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乙炔簡介

發布時間:2020.10.10 新聞來源:江蘇亞洲氣體設備有限公司

 

乙炔

 鎖定
乙炔,分子式C2H2,俗稱風煤和電石氣,是炔烴化合物中體積最小的一員,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,但工業用乙炔由于含有硫化氫磷化氫雜質,而有一股大蒜的氣味。
 
 
中文名
乙炔
外文名
ethyne,Welding Gas
別    名
電石氣;風煤
化學式
C2H2
分子量
26.04
CAS登錄號
74-86-2
EINECS登錄號
200-816-9
熔    點
-88 ℃
沸    點
-84 ℃
水溶性
微溶
密    度
0.62 kg/m³(-82℃)
外    觀
無色氣體
安全性描述
S9 S16 S33
危險性符號
R5
危險性描述
F+
UN危險貨物編號
1001
鍵    角
180°
折射率
1.316

發現簡史

1836年,英國著名化學家戴維·漢弗萊(Davy,HumPhry1778-1829)的堂弟,愛爾蘭港口城市科克(Cork)皇家學院化學教授戴維·愛德蒙德(Davy,Edmund1785-1857)在加熱木炭和碳酸鉀以制取金屬鉀過程中,將殘渣(碳化鉀)投進水中,產生一種氣體,發生爆炸,分析確定這一氣體的化學組成是C、H(當時采用碳的原子量等于6計算),稱它為“一種新的氫的二碳化物”。這是因為早在1825年他的同國化學家法拉第(Faraday,MIChael1791-1867)從加壓的蒸餾鯨魚油獲得的氣體(供當時歐洲人照明用)中也獲得一種碳和氫的化合物,分析測定它的化學組成是C、H,命名它為“氫的二碳化物”。實際上法拉第發現的是,戴維·愛德蒙德發現的是乙炔。 [1] 

物理性質

乙炔的結構簡式乙炔的結構簡式
純乙炔為無色芳香氣味的易燃氣體。 [2]  而電石制的乙炔因混有硫化氫H2S、磷化氫PH3、砷化氫而有毒,并且帶有特殊的臭味。熔點(118.656kPa)-80.8℃,沸點-84℃,相對密度0.6208(-82/4℃),折射率1.00051,折光率1.0005(0℃),閃點(開杯)-17.78℃,自燃點305℃。在空氣中爆炸極限2.3%-72.3%(vol)。在液態和固態下或在氣態和一定壓力下有猛烈爆炸的危險,受熱、震動、電火花等因素都可以引發爆炸,因此不能在加壓液化后貯存或運輸。微溶于水,溶于乙醇丙酮。在15℃和1.5MPa時,乙炔在丙酮中的溶解度為237g/L,溶液是穩定的。 [2] 
乙炔分子模型乙炔分子模型
因此,工業上是在裝滿石棉等多孔物質的鋼瓶中,使多孔物質吸收丙酮后將乙炔壓入,以便貯存和運輸。為了與其它氣體區別,乙炔鋼瓶的顏色一般為乳白色,橡膠氣管一般為黑色,乙炔管道的螺紋一般為左旋螺紋(螺母上有徑向的間斷溝)。
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。
包裝方法:鋼質氣瓶
附:乙炔在水中的溶解度表:
在乙炔氣體分壓等于101.325 kPa時,被一體積水所吸收的該氣體體積(已折合成標準狀況)
溫度(℃)
溶解度
溫度(℃)
溶解度
溫度(℃)
溶解度
0
1.73
25
0.93
70
0.25
5
1.49
30
0.84
80
0.15
10
1.31
40
0.65
90
0.05
15
1.15
50
0.50
   
20
1.03
60
0.37
   
[3] 

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原子采用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℃),用于氣焊和氣割。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
  1. CH≡CH+H₂ → CH₂=CH₂
與HX的加成
如:CH≡CH+HCl →CH₂=CHCl氯乙烯用于制聚氯乙烯
“聚合”反應
三個乙炔分子結合成一個苯分子:
由于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。但苯的產量不高,副產物又多。如果利用鈀等過渡金屬的化合物作催化劑,乙炔和其他炔烴可以順利地生成苯及其衍生物。
在一定條件下,乙炔也能與烯烴一樣,聚合成高聚物——聚乙炔。
在Ni(CN)2,80~120℃,1.5MPa條件下,4分子乙炔聚合主要生成環辛四烯。
金屬取代反應(可用于乙炔的定性鑒定)
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,產生白色乙炔銀沉淀。
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。(pKa=25)
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)和棕紅色乙炔亞銅(CuC≡CCu)沉淀,可用于乙炔的定性鑒定。這兩種金屬炔化物干燥時,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。
酸堿反應
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(條件液氨)
CH≡CH + 2Na → CNa≡CNa + H2 (條件液氨,190℃~220℃)
CH≡CH + NaNH2 → CH≡CNa + NH3
CH≡CH + Cu2Cl2 (2AgCl)+2NH4OH → CCu≡CCu(CAg≡CAg)↓ + 2NH4Cl +2H2O(注意:只有在三鍵上含有氫原子時才會發生,用于鑒定端基炔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、沖擊時會發生爆炸。因此,凡供乙炔使用的器材都不能用銀和含銅量70%以上的銅合金制造。

制備方法

電石法

由電石(碳化鈣)與水作用制得。 [2] 
實驗室中常用電石跟水反應制取乙炔。與水的反應是相當激烈的,可用分液漏斗控制加水量以調節出氣速度。也可以用飽和食鹽水
原理:電石發生水解反應,生成乙炔。裝置:燒瓶和分液漏斗(不能使用啟普發生器)。燒瓶口要放棉花,以防止泡沫溢出。
試劑:電石(CaC₂)和水。
反應方程式:CaC₂+2H-OH→Ca(OH)₂+CH≡CH↑
收集方法:排水集氣法 或向下排空氣集氣法(不常用)
尾氣處理:點燃
制備裝置與氫氣等氣體類同。 [2] 

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,甲烷裂解制得8%左右的稀乙炔,再用N-甲基吡咯烷酮提濃制得99%的乙炔成品。 [2] 

主要用途

乙炔可用以照明、焊接及切斷金屬(氧炔焰),也是制造乙醛、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,用于切割和焊接金屬。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,由此可制備乙炔炭黑。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;乙炔直接水合制取乙醛;乙炔與氯化氫進行加成反應而制取氯乙烯;乙炔與乙酸反應制得乙酸乙烯;乙炔與氰化氫反應制取丙烯腈;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制取甲基炔醇,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)等反應制取丙烯酸及其衍生物。 [2] 

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
《工作場所有害物質監測方法》
徐伯洪,閆慧芳主編
氣相色譜法
空氣
《空氣中有害物質的測定方法》(第二版)
杭士平編
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乙炔氣體傳感器檢測微量傳感器。
(2)K204乙炔模塊檢測乙炔泄露。

安全與防護

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合適的自吸過濾式防毒面具(氧氣含量與空氣中氧含量一致或接近時)。
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。避免長期反復接觸。進入罐、限制性空間或其他高濃度區作業,必須有人監護。
泄漏應急處理:迅速撤離泄漏污染區人員至上風處,并進行隔離,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。盡可能切斷泄漏源。合理通風,加速擴散。噴霧狀水稀釋、溶解。構筑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、二氧化碳干粉

應急醫療

診斷要點:
(1)吸入一定濃度后有輕度頭痛、頭昏。
(2)吸入高濃度時先興奮、多語、哭笑不安,繼而頭痛、眩暈、惡心、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于混入的磷化氫、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。

毒理學資料

急性毒性:
純乙炔屬微毒類,具有弱麻醉和阻止細胞氧化的作用。高濃度時排擠空氣中的氧,引起單純性窒息作用。乙炔中常混有磷化氫、硫化氫等氣體,故常伴有此類毒物的毒作用。人接觸100 mg/m3能耐受30~60 min,20%引起明顯缺氧,30%時共濟失調,35%下5 min引起意識喪失,含10%乙炔的空氣中5 h,有輕度中毒反應。
亞急性和慢性毒性:
動物長期吸入非致死性濃度該品,出現血紅蛋白、網織細胞、淋巴細胞增加和中性粒細胞減少。尸檢有支氣管炎、肺炎、肺水腫、肝充血和脂肪浸潤。
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
[4] 

注意事項

操作
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
乙炔的包裝法通常是溶解在溶劑及多孔物中,裝入鋼瓶內。儲存于陰涼、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。采用防爆型照明、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
采用鋼瓶運輸時必須戴好鋼瓶上的安全帽。鋼瓶一般平放,并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,并用三角木墊卡牢,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,防止日光曝曬。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。
廢棄處理
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。
本文共分 1
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