电石乙炔的性质一.docx
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电石乙炔的性质一
电石、乙炔等材料的物化性质
一.产品及原料的物化性质
1.产品(乙炔)
1.1物理性质
1.1.1在常温常压下,纯乙炔为无色芳香气味的易燃气体,工业品因含硫化氢,磷化氢等杂质而有毒,并且具有特殊刺激性臭味。
微溶于水,溶于乙醇、苯、丙酮等许多有机溶剂中,溶解度随温度升高而降低,比空气略轻。
乙炔与空气能在很宽的范围内(2.3-81)×10-2形成爆炸混合物,爆炸迟滞时间只有0.017秒。
1.1.2主要物理常数
密度:
(0℃,100kpa)1.17㎏∕m3
比重:
(对空气)0.9056
(对氧气)0.8194
自燃点:
305℃
沸点:
(或冷凝点)-83.66℃
熔点:
(或凝固点)-85℃
临界温度:
35.7℃
1.2化学性质
1.2.1乙炔是最简单的炔烃,又称电石气,分子式C2H2,结构式H-C≡C-H,乙炔中心C原子采用sp杂化。
分子量26.4,纯乙炔在空气中燃烧2100度左右,在氧气中燃烧可达3600度。
1.2.2乙炔分子中碳与碳是三键相连,所以化学性质非常活泼。
易发生加成、氧化、聚合、金属取代等各种反应,还能与许多有机物进行反应。
a、加成反应:
可以跟Br₂、H₂、HX等多种物质发生加成反应。
例如与Br₂的加成,现象:
可以使溴水褪色或Br₂的CCl₄溶液褪色。
利用乙炔与HCL加成,在加热和催化剂的作用下,就可以得到氯乙烯单体,再通过聚合反应就能得到通常所说的聚氯乙烯(PVC)。
b、氧化反应:
可燃性:
2C₂H₂+5O₂→4CO₂+2H₂O(条件:
点燃),现象:
火焰明亮、带浓烟,燃烧时火焰温度很高(>3000℃),用于气焊和气割。
其火焰称为氧炔焰。
被KMnO4氧化:
能使紫色酸性高锰酸钾溶液褪色。
c、聚合反应:
由于乙炔与乙烯都是不饱和烃,所以化学性质基本相似。
在适宜条件下,三分子乙炔能聚合成一分子苯。
但苯的产量不高,副产物又多。
如果利用钯等过渡金属的化合物作催化剂,乙炔和其他炔烃可以顺利地生成苯及其衍生物。
在一定条件下,乙炔也能与烯烃一样,聚合成高聚物-----聚乙炔。
d、金属取代反应(可用于乙炔的定性鉴定):
将其通入硝酸银或氯化亚铜氨水溶液,立即生成白色乙炔银(AgC≡CAg)和棕红色乙炔亚铜(CuC≡CCu)沉淀,可用于乙炔的定性鉴定。
其他化学特性:
乙炔与铜、银、汞(水银)等金属或其盐类长期接触时,会生成乙炔铜(Cu2C2)和乙炔银(Ag2C2)等爆炸性混合物,当受到摩擦、冲击时会发生爆炸。
因此,凡供乙炔使用的器材都不能用银和含铜量70%以上的铜合金制造。
1.2.3乙炔在下列情况下可以发生爆炸:
a.高温(>550℃)、加压(>1.5Mpa表压)。
b.与空气混合,在2.3-81%范围内,特别是在含7-13%时。
c.与氧气混合,在2.5-93%范围内,特别是在含30%时。
d.和能与它起反应的物质混合时,如与氯气混合时在日光下就能爆炸。
e.与铜、银、汞接触生成相应的金属化合物时可因撞击发生爆炸。
1.3乙炔的用途:
乙炔可用以照明、焊接及切断金属(氧炔焰),也是制造乙醛、醋酸、苯、合成橡胶、合成纤维等的基本原料。
在20世纪60年代前,乙炔是有机合成的最重要原料,现仍为重要原料之一。
如与氯化氢、氢氰酸、乙酸加成,均可生成生产高聚物的原料。
1.4产品规格
1.4.1粗乙炔纯度≧98%(v%)(开车阶段≥95%)。
1.4.2硫、磷含量:
取决于电石质量。
1.5乙炔对人身的影响
1.5.1纯净的乙炔没有毒性。
只是单纯的窒息性物质。
所以,浓度高时会有因为氧气不足而窒息的危险。
1.5.2急性作用的情况,20%以上的乙炔存在于呼吸的空气中的话,可利用的氧气减少,会产生呼吸困难或轻度头疼,40%以上的话会导致虚脱。
局部没有作用。
1.5.3慢性作用的情况,体内持续慢性氧气不足的话会导致慢性内窒息状态。
局部没有作用。
1.5.4乙炔中如果有很多不纯物质的话(特别是磷化氢、硫化氢等),会加速中毒现象或某些病状的发生。
1.6卫生上的预防及急救措施
在使用乙炔时要特别注意换气,任何时候都要保证乙炔浓度在2.3%(Vol)以下。
这是防止爆炸所必需的,只要严守这一点就不会危害到健康。
在进入有高浓度乙炔的密闭区时,要采取以下措施,佩戴相应装备:
a.佩戴软面具,强制送风机,自我保护式呼吸工具等装备.
b.出现中毒现象时,需转移到洁净的空气中,吸入氧气并且进行人工呼吸,同时要立即就医。
2.原材料说明:
2.1电石
2.1.1电石的物化性质
纯净的碳化钙几乎是无色透明的结晶体,其分子式为:
CaC2,分子量为:
64.10。
通常说的电石是指工业碳化钙,按其纯度不同有灰色、棕色、黑色或紫色,纯度高时为紫色,暴露在空气中吸收水分后即失去光泽,变成灰白色粉末,品质降低,最终变质失效。
纯净碳化钙密度为2.22g/cm3(纯度80×10-2的碳化钙密度为2.324g/cm3),熔点2300℃(纯度80×10-2的碳化钙熔点为2000℃),堆积密度:
粒度<80mm为1.1-1.3t/m3,碳化钙不溶于所有的有机溶剂。
碳化钙的化学性质活泼,能与许多气体、液体在适当的温度下发生化学反应。
与水反应生成乙炔和氢氧化钙,并放出热量(生成热:
△H298=14.1±2千卡/克分子)。
含杂质磷化钙过多的碳化钙遇水产生磷化氢,极易爆炸。
杂质:
因电石中常含有砷化钙(Ca3As2)、磷化钙(Ca3P2)等杂质,与水作用时同时放出砷化氢(AsH3)、磷化氢(PH3)等有毒气体,因此使用由电石产生的乙炔有毒)。
2.1.2电石应用
反应原理:
CaC2+2H2O==Ca(OH)2+C2H2↑
CaC2能导电,纯度越高,导电越易。
2.1.2.1电石与水反应生成的乙炔可以合成许多有机化合物
例如:
合成橡胶、人造树脂、丙酮、烯酮、炭黑等;同时乙炔一氧焰广泛用于金属的焊接和切割。
2.1.2.2加热粉状电石与氮气时,反应生成氢氨化钙,即石灰氮,加热石灰氮与食盐反应生成的氢熔体用于采金及有色金属工业。
2.1.2.3电石本身可用于钢铁工业的脱硫剂。
2.1.2.4生产聚氯乙烯(PVC),电石法生产聚氯乙烯利用电石(碳化钙CaC2),遇水生成乙炔(C2H2),将乙炔与氯化氢(HCl)合成制出氯乙烯单体(CH2CHCl),再通过聚合反应使氯乙烯生成聚氯乙烯。
2.1.2.5旧时矿工下矿,将电石放入铁罐织中利用生成的乙炔(C2H2)制作成电石灯。
2.1.3电石制法
工业上一般使用电炉熔炼法与氧热法,电炉熔炼法是将焦炭与氧化钙(分子式CaO)置于2200℃左右的电炉中熔炼,生成碳化钙(分子式CaC2)。
氧热法:
即:
高炉富氧氧热法熔炼CaC2(电石)、石灰石中提取炭、高温低压煤气发生炉。
2.1.4电石的质量指标:
项目
指标
优等品
一等品
合格品
发生量(20℃,
1013kpa),(1/kg)
粒度
80-200
305
285
255
50-80
315
285
255
5-60
300
280
250
5-50
300
280
250
2.1.5危害
健康危害:
损害皮肤,引起皮肤瘙痒、炎症、“鸟眼”样溃疡、黑皮病。
皮肤灼伤表现为创面长期不愈及慢性溃疡型。
接触工人出现汗少、牙釉质损害、龋齿发病率增高。
燃爆危险:
本品遇湿易燃。
危险特性:
干燥时不燃,遇水或湿气能迅速产生高度易燃的乙炔气体,在空气中达到一定的浓度时,可发生爆炸性灾害。
与酸类物质能发生剧烈反应。
急救措施:
皮肤接触:
立即脱去污染的衣着,用大量流动清水冲洗至少15分钟,就医。
眼睛接触:
立即提起眼睑,用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟,就医。
吸入:
脱离现场至空气新鲜处。
保持呼吸道通畅。
如呼吸困难,给输氧。
如呼吸停止,立即进行人工呼吸,就医。
2.2氮气
2.2.1氮气的物化性质
氮气,化学式为N2,通常状况下是一种无色无味的气体,且通常无毒,比空气轻,与空气相比,比重为0.967。
在标准情况下的气体密度是1.25g/L,难溶于水,氮气占大气总量的78.12%(体积分数),是空气的主要成份。
在标准大气压下,冷却至-195.8℃时,变成没有颜色的液体,冷却至-209.8℃时,液态氮变成雪状的固体。
由氮分子中三键键能很大,不容易被破坏,因此其化学性质十分稳定,常温下很难跟其他物质发生反应,只有在高温高压并有催化剂存在的条件下,氮气可以和氢气反应生成氨。
2.2.2氮气用途
2.2.2.1化工合成
氮主要用于合成氨,反应式为N2+3H2⇌2NH3(条件为高压,高温、和催化剂。
反应为可逆反应),还是合成纤维、合成树脂、合成橡胶等的重要原料。
氮是一种营养元素还可以用来制作化肥。
例如:
碳酸氢铵NH4HCO3,氯化铵NH4Cl,硝酸铵NH4NO3等等。
2.2.2.2用于汽车轮胎
氮气几乎为惰性的双原子气体,化学性质极不活泼,气体分子比氧分子大,不易热胀冷缩,变形幅度小,其渗透轮胎胎壁的速度比空气慢约30~40%,能保持稳定胎压,提高汽车轮胎形式的稳定性和舒适性,防止爆胎和缺气碾行,延长轮胎的使用寿命。
2.2.2.3其他作用
由于氮的化学惰性,常用作保护气体,如:
瓜果,食品,灯泡填充气。
以防止某些物体暴露于空气时被氧所氧化,用氮气填充粮仓,可使粮食不霉烂、不发芽,长期保存。
液氮还可用作深度冷冻剂。
高纯氮气用作色谱仪等仪器的载气。
用作铜管的光亮退火保护气体。
跟高纯氦气、高纯二氧化碳一起用作激光切割机的激光气体。
氮气也作为食品保鲜保护气体的用途。
在化工行业,氮气主要用作保护气体、置换气体、洗涤气体、安全保障气体。
2.2.3氮气的危险性
危险性类别:
第2.2类惰性气体
侵入途径:
吸入
健康危害:
空气中氮气含量过高,使吸入气氧分压下降,引起缺氧窒息。
吸入氮气浓度不太高时,患者最初感胸闷、气短、疲软无力;继而有烦躁不安、极度兴奋、乱跑、叫喊、神情恍惚、步态不稳,称之为“氮酩酊”,可进入昏睡或昏迷状态。
吸入高浓度,患者可迅速昏迷、因呼吸和心跳停止而死亡。
2.2.4氮气中毒的预防和急救措施
预防:
(1)生产场所需加强机械通风,凡进入经氮气作气体置换的容器、反应釜等通风不良处工作,应作充分机械通排风处理,有条件者应进行工作点氧含量测定。
(2)加强个人防护,需进入氮气柜或在高氮低氧环境中工作,应佩戴送风式或供氧式防毒面具。
(3)加强管理,严格执行安全卫生管理制度和操作规程,进入高氮低氧环境中工作时应有专人监护,并随时与作业人员保持联系。
急救措施:
(1)脱离现场,给予新鲜空气或氧气吸入
病人如有昏迷、呼吸抑制等情况,可投用呼吸兴奋剂、给予机械呼吸,并尽速转往医院抢救。
(2)病人如出现呼吸心跳停止、应立即进行心肺脑复苏,即维持呼吸道通畅、进行人工通气及心外按压、药物治疗,关键是在呼吸心跳恢复后早期防治缺氧性脑损伤。
2.2.5氮气使用要求:
高纯氮≥99.999%;工业级一级≥99.5%;二级≥98.5%;一般钢瓶氮气纯度要求99.7%。
2.3蒸汽
亦称“水蒸气”。
根据压力和温度对各种蒸汽的分类为:
饱和蒸汽,过热蒸汽。
蒸汽主要用途有加热/加湿;还可以产生动力;作为机器驱动等。
2.3.1饱和蒸汽
饱和蒸汽加热的优缺点
饱和蒸汽具有很多优点,特别是在100℃(212℉)及以上的温度下,这使得它成为了出色的热源,其中的一些优点如下:
特点
优点
利用潜热快速,均匀的加热
提高产品质量和生产效率
控制压力就可以控制温度
可以迅速的确定和控制温度
传热系数高
要求传热面积相对较小,能够有效的减少初期的设备投入。
原料是水
安全清洁且低成本
使用饱和蒸汽加热产品必须牢记以下几点:
1.如果在加热过程中不使用干饱和蒸汽可能会造成产品加热效率降低,和常识相反的是,锅炉所产生的蒸汽往往都不是干蒸汽,而是包含着一些没有完全蒸发的水分子的湿蒸汽。
2.热辐射的热量损失使得一些蒸汽凝结,因此湿蒸汽会更加潮湿,并且形成冷凝水。
因此,必须在管道适当的部位安装疏水阀从而将冷凝水排出。
3.重的冷凝水会从蒸汽中落下并且被管道底部的疏水阀排出,但是夹带着小水滴的湿蒸汽还是会降低产品的换热效率。
因此,必须在管道的某些部位安装汽水分离器。
4.由于蒸汽在管道中的摩擦等会造成压力的损失,因此也会导致蒸汽温度的相应损失。
2.4浓硫酸
2.4.1物化性质:
浓硫酸,化学分子式为H2SO4,通常为无色黏稠的油状液体,不挥发,密度:
1.8g/cm3,熔点10.4℃,沸点:
280℃,是一种具有高腐蚀性的强酸。
浓硫酸在浓度高时具有强氧化性,这是它与普通硫酸或普通浓硫酸最大的区别之一。
同时它还具有脱水性(化学性质,使有机物炭化),强氧化性,强腐蚀性,难挥发性,酸性,吸水性(可做干燥剂)等。
2.4.2毒性
属中等毒类。
对皮肤粘膜具有很强的腐蚀性。
最高容许浓度:
2mg/m3
2.4.3短期过量暴露的影响
吸入:
吸入高浓度的硫酸酸雾会有上呼吸道刺激症状,严重者发生喉头水肿、支气管炎甚至肺水肿。
眼睛接触:
溅入硫酸后引起结膜炎及水肿,角膜浑浊以至穿孔。
皮肤接触:
局部刺痛,皮肤由潮红转为暗褐色。
口服:
误服硫酸后,口腔、咽部、胸部和腹部立即有剧烈的灼热痛,唇、口腔、咽部均见灼伤以致形成溃疡,呕吐物及腹泻物呈黑色血性,胃肠道穿孔。
口服浓硫酸致死量约为5毫升。
2.4.4长期暴露的影响
长期接触硫酸雾者,可有鼻粘膜萎缩伴有嗅觉减退或消失、慢性支气管炎和牙齿酸蚀等症状。
2.4.5火灾和爆炸
本品虽不燃,但很多反应却会起火或爆炸,如与金属会产生可燃性气体,与水混合会大量放热。
着火时也不能用干粉、泡沫灭火等方法,因为干粉,泡沫的一些成分能与硫酸反应,应用二氧化碳灭火器扑灭火焰后再用石灰,石灰石等中和废酸。
2.4.6人身防护:
吸入:
硫酸雾浓度超过暴露限值,应佩戴防酸型防毒口罩。
眼睛:
带化学防溅眼镜。
皮肤:
戴橡胶手套,穿防酸工作服和胶鞋。
工作场所应设安全淋浴和眼睛冲洗器具。
2.4.7急救
吸入:
将患者移离现场至空气新鲜处,有呼吸道刺激症状者应吸氧。
眼睛:
张开眼睑用大量清水或2%碳酸氢钠溶液彻底冲洗。
皮肤:
立即用大量冷水冲洗(浓硫酸对皮肤腐蚀强烈,实际操作应直接大量冷水冲洗),然后涂上3%-5%的碳酸氢钠溶液,以防灼伤皮肤。
口服:
立即用氧化镁悬浮液、牛奶、豆浆等内服。
注:
所有患者应请医生或及时送医疗机构治疗。
2.4.8泄露处理
迅速撤离泄漏污染区人员至安全区,并进行隔离,严格限制出入。
建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿防酸碱工作服。
不要直接接触泄漏物。
尽可能切断泄漏源。
防止流入下水道、排洪沟等限制性空间。
小量泄漏:
用砂土、干燥石灰或苏打灰混合。
也可以用大量水冲洗,洗水稀释后放入废水系统。
大量泄漏:
构筑围堤或挖坑收容。
用泵转移至槽车或专用收集器内,回收或运至废物处理场所处置。
干法乙炔浓硫酸清净工序使用的浓硫酸必须采用98%工业硫酸进行生产使用,其浓硫酸指标必须符合的国家标准GB/T534-2002的要求。
98%工业硫酸成分如表2-2-1:
表1:
98%工业硫酸成分表
项目
优等品
一等品
合格品
硫酸质量分数(%)≥
98.0
98.0
98.0
游离SO3质量分数(%)≤
-
-
-
灰分质量分数(%)≤
0.02
0.03
0.10
Fe质量分数(%)≤
0.005
0.010
-
As质量分数(%)≤
0.0001
0.005
-
Hg质量分数(%)≤
0.001
0.01
-
Pb质量分数(%)≤
0.005
0.02
-
透明度mm≥
80
50
-
色度/ml
2.0
2.0
-
2.532%烧碱
2.5.1性质
分子式为NaOH,分子量40.01,熔点318.4°C,沸点1390°C,相对密度(水=1)≥1.32g/ml。
饱和蒸汽压(KPa):
0.13(739℃)。
无色或浅白色液体。
纯液体烧碱称为液碱,工业品多含杂质,主要为氯化钠及碳酸钠等,有时还有少量氧化铁。
当溶成浓液碱后,大部分杂质会上浮液面,可分离除去。
溶解性:
易溶于水、乙醇、甘油,不溶于丙酮。
2.5.2用途
是重要的化工基础原料,用途极广。
化学工业用于制造甲酸、草酸、硼砂、苯酚、氰化钠及肥皂、合成脂肪酸、合成洗涤剂等。
纺织印染工业用作棉布退浆剂、煮练剂、丝光剂和还原染料、海昌蓝染料的溶剂。
冶炼工业用制造氢氧化铝、氧化铝及金属表面处理剂。
仪器工业用作酸中和剂、脱色剂、脱臭剂。
胶粘剂工业用作淀粉糊化剂、中和剂。
另外,在搪瓷、医药、化妆品、制革、涂料、农药、玻璃等工业都有广泛应用。
2.5.3危险特性:
与酸发生中和反应并放热。
遇潮时对铝、锌和锡有腐蚀性,并放出易燃易爆的氢气。
本品不会燃烧,遇水和水蒸气大量放热,形成腐蚀性溶液,具有强腐蚀性。
侵入途径:
吸入、食入。
健康危害:
本品具有强烈刺激和腐蚀性。
粉尘刺激眼和呼吸道,腐蚀鼻中隔;皮肤和眼直接接触可引起灼伤;误服可造成消化道灼伤,粘膜糜烂、出血和休克。
2.5.4应急处理:
隔离泄漏污染区,限制出入。
建议应急处理人员戴自给式呼吸器,穿防酸碱工作服。
不要直接接触泄漏物。
小量泄漏:
避免扬尘,用洁净的铲子收集于干燥、洁净、有盖的容器中。
也可以用大量水冲洗,洗水稀释后放入废水系统。
大量泄漏:
收集回收或运至废物处理场所处置。
2.5.5防护措施:
呼吸系统防护:
空气中浓度超标时,应该佩戴自吸过滤式防毒面具(半面罩),紧急事态抢救或撤离时,佩戴空气呼吸器。
眼睛防护:
戴化学安全防护眼镜
身体防护:
穿防酸碱塑料工作服
手防护:
戴橡胶耐酸碱手套
其它防护:
工作现场严禁吸烟,工作完毕,淋浴更衣,注意个人清洁卫生。
皮肤接触:
立即脱出被污染的衣着。
用大量流动清水冲洗,至少15分钟。
就医。
眼睛接触:
立即提起眼睑,用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。
就医。
吸入:
迅速脱离现场至空气新鲜处,保持呼吸道通畅。
如呼吸困难,给输氧。
如呼吸停止,立即进行人工呼吸。
就医。
食入:
误服者用水漱口,给饮牛奶或蛋清。
就医。
2.5.6灭火方法:
燃烧分解产物:
可能产生有害的毒性烟雾。
灭火方法:
用水、砂土扑救,但须防止物品遇水产生飞溅,造成灼伤
干法乙炔浓硫酸清净工序中和使用的烧碱必须采用32%烧碱进行配制,其烧碱指标必须符合的国家标准GB/T11199-2006的要求,32%烧碱成分如表2-2-2:
表2-2-2离子膜烧碱质量标准
项目
指标
优等品
一等品
合格品
氢氧化钠%≥
32.0
32.0
32.0
碳酸钠%≤
0.04
0.06
0.06
氯化钠%≤
0.004
0.007
0.01
三氧化二铁%≤
0.0003
0.0005
0.0005
钙镁总含量%≤
0.0001
0.0005
0.001
三氧化铝≤
0.0004
0.0006
0.001
二氧化硅≤
0.0015
0.002
0.004
硫酸盐
0.001
0.002
0.002
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