Ацетилен – хімічно інертний, але надзвичайно вибухонебезпечний газ, отримав широке виробниче застосування завдяки своїй унікальній< !–more–> здатності утворювати із суміші з киснем полум’я надзвичайно високої температури, яка досягає 3150 С. Воно здатне локально розплавляти практично всі тугоплавкі метали та сплави (за винятком вольфраму). Не менш корисний ацетилен і у сфері промислового органічного синтезу, де цей газ з успіхом застосовується при виробництві синтетичного каучуку, оцтової кислоти та ін.
Історія відкриття ацетилену
У першій половині XIX століття хімія вже впритул підійшла до вирішення проблеми отримання органічних речовин із неорганічних. Одним із різнобічних вчених тієї епохи можна назвати і француза Марселена Бертло. Переважно Бертло займався хімією, але відомо майже 3000 написаних ним робіт та інших галузях людських знань – археології, філософії, історії. Саме Бертло і вдалося вперше синтезувати ацетилен із простих складових – водню та вуглецю. Досвід, що вважається зараз елементарним, ледь не коштував французькому хіміку здоров’я: коли він крізь запалені вугільні стрижні почав продувати водневий струмінь, його рука лише завдяки щасливому випадку не була обпалена сильним струменем світло-блакитного пального газу, який утворився в результаті такої продуки. Тепер будь-який школяр легко виведе формулу хімічної реакції, ініційованої М. Бертло у 1862 році:
2С + Н2 = С2Н2
Втім, через небезпеку такого способу для отримання ацетилену почали використовувати інший метод. Він був складнішим, але значно безпечнішим. Процес складався із двох етапів:
1. Високотемпературного сплавлення окису кальцію з коксом – проміжним продуктом отримання залізної руди, внаслідок чого утворювався карбід кальцію – речовина, яка зараз застосовується для виробництва газового зварювання та різання:
СаО + 3С = СаС2 + СО
2. Гідратуванням карбіду, що вийшов, з утворенням ацетилену і малорозчинного у воді гідрату окису кальцію:
СаС2 + 2Н2О = С2Н2 + Са(ОН)2
Вперше такий досвід отримання ацетилену в порівняно великих кількостях був успішно проведений 1896 німецьким інженером Е. Віссом.
Сучасні способи одержання ацетилену
На початку ХХ століття стало зрозуміло, що карбідний метод промислового отримання ацетилену має істотний недолік: він виявився досить енерговитратним (зокрема, на 1 кг ацетилену необхідно витратити до 11000 кВт·год електроенергії). Природно, що промисловість, що бурхливо розвивалася, не могла собі цього дозволити. Хоча в невеликих масштабах такий спосіб отримання ацетилену використовується і в наш час, для виробництва цього газу у великих кількостях винайдено прогресивніші методи.
Серед них:
• Використання явища піролізу коксу, одержуваного в електрометалургійних печах (спосіб отримав особливий розвиток у країнах, де переважним методом виплавки сталі є електрометалургія, наприклад, у Франції). По суті, це той самий метод Віс, але адаптований під електрометалургійний кокс. Слід зазначити, що отримання високоефективних карбідних печей досі не вийшло із стадії експериментальних розробок;
• Піроліз легких вуглеводнів – метану, бутану, пропану. легких бензинових фракцій тощо. – у процесі їхнього зовнішнього підігріву або навіть згоряння в умовах перебігу дугового розряду. Цей метод, названий його винахідником, білоруським ученим Н. Печуро, методом електрокрекінгу, широко використовується в нашій країні і там, де є масштабне промислове виробництво вуглеводнів;
• Термічне високотемпературне розкладання газоподібних вуглеводнів із використанням кисневих пальників. Перевага цього способу полягає в тому, що високотемпературна плазма малочутлива до якості вихідної сировини. Тому для отримання ацетилену можна використовувати малоцінні вуглеводні або їх відходи.
Слід зазначити, що у всіх з представлених способів вихід ацетилену досить великий, і становить від 98%.
Першою промисловою установкою для виробництва ацетилену у великих обсягах прийнято вважати реактор у виробничо-дослідному центрі Оппау (Німеччина, 1942). Промисловість Третього Рейху, відчуваючи гостру нестачу в природних вуглеводнях, активно синтезувала коксовий та світильний газ Саарського кам’яновугільного басейну, який використовувався для виробництва ацетилену. Тоді ж почалося більш-менш масштабне виробництво зрідженого ацетилену.
В даний час з метою забезпечення належної безпеки зберігання та транспортування зрідженого ацетилену виконується з його попереднім розчиненням в ацетоні, а для перевезення застосовують балони, що розміщуються в товщі м’яких пористих речовин, що мінімізують ризики у разі раптової розгерметизації балонів.
Зважаючи на високу вибухонебезпечність даного газу, розроблені та використовуються наступні прийоми підвищення безпеки робіт з ацетиленом:
1. Застосування ацетиленових генераторів зниженого об’єму, у керуючому ланцюгу яких виключаються срібло та мідь – хімічні елементи, при взаємодії з якими утворюється надзвичайно вибухонебезпечна суміш.
2. Розведення ацетилену хімічно інертними газами (наприклад, азотом) або їх парами, які сприймають на себе частину тепла, що виділяється ацетиленом, і тим самим знижують його швидке розкладання, що згодом призводить до вибуху.
3. Обмеження тиску ацетилену безпечним кордоном 0,2 МПа.
4. Використання ацетиленових генераторів з низькою швидкістю переміщення рухомих вузлів, щоб температура в робочому просторі машини не перевищувала 1000С.
5. Додаткова установка у схемах установок, що використовують ацетилен, запобіжних пристроїв, а також перегороджувачів поширення полум’я (кулькових клапанів, гідрозатворів тощо).
Цікаві факти, пов’язані із застосуванням ацетилену
• Ацетилен займає перше місце серед газів за своєю здатністю до локального розігріву металу та концентрації теплової потужності в зоні ацетиленового струменя. При цьому не тільки знижується трудомісткість виробництва розділових операцій із застосуванням ацетиленових генераторів, але і суттєво покращується якість поверхні різу: кромки виходять найбільш чистими та рівними, а поділ металу може виконуватися під будь-якими кутами;
• Ацетилен можна застосовувати також і для цілей паяння абсолютно різнорідних між собою матеріалів: з цією метою ацетиленовий струмінь вдмухують між твердими припоями;
• Для збереження фруктів, що транспортуються до споживача на дуже далекі відстані (зокрема, бананів, ананасів тощо) їх збирають трохи незрілими, а при перевезенні поміщають в ацетиленове середовище. Невелике стравлювання ацетилену в ємність із плодами забезпечує їх поступове дозрівання;
• У скляній промисловості ацетилен застосовують для запобігання утворенню бульбашок. Для цього форми, які використовуються для видування скляних виробів, обробляють ацетиленом;
• Вперше киснево-ацетиленовий різак був використаний…зломниками банку в німецькому Ганновері 1901 року. Злочинцям вдалося непомітно пронести до приміщення компактний балон із киснем та ацетиленом. Однак товщина сталевого сейфа виявилася неприступною: через велику витрату кисню, його не вистачило, і зломщикам вдалося пройти лише 8 мм сталевого листа.
Компанія DP Air Gas – найбільший постачальник зріджених газів територією СНД, а також деяких країн ближнього зарубіжжя. Маючи сучасну техніку та обладнання для виробництва та перевезення зріджених газів, DP Air Gas завжди гарантує своєчасну та якісну доставку технічних газів та їх сумішей. Технологія транспортування зріджених газів постійно вдосконалюється, як у плані можливих витоків сировини, так підвищення безпеки транспортованих продуктів. Компанія використовує різноманітні шляхи доставки товару своїм клієнтам: автомобільним, річковим та морським транспортом. Можлива оренда ємностей та спеціалізованих транспортних засобів для доставки зріджених газів.
