Бесцветный газ ацетилен
В химической промышленности широкое применение имеет ацетилен. Он представляет собой бесцветный газ, обладающий в чистом виде слабым эфирным запахом; конденсируется в жидкость при - 83,8°С (при 0,098 МПа); критическая температура +35,5°С; критическое давление 61,6 кгс/см2 (6,04 МПа). Как и другие газообразные углеводороды, это вещество дает с кислородом и воздухом взрывоопасные смеси, причем пределы взрываемости очень широки: с воздухом - от 2,0 до 81 объемн. % С2Н2; с кислородом - от 2,8 до 78 объемн. % С2Н2. По этой причине нельзя допускать его проникания в атмосферу производственных помещений и необходимо исключать попадание воздуха в технологическую аппаратуру и трубопроводы.
Взрывоопасность данного химического продукта сильно увеличивается из-за того, что при его распаде на простые вещества выделяется большое количество тепла. Распад ацетилена происходит даже в отсутствие кислорода при наличии соответствующего инициатора (перегрев из-за трения, искра и т. д.). При достаточно низком давлении разложение его имеет местный характер и не представляет опасности. При повышении давления сверх 2 кгс/см2 молекулы газа сближаются и начавшееся где-либо разложение распространяется по всей массе газа.
Ввиду экзотермичности и цепного характера процесса наблюдается типичная картина детонационного разложения с волной, распространяющейся со скоростью более 1000 м/с. Однако взрывоопасность этого вещества значительно уменьшается при его разбавлении другими газами (азотом, водородом, углеводородами, аммиаком), которые аккумулируют тепло местного разложения ацетилена и препятствуют его взрывному распаду. При этом максимальное безопасное давление смеси зависит от концентрации. Этот эффект нередко используют при работе с продуктом под давлением, причем разбавителями могут иногда служить пары реагентов или растворителей.
Кроме давления взрывоопасность ацетилена существенно растет при увеличении температуры, размеров аппарата, диаметров трубопроводов, мощности инициатора. На нее влияют также некоторые конструкционные материалы, особенно медь и серебро, образующие взрывоопасные ацетилениды, что учитывать при выборе материалов аппаратуры. В связи с особенностями отдельных технологических процессов, а также при заполнении баллонов приходится, однако, сжимать это вещество и работать с ним при давлениях выше безопасных. Для компримирования используют специальные компрессоры имеющие малую скорость перемещения движущихся частей, небольшую степень сжатия и температуру газа при каждой ступени не более 100°С.
При расчете аппаратов и коммуникаций для работы с ацетиленом под давлением больше 2 кгс/см2 принимают высокий запас прочности и осуществляют специальные мероприятия, обеспечивающие безопасность эксплуатации установок. Пожаро - и взрывоопасность его обусловили применение специальных предохранительных устройств. Одни из них препятствуют лишь распространению пламени («сухие» затворы), другие («мокрые» огнепреградители, гидравлические затворы) защищают предшествующую аппаратуру и хранилища ацетилена от пламени и детонационной волны. Огнепреградитель представляет собой башню с насадкой из металлических колец Рашига, орошаемую водой. В гидравлических затворах это вещество барботирует через слой воды, предотвращающий движение газа в обратном направлении при возникновении пламени или взрыва в последующей аппаратуре.
Другим его технически важным свойством является растворимость в воде и органических веществах, что имеет значение при его получении, хранении и особенно при извлечении ацетилена из разбавленных газовых смесей и его химической переработке. В отличие от многих газообразных углеводородов и водорода он довольно хорошо растворим в воде и полярных органических жидкостях: в 1 объеме воды при 20 °С растворяется около 1 объема продукта, а при 60 °С-0,37 объема. Растворимость значительно уменьшается в насыщенном растворе поваренной соли (около 0,3 объема при 20 °С) и в водном растворе гидроокиси кальция (около 0,25 объемов при 60 °С). Значительно лучше он растворяется в органических веществах.
Благодаря высокой растворимости ацетилена в ацетоне можно хранить и транспортировать этот газ в баллонах в сжатом состоянии, что невозможно для чистого вещества ввиду его взрывоопасности и ограничений в максимально допустимом давлении сжатия. В баллонах имеется насадка из активированного угля или другого пористого вещества, обильно пропитанного ацетоном. Продукт в виде раствора в ацетоне находится в баллоне под давлением порядка 15 кгс/см2. Несмотря на сравнительно низкое давление, баллоны имеют большую емкость.