Взрывоопасность, ядовитость и самовоспламенение ацетилена

Версия для печатиВерсия для печати

Ацетилен является ядовитым, взрывоопасным и способным к самовоспламенению газом.

Ядовитость ацетилена

Ядовитость ацетилена обусловлена наличием в нем вредных примесей. Ацетилен вызывает сонливость, а вредные примеси, находящиеся в нем, при продолжительном вдыхании отравляют организм и вызывают тошноту, головокружение, а иногда сильное общее отравление.

Поэтому помещения, где получают ацетилен и где ведутся работы с его применением, должны иметь хорошую вентиляцию.

Взрывоопасность ацетилена

Поскольку горение ацетилена и взрыв возможны при отсутствии окислителей, в том числе и кислорода он (как и водород) является наиболее взрывоопасным газом. Сходство ацетилена с водородом заключается в том, что они имеют наименьшую энергию зажигания, но об этом чуть-чуть позже. Раз уж мы вспомнили о водороде – рекомендуем прочитать статью «Водород – рожающий воду».

Взрывоопасность горючих газов и паров характеризуется показателем – величиной энергии зажигания. Вещество с низкой величиной является более взрывоопасно. Значения энергии зажигания (МДж) для стехиометрических газовых смесей при атмосферном давлении и температуре 20°C приведены в таблице ниже.

Газ

Смесь с воздухом

Смесь с кислородом

Метан

0,3

0,0038

Этан

0,25

0,0019

Пропан

0,24

0,002

Водород

0,02

0,0003

Ацетилен

0,019

0,0003

Из вышеуказанных данных видно, что энергия зажигания смесей с воздухом примерно в 100 раз больше, чем смесей с кислородом.

Чистый ацетилен способен взрываться при быстром нагревании до 450-500°C и избыточном давлении свыше 1,5 кгс/см2. Наиболее взрывоопасны смеси с воздухом содержащие от 7 до 13% ацетилена. При наличии в смеси с воздухом ацетилена от 2,2 до 81% по объему смесь взрывается при атмосферном давлении.

Также при атмосферном давлении взрывоопасна смесь кислорода с ацетиленом от 2,8 до 93% по объему. Наиболее взрывоопасна смесь ацетилена с кислородом, содержащая 30% ацетилена. Поэтому сильный местный нагрев, пламя и даже искра может вызвать взрыв смеси ацетилена с кислородом или воздухом.

Взрываемость чистого ацетилена определяется давлением, температурой, а также зависит от чистоты ацетилена, содержания в нем влаги, наличия катализаторов, характера возбудителя взрыва, размеров и формы сосуда, условий теплоотвода и ряда других причин. При повышении давления молекулы газообразного ацетилена сближаются, что облегчает распространение распада ацетилена на всю массу газа. Это подтверждается, с одной стороны, тем, что жидкий ацетилен, у которого сближение молекул особенно велико, является даже при обычной температуре сильно взрывчатым веществом; с другой стороны, сжатый ацетилен утрачивает свою взрывчатость, если его молекулы будут каким-либо образом отделены друг от друга. Это достигается смешиванием ацетилена с инертными газами (азот, аргон и т.п.), не вступающими во взаимодействие с ацетиленом, а также абсорбируя ацетилен ацетоном или другим растворителем в присутствии пористого вещества. Так, например, влажный ацетилен менее взрывоопасен, чем сухой. Смесь, содержащая 1,15 объема ацетилена на один объем водяного пара, не способна к взрывчатому распаду. Это может быть объяснено аналогично сказанному выше разобщением молекул ацетилена парами воды.

Взрыв ацетилена или смеси его с кислородом и воздухом сопровождается выделением тепла, в результате чего повышается давление и температура. Следовательно, такие взрывы могут вызвать разрушения и несчастные случаи. Поэтому обращение с ацетиленом требует строгого соблюдения правил техники безопасности.

Давление, образуемое при взрыве, зависит от начальных параметров и характера взрыва, и возрастает примерно в 10-15 раз по сравнению с начальным давлением

При растворении ацетилена в жидкостях его взрывоопасность понижается. Лучше всего он растворяется в ацетоне. Но подробнее об этом в статье «Полимеризация и растворение ацетилена»

При длительном соприкосновении ацетилена с медью, серебром и ртутью образуются взрывные соединения – ацетиленоиды. Ацетиленоиды взрываются при ударе или при нагреве выше 100°C поэтому для изготовления аппаратуры соприкасающейся с ацетиленом применяют сплавы с содержанием меди не более 70%.

При взаимодействии хлора с ацетиленом, содержащим даже небольшое количество воздуха, происходит взрыв. Чистый ацетилен при контакте с хлором взрывает при интенсивном освещении.

Самовоспламенение ацетилена

Температура самовоспламенения ацетилена колеблется в пределах 240-630°C в зависимости от давления и присутствия в нем различных веществ. Она снижается при повышении давления или при наличии в ацетилене других веществ, которые увеличивают поверхности контакта.

Зависимость температуры самовоспламенения ацетилена от давления представлена в таблице ниже.

Температура, °C

Давление, МПа

630

0,2

530

0,3

475

0,4

350

2,2

На практике же в зависимости от давления допустимо нагревание ацетилена до температур:

  • до 300°C - при абсолютном давлении 0,1 МПа (1 кгс/см2);
  • до 150-180°C - при абсолютном давлении 0,25 МПа (2,5 кгс/см2);
  • до 100°C - при более высоких давлениях.

При сжигании ацетилена в смеси с кислородом в инжекторных горелках и резаках необходимо учитывать с возможность проникновения пламени в ацетиленовый канал и распространения его в направлении, обратном обычному течению газа. Это явление называется обратный удар пламени и может послужить причиной взрыва в ацетиленопроводе или генераторе.