標籤:工業原料

乙炔,俗稱風煤、電石氣,是炔烴化合物系列中體積最小的一員,主要作工業用途,特別是燒焊金屬方面。乙炔在室溫下是一種無色、極易燃的氣體。純乙炔是無臭的,但工業用乙炔由於含有硫化氫、磷化氫等雜質,而有一股大蒜的氣味。

1基本信息

乙炔的結構簡式

  乙炔的結構簡式

中文名稱:乙炔
英文名稱:ethyne,Welding Gas
別名:電石氣。
CAS No.:74-86-2。
EINECS號:200-816-9
InChI:InChI=1/C2H2/c1-2/h1-2H
分子式:C2H2。
分子量:26.04
鍵角:180°
乙炔分子模型

  乙炔分子模型

分子構型:直線型
雜化類型:sp雜化
中心原子孤電子對數:0
通常計量單位:m³;mm³; cm³;
密度:標準氣壓下1.17Kg/m³;在25攝氏度狀況下,密度1.12Kg/m³。
熔點:- 84℃
沸點:-80.8℃
危險標記:4(易燃氣體)
包裝方法:鋼質氣瓶

2物品性質

化學性質
乙炔(acetylene)最簡單的炔烴,又稱電石氣。結構式H-C≡C-H,結構簡式CH≡CH,最簡式(又稱實驗式) CH,分子式 C2H2,乙炔中心C原子才用sp雜化。電子式 H:C┇┇C:H乙炔分子量 26.4 ,氣體比重 0.91(Kg/m3), 火焰溫度3150 ℃, 熱值12800 (千卡/m3) 在氧氣中燃燒速度 7.5 ,純乙炔在空氣中燃燒2100度左右,在氧氣中燃燒可達3600度。化學性質很活潑,能起加成、氧化、聚合及金屬取代等反應。
氧化反應
乙炔的燃燒

  乙炔的燃燒

a.可燃性:
2C2H2+5O2→4CO2+2H2O (條件:點燃)
現象:火焰明亮、帶濃煙 , 燃燒時火焰溫度很高(>3000℃),用於氣焊和氣割。其火焰稱為氧炔焰。
b.被KMnO4氧化:能使紫色酸性高錳酸鉀溶液褪色。
C2H2 + 2KMnO4 + 3H2SO4=2CO2+ K2SO4 + 2MnSO4+4H2O
加成反應
可以跟Br2、H2、HX等多種物質發生加成反應。
如:
與Br2的加成
現象:溴水褪色或Br2的CCl4溶液褪色
所以可用酸性KMnO4溶液或溴水區別炔烴與烷烴。
與H2的加成
CH≡CH+H2 → CH2=CH2
與HX的加成
如:CH≡CH+HCl →CH2=CHCl 氯乙烯用於制聚氯乙烯
「聚合」反應
三個乙炔分子結合成一個苯分子:
由於乙炔與乙烯都是不飽和烴,所以化學性質基本相似。在適宜條件下,三分子乙炔能聚合成一分子苯。
金屬取代反應(可用於乙炔的定性鑒定)
將乙炔通入溶有金屬鈉的液氨里有氫氣放出。乙炔與銀氨溶液反應,產生白色乙炔銀沉澱。
乙炔具有弱酸性,因為乙炔分子里碳氫鍵是以SP-S重疊而成的。碳氫里碳原子對電子的吸引力比較大些,使得碳氫之間的電子云密度近碳的一邊大得多,而使碳氫鍵產生極性,給出H+而表現出一定的酸性。
將其通入硝酸銀或氯化亞銅氨水溶液,立即生成白色乙炔銀(AgC≡CAg)和紅棕色乙炔亞銅(CuC≡CCu)沉澱,可用於乙炔的定性鑒定。這兩種金屬炔化物乾燥時,受熱或受到撞擊容易發生爆炸,如反應完應用鹽酸或硝酸處理,使之分解,以免發生危險。注意:乙炔在使用貯運中要避免與銅接觸。
酸鹼反應
炔烴中C≡C的C是sp雜化,使得Csp-H的σ鍵的電子云更靠近碳原子,增強了C-H鍵極性使氫原子容易解離,顯示「酸性」。連接在C≡C碳原子上的氫原子相當活潑,易被金屬取代,生成炔烴金屬衍生物叫做炔化物.
CH≡CH + Na → CH≡CNa + 1/2H2↑(條件NH3)
CH≡CH + 2Na → CNa≡CNa + H2↑ (條件NH3,190℃~220℃)
CH≡CH + NaNH2 → CH≡CNa + NH3 ↑
CH≡CH + Cu2Cl2 (2AgCl) → CCu≡CCu(CAg≡CAg)↓ + 2NH4Cl +2NH3 (注意:只有在三鍵上含有氫原子時才會發生,用於鑒定端基炔RH≡CH)。
其他化學特性
乙炔與銅、銀、水銀等金屬或其鹽類長期接觸時,會生成乙炔銅(Cu2C2)和乙炔銀(Ag2C2)等爆炸性混合物,當受到摩擦、衝擊時會發生爆炸。因此,凡供乙炔使用的器材都不能用銀和含銅量70%以上的銅合金製造。

3製備方法

天然氣法
天然氣制乙炔法
預熱到600-650℃的原料天然氣和氧進入多管式燒嘴板乙炔爐,在1500℃下,甲烷裂解製得8%左右的稀乙炔,再用N-甲基吡咯烷酮提濃製得99%的乙炔成品。

4用途

乙炔可用以照明、焊接及切斷金屬(氧炔焰),也是製造乙醛、醋酸、苯、合成橡膠、合成纖維等的基本原料。
乙炔燃燒時能產生高溫,氧炔焰的溫度可以達到3200℃左右,用於切割和焊接金屬。供給適量空氣,可以完全燃燒發出亮白光,在電燈未普及或沒有電力的地方可以用做照明光源。乙炔化學性質活潑,能與許多試劑發生加成反應。在20世紀60年代前,乙炔是有機合成的最重要原料,現仍為重要原料之一。如與氯化氫、氫氰酸、乙酸加成,均可生成生產高聚物的原料。
乙炔在不同條件下,能發生不同的聚合作用,分別生成乙烯基乙炔或二乙烯基乙炔,前者與氯化氫加成可以得到制氯丁橡膠的原料2-氯-1,3-丁二烯。乙炔在400~500℃高溫下,可以發生環狀三聚合生成苯;以氰化鎳Ni(CN)2為催化劑,在50℃和1.2~2MPa下,可以生成環辛四烯。
乙炔在高溫下分解為碳和氫,由此可製備乙炔炭黑。一定條件下乙炔聚合生成苯,甲苯,二甲苯,,萘,蒽,苯乙烯,茚等芳烴。通過取代反應和加成反應,可生成一系列極有價值的產品。例如乙炔二聚生成乙烯基乙炔,進而與氯化氫進行加成反應得到氯丁二烯;乙炔直接水合製取乙醛;乙炔與氯化氫進行加成反應而製取氯乙烯;乙炔與乙酸反應製得乙酸乙烯;乙炔與氰化氫反應製取丙烯腈;乙炔與氨反應生成甲基吡啶和2-甲基-5-乙基吡啶;乙炔與甲苯反應生成二甲苯基乙烯,進一步催化劑裂化生成三種甲基苯乙烯的異構體:乙炔與一分子甲醛縮合為丙炔醇,與二分子甲醛縮合為丁炔二醇;乙炔與丙酮進行加成反應可製取甲基炔醇,進而反應生成異戊二烯;乙炔和一氧化碳及其他化合物(如水,醇,硫醇)等反應製取丙烯酸及其衍生物。

5管理信息

操作管理
密閉操作,全面通風。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程。建議操作人員穿防靜電工作服。遠離火種、熱源,工作場所嚴禁吸煙。使用防爆型的通風系統和設備。防止氣體泄漏到工作場所空氣中。避免與氧化劑、酸類、鹵素接觸。在傳送過程中,鋼瓶和容器必須接地和跨接,防止產生靜電。搬運時輕裝輕卸,防止鋼瓶及附件破損。配備相應品種和數量的消防器材及泄漏應急處理設備。
儲存管理
乙炔的包裝法通常是溶解在溶劑及多孔物中,裝入鋼瓶內。儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過30℃。應與氧化劑、酸類、鹵素分開存放,切忌混儲。採用防爆型照明、通風設施。禁止使用易產生火花的機械設備和工具。儲區應備有泄漏應急處理設備。
乙炔鋼瓶

  乙炔鋼瓶

運輸管理
採用鋼瓶運輸時必須戴好鋼瓶上的安全帽。鋼瓶一般平放,並應將瓶口朝同一方向,不可交叉;高度不得超過車輛的防護欄板,並用三角木墊卡牢,防止滾動。運輸時運輸車輛應配備相應品種和數量的消防器材。裝運該物品的車輛排氣管必須配備阻火裝置,禁止使用易產生火花的機械設備和工具裝卸。嚴禁與氧化劑、酸類、鹵素等混裝、混運。夏季應早晚運輸,防止日光曝晒。中途停留時應遠離火種、熱源。公路運輸時要按規定路線行駛,勿在居民區和人口稠密區停留。鐵路運輸時要禁止溜放。
廢棄管理
處置前應參閱國家和地方有關法規。建議用焚燒法處置和填埋。

6監測方法

1、現場應急監測方法
(1)氣體檢測管法。
(2)氣體速測管。
2、實驗室監測方法
監測方法
類 別
來 源
氣相色譜法
空氣
徐伯洪,閆慧芳主編:《工作場所有害物質監測方法》
氣相色譜法
空氣
杭士平編:《空氣中有害物質的測定方法》(第二版)
乙炔亞銅比色法
空氣
《化工企業空氣中有害物質測定方法》(化學工業出版社)
3、現場監測方法
(1)2M004乙炔氣體感測器檢測微量感測器。
(2)K204乙炔模塊檢測乙炔泄露。

7應急處置

吸入:迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給予輸氧。如呼吸停止,立即進行人工呼吸,就醫。
呼吸系統防護:一般不需要特殊防護,但建議特殊情況下佩帶自吸過濾式防毒面具(半面罩)。
眼睛防護:一般不需要特殊防護,高濃度接觸時可戴化學安全防護眼鏡。
身體防護:穿防靜電工作服。
手防護:戴一般作業防護手套。
其他防護:工作現場嚴禁吸煙。避免長期反覆接觸。進入罐、限制性空間或其他高濃度區作業,須有人監護。
泄漏應急處理:迅速撤離泄漏污染區人員至上風處,並進行隔離,嚴格限制出入。切斷火源。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿防靜電工作服。儘可能切斷泄漏源。合理通風,加速擴散。噴霧狀水稀釋、溶解。構築圍堤或挖坑以收容產生的大量廢水。如有可能,將漏出氣用排風機送至空曠地方或裝設適當噴頭燒掉。漏氣容器要妥善處理,修復、檢驗后再用。
有害燃燒產物:一氧化碳、二氧化碳。
滅火方法:切斷氣源。若不能切斷氣源,則不允許熄滅泄漏處的火焰。噴水冷卻容器,可能的話將容器從火場移至空曠處。
滅火劑:霧狀水、泡沫、二氧化碳、乾粉。

8應急醫療

國家標準
1、中國職業接觸限值(GBZ 2—2002)
2、環境標準
美國
車間衛生標準
5300 mg/m3,窒息性氣體

診斷與預防

診斷要點:
(1)吸入一定濃度後有輕度頭痛、頭昏。
(2)吸入高濃度時先興奮、多語、哭笑不安,繼而頭痛、眩暈、噁心、嘔吐、步態不穩、嗜睡。
(3)嚴重者昏迷。
(4)乙炔急性毒性主要是因為高濃度時置換了空氣中的氧,引起單純性窒息作用,缺氧是主要致死原因。
處理原則:
可參考「丙烯中毒」。
預防措施:
停止吸入,癥狀迅速消失。實際上,乙炔中毒者的癥狀部分由於混入的磷化氫、硫化氫和其他氣體所致。應注意有否混合氣體中毒,尤其是磷化氫中毒的可能性,以便及時搶救。
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