Ацетилен(етин)

Хімічна назва: ацетилен
Молекулярна формула: C2H2
Формульна вага: 26.04
Номер CAS: 74-86-2
Хімічні властивості ацетилену
Температура плавлення -88°C
Температура кипіння -28°C
щільність 0,91
тиск пари 3,04 X 104 мм рт.ст. (~40 атмосфер) при 16,8 °C
показник заломлення 1,00051
Fp -18°C
pka 25 (при 25 ℃)
Запах Не має запаху, хоча часниковий або «газовий» запах часто можна виявити через сліди домішок
Розчинність у воді 0,106 г/100 мл
Посилання на базу даних CAS 74-86-2 (Посилання на базу даних CAS)
NIST Chemistry Reference Acetylene (74-86-2)
Система реєстрації речовин EPA Ацетилен (74-86-2)
Інформація про безпеку
Коди небезпеки F+
Заяви про ризики 5-6-12
Заяви безпеки 9-16-33
RIDADR UN 1001
Температура самозаймання 305 °C
Клас небезпеки 2.1
Дані про небезпечні речовини 74-86-2 (Дані про небезпечні речовини)
Токсичність LC у щурів: 900000 ppm (Riggs)Опис Ацетилен (100% чистоти) не має запаху, але комерційна чистота має характерний часниковий запах і добре розчиняється в спирті та майже змішується з етаном. Ацетилен є легкозаймистим газом і зберігається під тиском у газових балонах. За певних умов ацетилен може реагувати з міддю, сріблом і ртуттю з утворенням ацетилідів, сполук, які можуть виступати в якості джерела займання. Для ацетилену придатні латуні, що містять менше 65% міді в сплаві, і деякі нікелеві сплави. Ацетилен не сумісний із сильними окислювачами, такими як хлор, пентафторид брому, кисень, дифтористий кисень і трифтористий азот, латунь, гіпохлорит кальцію, важкі метали, такі як мідь, срібло, ртуть, та їх солі, бром, хлор, йод, фтор, гідрид натрію, гідрид цезію, озон, хлорна кислота та калій.
Хімічні властивості Ацетилен (100% чистоти) не має запаху, але комерційна чистота має характерний часниковий запах. Він добре розчинний у спирті та майже змішується з етаном. Ацетилен є легкозаймистим газом і зберігається під тиском у газових балонах. За певних умов ацетилен може реагувати з міддю, сріблом і ртуттю з утворенням ацетилідів, сполук, які можуть виступати в якості джерела займання. Латуні містять ацетиліди у формі сполук, які можуть виступати в якості джерела займання. Для ацетилену придатні латуні, що містять менше 65% міді в сплаві, і деякі нікелеві сплави. Ацетилен не сумісний із сильними окислювачами, такими як хлор, пентафторид брому, кисень, дифтористий кисень і трифтористий азот, латунь, гіпохлорит кальцію, важкі метали, такі як мідь, срібло, ртуть та їх солі, бром, хлор, йод, фтор, гідрид натрію, гідрид цезію, озон, хлорна кислота або калій.
Хімічні властивості Ацетилен є надзвичайно легкозаймистим безбарвним стисненим газом. У чистому вигляді має слабкий ефірний запах; часниковий запах при забрудненні
Фізичні властивості Ацетилен, який є найпростішим алкіновим вуглеводнем, існує як безбарвний, легкозаймистий, нестабільний газ із характерним приємним запахом (ацетилен, отриманий з карбіду кальцію, має часниковий запах, який є результатом слідів фосфіну, що утворюється в цьому процесі). Термін ацетилени використовується узагальнено в нафтовій промисловості для позначення хімічних речовин на основі потрійного зв’язку вуглець-вуглець.
Історія Ацетилен був відкритий у 1836 році Едмундом Деві (1785-1857), який видобув газ, намагаючись виготовити металевий калій з карбіду калію (K2C2). У 1859 році Марсель Моррен у Франції виготовив ацетилен, запустивши електричну дугу між вугільними електродами в присутності водню. Моррен назвав утворений газ карбонізованим воднем. Через три роки П’єр Ежен-Марселін Бертело (1827-1907) повторив експеримент Моррена і визначив карбонізований водень як ацетилен.
Застосування Близько 80% виробництва ацетилену використовується як проміжний продукт закритої системи для виробництва інших хімічних речовин. Інші хімічні речовини, синтезовані з ацетилену, включають мономер вінілхлориду, N-вінілкарбазол, 1,4-бутандіол, вінілові ефіри, N-вініл-2-піролідон, вінілфторид, N-вінілкапролактам і вінілові ефіри. Інше використання ацетилену як оксиацетиленових пальників для різання металу та зварювання становить близько 20%.
Застосування Ацетилен використовується в оксиацетиленовому полум'яному зварюванні та різанні металів; як джерело світла; як паливо; для очищення міді, срібла та інших металів; у виробництві оцтової кислоти, оцтового альдегіду та ацетилидів. Він утворюється при взаємодії карбіду кальцію з водою. Його також отримують шляхом крекінгу фракцій нафтової нафти.
Використовує джерело світла, оксиацетиленове зварювання, різання та паяння металів, сигналізацію; pptg метали, зокрема Cu; виробництво ацетальдегіду, оцтової кислоти; паливо для моторних човнів.
Методи виробництва Комерційно ацетилен виробляють шляхом піролізу нафти в процесі двостадійного крекінгу. І ацетилен, і етилен є кінцевими продуктами. Співвідношення двох продуктів можна змінити, змінюючи швидкість подачі нафти. Ацетилен також виготовляли зануреним полум’ям із сирої нафти. По суті, газифікація сирої нафти відбувається за допомогою полум'я, яке підтримується киснем під поверхнею нафти. На межі полум'я відбувається горіння і крекінг масла. До складу крекінг-газу входить близько 6,3% ацетилену і 6,7% етилену. Таким чином, необхідні подальше відділення та очищення. Кілька років тому, коли були розроблені процедури безпечного поводження з ацетиленом у великому масштабі, Дж. В. Реппе розробив ряд реакцій, які пізніше стали відомі як «хімія Реппе». Ці реакції були особливо важливі для виробництва багатьох високоякісних полімерів та інших синтетичних продуктів. Реппе та його колеги змогли здійснити синтез хімічних речовин, які були комерційно недоступними. Прикладом може служити синтез циклооктатетраену нагріванням розчину ацетилену під тиском у тетрагідрофурані в присутності нікелю.анідний каталізатор. В іншій реакції акрилова кислота була отримана з CO і H2O в присутності нікелевого каталізатора: C2H2 + CO + H2O → CH2:CH·COOH. Ці дві реакції є репрезентативними для значно більшої кількості реакцій, як тих, що мають лише прямий ланцюг, так і тих, що включають замикання кільця.
Визначення Газоподібний алкін. Традиційно етин знайшов застосування в киснево-ацетиленових зварювальних пальниках, оскільки його спалювання з киснем створює полум'я дуже високої температури. Він також важливий у промисловості органічної хімії для виробництва хлоретену (вінілхлориду), який є вихідним матеріалом для виробництва полівінілхлориду (ПВХ), а також для виробництва інших вінілових сполук. До недавнього часу етин виготовляли шляхом синтезу та подальшого гідролізу дикарбіду кальцію, що є дуже дорогою процедурою. Сучасні методи все частіше використовують крекінг алканів.
Методи виробництва Традиційний метод виробництва ацетилену полягає в реакції вапна, оксиду кальцію (CaO) з коксом для отримання карбіду кальцію (CaC2). Потім карбід кальцію поєднується з водою для отримання ацетилену:
2CaO(s) + 5C(s)→2CaC2(г) + CO2(г)
CaC2(s) + 2H2O(l)→ C2H2(g) + Ca(OH)2(aq)
Кілька процесів виробництва ацетилену з природного газу та інших нафтопродуктів були розроблені в 1920-х роках. Термічний крекінг метану передбачає нагрівання метану приблизно до 600 ℃ у середовищі з дефіцитом кисню, щоб запобігти згоранню всього метану. Спалювання частини метанової суміші підвищує температуру приблизно до 1500 ℃, що призводить до розщеплення решти метану відповідно до реакції: 2CH4(г) → C2H2(г) + 3H2(г). Крім метану, в якості вихідних газів для виробництва ацетилену можуть використовуватися етан, пропан, етилен та інші вуглеводні.
Реакції Ацетилен реагує (1) з хлором з утворенням тетрахлориду ацетилену C2H2Cl4 або CHCl2·CHCl2 або дихлориду ацетилену C2H2Cl2 або CHCl:CHCl (2) з бромом з утворенням тетраброміду ацетилену C2H2Br4 або CHBr2·CHBr2 або диброміду ацетилену C2H2Br2 або CHBr:CHBr , (3) з хлористим воднем (бромід, йодид), з утворенням монохлориду етилену CH2:CHCl (монобромід, монойодид) та 1,1-дихлоретану, етиліденхлорид CH3·CHCl2 (дибромід, дийодид), (4) з H2O в наявність каталізатора, наприклад, сульфату ртуті HgO4S, для утворення ацетальдегіду CH3·CHO, (5) з воднем, у присутності каталізатора, наприклад, тонкодисперсного нагрітого нікелю, для утворення етилену C2H4 або етану C2H6, (6) з металами, такими як мідь або нікель, у вологому стані, також зі свинцем або цинком, коли вологий і неочищений. На олово не нападають. Натрій при нагріванні дає сполуки C2HNa і C2Na2. (7) З розчином аміачно-мідної (або срібної) солі з утворенням ацетиліду міді (або срібла) C2Cu2, темно-червоний осад, вибухонебезпечний у сухому стані, що дає ацетилен при обробці кислотою, (8) з розчином хлориду ртуті з утворенням трихлорртутного ацетальдегіду C(HgCl)3·CHO, осад, який дає з HCl ацетальдегід плюс хлорид ртуті.
Загальний опис Безбарвний газ зі слабким часниковим запахом. Легко запалюється і горить чадним полум'ям. Газ легший за повітря. Полум'я може дуже легко повернутися до джерела витоку. Під тривалим впливом вогню або тепла контейнери можуть сильно розірватися та вилетіти.
Реакції з повітрям і водою Дуже легкозаймистий. Малорозчинний у воді. Реагує з водою з утворенням токсичних парів аміаку.
Профіль реакційної здатності Ацетилен реагує з лужними металами, утворюючи газоподібний водень. Ацетилен може вибухово реагувати з бромом [Von Schwartz 1918. p.142]. Ацетилен утворює чутливий ацетилід, коли його пропускають у водний розчин нітрату ртуті, [Mellor 4:933. 1946-47]. Ацетиленовий пальник, який використовувався для свердління рами плуга, яка була наповнена газоподібним воднем, викликав вибух [NIOSH, червень 1998]. Ацетилен реагує зі сріблом, міддю та свинцем, утворюючи чутливі вибухонебезпечні солі. Оскільки ацетилен є ендотермічним і фактично є відновником, його реакція з окислювачами може бути дуже бурхливою (приклади: гіпохлорит кальцію, азотна кислота, оксид азоту, озон, трифторметилгіпофторит тощо). Контакт дуже холодного зрідженого газу з водою може призвести до бурхливого або сильного кипіння продукту та надзвичайно швидкого випаровування через велику різницю температур. Якщо вода гаряча, існує ймовірність вибуху «перегріву» рідини. Тиск може досягти небезпечного рівня, якщо рідкий газ контактує з водою в закритій ємності [Безпечне поводження з хімікатами, 1980]. Ацетилен і аміак можуть утворювати вибухонебезпечні солі срібла при контакті з Ag. (Renner, Hermann, Gunther Schlamp. «Срібло, сполуки срібла та сплави срібла». Encyclopedia of Industrial Chemistry Ullmann. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. 2001.).
Небезпека LEL ацетилену досягається задовго до того, як може виникнути асфіксія, і небезпека вибуху досягається до появи будь-якої іншої небезпеки для здоров'я. Під час гасіння пожежі ємностей з ацетиленом вогонь слід гасити перед закриттямвін клапан до контейнера. Це пов’язано з тим, що ацетилен має такий широкий діапазон займистості, що він може горіти всередині контейнера. Ацетилен несумісний з бромом, хлором, фтором, міддю, сріблом, ртуттю та їх сполуками. Ацетилен має чотиризначний ідентифікаційний номер ООН 1001. Позначення NFPA 704 — здоров’я 1, займистість 4 і реактивність 3. Реакційна здатність знижується до 2, коли ацетилен розчиняється в ацетоні.
Небезпека для здоров'я. Тривалий період впливу ацетилену викликає такі симптоми, як головний біль, утруднене дихання, дзвін у вухах, задишка, хрипи, запаморочення, сонливість, втрата свідомості, нудота, блювота та пригнічення всіх органів чуття. Шкіра потерпілого від переопромінення може мати синій колір. На даний момент немає відомих негативних наслідків для здоров’я, пов’язаних із хронічним впливом компонентів цього стисненого газу. Відсутність достатньої кількості кисню може призвести до серйозних травм або смерті. До органів-мішеней відносяться нирки, ЦНС, печінка, дихальна система, очі.
Небезпека для здоров'я Ацетилен, як і інші вуглеводневі гази, викликає задуху. Вплив його атмосфери може спричинити смерть від задухи або асфіксії через виключення кисню. Він нетоксичний, але наркотичний у високих концентраціях. Вплив 20% концентрації в повітрі може викликати головний біль і задишку у людей; вдихання 50% ацетилену в повітрі протягом 5 хвилин може бути смертельним (NIOSH 1986).
Небезпека для здоров'я Можуть виникнути головний біль, запаморочення та втрата свідомості. Смерть від «задухи» може настати, якщо вміст кисню в повітрі сильно зменшується розбавленням ацетиленом.
Пожежонебезпечна поведінка під час пожежі: Може вибухнути у вогні
Займистість і вибуховість Ацетилен є легкозаймистим газом і утворює вибухонебезпечні суміші з повітрям у надзвичайно широкому діапазоні концентрацій (від 2 до 80%). Ацетилен може екзотермічно полімеризуватися, що призводить до дефлаграції. Маючи дуже високу позитивну вільну енергію утворення, ацетилен є термодинамічно нестійким і чутливим до ударів і тиску. Його стабільність підвищується завдяки наявності невеликих кількостей інших сполук, таких як метан, а ацетилен у балонах відносно безпечний у роботі, оскільки він розчинений в ацетоні. Ацетиленові пожежі можна гасити за допомогою вуглекислого газу, сухих хімічних та галонових вогнегасників; гасіння пожежі значно полегшує перекриття подачі газу.
Промислове використання Ацетилен — це безбарвний легкозаймистий газ із запахом, схожим на часник. У стиснених умовах він дуже вибухонебезпечний; однак його можна безпечно стискати та зберігати в балонах високого тиску, якщо балони обшиті абсорбуючим матеріалом, просоченим ацетоном. Користувачів попереджають про те, що тиск ацетилену не перевищує 15 psig (103 кПа), як зазначено червоною лінією на манометрах ацетилену.
Завдяки інтенсивному нагріванню та керованості полум’я оксиацетилену можна використовувати для багатьох різноманітних операцій зварювання та різання, включаючи наплавлення, пайку, зрізання фасок, жолобку та обробку. Нагрівальну здатність ацетилену також можна використовувати для згинання, випрямлення, формування, загартування, розм’якшення та зміцнення металів.
Профіль безпеки Досить токсичний при вдиханні. Системні ефекти людини при вдиханні: головний біль і задишка. Наркотична речовина у високій концентрації. У загальній промисловій практиці ацетилен не становить серйозної токсичної небезпеки. Це дуже небезпечна пожежна небезпека під впливом тепла, полум'я або окислювачів. Помірна небезпека вибуху під впливом тепла, полум'я або спонтанної хімічної реакції. Відомо, що ацетилен вибухово розкладається при високому тиску та помірних температурах, а також за відсутності повітря. Реагує з міддю з утворенням вибухового ацетилиду міді. Несумісний з латунню, солями міді, карбідом міді, порошкоподібним Co, Hg, солями Hg, солями K, Ag і Ag, RbH, CsH, галогенами, HNO3, NaH, окислювачами. Ацетилен + галогенід + УФ можуть вибухнути. Розплавлений запалює в C2H2, а потім вибухає. C2H2 енергійно реагує з трифторметилгіпофторитом. З O2 C2H2 може дуже сильно детонувати. Дивіться АЦЕТИЛІДИ. При розпалюванні горить інтенсивно гарячим полум'ям; може активно реагувати з окисними матеріалами. При змішуванні з O2 у пропорціях 40% або більше ацетилен діє як наркотик і використовується в анестезії. Ацетилен O2 у повітрі до рівня, який не підтримує життя. Однак наявність домішок у комерційному ацетилені може призвести до появи симптомів до досягнення задушливої концентрації. Так: 10% в повітрі викликає легке сп'яніння, 20% - хитку ходу, 30% - загальне порушення координації, 33% - втрату свідомості через 7 хвилин, до 80% - повний наркоз, підвищення артеріального тиску, наркоз, стимуляцію дихання. . повідомлялося про симптоми, а також (у концентрації гормону росту) про напівасфіксію та короткочасну втрату свідомості. Перегляньте АРГОН, щоб дізнатися про склад простих задушливих засобів. Для гасіння пожежі використовуйте CO2, розбризкувану воду або сухий хімікат. Зупинити подачу газу
Потенційний вплив Ацетилен можна спалити в повітрі або кисніd використовується для пайки, зварювання, різання, металізації, зміцнення, полум'яної зачистки; і місцеве опалення в металургії. Полум'я також використовується в скляній промисловості. Хімічно ацетилен використовується у виробництві вінілхлориду, акрилонітрилу, синтетичного каучуку; вінілацетат; трихлоретилен, акрилат, бутиролактон, 1,4-бутандіол, вінілалкілові ефіри, піролідон та ін.
Зберігання Ацетилен слід зберігати в прохолодному, сухому місці в щільно закритій тарі та використовувати лише в добре провітрюваному приміщенні. Балони повинні бути відокремлені від кисню та інших окислювачів мінімум на 20 футів або перегородкою з негорючого матеріалу висотою щонайменше 5 футів, яка має вогнестійкість щонайменше 30 хв. Зберігання, що перевищує 2500 кубічних футів, заборонено в будівлях з іншими людьми. Балони слід зберігати у вертикальному положенні із встановленою захисною кришкою клапана та надійно закріпити, щоб запобігти падінню або перекиданню. Балони слід захищати від фізичних пошкоджень і уникати перетягування, перекочування, ковзання або падіння циліндра. Під час транспортування працівники повинні використовувати відповідний ручний візок для переміщення циліндрів. У місцях зберігання або використання слід бути обережним із написами «Палити заборонено» або «Відкритий вогонь». Не повинно бути джерел займання. Все електрообладнання повинно бути вибухозахищеним у місцях зберігання та використання.
Транспортування UN1001 Ацетилен, розчинений, клас небезпеки: 2.1; Мітки: 2.1-Займистий газ. Балони необхідно транспортувати у надійному вертикальному положенні у добре провітрюваному вантажівці. Захистіть циліндр і етикетки від фізичних пошкоджень. Власник балонів зі стисненим газом є єдиною юридичною особою, якій згідно з федеральним законом (49CFR) дозволено їх транспортувати та наповнювати. Заправка балонів зі стисненим газом без прямого письмового дозволу власника є порушенням правил транспортування.
Методи очищення Якщо дуже забруднений, ацетилен слід очистити шляхом послідовного пропускання через спіральні пляшки для промивання, що містять у такому порядку насичений водний розчин NaHSO4, H2O, 0,2 М йоду у водному розчині KI (дві пляшки), розчин тіосульфату натрію (дві пляшки), лужний розчин натрію. гідросульфіт з індикатором антрахінон-2-сульфонату натрію (дві пляшки) і 10% водний розчин KOH (дві пляшки). Потім газ пропускають через пастку із сухим льодом і дві труби для сушіння, перша з яких містить CaCl2, а друга – дегідрит [Mg(ClO4)2] [Conn et al. J Am Chem Soc 61 1868 1939]. Пари ацетону можна видалити з ацетилену шляхом проходження через H2O, потім концентровану H2SO4, або через дві газові пастки при -65o та -80o, концентраційну H2SO4 і вежу з натрієвим вапном, вежу з 1 меш Al2O3, потім через H2SO4 [Reichert & Nieuwland Org Synth Coll том I 229 1941, Wiley Org Synth Coll том III 853 1955, Jones & Whiting Org Synth Coll том IV 793 1963]. Іноді містить ацетон і повітря. Їх можна видалити за допомогою серії дистиляцій від колби до колби, напр. ланцюг, що складається з концентрованої пастки H2SO4 і холодної пастки EtOH (-73o), або проходження через H2O і H2SO4, потім через KOH і CaCl2. [Див. Brandsma Preparative Acetylenic Chemistry, 1st Edn Elsevier 1971 р. 15, для pK, ISBN 0444409475, 2nd Edn Elsevier 1988, ISBN 0444429603, і нижче для ацетилиду натрію.] Він також доступний у продажу як 10 ppm у гелії та кілька концентрацій у N2 для калібрування приладу. [Beilstein 1 IV 939.] Ацетилід натрію [1066-26-8] M 48.0 отримують шляхом розчинення Na (23 г) у рідкому NH3 (1 л) і барботування ацетилену до виділення синього кольору (приблизно 30 хвилин) і випаровування досуха [Saunders Org Synth Coll Vol III 416 1955] і комерційно доступний у вигляді суспензії в ксилолі/легкій мінеральній олії. [Див. розділ «Металоорганічні сполуки», розділ 5.]
Оцінка токсичності Ацетилен потрапляє в навколишнє середовище через різні потоки промислових відходів. Через тиск парів ацетилену (4,04 × 104 мм рт. ст. при 25 °C) він існує в навколишньому середовищі виключно у вигляді газу. Газоподібна фаза ацетилену розкладається в навколишньому середовищі за допомогою фотохімічно індукованих гідроксильних радикалів; період напіврозпаду для цієї фотохімічної деградації становить приблизно 20 днів. Розрахунковий Koc ацетилену становить 38, і виходячи з цього значення Koc, очікується, що ацетилен матиме високу рухливість у разі потрапляння в ґрунт. На підставі константи закону Генрі 0,022 атм-м3моль -1, отриманої з тиску пари 4,04 × 104 мм рт.ст. і розчинності у воді 1200 мг/л, випаровування з вологого ґрунту є основним процесом долі для ацетилену. Очікується, що в ґрунті біодеградація не буде важливим процесом долі для ацетилену, як свідчить 0% біохімічної потреби в кисні (БПК) за 28 днів. Очікується, що ацетилен не буде адсорбований завислими твердими речовинами та осадами у разі потрапляння у воду через його значення Koc. Очікується, що видалення ацетилену з води відбувається через процес випаровування. Розрахунковий коефіцієнт біоконцентрації (BCF) 3 для ацетилену свідчить про те, що потенціал біоакумуляції ацетилену у водних організмах низький.
Несумісність Речовинаможе полімеризуватися внаслідок нагрівання. Речовина розкладається при нагріванні та підвищенні тиску, викликаючи небезпеку пожежі та вибуху. Речовина є сильним відновником і бурхливо реагує з окислювачами, а також з фтором або хлором під впливом світла, викликаючи небезпеку пожежі та вибуху. Реагує з міддю, сріблом, ртуттю або їх солями, утворюючи чутливі до удару сполуки (ацетиліди). Вміст міді в лініях, по яких проходить ацетилен, не повинен перевищувати 63%. З повітрям може утворювати вибухову суміш. Утворює ударочутливу суміш з міддю та солями міді; ртуть і солі ртуті; а також срібло та солі срібла. Реагує з латунню, бромом, гідридом цезію, хлором, кобальтом, ацетилізом міді; фтор, йод, нітрат ртуті; азотна кислота, калій, рубідій гідрид; трифторметилгіпофторит; і гідрид натрію.
Утилізація відходів. Поверніть багаторазові балони зі стисненим газом постачальнику. Проконсультуйтеся з екологічними регуляторними органами, щоб отримати вказівки щодо прийнятної практики утилізації. Утворювачі відходів, що містять цей забруднювач (≥100 кг/міс), повинні відповідати нормам EPA щодо зберігання, транспортування, обробки та утилізації відходів. Спалювання.