工业乙炔(Industrial Acetylene, C₂H₂)
工业乙炔是一种无色、易燃易爆的烃类气体,化学式为 C₂H₂,具有特殊的 大蒜味(因含少量杂质)。它是 燃烧温度最高 的工业燃气(氧-乙炔焰可达3100℃),广泛应用于金属焊接、切割和化工合成。
1. 工业乙炔的生产方法
(1) 电石法(碳化钙水解)
-
反应式:CaC₂(电石) + 2H₂O → C₂H₂↑ + Ca(OH)₂
-
特点:
-
主流生产方法,工艺简单,但能耗高(1吨乙炔需消耗3吨电石)。
-
副产电石渣(需环保处理)。
-
(2) 天然气部分氧化法
-
反应式:CH₄ + O₂ → C₂H₂ + CO + H₂(高温裂解)
-
特点:
-
成本较低,适合大规模生产,但需复杂纯化设备。
-
(3) 其他方法
-
石油裂解副产:乙烯生产过程中少量生成。
2. 工业乙炔的应用领域
(1) 金属加工(核心用途)
-
氧-乙炔焊接/切割:
-
中性焰(焊接铜、铝)、氧化焰(切割钢材)。
-
火焰温度高达3100℃,可切割厚钢板(如造船、钢结构)。
-
-
火焰喷涂:金属表面涂层(如锌、铝防腐)。
(2) 化工合成
-
醋酸乙烯(VAM):C₂H₂ + CH₃COOH → 醋酸乙烯(塑料原料)。
-
氯丁橡胶:乙炔与氯化氢反应生成氯丁二烯。
-
维生素A/E:乙炔为关键合成中间体。
(3) 其他应用
-
照明:早期矿灯(因燃烧亮度高,现已被LED取代)。
-
实验室:原子吸收光谱仪(乙炔-笑气火焰)。
3. 工业乙炔的储存与运输
形式 | 特点 |
---|---|
溶解乙炔 | 乙炔溶于丙酮(钢瓶内填充多孔硅酸钙),压力≤2.5MPa(中国标准钢瓶为白色)。 |
管道输送 | 仅限化工厂内部短距离输送(因高压易爆风险)。 |
现场制乙炔 | 小型电石发生器(用于临时作业,安全性差,已逐步淘汰)。 |
注意:
-
乙炔 不可直接压缩储存!纯乙炔在0.2MPa以上可能发生爆炸性分解。
-
钢瓶必须直立使用,防止丙酮泄漏。
4. 工业乙炔 vs. 高纯乙炔
特性 | 工业乙炔(98%~99%) | 高纯乙炔(≥99.6%) |
---|---|---|
纯度 | 含PH₃、H₂S等杂质 | PH₃<0.1ppm,H₂O<50ppm |
用途 | 焊接、切割、化工 | 光谱分析、半导体工艺 |
安全要求 | 需严格防爆 | 需超纯气体处理系统 |
5. 安全注意事项
-
爆炸风险:
-
乙炔在空气中爆炸极限 2.5%~82%(极宽!)。
-
与铜、银接触会生成爆炸性乙炔铜(禁用铜制工具)。
-
-
操作规范:
-
远离明火,安装回火防止器。
-
钢瓶存放温度<40℃,避免震动。
-
-
泄漏处理:
-
立即通风,禁用电气开关(防火花)。
-
6. 相关标准
-
中国:GB 6819-2004《溶解乙炔》
-
国际:ISO 14114:2019(乙炔气瓶安全标准)
总结
工业乙炔是金属加工领域的不可替代气体,但其 高爆燃风险 要求严格的安全管理。未来可能被更安全的丙烷、天然气切割技术部分替代,但在化工合成中仍具重要地位。使用时务必遵循:
-
禁用纯铜设备;
-
钢瓶直立固定;
-
作业区通风防爆。