Бесцветный газ, слаборастворимый в воде, несколько легче атмосферного воздуха, относящийся к классу алкинов и представляющий собой ненасыщенный углерод называют ацетиленом. В его структуре все атомы имеют между собой тройную связь. Это вещество закипает при температуре — 830 °С. Формула ацетилена говорит о том, что в его состав входят только углерод и водород.
Ацетилен в баллонах
Ацетилен – это опасное вещество, которое при неаккуратном обращении с ним может взорваться. Именно поэтому для хранения этого вещества используют специально оснащенные емкости. Газ при соединении с кислородом горит, и температура может достигать 3150 °С.
Получение ацетилена
Ацетилен можно получить в лабораторных и промышленных условиях. Для получения ацетилена в лаборатории достаточно на карбид кальция (это его формула — СаС2) капнуть небольшое количество воды. после этого начинается бурная реакция выделения ацетилена. Для ее замедления допустимо использовать поваренную соль (формула NaCl).
В промышленных условиях все несколько сложнее. Для производства ацетилена применяют пиролиз метана, а так же пропана, бутана. В последнем случае формула ацетилена будет содержать большое количество примесей.
Карбидный способ производства ацетилена обеспечивает производство чистого газа. Но, такой метод получения продукта должен быть обеспечен большим количеством электроэнергии.
Пиролиз не требует большого количества электричества, все дело в том, что для производства газа, необходимо выполнить нагрев реактора и для этого используют газ, циркулирующий в первом контуре реактора. Но в потоке, который там перемещается, концентрация газа довольно мала.
Выделение ацетилена с чистой формулой во втором случае не самая простая задача и ее решение обходится довольно дорого. Существует несколько способов производства формулы ацетилена в промышленных условиях.
Электрический крекинг
Превращение метана в ацетилен происходит в электродуговой печи, при этом ее нагревают до температуры в 2000-3000 °С. При этом, напряжение на электродах достигает 1 кВ. Метан разогревают до 1600 °С. Для получения одной тонны ацетилена необходимо затратить 13 000 кВт×ч. Это существенный недостаток производства формулы ацетилена.
Технологическая схема крекинга
Пиролиз окислительный
Этот способ основан на перемешивании метана и кислорода. После производства смеси, часть ее отправляют на сжигание и полученное тепло отправляют на нагревание сырья до температуры в 16000 °С. Такой процесс отличается непрерывностью и довольно скромными затратами электрической энергии. На сегодня этот метод чаще всего можно встретить на предприятиях по производству ацетилена.
Технологическая схема процесса окислительного пиролиза
Кроме перечисленных технологий производства формулы ацетилена применяют такие как — гомогенный пиролиз, низкотемпературную плазму. Все они отличаются количеством энергетических затрат и в итоге разными характеристиками получаемого газа и его формулой.
Преимущества
Упоминание о газовой сварке моментально наводит на мысли об ацетилене. Действительно для этого процесса чаще всего применяют этот газ. Он в сочетании с кислородом обеспечивает самую высокую температуру горения пламени.
Но в последние годы из-за развития различных видов сварки использование этого вида соединения металлов несколько снизилось. Более того, в некоторых отраслях произошел полный отказ от применения этих технологий.
Но для выполнения определенного вида ремонтных работ она до сих пор остается незаменима.
Применение ацетилена позволяет получить следующие преимущества:
- максимальная температура пламени;
- существует возможность генерации ацетилена непосредственно на рабочем месте или приобретения его в специальных емкостях;
- довольно низкая стоимость, в сравнении с другими горючими газами.
Вместе с тем, у ацетилена есть и определенные недостатки, которые ограничивают его использование. Самый главный — это взрывоопасность. При работе с этим газом необходимо строго соблюдать меры безопасности. В частности, работы должны выполняться в хорошо проветриваемом помещении. При нарушении режимов работы возможно появление некоторых дефектов, например, пережогов.
Формула ацетилена
Строение молекулы ацетилена
Ацетилен имеет простую формулу — С2Н2. Относительно дешевый способ его получения путем перемешивания воды и карбида кальция сделал его самым применяемым газом для соединения металлов. Температура с которой горит смесь кислорода и ацетилена вынуждает выделяться твердые частицы углерода.
Ацетилен можно доставить к месту выполнения работ в специальных емкостях (газовых баллонах), а можно получить его непосредственно на рабочем месте используя для этого специально сконструированный реактор. Где происходит смешивание воды и карбида кальция.
Химические и физические свойства
Некоторые химические свойства
Свойства ацетилена во многом определены его формулой. То есть наличием атомов углерода и водорода связанных между собой.
Смешивание ацетилена с водой, при добавлении катализаторов типа солей ртути, приводит к получению уксусного альдегида. Тройная связь атомов, содержащихся в молекуле ацетилена приводит к тому, что при сгорании она выделяет 14 000 ккал/куб. м. В процессе сгорания температура поднимается до 3000 °C.
Этот газ, при соблюдении определенных условий, может превращаться в бензол. Для этого необходимо разогреть его до 4000 °С и добавить графит.
Водород, содержащийся в молекулах показывает кислотные свойства. То есть они довольно легко отрываются от молекулы в виде протонов. Ацетилен в состоянии обесцвечивает воду содержащую бром и раствор «марганцовки».
Молярная масса ацетилена составляет 26,04 г/моль. Плотность ацетилена 1,1 кг/м³.
Физические свойства
В стандартных условиях ацетилен представляет собой бесцветный газ, который практически не растворяется в воде. Он начинает кипеть в -830 °С. При сжимании он начинает разлагаться с выделением большого количества энергии. Поэтому для его хранения применяют стальные баллоны способные хранить газ под высоким давлением.
Этот газ недопустимо выпускать в атмосферу. Его формула может отрицательно сказываться на окружающей среде.
Технология и режимы сварки
Ацетилено — кислородные смеси применяют для соединения деталей из углеродистых и низколегированных сталей. Например, этот метод широко применяют для создания неразъемных соединений трубопроводов. Например, труб диаметром 159 мм с толщиной стенок не более 8 мм. Но существуют и некоторые ограничения, так соединение таким методом сталей марок 12×2M1, 12×2МФСР недопустимо.
Сварка при помощи ацетилена
Пламя при ацетиленовой сварке
Выбор параметров режима
Для приготовления смеси необходимой для соединения металлов используют формулу 1/1,2. При обработке заготовок из легированных сталей сварщик должен отслеживать состояние пламени. В частности, нельзя допускать переизбытка ацетилена.
Расход смеси с формулой кислород/ацетилен составляет 100-130 дм3/час на 1 мм толщины. Мощность пламени регулируют с помощью горелки, которые подбирают в зависимости от используемого материала, его характеристик, толщины и пр
Для выполнения сварки при помощи ацетилена применяют сварочную проволоку. Ее марка должна соответствовать марке сталей свариваемых деталей. Диаметр проволоки определяют в зависимости от толщины свариваемого металла.
Для удобства технологов и непосредственно сварщиков существует множество таблиц, на основании которых можно довольно легко выбрать сварочный режим. Для этого необходимо знать следующие параметры:
- толщину стенки свариваемых заготовок;
- вид сварки — левый, правый;
На основании этого можно определить диаметр присадочной проволоки и подобрать расход ацетилена. К примеру, толщина составляет 5-6 мм, для выполнения работ будет использован наконечник № 4.
То есть на основании табличных данных диаметр проволоки будет составлять для левой сварки 3,5 мм, для правой 3.
Расход ацетилена в таком случае будет составлять при левом способе 60 -780 дм3/час, при правом 650-750 дм3/час.
Сварку выполняют небольшими участками по 10-15 мм. Работа производится в следующей последовательности. На первом этапе выполняют оплавление кромок. После этого выполняют наложение корня шва.
По окончании формирования корня, можно продолжать сварку далее. Если толщина заготовок составляет 4 мм то сварку допустимо выполнять в один слой. Если толщина превышает указанную, то необходимо наложить второй.
Его укладывают только после того, как выполнен корень шва по всей заданной длине.
Для улучшения качества сварки допускается выполнение предварительного нагрева. То есть будущий сварной стык прогревают с помощью горелки. Если принят за основу такой способ, то прогрев надо выполнять после каждой остановки заново.
Выполнение швов газом может выполняться в любом пространственном положении. Например, при выполнении вертикального шва существуют свои особенности. Так, вертикальный шов должен исполняться снизу вверх.
При выполнении сварочных работ перерывы в работе недопустимы, по крайней мере до окончания всей разделки шва. При остановке в работе горелку необходимо отводить медленно, в противном случае, могут возникнуть дефекты шва — раковины и поры. Интересная особенность существует при сварке трубопроводов, в ней не допустим сквозняк и поэтому концы труб необходимо заглушать.
Виды ацетилена
Промышленность выпускает два вида ацетилена — твердый и в виде газа.
Ацетилен обладает резким запахом и это дает определённые преимущества при его утечке. По своей массе он близок к атмосферному воздуху.
Жидкий
Жидкий ацетилен не обладает ни каким цветом. У него есть одна особенность он преломляет цвет. Ацетилен и жидкий, и газообразный, представляет собой опасное вещество.
То есть при нарушении правил обращения с ним взрыв может произойти в любую секунду, даже при комнатной температуре. Для повышения безопасности при обращении с ним, применяют так называемую флегматизацией.
То есть в ёмкости, предназначенной для хранения ацетилена размещают пористое вещество. Которое снижает его опасность
Реакции ацетилена
Ацетилен вступает в реакцию с различными соединениями, например, солями меди и серебра. В результате таких взаимодействий получают вещества под названием ацетилениды. Их отличительная черта — взрывоопасность.
Получение ацетилена
Горение ацетилена
Реакция окисления ацетилена
Реакция полимеризации
Реакция замещения ацетилена
Использование ацетилена
Кроме сварки ацетилен применяют в следующих случаях:
- для получения яркого света в автономных источниках света (карбидная лампа);
- при изготовлении взрывчатых веществ, это уже упоминавшиеся ацетилениды;
- получения некоторых химических веществ, например, уксуса, спирта, полимеров и пр;
- кроме этого, ацетилен нашел свое применение и в ракетной технике, в качестве компонента топлива.Резка металла при помощи ацетилена
Использование ацетилена в лампе
Стандарты
Производители ацетилена руководствуются при его получении требованиями ГОСТ 5457-75. В нем определены требования к газообразному и жидкому ацетилену.
Скачать ГОСТ 5457-75
Газ в баллоне
Для хранения и транспортировки ацетилена применяют газовые баллоны. Для изготовления этого устройства применяют бесшовную трубу, которую производят на основании ГОСТ 949-73.
В нижней части корпуса устанавливают специальную опору, которая позволяет его устанавливать в вертикальное положение. В верхней части баллона устанавливают вентиль, через который выполняют заправку/отдачу газа. Эти вентили выпускают под маркой ВБА-1 или BA-I.
Их применение допустимо только на баллонах предназначенном для хранения этого газа.
Ацетилен в баллонах
На поверхности баллона должны быть выбиты следующие данные:
Товарный знак производителя, дата производства, параметры давления и некоторые другие, которые характеризуют это изделие.
На поверхность баллонов наносят краску белого цвета. Кроме этого, в обязательном порядке должны быть нанесена надпись АЦЕТИЛЕН. При этом высота шрифта не должна быть менее 6 см.
Баллон заполняют пористым наполнителем. Его задача более равномерное распределение газа внутри баллон, другая задача заключается в предохранении газа от распада.
Ацетилен, получение, свойства, химические реакции
- Ацетилен, C2H2 – органическое вещество класса алкинов, непредельный углеводород.
- Ацетилен, формула, газ, характеристики
- Физические свойства ацетилена
- Химические свойства ацетилена
- Получение ацетилена в промышленности и лаборатории
- Химические реакции – уравнения получения ацетилена
- Применение и использование ацетилена
- Взрывоопасность ацетилена и безопасность при обращении с ним
Ацетилен, формула, газ, характеристики:
Ацетилен (также – этин) – органическое вещество класса алкинов, непредельный углеводород, состоящий из двух атомов углерода и двух атомов водорода.
Химическая формула ацетилена C2H2. Структурная формула ацетилена СH≡CH. Изомеров не имеет.
Строение молекулы ацетилена:
Ацетилен имеет тройную связь между атомами углерода.
Ацетилен – бесцветный газ, без вкуса и запаха. Однако технический ацетилен содержит примеси – фосфористый водород, сероводород и пр., которые придают ему резкий запах.
Легче воздуха. Плотность по сравнению с плотностью воздуха 0,9.
Очень горючий газ. Пожаро- и взрывоопасен.
Ацетилен относится к числу немногих соединений, горение и взрыв которых возможны в отсутствии кислорода или других окислителей.
Смеси ацетилена с воздухом взрывоопасны в очень широком диапазоне концентраций. Взрывоопасность уменьшается при разбавлении ацетилена другими газами, например азотом, метаном или пропаном.
Ацетилен требует большой осторожности при обращении. Может взрываться от удара, при нагреве до 500 °C или при сжатии выше 0,2 МПа при комнатной температуре.
Струя ацетилена, выпущенная на открытый воздух, может загореться от малейшей искры, в том числе от разряда статического электричества с пальца руки.
Для хранения ацетилена используются специальные баллоны, заполненные пористым материалом, пропитанным ацетоном. В них ацетилен хранится в виде раствора с ацетоном.
Малорастворим в воде. Очень хорошо растворяется в ацетоне. Хорошо растворяется в других органических веществах (бензине, бензоле и пр.)
Ацетилен обладает незначительным токсическим действием.
Физические свойства ацетилена:
| Наименование параметра: | Значение: |
| Цвет | без цвета |
| Запах | без запаха |
| Вкус | без вкуса |
| Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.) | газ |
| Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3 | 1,0896 |
| Плотность (при 0 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3 | 1,173 |
| Температура плавления, °C | -80,8 |
| Температура кипения, °C | -80,55 |
| Тройная точка, °C | 335 |
| Температура самовоспламенения, °C | 335 |
| Давление самовоспламенения, МПа | 0,14-0,16 |
| Критическая температура*, °C | 35,94 |
| Критическое давление, МПа | 6,26 |
| Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом, % объёмных | от 2,1 до 100 |
| Удельная теплота сгорания, МДж/кг | 56,9 |
| Температура пламени, °C | 3150-3200 |
| Молярная масса, г/моль | 26,038 |
* при температуре выше критической температуры газ невозможно сконденсировать ни при каком давлении.
Химические свойства ацетилена:
Химические свойства ацетилена аналогичны свойствам других представителей ряда алкинов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:
- 1. галогенирование ацетилена:
- СH≡CH + Br2 → CHBr=CHBr (1,2-дибромэтен);
- CHBr=CHBr + Br2 → CHBr2-CHBr2 (1,1,2,2-тетрабромэтан).
- Реакция протекает стадийно с образованием производных алканов.
- В ходе данной реакции ацетилен обесцвечивает бромную воду.
- 2. гидрогалогенирование ацетилена:
СH≡CH + HBr → CH2=CHBr (бромэтен).
- 3. гидратация ацетилена (реакция Михаила Григорьевича Кучерова, 1881 г.):
CH≡CH + H2O → [CH2=CH-OH] (енол) → CH3-CH=O (уксусный альдегид ) (kat = HgSO4, Hg(NO3)2).
- 4. тримеризация ацетилена (реакция Николая Дмитриевича Зелинского, 1927 г.):
3СH≡CH → C6H6 (бензол) (kat = активированный уголь, to = 450-500 оС).
Реакция тримеризации ацетилена является частным случаем реакции полимеризации ацетилена и происходит при пропускании ацетилена над активированным углем при температуре 450-500 оС.
- 5. димеризация ацетилена:
- СH≡CH + СH≡CH → CH2=CH-С≡CH (винилацетилен) (kat = водный раствор CuCl и NH4Cl).
- Реакция димеризации ацетилена является частным случаем реакции полимеризации ацетилена.
- 2СH≡CH + 5О2 → 4CО2 + 2H2О.
- Ацетилен горит белым ярким пламенем.
- Протекание реакции и её продукты определяются средой, в которой она протекает.
- 8. восстановления ацетилена:
СH≡CH + Н2 → C2H4 (этилен) (kat = Ni, Pd или Pt, повышенная to);
СH≡CH + 2Н2 → C2H6 (этан) (kat = Ni, Pd или Pt, повышенная to).
Получение ацетилена в промышленности и лаборатории. Химические реакции – уравнения получения ацетилена:
Ацетилен в лабораторных условиях получается в результате следующих химических реакций:
- 1. действия воды на карбид кальция:
CаС2 + H2О → Cа(ОH)2 + C2H2.
- 2. дегидрирования метана:
2CH4 → C2H2 + 3H2 (при to > 1500 оС).
- 3. дегидрирования этилена:
- CH2=CH2→ СH≡CH +H2 (kat = Pt, Ni, Al2O3, Cr2O3, to = 400-600 °C).
- Ацетилен в промышленности получают следующими способами и методами:
- Сначала получают известь из карбоната кальция.
CаСО3 → CаО + CO2. (to = 900-1200 оС).
Затем получают карбид кальция, сплавляя оксид кальция и кокс в электропечах при температуре 2500-3000 °С.
CаО + 3С → CаС2 + CO. (to = 2500-3000 оС).
- Далее карбид кальция обрабатывают водой по известной реакции.
- CаС2 + H2О → Cа(ОH)2 + C2H2.
- В итоге получается ацетилен высокой чистоты – 99,9 %.
- 5. высокотемпературным крекингом метана:
Высокотемпературный крекинг метана осуществляется по известной реакции дегидирования метана в электродуговых печах при температуре 2000-3000 °С и напряжении между электродами 1000 В. Выход ацетилена составляет 50 %.
- 6. различными способами пиролиза метана:
Разновидностью высокотемпературного крекинга метана являются регенеративный пиролиз (Вульф-процесс), окислительный пиролиз (Заксе-процесс или BASF-процесс), гомогенный пиролиз, пиролиз в среде низкотемпературной плазмы.
Так, в ходе регенеративного пиролиза сначала сжигают метан и разогревают насадку печи до 1350-1400 °С. Затем через разогретую насадку на доли секунды пропускают метан, в результате образуется ацетилен.
В ходе окислительного пиролиза метан смешивают с кислородом и сжигают. Образующееся тепло служит для нагрева остатка метана до 1600 °С, который дегидрирует в ацетилен. Выход ацетилена составляет 30-32 %.
В ходе гомогенного пиролиза метан и кислород сжигают в печи при температуре 2000 °С. Затем предварительно нагретый до 600 °С остаток метана пропускают через печь, в результате образуется ацетилен.
При пиролизе в среде низкотемпературной плазмы метан нагревают струей ионизированного газа (аргона или водорода).
Применение и использование ацетилена:
- – как сырье в химической промышленности для производства уксусной кислоты, этилового спирта, растворителей, пластических масс, синтетических каучуков, ароматических углеводородов,
- – для газовой сварки и резки металлов,
- – для получения технического углерода,
- – как источник очень яркого, белого света в автономных светильниках, где он получается реакцией карбида кальция и воды.
Взрывоопасность ацетилена и безопасность при обращении с ним:
- Ацетилен обладает взрывоопасными свойствами.
- Поэтому обращение с ацетиленом требует строгого соблюдения правил техники безопасности.
- Ацетилен горит и взрывается даже в отсутствии кислорода и других окислителей.
- Смеси ацетилена с воздухом взрывоопасны в очень широком диапазоне концентраций.
- Струя ацетилена, выпущенная на открытый воздух, может загореться от малейшей искры, в том числе от разряда статического электричества с пальца руки.
Взрываемость ацетилена зависит от множества факторов: давления, температуры, чистоты ацетилена, содержания в нем влаги, наличия катализаторов и пр. веществ и ряда других причин.
Температура самовоспламенения ацетилена при нормальном – атмосферном давлении колеблется в пределах 500-600 °C.
При повышении давления существенно уменьшается температура самовоспламенения ацетилена. Так, при давлении 2 кгс/см2 (0,2 МПа, 1,935682 атм.) температура самовоспламенения ацетилена равна 630 °C.
А при давлении 22 кгс/см2 (2,2 МПа, 21,292502 атм.) температура самовоспламенения ацетилена равна 350 °С.
Присутствие в ацетилене частиц различных веществ увеличивают поверхность его контакта и тем самым снижает температуру самовоспламенения при атмосферном давлении.
Например, активированный уголь снижает температуру самовоспламенения ацетилена до 400 °С, гидрат оксида железа (ржавчина) – до 280-300 °С, железная стружка – до 520 °С, латунная стружка – до 500-520 °С, карбид кальция – до 500 °С, оксид алюминия – до 490 °С, медная стружка – 460 °С, оксид железа – 280 °С, оксид меди – до 250 °С.
Взрывоопасность ацетилена уменьшается при разбавлении ацетилена другими газами, например азотом, метаном или пропаном.
При определенных условиях ацетилен реагирует с медью, серебром и ртутью образуя взрывоопасные соединения. Поэтому при изготовлении ацетиленового оборудования (например, вентилей баллонов) запрещается применять сплавы, содержащие более 70 % Cu.
Для хранения и перевозки ацетилена используются специальные стальные баллоны белого цвета (с красной надписью «А»), заполненные инертным пористым материалом (например, древесным углём). При этом ацетилен хранится и перевозится в указанных баллонах в виде раствора ацетилена в ацетоне под давлением 1,5-2,5 МПа.
Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.com
карта сайта
как получить ацетилен реакция ацетилен этен 1 2 вещество кислород водород связь является углекислый газ бромная вода
уравнение реакции масса объем полное сгорание моль молекула смесь превращение горение получение ацетилена
напишите уравнение реакций ацетилен
Ацетилен — свойства, методы получения и сферы применения
66.RU от партнеров
В статье расскажем о том, в каких формах встречается ацетилен, как его получают и где используют.
Ацетилен или этин — органическое соединение (обозначается как C2H2), относящееся к алкинам. В нормальных условиях — бесцветный газ с резким запахом и повышенными показателями горючести. Ацетилен технический широко применяют в металлургии при сварке или резке металлов.
Физические и химические свойства ацетилена
По своему агрегатному состоянию вещество может быть:
- Жидким — обладает высокой степенью взрыво- и пожароопасности.
- Газообразным — узнаваемый запах дает преимущество перед O2 или N2, потому что легче определить утечку.
Соединение углерода и водорода обеспечивает несколько основных химических свойств:
- При добавлении воды, а также определенных катализаторов (например, солей ртути) можно производить уксусный альдегид.
- С изменением количества содержащегося водорода, варьируются важные кислотные параметры.
- При значительном повышении температуры и добавлении графита смесь полимеризуется в бензол.
С точки зрения физических свойств можно выделить температуру кипения −83,8 °C, достаточно слабую растворимость в воде, способность к выделению энергии при сжатии.
Способы получения и преимущества вещества
При промышленных масштабах производства ведущая технология — это пиролиз углеводородов. В частности, пропан-бутана или метана. Альтернатива — карбидный метод для получения чистого ацетилена. Но он значительно более энергоемок.
Популярность ацетилена для проведения сварочных работ обусловлена несколькими преимуществами:
- умеренная стоимость;
- повышенная температура пламени;
- возможность создания газа прямо на месте его применения.
Важное ограничение — взрывоопасность при работе с высококонцентрированным веществом. Надо наладить эффективное проветривание, контролировать состояние тары.
Сферы применения и безопасное хранение
Кроме металлургических техпроцессов, ацетилен используют при производстве:
- взрывчатки;
- топлива для ракетных двигателей;
- карбидных ламп;
- различных химических веществ — растворителей, каучука, этилового спирта и т. д.
66.RU от партнеров
Для обеспечения безопасного хранения баллонов необходимо регулярно мониторить их состояние. Освидетельствование — обязательная процедура, которая позволяет своевременно выявить повреждения — коррозию, вмятины.
В складском помещении необходима постоянная вентиляция, а тара — надежно зафиксирована во избежание давления или ударов. Категорически запрещено расположение в непосредственной близости обогревательных приборов или других источников тепла.
Чтобы не сомневаться в приобретаемой продукции, обращайтесь в проверенные компании с постоянным контролем качества налаженной системой транспортировки.
Источник: https://tantal-d.ru/spravochnaya-informaciya/acetilen-svojstva-kak-poluchayut-gde-primenyayut/
Получение и применение ацетилена
Прежде чем приступить к объяснению, где применяется ацетилен, давайте рассмотрим, как его получить.
Содержание
- Получение ацетилена производят двумя основными способами:
- На данный момент способ получения ацетилена из карбида кальция используется редко, поскольку он довольно громоздкий, дорогой и требующий затрат большого количества электроэнергии.
- Поэтому на смену ему пришел способ получения ацетилена из природного газа (метана) термоокислительным пиролизом метана с кислородом (так называемый пиролизный ацетилен).
- Пиролизный ацетилен получают путем сжигания метана в смеси с кислородом в реакторах при температуре 1300-1500°C. В результате чего получается смесь, которая содержит:
- ацетилен — до 8%;
- водород — 54%;
- окись углерода — 25%;
- примеси – до 13%.
При помощи растворителя (диметилформамида) из нее извлекается ацетилен концентрации 99,0-99,2%.
Оставшаяся часть пиролизных газов используется для производства аммиака и других продуктов.
Также ацетилен получают путем разложения жидких горючих (нефть, керосин) действием электродугового разряда, который называется электропиролизом.
Пиролизный и электропиролизный ацетилена по своим свойствам является идентичным ацетилену, получаемому из карбида кальция, но дешевле на 30-40%.
Ацетилен применяется при всех процессах газопламенной обработки металлов (газовой сварке и газовой резки), благодаря высокой температуре пламени, достигнуть которой при использовании других горючих не удается.
Для пайки, резки, наплавки, газопламенной закалки, металлизации, газопрессовой сварки, сварки цветных металлов и сплавов с успехом применяются газы-заменители ацетилена:
- пропано-бутановые смеси
- городской газ
- природные газы
- водород
- пары бензина
- пары керосина
- МАФ
- и др.
- По химическому составу все они, за исключением водорода, представляют собой или соединения, или смеси различных углеводородов.
- Правильный выбор и использование газов-заменителей позволяет добиться высокого качества сварки и резки, а при газовой резке металлов малых толщин дает более высокую чистоту резки.
- Газовая сварка возможна при условии, что температура пламени в два раза превышает температуру плавления свариваемого металла. Поэтому газы-заменители температура пламени которых ниже, чем у ацетилена применяют для сварки металлов с температурой плавления ниже, чем у сталей
- Для газовой резки выбор горючего газа основывается на его теплотворной способности, но необходимо учитывать, что газ при сгорании в смеси с кислородом должен образовывать пламя с температурой не ниже 2000°C.
- Давайте остановимся еще на некоторых особенностях применения ацетилена при газовой сварке – влияние примесей на качество сварного шва. Вредное влияние имеют следующие примеси:
- сероводород
- фосфористый водород
Вышеуказанные примеси обязательно удаляются из ацетилена, не только из-за влияния на качество сварного шва, но также из-за пагубного влияния на органы дыхания и зрения сварщика (см. статью Взрывоопасность, ядовитость и самовоспламенение ацетилена).
Сероводород при сгорании образовывает серную кислоту, которая при переходе в металл сварного шва вызывает красноломкость. Установлено, что наличие сероводорода до 0,007% не оказывает вредного влияния на прочность сварного шва.
Определить наличие сероводорода в ацетилене довольно легко, необходимо поднести фильтровальную бумагу, смоченную в растворе хлористой ртути под струю ацетилена. При наличии сероводорода — бумага побелеет.
Процесс очистки от сероводорода тоже довольно простой – необходимо ацетилен пропустить через воду, в результате чего сероводород растворится в воде.
Фосфористый водород при сгорании образовывает фосфорную кислоту, которая при переходе в металл сварного шва вызывает хладноломкость. Установлено, что наличие фосфористого водорода до 0,027% не оказывает вредного влияния на прочность сварного шва.
Для определения наличия фосфористого водорода необходимо кусок фильтровальной бумаги, смоченный в десятипроцентном растворе азотнокислого серебра поднести под струю ацетилена. При содержании 0,01% фосфористого водорода бумага принимает отчетливую светло- желтую окраску, при содержании более 0,02% — бумага темнеет.
Химическим путем очистка ацетилена от фосфористого водорода производится путем пропускания через особую очистительную массу – гератоль. Гератоль представляет собой массу желтого цвета, которая в результате взаимодействия с фосфористым водородом приобретает зеленый цвет.
Помимо газопламенной обработки ацетилен используют в области химической промышленности в качестве основного исходного вещества для получения ряда важнейших продуктов органического синтеза: синтетического каучука, пластмасс, растворителей, уксусной кислоты и т. п. Далее мы рассмотрим, как ацетилен используется для получения тех или иных химических соединений.
Продуктом присоединения воды к ацетилену является уксусный альдегид. Впервые этот синтез был осуществлен М. Г. Кучеровым в 1881 г. Реакция протекает по уравнению:
HC = CH + H2O ? CH3 — CHО
Реакция проводится пропусканием ацетилена через сернокислый раствор соли окиси ртути при температуре 70-80°C.
Применение этой реакции явилось началом промышленного синтеза органических веществ с применением ацетилена в качестве исходного продукта.
- При пропускании смеси ацетилена и паров воды в соотношении примерно 1:10 при температуре 430-450°C над цинк-ванадиевым катализатором происходит образование ацетона по уравнению:
- 2C2H2 + 3H2O ? CH3-CО-CH3 + CО2 + H2О
- Указанный процесс нашел применение в промышленных масштабах.
- При взаимодействии ацетилена с хлористым водородом при 200°C над катализатором, представляющим собой двухлористую ртуть, нанесенную на активированный уголь, образуется хлористый винил по уравнению:
- C2H2 + HCl ? CH2 = CHCl
- C уксусной кислотой также в присутствии ртутных солей ацетилен образует винилацетат:
- C2H3 + CH3COOH ? CH2 = CH-ОCО-CH3
- Хлористый винил и винилацетат широко применяются при производстве пластмасс.
- При пропускании ацетилена через насыщенный раствор однохлористой меди и хлористого аммония при температуре 50°C образуется винилацетилен.
- Реакция протекает по уравнению:
CH ? CH + CH ? CH ? CH ? C-CH ? CH2
В результате присоединения хлороводорода к винилацетилену образуется хлоропрен, который способен к быстрой и самопроизвольной полимеризации с образованием каучука высоких технических качеств.
Химия винилацетилена нашла широкое теоретическое обобщение, что позволило значительно расширить область применения этого продукта.
- При взаимодействии ацетилена со спиртами в щелочном растворе образуются простые виниловые эфиры.
- Так, например, реакция между ацетиленом и этиловым спиртом протекает по уравнению:
- C2H2 + C2H5OH ? H2C = CH-O-C2H5
Эта реакция была открыта А. Е. Фаворским в 1887 г.
Подводя итог всему вышенаписанному, мы установили, что ацетилен получают не только из карбида кальция, но также путем сжигания метана. При этом выяснили, что ацетилен применяют не только для газовой сварки и газовой резки, но и в химической отрасли для получения пластмасс, растворителей и т. д.
Загрузка...
