Что тяжелее воздух или ацетилен
Содержание
История получения ацетилена
В 1836 г. в Бристоле на заседании Британской ассоциации Эдмунд Дэви (Edmund Davy), профессор химии Дублинского Королевского общества и двоюродный брат Гемфри Дэви (Humphry Davy), сообщил:
Дэви получил карбид калия К2С2 и обработал его водой.
В статье о получении карбида кальция мы писали о том, что его «двууглеродистый водород» впервые был назван ацетиленом французским химиком Пьером Эженом Марселеном Бертло (Marcellin Berthelot) в 1860 г. Только через 60 лет после открытия Дэви предсказанное им использование ацетилена для освещения явилось первым толчком для его промышленного получения.
Получение ацетилена
Получение ацетилена производится двумя основными способами:
А вот какой способ сейчас более распространён можно узнать из статьи о получении ацетилена.
Применение ацетилена
Применение ацетилена при газовой сварке обусловлено тем, что у него самая большая температуры горения. Но он также нашел свое применение в химической отрасли для получения пластмасс, синтетического каучука, уксусной кислоты и растворителей. Более подробный ответ по данному вопросу можно найти в статье о применении ацетилена.
Горение ацетилена
312?1,1709?1000/26,036 = 14000 ккал/м 3
Низшая теплотворная способность при тех же условиях может быть принята QH = 13500 ккал/м 3 (55890 кДж/м 3 ).
Реакция неполного горения ацетилена протекает на внешней оболочке светящегося внутреннего конуса пламени, причем под влиянием высокой температуры на внутренней поверхности конуса происходит распад С2Н2 на его составляющие по реакции:
где Q4?54 ккал/моль или 2070 ккал/кг С2H2.
При содержании С2Н2 в смеси около 45% (т. е. при отношении кислорода к ацетилену, примерно равном 1,25) достигается максимальная температура горения ацетилена, которая составляет 3200°С.
Следовательно, температура пламени изменяется в зависимости от состава смеси.
При содержании 27% С2Н2 достигается максимальная скорость воспламенения ацетилено-кислородной смеси, которая равна 13,5 м/сек.
Следовательно, в зависимости от состава смеси также изменяется и скорость воспламенения.
Данные зависимостей скорости воспламенения и температуры пламени и от содержания в ней ацетилена представлены ниже в таблице.
| Содержание С2Н2 в смеси в объемных процентах | 12 | 15 | 20 | 25 | 27 | 30 | 32 | 35 | 40 | 45 | 50 | 55 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Максимальная температура горения ацетилена, °С | — | 2920 | 2940 | 2960 | 2970 | 2990 | 3010 | 3060 | 3140 | 3200 | 3070 | 2840 |
| Скорость воспламенения смеси, м/сек | 8,0 | 10,0 | 11,8 | 13,3 | 13,5 | 13,1 | 12,5 | 11,3 | 9,3 | 7,8 | 6,7 | — |
Необходимо понимать, что полное сгорание ацетилено-воздушной смеси достигается при наличии в ней не более 1?100/(1+11,905)=7,75% ацетилена (так называемая стехиометрическая смесь). При этом продуктами реакции являются только углекислый газ (СО2) и вода (H2О). При содержании ацетилена более 17,37% в виде сажи выделяется свободный углерод.
Хранение и транспортировка ацетилена
Ацетилен выпускают по ГОСТ 5457 растворенным и газообразным. Хранят и транспортируют его в растворенном состоянии в специальных стальных баллонах по ГОСТ 949, заполненных пористой, пропитанной ацетоном массой. Ацетилен, растворенный в ацетоне не склонен к взрывчатому распаду.
Баллоны окрашены в серый цвет и надписью красными буквами «АЦЕТИЛЕН» на верхней цилиндрической части.
Максимальное давление ацетилена при заполнении баллона составляет 2,5 МПа (25 кгс/см 2 ), при отстое и охлаждении баллона до 20°С оно снижается до 1,9 МПа (19 кгс/см 2 ). При этом давлении в 40-литровый баллон вмещается 5-5,8 кг С2Н2 по массе (4,6-5,3 м 3 газа при 20°С и 760 мм рт. ст.).
Давление ацетилена в полностью наполненном баллоне изменяется при изменении температуры следующим образом:
| Температура, °С | -5 | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 30 | 40 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Давление, МПа | 1,3 | 1,4 | 14 | 1,7 | 1,8 | 12 | 2,4 | 3,0 |
Другие требования техники безопасности можно узнать из статьи о классе опасности и мерах безопасности при работе с ацетиленом
Физические свойства ацетилена
Физические свойства ацетилена представлены в таблицах ниже.
Коэффициенты перевода объема и массы С2Н2 при Т=15°С и Р=0,1 МПа
Коэффициенты перевода объема и массы С2Н2 при Т=0°С и Р=0,1 МПа
Ацетилен в баллоне
| Наименование | Объем баллона, л | Масса газа в баллоне, кг | Объем газа (м 3 ) при Т=15°С, Р=0,1 МПа |
|---|---|---|---|
| С2Н2 | 40 | 5 | 4,545 |
Благодаря информации в таблице можно дать ответы на часто задаваемые вопросы:
Что тяжелее воздух или ацетилен
Сертификат Качества: ISO 9001:2015
+7 917-480-22-27
gazresyrs0102@mail.ru
ул. Бирский тракт 66
Уфа, Башкортостан
Краткие сведения о кислороде, пропан-бутане и ацетилене
13 апреля, 2020
Краткие сведения о кислороде, пропан-бутане и ацетилене
Кислород – это газ без вкуса, запаха и цвета, не горючий, но активно поддерживает горение, немного тяжелее воздуха. При нормальном атмосферном давлении (760 мм ртутного столба) при температуре 0° С масса 1 м куб. кислорода равна 1.43 кг, а при нормальном атмосферном давлении и температуре 20° С, масса 1 м куб. кислорода равна 1.33 кг, масса 1 м куб воздуха равна 1.29 кг.
Кислород – это газ без вкуса, запаха и цвета, не горючий, но активно поддерживает горение, немного тяжелее воздуха. При нормальном атмосферном давлении (760 мм ртутного столба) при температуре 0° С масса 1 м куб. кислорода равна 1.43 кг, а при нормальном атмосферном давлении и температуре 20° С, масса 1 м куб. кислорода равна 1.33 кг, масса 1 м куб воздуха равна 1.29 кг.
В промышленности кислород получают из атмосферного воздуха методом глубокого охлаждения и ректификации.
Технический кислород для газопламенных работ получают в специальных установках из атмосферного воздуха в жидком состоянии. Жидкий кислород – это легко подвижная, голубоватая жидкость. Температура кипения (начало испарения) жидкого кислорода минус 183° С.
При нормальных условиях и температуре минус 183° С. легко испаряется, превращаясь в газообразное состояние. При повышении температуры интенсивность испарении увеличивается. Из 1 литра жидкого кислорода, образуется около 860 литров газообразного.
Кислород обладает большой химической активностью. Реакция соединения его с маслами, жирами, угольной пылью, ворсинками ткани и т.д., приводит их к мгновенному окислению, самовоспламенению и взрыву при обычных температурах.
Кислород в смеси с горючими газами и парами горючих жидкостей образует в широких пределах взрывчатые смеси.
«Кислород газообразный технический» согласно ГОСТ 5583- 78 выпускается для сварки и резки трех сортов: 1-й – чистотой не менее 99,7%, 2-й – не менее 99,5%, 3-й – не менее 99,2% по объёму. Чем меньше в кислороде газовых примесей, тем выше скорость реза, чище кромки и меньше расход кислорода. На предприятие поставляется в газообразном состоянии, в стальных кислородных баллонах «голубого» цвета ёмкостью 40 дм. куб. и давлением 150 кгс/см2. Сжатый кислород хранят и транспортируют в баллонах по ГОСТ 949-73.
Пропан – технический, бесцветный газ с резким запахом, состоящий из пропана С3Н8 или из пропана и пропилена С3Н6, суммарное содержание которых должно быть не менее 93%. Получают пропан при переработке нефтепродуктов. Пропанобутановая смесь – это смесь газов главным образом технического пропана и бутана. Эти газы относятся к группе тяжёлых углеводородов. Сырьём для их получения являются природные нефтяные газы, отходящие газы нефтеперерабатывающих заводов. Эти газы в чистом виде или в виде смесей при нормальной температуре и на большом повышении давления могут быть переведены из газообразного состояния в жидкое состояние.Хранится и транспортируется пропанобутановая смесь в жидком состоянии, а используется в газообразном.
Газообразная пропанобутановая смесь – это горючий газ без вкуса, запаха и цвета, тяжелее воздуха в 2 раза, поэтому при утечке газа он не рассеивается в атмосфере, а опускается вниз и заполняет углубления пола или местности.
При содержании газа пропан-бутана в воздухе или кислороде до нижнего предела взрываемости и внесении открытого огня происходит горение газа вокруг источника открытого огня.
При содержании газа пропан-бутана в воздухе или кислороде свыше нижнего предела взрываемости и внесении открытого огня или искры происходит пожар, т.е. интенсивное горение газа.
Газообразная пропанобутановая смесь при атмосферном давлении не обладает токсичным (отравляющим) воздействием на организм человека, так как мало растворяется в крови. Но, попадая в воздух, смешивается с ним, вытесняет и уменьшает содержание кислорода в воздухе. Человек, находящийся, а такой атмосфере испытывает кислородное голодание, а при значительных концентрациях газа в воздухе может погибнуть от удушья.
Предельно допустимая концентрация пропан-бутана в воздухе рабочей зоны должна быть не более 300 мг/м 3 (в пересчёте на углерод).При попадании жидкого пропан-бутана на кожные покровы тела, нормальная температура которого 36,6 град. С, происходит быстрое его испарение и интенсивный отбор тепла с поверхности тела, затем наступает обморожение.
По ГОСТ 20448-80 промышленность выпускает пропанобутановую смесь 3 марок:
На предприятия для газопламенной обработки металлов поставляется пропанобутановая смесь в стальных баллонах зимняя и летняя.
Зимняя пропанобутановая смесь содержит 15% пропана, 25% бутана и прочих компонентов.
Летняя пропанобутановая смесь содержит 60% бутана, 40% пропана и прочих компонентов.
Для сжигания I куб. м газообразной пропано-бутановой смеси требуется 25-27 куб. м воздуха или 3,58 – 3,63 кг кислорода.
Температура воспламенения с воздухом:
Температура воспламенения пропанобутановой смеси:
Температура пламени пропанобутановой смеси с кислородом зависит от её состава и равна 2200-2680 град. С. При окислительном пламени (избыток кислорода) температура повышается.
Теплотворная способность пропанобутановой смеси равна 93000 Дж/м куб. (22000 ккал/м куб.).
Скорость горения пропанобутановой смеси:
Пределы взрывоопасности пропан-бутана при нормальном давлении составляют:
Пропанобутановые смеси в жидком виде разрушают резину, поэтому необходимо тщательно следить за резиновыми изделиями, применяемыми в газопламенной аппаратуре, и в случае необходимости производить их своевременную замену.
Наибольшая опасность разрушения резины существует зимой, вследствие большей вероятности попадания жидкой фазы пропанобутановой смеси в рукава.
Ацетилен – это горючий газ, без цвета, вкуса, с резким специфическим чесночным запахом, он легче воздуха. Его плотность по отношению к воздуху 0,9.
При нормальном атмосферном давлении (760 мм ртутного столба) и температуре плюс 20 град. С 1 м куб. имеет массу 1,09 кг, воздух 1,20 кг.
При нормальном атмосферном давлении и температуре от – 82,4 градуса до – 84 градусов С ацетилен переходит из газообразного в жидкое состояние, а при температуре минус 85 град. С затвердевает.
При газопламенной обработке металлов ацетилен используют либо в газообразном состоянии, получая его в передвижных или стационарных ацетиленовых генераторах, либо растворённым в ацетиленовых баллонах. Растворенный ацетилен по ГОСТ 5457-75 представляет собой раствор газообразного ацетилена в ацетоне, распределённый в пористом наполнителе под давлением до 1,9 МПА (19 кгс/см 2 ). В качестве пористых наполнителей используются насыпные – берёзовый активированный уголь (БАЦ) и литые пористые массы.
Основным сырьём для получения ацетилена является карбид кальция. Это твёрдое вещество тёмно-серого или коричневатого цвета. Ацетилен получается в результате разложения (гидролиза) кусков, карбида кальция водой. Выход ацетилена на 1 кг карбида кальция составляет 250 дм куб. Для разложения 1 кг карбида кальция требуется от 5 до 20 дм куб. воды. Карбид кальция транспортируется в герметически закрытых барабанах. Масса карбида в одном барабане от 50 до 130 кг.
При нормальном атмосферном давлении ацетилен с воздухом и кислородом образуют взрывоопасные смеси. Пределы взрывоопасности ацетилена с воздухом:
Пределы взрывоопасности ацетилена с кислородом:
Наиболее взрывоопасные концентрации ацетилена с воздухом и кислородом составляют:
Что тяжелее воздух или ацетилен
Ацетилен применяется в промышленности в качестве горючего для газовой сварки и резки металлов, а также в качестве сырья для различных химических производств.
Ацетилен является химическим соединением углерода и водорода. Технический ацетилен представляет собой бесцветный газ с резким характерным запахом. Длительное вдыхание его вызывает головокружение, тошноту и может привести к отравлению. Ацетилен легче воздуха, хорошо растворяется в различных жидкостях. Особенно хорошо он растворяется в ацетоне. Ацетилен при сгорании в смеси с чистым кислородом дает пламя температурой 3050— 3150° С. Он является взрывоопасным газом.
Ацетилен взрывается при следующих условиях:
1) при повышении температуры свыше 500° С и давления свыше 1,5 ат\
2) смесь ацетилена с кислородом при содержании в ней от 2,8 до 93% ацетилена взрывается при атмосферном давлении от искры, пламени, сильного местного нагрева и пр.;
3) при тех же условиях ацетилено-воздушная смесь взрывается при содержании в ней от 2,8 до 80,7% ацетилена;
4) при длительном соприкосновении ацетилена с медью или серебром образуется взрывчатая ацетиленистая медь или ацетиленистое серебро, которые взрываются при ударе или повышении температуры.
Взрыв ацетилена сопровождается резким повышением давления и температуры и может вызвать тяжелые несчастные случаи и значительные разрушения.
При помещении ацетилена в узкие каналы способность его к взрыву при повышении давления значительно понижается. В промышленности ацетилен получают в результате разложения карбида кальция водой в специальных аппаратах — ацетиленовых генераторах. Получающийся таким образом технический ацетилен обычно содержит вредные примеси: сероводород, аммиак, фосфористый водород, кремнистый водород, которые придают ацетилену резкий запах и ухудшают качество сварки. Примеси удаляют из ацетилена путем промывки в воде и химической очистки специальными очистительными веществами. Кроме того, ацетилен может содержать пары воды и механические частицы (известковая и угольная пыль). Для удаления влаги ацетилен подвергается осушке. Очистка от пыли осуществляется матерчатым фильтром. Для сварки ацетилен можно отбирать из ацетиленопровода, идущего от ацетилено-генераторной станции, либо непосредственно от однопостового генератора. Ацетилен может поставляться также в баллонах под давлением 16ат, растворенный в ацетоне.
Кроме ацетилена, при сварке и резке металлов можно применять и другие горючие газы или пары горючих жидкостей: водород, нефтяной газ, пары бензина, керосина и др.
Водород представляет собой горючий газ без цвета и запаха. Водород — один из самых легких газов. Температура пламени при сгорании в кислороде 2300° С. Водород легко загорается и в определенной смеси с кислородом или воздухом дает взрывчатую смесь, которая носит название гремучего газа. Поэтому при производстве работ по сварке и резке водородом необходимо строго соблюдать правила техники безопасности во избежание взрыва. Получают водород путем разложения воды электрическим током. Хранят его и перевозят в стальных баллонах в газообразном виде под давлением 150ат.
Пропан бутановую смесь получают при добыче и переработке естественных нефтяных газов и нефти. Температура пламени при сгорании смеси в кислороде достигает 2100° С.
При небольшом давлении смеси пропана и бутана сжижаются. Хранение и транспортировка их производятся в стальных баллонах емкостью 33 и 45 кг под давлением до 16 ат, заполняемых жидкой смесью до половины объема, так как при нагревании баллона может значительно повыситься давление, что может привести к взрыву баллона. Смесь применяется для резки, пайки, закалки, сварки свинца, алюминия и стали небольшой толщины.
Нефтяной газ представляет собой смесь горючих газов, обладает неприятным запахом, бесцветен. Получается при переработке нефти и нефтепродуктов. Температура пламени при сгорании в кислороде 2300° С. Хранится и перевозится в газообразном состоянии в баллонах под давлением 150 ат. При этом давлении он частично сжижается. В установке для резки и сварки нефтяным газом требуется испаритель. Применяется для резки, пайки, закалки, сварки стали толщиной до 2—3 мм, сварки латуни, свинца, алюминия.
Коксовый газ — газообразная смесь горючих продуктов, получающихся на коксохимических заводах при выработке из углей кокса. Температура пламени при сгорании в кислороде — около 2000° С.
Доставляется к месту сварки по газопроводу или в баллонах под давлением 150ат. Коксовые газы загрязнены цианистыми соединениями, которые могут привести к отравлениям. Поэтому перед применением их тщательно очищают. Применяется для резки, пайки и сварки легкоплавких металлов.
На места потребления природные газы, как правило, подаются по трубопроводам и сравнительно редко производится транспортировка в газообразном состоянии в баллонах под давлением 150ат. Применяется для сварки легкоплавких металлов, резки и пайки.
Городской газ (московский) является смесью коксового, нефтяного и природных газов. Получается при газификации твердого топлива. Температура пламени при сгорании в кислороде — около 2000° С.
На места потребления для резки и сварки легкоплавких металлов подается по газопроводам или в сжатом виде в баллонах под давлением 150ат.
Бензин представляет собой легко испаряющуюся прозрачную жидкость. Пары бензина при сгорании в кислороде дают температуру 2400° С. Бензин получается при переработке нефти. Хранится и перевозится в жидком виде в сосудах при атмосферном давлении. Для сварки и резки применяется специальная аппаратура. Бензин чаще применяется для резки, чем для сварки.
Керосин для газопламенной обработки используется, как и бензин, в виде паров. С этой целью применяются специальные горелки и резаки, снабженные испарителями. Керосинокислородное пламя имеет более низкую температуру (2700°С), чем бензинокислородное. Тем не менее керосин широко применяется при газовой резке.
Следует иметь в виду, что все рассмотренные газы, а также пары бензина являются взрывоопасными.
Ацетилен
| Ацетилен | |
 | |
 | |
| Общие | |
|---|---|
| Систематическое наименование | Этин |
| Традиционные названия | Ацетилен |
| Химическая формула | C2H2 |
| Физические свойства | |
| Молярная масса | 26,038 [1] г/моль |
| Плотность | 0,001173 [1] г/см³ |
| Термические свойства | |
| Температура плавления | -80, 6 °C |
| Температура кипения | −83,8 °C |
| Энтальпия образования (ст. усл.) | 226,88 кДж/моль |
| Химические свойства | |
| pKa | 25 |
| Структура | |
| Гибридизация | sp |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 74-86-2 |
| SMILES | C#C |
| Номер ООН | 1001 |
Содержание
Физические свойства
При нормальных условиях — бесцветный газ, малорастворим в воде, легче воздуха. Температура кипения −83,8 °C. При сжатии разлагается со взрывом, хранят в баллонах, заполненных кизельгуром или активированным углем, пропитанным ацетоном, в котором ацетилен растворяется под давлением в больших количествах. Взрывоопасный. Нельзя выпускать на открытый воздух. C2H2 обнаружен на Уране и Нептуне.
Химические свойства
Для ацетилена (этина) характерны реакции присоединения:
Ацетилен с водой, в присутствии солей ртути и других катализаторов, образует уксусный альдегид (реакция Кучерова). В силу наличия тройной связи, молекула высокоэнергетична и обладает большой удельной теплотой сгорания — 14000 ккал/м³. При сгорании в кислороде температура пламени достигает 3150 °C. Ацетилен может полимеризироваться в бензол и другие органические соединения (полиацетилен, винилацетилен). Для полимеризации в бензол необходим графит и температура в 400 °C.
Ацетилен обесцвечивает бромную воду и раствор перманганата калия.
Основные химические реакции ацетилена (реакции присоединения, сводная таблица 1.):
Основные химические реакции ацетилена (реакции присоединения, димеризации, полимеризации, цикломеризации, сводная таблица 2.):
История
Открыт в 1836 г. Э. Дэви, синтезирован из угля и водорода (дуговой разряд между двумя угольными электродами в атмосфере водорода) М. Бертло (1862 г.).
Способ производства
В лаборатории ацетилен получают действием воды на карбид кальция см. видео данного процесса (Ф. Вёлер, 1862 г.),
а также при дегидрировании двух молекул метана при температуре свыше 1400 °C:
Применение
Безопасность
Поскольку ацетилен растворим в воде, и его смеси с кислородом могут взрываться в очень широком диапазоне концентраций, его нельзя собирать в газометры.
Ацетилен взрывается при температуре около 500 °C или давлении выше 0,2 МПа; КПВ 2,3-80,7 %, температура самовоспламенения 335 °C. Взрывоопасность уменьшается при разбавлении ацетилена другими газами, например азотом, метаном или пропаном. При длительном соприкосновении ацетилена с медью и серебром образуются ацетилениды меди и серебра, которые взрываются при ударе или повышении температуры. Поэтому при хранении ацетилена не используются материалы, содержащие медь (например, вентили баллонов).
Ацетилен обладает слабым токсическим действием. Для ацетилена нормирован ПДКм.р. = ПДК с.с. = 1,5 мг/м 3 согласно гигиеническим нормативам ГН 2.1.6.1338-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест».
ПДКр.з. (рабочей зоны) не установлен (по ГОСТ 5457-75 и ГН 2.2.5.1314-03), так как концентрационные пределы распределения пламени в смеси с воздухом составляет 2,5-100 %.
Хранят и перевозят его в заполненных инертной пористой массой (например, древесным углем) стальных баллонах белого цвета (с красной надписью «А») в виде раствора в ацетоне под давлением 1,5-2,5 МПа.