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乙炔储存、使用、用途、制备
发布时间:2010/5/15  阅读次数:4187  字体大小: 【】 【】【
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物理特性  
纯乙炔为无色无味的易燃、有毒气体。而电石制的乙炔因混有硫化氢H2S、磷化氢PH3、砷化氢,而带有特殊的臭味。熔点(118.656kPa)-80.8℃,沸点-84℃,相对密度0.6208(-82/4℃),折射率1.00051,折光率1.0005(0℃),闪点(开杯)-17.78℃,自燃点305℃。在空气中爆炸极限2.3%-72.3%(vol)。在液态和固态下或在气态和一定压力下有猛烈爆炸的危险,受热、震动、电火花等因素都可以引发爆炸,因此不能在加压液化后贮存或运输。微溶于水,易溶于乙醇、苯、丙酮有机溶剂。在15℃和1.5MPa时,乙炔在丙酮中的溶解度为237g/L,溶液是稳定的。因此,工业上是在装满石棉等多孔物质的钢桶或钢罐中,使多孔物质吸收丙酮后将乙炔压入,以便贮存和运输。

化学特性

  乙炔(acetylene)最简单的炔烃,又称电石气。分子式CH≡CH,化学式C₂H₂。乙炔分子量 26.4 ,气体比重 0.91( Kg/m3), 火焰温度 3150 ℃, 热值12800 (千卡/m3) 在氧气中燃烧速度 7.5 ,纯乙炔在空气中燃烧2100度左右,在氧气中燃烧可达3600度。
  化学性质很活泼,能起加成、氧化、聚合及金属取代等反应。
  (1)氧化反应:
  a.可燃性:2C₂H₂+5O₂ → 4CO₂+2H₂O 
  现象:火焰明亮、带浓烟 , 燃烧时火焰温度很高(>3000℃),用于气焊和气割。其火焰称为氧炔焰。
  b.被KMnO4氧化:能使紫色酸性高锰酸钾溶液褪色。3CH≡CH + 10KMnO₄ + 2H₂O→6CO₂↑+ 10KOH + 10MnO₂↓
  (2)加成反应:可以跟Br₂、H₂、HX等多种物质发生加成反应。
  如:
  现象:溴水褪色或Br₂的CCl₄溶液褪色
  所以可用酸性KMnO4溶液或溴水区别炔烃与烷烃。
  与H₂的加成
  CH≡CH+H₂ → CH₂=CH₂
  与HX的加成
  如:CH≡CH+HCl →CH₂=CHCl 氯乙烯用于制聚氯乙烯
  (3)“聚合”反应:三个乙炔分子结合成一个苯分子:
  由于乙炔与乙烯都是不饱和烃,所以化学性质基本相似。在适宜条件下,三分子乙炔能聚合成一分子
  金属取代反应:将乙炔通入溶有金属钠的液氨里有氢气放出。乙炔与银氨溶液反应,产生白色乙炔银沉淀。
  乙炔具有弱酸性,将其通入硝酸银氯化亚铜氨水溶液,立即生成白色乙炔银(AgC≡CAg)和红棕色乙炔亚铜(CuC≡CCu)沉淀,可用于乙炔的定性鉴定。这两种金属炔化物干燥时,受热或受到撞击容易发生爆炸,如:
  反应完应用盐酸硝酸处理,使之分解,以免发生危险:
  乙炔在使用贮运中要避免与接触。
  因为乙炔分子里碳氢键是以SP-S重叠而成的。碳氢里碳原子对电子的吸引力比较大些,使得碳氢之间的电子云密度近碳的一边大得多,而使碳氢键产生极性,给出H+而表现出一定的酸性。
  
乙炔瓶储存、使用时为什么必须直立?

乙炔瓶储存、使用时必须直立,不能卧放,其原因有四点:
①乙炔瓶装有填料和溶剂(丙酮),卧放使用时,丙酮易随乙炔气流出,不仅增加丙酮的消耗量,还会降低燃烧温度而影响使用,同时会产生回火而引发乙炔瓶爆炸事故。
②乙炔瓶卧放时,易滚动,瓶与瓶、瓶与其它物体易受到撞击,形成激发能源,导致乙炔瓶事故的发生。
③乙炔瓶配有防震胶圈,其目的是防止在装卸、运输、使用中相互碰撞。胶圈是绝缘材料,卧放即等于乙炔瓶放在电绝缘体上,致使气瓶上产生的静电不能向大地扩散,聚集在瓶体上,易产生静电火花,当有乙炔气泄漏时,极易造成燃烧和爆炸事故。
④使用时乙炔瓶瓶阀上装有减压器、阻火器、连接有胶管,因卧放易滚动,滚动时易损坏减压器、阻火器或拉脱胶管,造成乙炔气向外泄放,导致燃烧爆炸。
基于以上原因,故乙炔瓶必须直立。
  

乙炔用途

  乙炔可用以照明、焊接及切断金属(氧炔焰),也是制造乙醛、醋酸、苯、合成橡胶、合成纤维等的基本原料。
  乙炔燃烧时能产生高温,氧炔焰的温度可以达到3200℃左右,用于切割和焊接金属。供给适量空气,可以安全燃烧发出亮白光,在电灯未普及或没有电力的地方可以用做照明光源。乙炔化学性质活泼,能与许多试剂发生加成反应。在20世纪60年代前,乙炔是有机合成的最重要原料,现仍为重要原料之一。如与氯化氢、氢氰酸、乙酸加成,均可生成生产高聚物的原料:
  乙炔在不同条件下,能发生不同的聚合作用,分别生成乙烯基乙炔或二乙烯基乙炔,前者与氯化氢加成可以得到制氯丁橡胶的原料2-氯-1,3-丁二烯。乙炔在400~500℃高温下,可以发生环状三聚合生成苯;以氰化镍Ni(CN)₂为催化剂,在50℃和1.2~2MPa下,可以生成环辛四烯。
  

乙炔制备方法

  
电石法: 由电石(碳化钙)与水作用制得。2.天然气制乙炔法 预热到600-650℃的原料天然气和氧进入多管式烧嘴板乙炔炉,在1500℃下,甲烷裂解制得8%左右的稀乙炔,再用N-甲基吡咯烷酮提浓制得99%的乙炔成品。
  乙炔的实验室制法:
  CaC₂+2H-OH→Ca(OH)₂+CH≡CH↑
  乙炔在高温下分解为碳和氢,由此可制备乙炔炭黑。一定条件下乙炔聚合生成苯,甲苯,二甲苯,,萘,蒽,苯乙烯,茚等芳烃。通过取代反应和加成反应,可生成一系列极有价值的产品。例如乙炔二聚生成乙烯基乙炔,进而与氯化氢进行加成反应得到氯丁二烯;乙炔直接水合制取乙醛;乙炔与氯化氢进行加成反应而制取氯乙烯;乙炔与乙酸反应制得乙酸乙烯;乙炔与氰化氢反应制取丙烯腈;乙炔与氨反应生成甲基吡啶和2-甲基-5-乙基吡啶;乙炔与甲苯反应生成二甲笨基乙烯,进一步催化剂裂化生成三种甲基苯乙烯的异构体:乙炔与一分子甲醛缩合为丙炔醇,与二分子甲醛缩合为丁炔二醇;乙炔与丙酮进行加成反应可制取甲基炔醇,进而反应生成异戊二烯;乙炔和一氧化碳及其他化合物(如水,醇,硫醇)等反应制取丙烯酸及其衍生物。
  也可由天然气热裂或部分氧化制备
  
乙炔站的防爆技术措施
  
⑴ 乙炔站的地势要高且干燥,不得布置在易被水淹的低洼地方。

⑵  严禁以地下或半地下室作为乙炔站房。

⑶  乙炔站宜远离人员密集区域和主要交通要道处。

⑷  乙炔站应布置在工厂区域内有明火地点或散发火花地点的全年主导风向上风侧。

⑸  同一企业有氧气站时,乙炔站应布置在空气分设备的吸风口,全年最小频率风向的上风侧。

⑹  乙炔站与铁路、道路的间距应满足表1的规定。

表1    乙炔站与铁路、道路的间距(m)

名       称
距       离
厂外铁路(中心线)
厂内铁路(中心线)
厂外道路(路边)
厂内道路(路边)
厂内次要道路(路边)
≥34
≥24
≥15
≥10
≥5’
~

名       称
距       离
厂外铁路(中心线)
厂内铁路(中心线)
厂外道路(路边)
厂内道路(路边)
厂内次要道路(路边)
≥34
≥24
≥15
≥10
≥5’
  

⑺  乙炔站与建、构筑物的防火间距不应小于表2的规定。

表2    乙炔站与建、构筑物的防火间距表(m)  

    
  
  
耐火等级
一、二级
三级(原有)
其他建筑物耐火等级
一、二级
三级
四级
12
14
16
14
16
18
明火或散发火花地点
30
30
居住、公共建筑
25
25
室外变电站、配电站
30
30
    
        

注:①  防火间应按相邻厂房外墙的最近距离计算,如外墙有凸出的燃烧体,则应从其凸出部分外缘算起。

②  两座厂房相邻较高一面的外墙为防火墙,其防火间距不限。

③  两座厂房相邻两面的外墙均为非燃烧体且无门窗洞口和外露的燃烧体屋檐,其防火间距按本表减少25%。

④  距人员密集的居住区域或重要的公共建筑不宜小于50m。

⑻  乙炔站与架空电力线的防火间距应符合下列规定:

A  架空电力线的轴线与外墙上无门窗的乙炔站和渣坑的外边缘的水平距离,不应小于电杆高度的1.5倍。

B  架空电力线的轴线与外墙上有门窗的乙炔站的水平距离不应小于电杆高度的1.5倍,并加1m。

特殊情况下,对架空电力线采取有效防护措施后,可适当减少距离。

⑼  乙炔站区具有爆炸危险的生产车间(即发生器间)、贮气罐间、中间电石库等的厂房建筑、耐火等级的安全技术措施同电石库防爆技术措施的(6)。

⑽  乙炔站应设围墙或栅栏。围墙或栅栏至站区有爆炸危险的建筑物,渣坑的边缘和室外乙炔设备的净距,不应小于下列规定:

实体围墙(高度不低于2.Sm)

3.5m

空花围墙或栅栏

5m

⑾乙炔站以下部位应装设回火防止器。

A  用数台乙炔发生器共同供气时,在汇气总管与每台发生器之间,必须装设独立的回火防止器。

B  站内乙炔管道在通往厂区管道前,应设置回火防止器。

⑿发生器间的操作平台应铺设不发生火花的材料,室内严禁贮俘电石。在给水总管上应装设压力表,在每台发生器的给水管上,应装设止回阀。

⒀乙炔站中间电石库的电石贮量应符合下列规定:

A  总生产能力不超过20m3/h的乙炔站,一般不超过3昼夜的电石消耗量;

B  总生产能力超过20m3/h的乙炔站,不超过24h的电石消耗量;

C  电石库位于乙炔站区域内时,中间电石库应减少电石贮存量或不设置中间电石库。

⒁乙炔贮气罐之间的防火间距应符合下列规定:

A  水槽式乙炔贮气罐之间的防火间距不应小于相邻较大贮罐的半径。

B  干式乙炔贮气罐之间的防火间距不应小于相邻较大贮罐直径的2/3。

C  水槽式乙炔贮气罐与于式乙炔贮气罐之间的防火间距应按其中较大者确定。

⒂水槽式乙炔贮气罐(容量小于500m3)与建、构筑物的防火间距不应小于表3的规定。

表3    水槽式三殃贮气罐的防火间距(m)  

名       称
防火间距
明火或散火花的地点,居住、公共建筑。易燃、可燃液
体贮罐,易燃材料堆场,甲类物品库房
25
建筑物及其耐火等级
一、二级
三级
四级
12
15
20
室外变电站、配电站
25

    
      

干式乙炔贮气罐与建、构筑物的防火间距应按表3的规定增加25%。容量不超过25m3的乙炔贮气罐与乙炔站的间距可不安表3的规定,但应考虑贮气罐的安装和检修的方便以及不影响乙炔站的通风和采光的要求。

⒃乙炔站设备布置应紧凑合理,设备与设备或与墙之间的净距符合以下规定:

A  发生器间的主要通道净宽不小于2m。

B  设备与设备之间不宜小于1.5m,设备与墙之间的净距不宜小于1m,但小型设备(如水泵、水封等)的布置间距可适当缩小。

C  罐瓶乙炔压缩机布置时,两排之间的通道净宽不宜小于2m。
⑴ 乙炔站的地势要高且干燥,不得布置在易被水淹的低洼地方。

⑵  严禁以地下或半地下室作为乙炔站房。

⑶  乙炔站宜远离人员密集区域和主要交通要道处。

⑷  乙炔站应布置在工厂区域内有明火地点或散发火花地点的全年主导风向上风侧。

⑸  同一企业有氧气站时,乙炔站应布置在空气分设备的吸风口,全年最小频率风向的上风侧。

⑹  乙炔站与铁路、道路的间距应满足表1的规定。

表1    乙炔站与铁路、道路的间距(m)

名       称
距       离
厂外铁路(中心线)
厂内铁路(中心线)
厂外道路(路边)
厂内道路(路边)
厂内次要道路(路边)
≥34
≥24
≥15
≥10
≥5’
~

名       称
距       离
厂外铁路(中心线)
厂内铁路(中心线)
厂外道路(路边)
厂内道路(路边)
厂内次要道路(路边)
≥34
≥24
≥15
≥10
≥5’
  

⑺  乙炔站与建、构筑物的防火间距不应小于表2的规定。

表2    乙炔站与建、构筑物的防火间距表(m)  

    
  
  
耐火等级
一、二级
三级(原有)
其他建筑物耐火等级
一、二级
三级
四级
12
14
16
14
16
18
明火或散发火花地点
30
30
居住、公共建筑
25
25
室外变电站、配电站
30
30
    
        

注:①  防火间应按相邻厂房外墙的最近距离计算,如外墙有凸出的燃烧体,则应从其凸出部分外缘算起。

②  两座厂房相邻较高一面的外墙为防火墙,其防火间距不限。

③  两座厂房相邻两面的外墙均为非燃烧体且无门窗洞口和外露的燃烧体屋檐,其防火间距按本表减少25%。

④  距人员密集的居住区域或重要的公共建筑不宜小于50m。

⑻  乙炔站与架空电力线的防火间距应符合下列规定:

A  架空电力线的轴线与外墙上无门窗的乙炔站和渣坑的外边缘的水平距离,不应小于电杆高度的1.5倍。

B  架空电力线的轴线与外墙上有门窗的乙炔站的水平距离不应小于电杆高度的1.5倍,并加1m。

特殊情况下,对架空电力线采取有效防护措施后,可适当减少距离。

⑼  乙炔站区具有爆炸危险的生产车间(即发生器间)、贮气罐间、中间电石库等的厂房建筑、耐火等级的安全技术措施同电石库防爆技术措施的(6)。

⑽  乙炔站应设围墙或栅栏。围墙或栅栏至站区有爆炸危险的建筑物,渣坑的边缘和室外乙炔设备的净距,不应小于下列规定:

实体围墙(高度不低于2.Sm)

3.5m

空花围墙或栅栏

5m

⑾乙炔站以下部位应装设回火防止器。

A  用数台乙炔发生器共同供气时,在汇气总管与每台发生器之间,必须装设独立的回火防止器。

B  站内乙炔管道在通往厂区管道前,应设置回火防止器。

⑿发生器间的操作平台应铺设不发生火花的材料,室内严禁贮俘电石。在给水总管上应装设压力表,在每台发生器的给水管上,应装设止回阀。

⒀乙炔站中间电石库的电石贮量应符合下列规定:

A  总生产能力不超过20m3/h的乙炔站,一般不超过3昼夜的电石消耗量;

B  总生产能力超过20m3/h的乙炔站,不超过24h的电石消耗量;

C  电石库位于乙炔站区域内时,中间电石库应减少电石贮存量或不设置中间电石库。

⒁乙炔贮气罐之间的防火间距应符合下列规定:

A  水槽式乙炔贮气罐之间的防火间距不应小于相邻较大贮罐的半径。

B  干式乙炔贮气罐之间的防火间距不应小于相邻较大贮罐直径的2/3。

C  水槽式乙炔贮气罐与于式乙炔贮气罐之间的防火间距应按其中较大者确定。

⒂水槽式乙炔贮气罐(容量小于500m3)与建、构筑物的防火间距不应小于表3的规定。

表3    水槽式三殃贮气罐的防火间距(m)  

名       称
防火间距
明火或散火花的地点,居住、公共建筑。易燃、可燃液
体贮罐,易燃材料堆场,甲类物品库房
25
建筑物及其耐火等级
一、二级
三级
四级
12
15
20
室外变电站、配电站
25

    
      

干式乙炔贮气罐与建、构筑物的防火间距应按表3的规定增加25%。容量不超过25m3的乙炔贮气罐与乙炔站的间距可不安表3的规定,但应考虑贮气罐的安装和检修的方便以及不影响乙炔站的通风和采光的要求。

⒃乙炔站设备布置应紧凑合理,设备与设备或与墙之间的净距符合以下规定:

A  发生器间的主要通道净宽不小于2m。

B  设备与设备之间不宜小于1.5m,设备与墙之间的净距不宜小于1m,但小型设备(如水泵、水封等)的布置间距可适当缩小。

C  罐瓶乙炔压缩机布置时,两排之间的通道净宽不宜小于2m。
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