kemiska reduktionsmedel.

Till skillnad från katalytisk hydrering, som leder till bildningen cis-alkener, kemiska reduktionsmedel ger Trans-alkener.

För närvarande används flytande aluminiumhydrider inom industrin:

(RO) 2 AlH – ljusgul vätska,

Tillsats av vätehalogenider

Metoden används i stor utsträckning inom industrin för framställning av vinylklorid, dikloretan, tetrakloretylen och andra klorerade derivat.

Reaktionen fortskrider enligt den elektrofila mekanismen:

Tillsats av halogener

Reaktionen används för att syntetisera tetrakloretylen. Inom industrin erhålls alla typer av produkter med våt Ca-oxid eller hydroxid, mjuka elimineringsmedel H-X (dehydrohalogeneringsreagens).

För att erhålla tetrakloretylen används en tvåstegsmetod:

Tillsatsen av klor till acetylener sker mycket snabbt; säker klorering kan utföras i en lösning av en klorbärare:

-komplex av antimonpentaklorid med pentakloretan.

Nukleofila additionsreaktioner till acetylener

Vattenanslutning

Vatten är en neutral nukleofil.

Reaktionsmekanism:

Aktivering av acetylen av ett komplex med kvicksilver

Tillsats av alkoholer

Alkoholer är något starkare neutrala nukleofiler än vatten:

Reaktionen av tillsats av alkoholer till acitelener kallas vinylering av alkoholer:

Vinyletrar är en stabil form av existens av vinylalkoholer ( enoler).

Vissa egenskaper hos vinylestrar

Vinyletrar är mer reaktiva i elektrofila additionsreaktioner än etylener.

Alkoxigruppen, på grund av konjugering, orsakar en signifikant ökning av elektrondensiteten på dubbelbindningen, vilket underlättar bildandet av ett -komplex med elektrofila reagens.

Till exempel fortskrider reaktionen med brom med ett kvantitativt utbyte:

I närvaro av syror kan vinylestrar polymerisera via en katjonisk mekanism:

PVBE, sk Shostakovsky balsam, har antiseptiska egenskaper, är en ersättning för penicilliner.

Tillsats av karboxylsyror till acetylener

PVA används som lack och lim; Hydrolysen av polyvinylacetat ger polyvinylalkohol:

Polyvinylalkohol är oumbärlig för framställning av lacker och emaljer.

Tillsats av blåvätesyra

Karbonyleringsreaktion

Alla akrylsyraderivat används i stor utsträckning som polymermaterial med individuella egenskaper. Till exempel används polyakrylamid som ett syntetiskt lim och metylmetakrylat används som organiskt glas.

Acetylennitrering

Det utförs med en blandning av svavelsyra och salpetersyra för att erhålla tetranitrometan.

Under reaktionsbetingelserna oxideras dinitroättiksyraaldehyd, dekarboxyleras och doniteras:

Acetylenpolymerisationsreaktioner

Linjär polymerisation

Kan förekomma som dimerisering eller trimerisering:

Vinylacetylen används inom industrin för att producera kloropren.

I närvaro av kopparacetylid bildar acetylen ämnet kupren:

Högtemperaturcyklisering av acetylen

Om du använder järnkarbonyl som katalysator kan du till och med få cyklooktatetraen.

De strukturella egenskaperna hos acetylen påverkar dess egenskaper, produktion och användning. Symbolen för sammansättningen av ett ämne är C 2 H 2 - detta är dess enklaste och grovaste formel. Acetylen bildas av två kolatomer, mellan vilka en trippelbindning uppstår. Dess närvaro återspeglas i olika typer av formler och modeller av etinmolekylen, vilket gör det möjligt att förstå problemet med strukturens påverkan på ämnets egenskaper.

Alkynes. Allmän formel. Acetylen

Alkynkolväten, eller acetylenkolväten, är acykliska och omättade. Kedjan av kolatomer är inte sluten, den innehåller enkla och multipla bindningar. Sammansättningen av alkyner återspeglas av sammanfattningsformeln C n H 2n - 2. Molekyler av ämnen av denna klass innehåller en eller flera trippelbindningar. Acetylenföreningar är omättade. Detta innebär att endast en valens av kol realiseras av väte. De återstående tre bindningarna används när de interagerar med andra kolatomer.

Den första och mest kända representanten för alkyner är acetylen, eller eten. Det triviala kommer från det latinska ordet "acetum" - "vinäger" och det grekiska - "hyle" - "trä". Förfadern till den homologa serien upptäcktes 1836 och senare syntetiserades ämnet från kol och väte av E. Davy och M. Berthelot (1862). Vid normal temperatur och normalt atmosfärstryck är acetylen i ett gasformigt tillstånd. Det är en färglös, luktfri gas, lätt löslig i vatten. Etyn löses lättare i etanol och aceton.

Molekylformel för acetylen

Ethine är den enklaste medlemmen i dess homologa serie; dess sammansättning och struktur återspeglas av formlerna:

C 2 H 2 är en molekylär representation av etyns sammansättning, vilket ger uppfattningen att ämnet bildas av två kolatomer och samma antal väteatomer. Med hjälp av denna formel kan du beräkna molekylen och föreningarna. Mr (C2H2) = 26a. e.m., M (C2H2) = 26,04 g/mol.
H:S:::S:H är elektronpunktformeln för acetylen. Sådana bilder, kallade "Lewis-strukturer", återspeglar molekylens elektroniska struktur. När du skriver måste du följa reglerna: väteatomen, när den bildar en kemisk bindning, tenderar att ha konfigurationen av heliumvalensskalet, andra element - en oktett av yttre elektroner. Varje kolon representerar ett delat eller ensamt elektronpar i den yttre energinivån.
H—C≡C—H är strukturformeln för acetylen, vilket återspeglar ordningen och mångfalden av bindningar mellan atomer. Ett streck ersätter ett elektronpar.

Acetylenmolekylmodeller

Formler som visar fördelningen av elektroner fungerade som grunden för skapandet av atomomloppsmodeller och rumsliga formler för molekyler (stereokemiska). I slutet av 1700-talet fick boll-och-stick-modeller stor spridning - till exempel bollar i olika färger och storlekar, som indikerar kol och väte, som bildar acetylen. Strukturformeln för en molekyl presenteras i form av stavar, som symboliserar kemiska bindningar och deras antal i varje atom.

Ball-and-stick-modellen av acetylen återger bindningsvinklar lika med 180°, men de interna kärnavstånden i molekylen reflekteras ungefär. Tomrummen mellan bollarna skapar inte idén om att fylla utrymmet med atomer med elektrontäthet. Bristen är eliminerad i Dreidings modeller, som betecknar atomernas kärnor inte som kulor, utan som fästpunkter för stavar till varandra. Moderna tredimensionella modeller ger en tydligare bild av atomära och molekylära orbitaler.

Hybrida atomära orbitaler av acetylen

Kol i exciterat tillstånd innehåller tre p-orbitaler och en s-orbital med oparade elektroner. Under bildningen av metan (CH 4) deltar de i skapandet av ekvivalenta bindningar med väteatomer. En berömd amerikansk forskare utvecklade doktrinen om hybridtillståndet för atomorbitaler (AO). Förklaringen av kolets beteende i kemiska reaktioner ligger i anpassningen av AO i form och energi, bildandet av nya moln. Hybridorbitaler ger starkare bindningar och formeln blir mer stabil.

Kolatomerna i acetylenmolekylen, till skillnad från metan, genomgår sp-hybridisering. Formen och energin hos s- och p-elektronerna blandas. Två sp-orbitaler visas, som ligger i en vinkel på 180°, riktade på motsatta sidor av kärnan.

Trippelbindning

I acetylen deltar hybridelektronmoln av kol i skapandet av σ-bindningar med samma närliggande atomer och med väte i C–H-par. Det finns kvar två icke-hybrid p-orbitaler vinkelräta mot varandra. I etinmolekylen deltar de i bildandet av två π-bindningar. Tillsammans med σ uppstår en trippelbindning, vilket återspeglas i strukturformeln. Acetylen skiljer sig från etan och eten i avståndet mellan atomerna. En trippelbindning är kortare än en dubbelbindning, men har en större mängd energi och är starkare. Den maximala tätheten av σ- och π-bindningar är belägen i vinkelräta regioner, vilket leder till bildandet av ett cylindriskt elektronmoln.

Funktioner hos kemiska bindningar i acetylen

Etinmolekylen har en linjär form, som framgångsrikt återspeglas av den kemiska formeln för acetylen - H—C≡C—H. Kol- och väteatomerna är belägna längs samma räta linje, och 3 σ- och 2 π-bindningar uppstår mellan dem. Fri rörelse, rotation längs C-C-axeln är omöjlig, detta förhindras av närvaron av flera bindningar. Andra egenskaper hos trippelbindningen:

antalet elektronpar som förbinder två kolatomer är 3;
längd - 0,120 nm;
brottenergi - 836 kJ/mol.

Som jämförelse: i etan- och etenmolekyler är längden av enkel- och dubbelkemiska bindningar 1,54 respektive 1,34 nm, energin för C-C-klyvning är 348 kJ/mol, C=C är 614 kJ/mol.

Acetylenhomologer

Acetylen är den enklaste representanten för alkyner, vars molekyler också innehåller en trippelbindning. Propyn CH3C≡CH är en homolog av acetylen. Formeln för den tredje representanten för alkyner, butin-1, är CH3CH2C≡CH. Acetylen är ett vanligt namn för eten. alkyner följer IUPAC-regler:

i linjära molekyler anges namnet på huvudkedjan, som härrör från den grekiska siffran, till vilken suffixet -ine och numret på atomen vid trippelbindningen adderas, till exempel etyn, propyn, butin-1;
numrering av huvudkedjan av atomer börjar från änden av molekylen närmast trippelbindningen;
för grenade kolväten kommer namnet på sidogrenen först, följt av namnet på huvudkedjan av atomer med suffixet -in.
den sista delen av namnet är ett nummer som indikerar platsen för trippelbindningen i molekylen, till exempel butin-2.

Isomerism av alkyner. Egenskapernas beroende av struktur

Etyn och propyn har inte trippelbindningsposition isomerer, de visas med början med butin. Pentine och följande homologer har kolskelettisomerer. Med avseende på trippelbindningen uppträder inte rumslig isomerism av acetylenkolväten.

De första 4 homologerna av etin är gaser som är dåligt lösliga i vatten. Acetylenkolväten C 5 - C 15 är vätskor. De fasta ämnena är homologer av etin, som börjar med C17-kolvätet. Den kemiska naturen hos alkyner påverkas avsevärt av trippelbindningen. typ mer aktivt än eten, de fäster olika partiklar. Denna egenskap är grunden för den utbredda användningen av eten inom industri och teknik. När acetylen brinner frigörs en stor mängd värme, som används vid gasskärning och metallsvetsning.

Acetylen

Namnet på detta ämne är associerat med ordet "vinäger". Idag är det den enda gas som används allmänt inom industrin, vars förbränning och explosion är möjlig i frånvaro av syre eller andra oxidationsmedel. Brinnande i syra ger det en mycket het låga - upp till 3100°C.

Hur acetylen syntetiserades

Först fått acetylen 1836 Edmund Davy, kusin till den berömda Humphry Davy. Han verkade vatten på kaliumkarbid: K 2 C 2 + 2H 2 O=C 2 H 2 + 2KOH och fick en ny gas, som han kallade vätebikarbonat. Denna gas var främst av intresse för kemister ur teorin om strukturen hos organiska föreningar. En av skaparna av den så kallade radikalteorin, Justus Liebig, namngav gruppen av atomer (dvs radikal) C 2 H 3 acetyl.
På latin betyder acetum vinäger; en molekyl av ättiksyra (C 2 H 3 O + O + H, som dess formel skrevs då) betraktades som ett acetylderivat. När den franske kemisten Marcelin Berthelot 1855 lyckades få fram "vätebikarbonat" med flera metoder samtidigt, kallade han det acetylen . Berthelot ansåg att acetylen var ett derivat av acetyl, från vilket en väteatom avlägsnades: C 2 H 3 - H = C 2 H 2. Först erhöll Berthelot acetylen genom att leda ångor av eten, metyl och etylalkohol genom ett glödhett rör. 1862 lyckades han syntetisera acetylen från grundämnena genom att leda väte genom en voltaisk bågslåga mellan två kolelektroder. Alla nämnda syntesmetoder var endast teoretiska, och acetylen var en sällsynt och dyr gas tills en billig metod utvecklades för att framställa kalciumkarbid genom att kalcinera en blandning av kol och bränd kalk: CaO + 3C = CaC 2 + CO. Detta hände i slutet av 1800-talet.
Sedan acetylen började användas för belysning . I en låga vid höga temperaturer sönderdelas denna gas, som innehåller 92,3 % kol (detta är ett slags kemiskt register), för att bilda fasta kolpartiklar, som kan innehålla från flera till miljoner kolatomer. Dessa partiklar värms kraftigt upp i lågans inre kon och gör att lågan lyser starkt - från gul till vit, beroende på temperaturen (ju varmare lågan är, desto närmare är färgen vit).
Acetylen facklor gav 15 gånger mer ljus än vanliga gaslampor som lyste upp gatorna. Efter hand ersattes de av elektrisk belysning, men under lång tid användes de i små lampor på cyklar, motorcyklar och i hästvagnar.
Under lång tid erhölls acetylen för tekniska behov (till exempel på byggarbetsplatser) genom att "släcka" karbid med vatten. Acetylen erhållen från teknisk kalciumkarbid har en obehaglig lukt på grund av föroreningar av ammoniak, vätesulfid, fosfin och arsin.

Acetylen idag: produktionsmetoder

Inom industrin produceras acetylen ofta genom inverkan av vatten på kalciumkarbid.
Metoder för att producera acetylen från naturgas - metan används nu i stor utsträckning:
elektrokrackning (en ström av metan passerar mellan elektroderna vid en temperatur av 1600°C och kyls snabbt för att förhindra nedbrytning av acetylen);
termisk oxidativ krackning (ofullständig oxidation), där värmen från partiell förbränning av acetylen används i reaktionen.

Ansökan

Acetylen används:

för svetsning och skärning av metaller,
som en källa till mycket starkt vitt ljus i fristående lampor, där det erhålls genom reaktionen mellan kalciumkarbid och vatten,
vid tillverkning av sprängämnen,
för framställning av ättiksyra, etylalkohol, lösningsmedel, plast, gummi, aromatiska kolväten.

Acetylens egenskaper

I sin kemiskt rena form har acetylen en svag eterisk lukt. Teknisk acetylen, på grund av närvaron av föroreningar i den, särskilt vätefosfid, har en skarp, specifik lukt. Acetylen är lättare än luft. Acetylengas är en färglös gas med en molekylvikt på 26,038.
Acetylen kan lösas upp i många vätskor. Dess löslighet beror på temperaturen: ju lägre temperatur vätskan har, desto mer kan den "ta upp" acetylen. I praktiken att producera löst acetylen används aceton, som vid en temperatur på 15 ° C löser upp till 23 volymer acetylen.
Innehållet av vätefosfid i acetylen måste vara strikt begränsat, eftersom i ögonblicket för bildning av acetylen i närvaro av luft vid höga temperaturer kan spontan antändning inträffa.
Acetylen är den enda gas som används allmänt inom industrin och är en av få föreningar vars förbränning och explosion är möjlig i frånvaro av syre eller andra oxidationsmedel.
Redan 1895 upptäckte A.L. Le Chatelier att acetylen, när det bränns i syra, producerar en mycket het låga (upp till 3150°C), så det används ofta för svetsning och skärning av eldfasta metaller. Idag upplever användningen av acetylen för gasflambearbetning av metaller stark konkurrens från mer lättillgängliga brännbara gaser (naturgas, propan-butan, etc.). Men fördelen med acetylen är dess högsta förbränningstemperatur. I en sådan låga smälter även tjocka bitar av stål mycket snabbt. Det är därför gasflammabearbetning av kritiska komponenter i mekaniska tekniska strukturer endast utförs med hjälp av acetylen, vilket säkerställer den högsta produktiviteten och kvaliteten på svetsprocessen.
Dessutom används acetylen i stor utsträckning i den organiska syntesen av olika ämnen - acetaldehyd och ättiksyra, syntetiska gummin (isopren och kloropren), polyvinylklorid och andra polymerer.

ÖPPNINGSHISTORIA

NAMN PÅ ACETYLEN ENLIGT IUPAC NOMENKLATURE

FYSISKA EGENSKAPER

STRUKTURFORMEL FÖR ACETYLEN

KARAKTERISTIKA FÖR KLASSEN AV ORGANISKA FÖRENINGAR AV ACETYLEN

REAKTIONER FÖR PRODUKTION AV ACETYLEN

KARAKTERISTISKA KEMISKA REAKTIONER AV ACETYLEN

ANVÄNDNINGSOMRÅDEN FÖR ACETYLEN

ACETYLENS PÅVERKAN PÅ DEN MÄNNISKA KROPPEN OCH MILJÖN

LISTA ÖVER ANVÄNDA REFERENSER

ÖPPNINGSHISTORIA

Acetylen tillverkades först 1836 av Edmund Davy, kusin till den berömda Humphry Davy. Han reagerade vatten på kaliumkarbid: K2C2 + H2O=C2H2 + 2KOH och fick en ny gas, som han kallade vätebikarbonat. Denna gas var främst av intresse för kemister ur teorin om strukturen hos organiska föreningar. En av skaparna av den så kallade teorin om radikaler, Justus Liebig, kallade en grupp av atomer (dvs radikal) C2H3 acetyl.

På latin betyder acetum vinäger; ättiksyramolekylen (C2H3O+O+H, som dess formel skrevs då) betraktades som ett acetylderivat. När den franske kemisten Marcelin Berthelot 1855 lyckades få fram "vätebikarbonat" med flera metoder samtidigt, döpte han det till acetylen. Berthelot ansåg att acetylen var ett derivat av acetyl, från vilket en väteatom avlägsnades: C2H3 - H = C2H2. Först erhöll Berthelot acetylen genom att leda ångor av eten, metyl och etylalkohol genom ett glödhett rör. 1862 lyckades han syntetisera acetylen från grundämnena genom att leda väte genom en voltaisk bågslåga mellan två kolelektroder. Alla nämnda syntesmetoder var endast teoretiska, och acetylen var en sällsynt och dyr gas tills en billig metod utvecklades för att framställa kalciumkarbid genom att kalcinera en blandning av kol och bränd kalk: CaO + 3C = CaC2 + CO. Detta hände i slutet av 1800-talet.

Sedan började acetylen användas för belysning. I en låga vid höga temperaturer sönderdelas denna gas, som innehåller 92,3 % kol (detta är ett slags kemiskt register), för att bilda fasta kolpartiklar, som kan innehålla från flera till miljoner kolatomer. Dessa partiklar värms kraftigt upp i lågans inre kon och gör att lågan lyser starkt - från gul till vit, beroende på temperaturen (ju varmare lågan är, desto närmare är färgen vit).

Acetylen facklor producerade 15 gånger mer ljus än konventionella gaslampor som lyste upp gatorna. Efter hand ersattes de av elektrisk belysning, men under lång tid användes de i små lampor på cyklar, motorcyklar och i hästvagnar.

Under lång tid erhölls acetylen för tekniska behov (till exempel på byggarbetsplatser) genom att "släcka" karbid med vatten. Acetylen erhållen från teknisk kalciumkarbid har en obehaglig lukt på grund av föroreningar av ammoniak, vätesulfid, fosfin PH3, arsin AsH3.

NAMN PÅ ACETYLEN ENLIGT IUPAC NOMENKLATURE

Enligt IUPAC-nomenklaturen, när man konstruerar namnen på alkyner i namnen på motsvarande mättade kolväten, ersätts suffixet -an med suffixet -in. För att indikera positionen för trippelbindningen och substituentgrupperna numreras kedjan på samma sätt som i motsvarande alkener. Etin kan också kallas trivialt - acetylen.

FYSISKA EGENSKAPER

Under normala förhållanden är det en färglös gas, lätt löslig i vatten, lättare än luft. Kokpunkt? 83,8 °C. När den komprimeras sönderdelas den explosivt, den förvaras i cylindrar fyllda med kiselgur eller aktivt kol impregnerat med aceton, där acetylen löses upp under tryck i stora mängder. Explosiv. Kan inte släppas ut i det fria. C2H2 finns på Uranus och Neptunus.

STRUKTURFORMEL FÖR ACETYLEN

KARAKTERISTIKA FÖR KLASSEN AV ORGANISKA FÖRENINGAR AV ACETYLEN

Acetylen tillhör klassen alkyner.

Alki ?nes (annars acetylenkolväten) är kolväten som innehåller en trippelbindning mellan kolatomer, som bildar en homolog serie med den allmänna formeln CnH2n-2. Kolatomerna vid trippelbindningen är i ett tillstånd av sp-hybridisering.

Alkyner kännetecknas av additionsreaktioner. Till skillnad från alkener, som genomgår elektrofila additionsreaktioner, kan alkyner också genomgå nukleofila additionsreaktioner. Detta beror på bindningens betydande s-karaktär och, som en konsekvens, den ökade elektronegativiteten hos kolatomen. Dessutom bestämmer den höga rörligheten hos väteatomen vid trippelbindningen de sura egenskaperna hos alkyner i substitutionsreaktioner.

Alkyner liknar motsvarande alkener i sina fysikaliska egenskaper. Lägre (upp till C4) är färglösa och luktfria gaser som har högre kokpunkter än deras analoger i alkener. Alkyner är dåligt lösliga i vatten, men bättre i organiska lösningsmedel.

formel för acetylenreaktionsförening

REAKTIONER FÖR PRODUKTION AV ACETYLEN

I laboratoriet produceras acetylen genom inverkan av vatten på kalciumkarbid.

2 H2O = C2H2? + Ca(OH)2

samt under dehydreringen av två metanmolekyler vid temperaturer över 1400 °C:

CH4 = C2H2? +3H2?

KARAKTERISTISKA KEMISKA REAKTIONER AV ACETYLEN

Grundläggande kemiska reaktioner av acetylen (additionsreaktioner):

Grundläggande kemiska reaktioner av acetylen (additionsreaktioner, dimerisering, polymerisation, cyklomerisering).

ANVÄNDNINGSOMRÅDEN FÖR ACETYLEN

Acetylen används:

för svetsning och skärning av metaller,

som en källa till mycket starkt vitt ljus i fristående lampor, där det produceras genom reaktionen mellan kalciumkarbid och vatten (se karbidlampa),

vid tillverkning av sprängämnen (se acetylenider),

för framställning av ättiksyra, etylalkohol, lösningsmedel, plast, gummi, aromatiska kolväten,

för att få kolsvart,

i atomabsorptionsspektrofotometri under flamförstoftning,

i raketmotorer (tillsammans med ammoniak).

ACITELENES PÅVERKAN PÅ MÄNNISKROPPEN OCH MILJÖN

Eftersom acetylen är lösligt i vatten och dess blandningar med syre kan explodera över ett mycket brett spektrum av koncentrationer, kan det inte samlas upp i gasometrar.

Acetylen exploderar vid temperaturer runt 500 °C eller tryck över 0,2 MPa; CPV 2,3-80,7 %, självantändningstemperatur 335 °C. Explosiviteten minskar när acetylen späds ut med andra gaser, såsom kväve, metan eller propan. När acetylen kommer i kontakt med koppar och silver under lång tid bildas koppar- och silveracetylenider som exploderar vid stötar eller ökad temperatur. Vid lagring av acetylen används därför inte material som innehåller koppar (till exempel cylinderventiler).

Acetylen har en svag toxisk effekt. För acetylen är den högsta tillåtna koncentrationsgränsen normaliserad. = MPC s.s. = 1,5 mg/m3 enligt hygieniska standarder GN 2.1.6.1338-03 "Maximala tillåtna koncentrationer (MAC) av föroreningar i den atmosfäriska luften i befolkade områden."

MPCr.z. (arbetsområde) är inte fastställt (enligt GOST 5457-75 och GN 2.2.5.1314-03), eftersom koncentrationsgränserna för flamfördelning i en blandning med luft är 2,5-100%.

Det lagras och transporteras i vita stålcylindrar fyllda med en inert porös massa (till exempel träkol) (med en röd bokstäver "A") i form av en lösning i aceton under ett tryck på 1,5-2,5 MPa.

LISTA ÖVER ANVÄNDA REFERENSER

1.Newland Y., Vogt R., Kemi av acetylen, Inizdat, 1947.

.Fedorenko N.P., Metoder och ekonomi för acetylenproduktion, Chemical Science and Industry, 3, vol. 1, 1956.

.Fedorenko N.P. Kemi och kemisk teknologi, nr 3, vol I, 1956.

Handledning

Behöver du hjälp med att studera ett ämne?

Våra specialister kommer att ge råd eller tillhandahålla handledningstjänster i ämnen som intresserar dig.
Skicka in din ansökan anger ämnet just nu för att ta reda på möjligheten att få en konsultation.

För arbete med gasflammor är det nödvändigt att överföra värme från lågan till metallen i en mängd som är tillräcklig för specifika arbetsförhållanden. Brännbara gaser brinner vanligtvis i blandning med syre. Den högsta temperaturen är acetylen-syreflamma (3200°C), vilket tillåter användning av acetylen i alla typer av gasflammabearbetning av metaller. Flamförbränningens intensitet bestäms av produkten av den normala förbränningshastigheten och blandningens förbränningsvärme. Acetylen har den högsta "brinnintensiteten", som för en blandning av stökiometrisk sammansättning är 27 700 kcal/(m 2 *s).

Acetylen

Acetylen tillhör gruppen av omättade kolväten i C n H 2n-2-serien. . Det är en färglös brandfarlig gas med en specifik lukt; på grund av närvaron av föroreningar i det - vätefosfor, vätesulfid, etc. densiteten av acetylen vid 20 ° C och 760 mm Hg. Konst. lika med 1,091 kg/m3; vid 0°C och 760 mm Hg. Konst. – – densitet 1,171 kg/m3. Acetylen är lättare än luft; densitet jämfört med luftdensitet 0,9; molekylvikt 26,038. Den kritiska punkten för acetylen kännetecknas av ett mättat ångtryck på 61,65 kgf/cm 2 och en temperatur på 35,54°C. Vid 760 mm Hg. Konst. och en temperatur på –84°C förvandlas acetylen till ett flytande tillstånd och vid en temperatur på –85°C stelnar det.

Acetylen är den enda gas som används allmänt inom industrin och är en av få föreningar vars förbränning och explosion är möjlig i frånvaro av syre eller andra oxidationsmedel. Acetylen är en mycket endoterm förening; sönderdelningen av 1 kg acetylen frigör mer än 2000 kcal, dvs ungefär 2 gånger mer än explosionen av 1 kg fast explosiv TNT. Självantändningstemperaturen för acetylen sträcker sig från 500 till 600°C vid ett tryck av 2 kgf/cm2 och minskar märkbart med ökande tryck; Sålunda, vid ett tryck av 22 kgf/cm2, är självantändningstemperaturen för acetylen 350°C, och i närvaro av katalysatorer såsom järnpulver, kiselgel, aktivt kol etc. börjar nedbrytningen av acetylen vid 280°C. – 300°C. Närvaron av kopparoxid minskar självantändningstemperaturen till 246°C. Under vissa förhållanden reagerar acetylen med koppar och bildar explosiva föreningar; Därför är det vid tillverkning av acetylenutrustning förbjudet att använda legeringar som innehåller mer än 70% Cu.

Den explosiva nedbrytningen av acetylen börjar som regel med intensiv uppvärmning med en hastighet av 100 – 500°C/s. Vid långsam uppvärmning sker polymerisationsreaktionen av acetylen, som frigör värme, som i regel vid temperaturer över 530°C medför explosiv nedbrytning av acetylen. Det nedre gränstrycket vid vilket nedbrytning av acetylen är möjlig är 0,65 kgf/cm 2. Explosionsgränserna för acetylen är breda (tabell 2). De farligaste är blandningar av acetylen med syre med stökiometrisk sammansättning (~30%). Hastigheterna för flamutbredning och detonation når sitt högsta värde vid ett förhållande mellan acetylen och syre på 1:2,5 och är lika med 13,5 respektive 2400 m/s under normala förhållanden. Trycket som genereras under en acetylenexplosion beror på de initiala parametrarna och typen av explosion. Den kan öka med cirka 10 - 12 gånger jämfört med den initiala under en explosion i små kärl och kan ökas med 22 gånger med detonation av ren acetylen och 50 gånger med detonation av en acetylen-syreblandning.

Vid gasflambearbetning av metaller används acetylen antingen i gasformigt tillstånd när det produceras i bärbara eller stationära acetylengeneratorer, eller i löst tillstånd. Upplöst acetylen är en lösning av acetylen i aceton fördelad jämnt i ett poröst fyllmedel under tryck. Acetylens löslighet beror på temperatur och tryck. Den porösa massan i cylindern säkerställer spridning av acetylen genom hela volymen och lokalisering av den explosiva nedbrytningen av acetylen. I frånvaro av en porös massa i cylindern sker den initierade explosiva sönderdelningen av acetylen löst i aceton vid ett tryck under 5 kgf/cm2. Inte bara bulkporösa massor kan användas som porösa fyllmedel, utan även gjutna porösa massor som har funnit tillämpning utomlands.

De fysikalisk-kemiska parametrarna för gasformig och löst teknisk acetylen specificeras av GOST 5457 - 75. Baserat på innehållet i den tillåtna mängden föroreningar särskiljs löst, löst och gasformigt acetylen; det tillåtna innehållet av föroreningar (i volymfraktioner) är lika med:

luft och andra gaser som är dåligt lösliga i vatten - inte mer än 0,9, 1,0, 1,5;
vätefosfid - 0,01; 0,04; 0,08;
vätesulfid - 0,005; 0,05; 0,15;
vattenånga vid 20°C och 760 mm Hg. Konst. – 0,5; 0,6.

Tekniskt löst acetylen transporteras i stålcylindrar. Det tillåtna maxtrycket i flaskor bör inte överstiga 13,4 kgf/cm 2 vid en temperatur på –5°C och ett tryck på 760 mm Hg. Konst. och 30 kgf/cm 2 vid en temperatur av +40°C och ett tryck av 760 mm Hg. Konst. Resttrycket i cylindern med samma parametrar bör inte vara mindre än 0,5 respektive 3,0 kgf/cm 2.

För gasflambearbetning av metaller, tillsammans med acetylen erhållen från kalciumkarbid, används pyrolysacetylen, erhållen från naturgas genom termisk-oxidativ pyrolys av metan med syre. Pyrolysacetylen lagras och transporteras också i cylindrar i löst form. Fyllmedlet och lösningsmedlet för pyrolysacetylen är samma som för kalciumkarbidacetylen.

Vid användning av löst acetylen, jämfört med gasformig acetylen, säkerställs den högsta koefficienten för karbidanvändning, renhet på svetsarens arbetsplats, stabil drift av utrustningen och driftsäkerhet. Den huvudsakliga råvaran för produktionen av acetylen, som används vid gasflambearbetning av metaller, är kalciumkarbid. Kalciumkarbid framställs i elektriska ugnar genom att reagera bränd kalk med koks eller antracit. Smält kalciumkarbid hälls i formar där den stelnar; sedan krossas den i klumpkrossar och sorteras efter bitarnas storlek i enlighet med GOST 1460. Acetylen erhålls som ett resultat av nedbrytningen (hydrolysen) av kalciumkarbid med vatten. Den faktiska "litervolymen" acetylen från 1 kg teknisk karbid vid 20°C och 760 mm Hg. Konst. inte överstiger 285 l och beror på karbidgranulering. När storleken på karbidbitar ökar, ökar förskjutningen, men nedbrytningshastigheten minskar, d.v.s. karbidnedbrytningens varaktighet ökar (tabell 1).

Innehållet av vätefosfid i acetylen i volym är inte mer än 0,08%, innehållet av sulfidsvavel är inte mer än 1,2%. GOST 1460 anger också det tillåtna antalet bitar av kalciumkarbid av andra storlekar i partier av den specificerade granuleringen. Den stora termiska effekten av karbidnedbrytningsreaktionen skapar fara för kraftig överhettning. Utan värmeavlägsnande, under växelverkan mellan en stökiometrisk mängd kalciumkarbid och vatten, värms reaktionsmassan till 700 – 800°C. Nedbrytningen av karbid med otillräcklig kylning och särskilt i närvaro av luft kan leda till en explosion, så processen måste utföras med ett betydande överskott av vatten. För att bryta ner 1 kg karbid krävs 5–20 liter vatten. Särskild uppmärksamhet måste ägnas åt förekomsten av hårdmetalldamm i hårdmetallen. Damm sönderdelas nästan omedelbart; på grund av omedelbar uppvärmning kan en acetylenexplosion inträffa. Därför är dammbearbetning i konventionella generatorer som inte är lämpliga för dammanvändning inte tillåten. Om dammhalten är betydande siktas kalciumkarbid genom en sikt med celler med en diameter på 2 mm innan den laddas in i generatorn. Det ackumulerade dammet bör sönderdelas i det fria i ett speciellt kärl med en kapacitet på minst 800 - 1000 liter under kraftig omrörning, samtidigt som det inte hälls ut mer än 250 g karbiddamm. Vattnet ska bytas efter nedbrytning av damm i mängder upp till 100 kg.

Kalciumkarbid transporteras och lagras i järnfat med en väggtjocklek på minst 0,51 mm och en vikt på 50 - 130 kg. Trummornas sidoyta är korrugerad för större styvhet. Kalciumkarbid absorberar intensivt fukt även från luften, så om behållaren är dåligt förseglad kan acetylen bildas direkt i trumman. Tätheten hos trummorna bör kontrolleras noggrant; Vid transport av fat i öppna fordon är det nödvändigt att täcka faten med en presenning. Om skada på trumman upptäcks måste karbiden hällas i en annan förseglad behållare.

Vid service av stationära generatorer hälls karbid från trummorna i speciella behållare. Öppning av trummor vid stationen är vanligtvis mekaniserad. För dessa ändamål används maskiner där topplocket skärs med en speciell skärrulle eller kilknivar. Knivarna och rullen är gjorda av gnistfri material. Dessutom tillförs olja eller kväve till skärplatsen.

Transport av kalciumkarbid i fat för stationära generatorer med en kapacitet på över 20 m 3 /h är inte ekonomiskt motiverat, eftersom uppackning av faten tar avsevärd tid; en stor mängd tomma behållare ackumuleras, som inte kan återanvändas; förlusten av karbid på grund av dess krossning under valsning av trummor och efterföljande sållning från damm är betydande. Därför kan behållarmetoden för att transportera och lagra karbid för stationära installationer anses vara den mest lovande. Vid flambearbetning av aluminium, mässing, bly och andra metaller med en smältpunkt som är lägre än smältpunkten för stål, är det tillrådligt att inte använda acetylen som brännbar gas, utan gaser som är acetylenersättningar eller flytande brännbara ämnen. De huvudsakliga fysikaliska och termiska egenskaperna hos brännbara gaser anges i tabellen. 2.

Tabell 1. Fysikalisk-kemiska parametrar för kalciumkarbid

Tabell 2. Grundläggande fysikaliska och termiska egenskaper hos brännbara gaser

Namn på brandfarlig gas och kemisk formel

Lägre värmevärde vid 20°C och 760 mm Hg. st., kcal/m

Flamtemperatur för blandningen med syre, °C

Acetylenersättningshastighet

Densitet vid 20°C och 760 mm Hg. Art., kg/m 3

Kritiskt tryck, kgf/cm 2

Temperatur, °C

Explosionsgränser, % av bränsleinnehållet i blandningen

Det optimala förhållandet mellan syre och andra bränslen i blandningen

Relativ hastighet för lågans utbredning med luft

kritisk * 1

smältande

med luft

med syre

Acetylen C2H2

Väte H 2

Metan CH 4

Etan C2H6

Propan C3H 8

Butan C4H10

Propan-butan

Eten C2H4

Kolmonoxid CO

Skiffergas * 2

Koksgasgas * 2

Naturgas * 2 (metan 98%)

Petroleumgas (associerad).

Stadsgas * 2

Pyrolysgas

MAPP eller MAF

Bensinångor (~С 7 Н 15)

10 tusen kcal/kg

0,7-0,74 kg/l

Fotogenånga (~С 7 Н 14)

10 tusen kcal/kg

0,79-0,82 kg/l

*1 Den kritiska temperaturen är den temperatur över vilken en gas inte omvandlas till ett flytande tillstånd vid något tryck.

*2 För brandfarliga gasblandningar avser uppgifterna den genomsnittliga sammansättningen av dessa gaser.

Det stora intervallet av förändringar i densitet, flamtemperatur och förbränningsvärme förklaras av den förändrade kemiska sammansättningen av dessa gaser, beroende på avlagringen eller produktionsplatsen.

Metylacetylenpropadien MAPP(används i stor utsträckning i USA) - en blandning av brandfarliga gaser; Dess fysikaliska egenskaper är nära propan. Explosionsgränserna för MAPP i en blandning med luft är 3,4 - 10,8%, i en blandning med syre 2,5 - 60%. Blandningar av metylacetylen och propadien är termodynamiskt instabila, så en stabilisator tillsätts till MAPP-kompositionen. Nedbrytningen av metylacetylen, liknande acetylen, sker med en stor frisättning av värme. Flamtemperaturen för MAPP (2900°C) är nära acetylentemperaturen. MAPP används för syrgasskärning och svetsning och andra gasflammor.

MAF bränsle- metylacetylenpropadienfraktion är ett avfall från olifinframställning, samt ett avfall från framställning av eten och monovinylacetylen. Denna fraktion innehåller 48 - 75% blandning av metylacetylen och propadien och stabilisatorer: 3% propen, 15% propan, 7% andra kolväten. Explosionsgränserna för MAF är desamma som för MAPP. MAF är okänslig för chock. MAF-cylindrar exploderar inte när de placeras bredvid en brinnande cylinder. Blandningen är inert vid temperaturer upp till 215°C och tryck upp till 20 kgf/cm2. Vid kontakt med koppar bildas explosiva föreningar - kopparacetylenider. MAF-flammans utbredningshastighet är 470 cm/s. Kapaciteten hos cylindrar för flytande gaser är 40 eller 55 dm 3; väggtjocklek 3 mm. Det maximala driftstrycket (kgf/cm2) i flaskor för flytande gaser är annorlunda: för propan högst 16, för propen 20, för butan och buten 3,8. Fyllningskoefficienten för cylindrar med flytande gaser (i kgf/m 3) kommer följaktligen att vara lika med: 425 för propan, 445 för propen, 448 för butan och 526 för butylen. Påfyllningskoefficienten anger gasens massa i kg per 1 m 3 cylindervolym och bör inte överstiga de värden som anges för varje gas.