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乙炔的爆炸危险特性

(2017-08-18 11:13:19)
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分类: 气体检测知识

为加深对氧化、分解和聚合反应的爆炸危险特性的理解,现以乙炔为例作着重介绍。

1.氧化反应

  乙炔对于氧化剂的反应很灵敏。如将乙炔通入高锰酸钾溶液,溶液的紫色很快就会消失,同时产生褐色的沉淀物。这个反应常被用作乙炔的定性分析。


  常见的乙炔氧化反应是乙炔在空气或氧气中的燃烧,燃烧时的氧一乙炔火焰温度可达3200℃以上。乙炔的燃烧热虽然比乙烷、乙烯等略低,但在完全燃烧时的耗氧量却最少,产生物中水含量相对较低,水蒸发所需热量损耗较少,因此乙炔燃烧时能够得到更高的温度,这就是乙炔广泛应用于气割、气焊的原因所在。到目前为此,尚未有更理想的物质替代乙炔,获得高温热源用于气割、气焊。


  乙炔和空气混合,形成具有爆炸性混合气体。发生氧化爆炸的条件基本上取决于乙炔在空气中的含量( 即乙炔气浓度)。在混合气体中, 当可燃气体浓度低于某一最低浓度或高于某一最高浓度时,火焰便不能蔓延,燃烧或爆炸也就不能进行。在点火源作用下,可燃气体恰足以使火焰蔓延的最低浓度称为可燃气体的爆炸下限(也称燃烧下限)。同理,恰足以使火焰蔓延的最高浓度称为可燃气体的爆炸上限( 也称燃烧上限)。上限和下限统称为爆炸极限或燃烧极限。 上限和下限之间的可燃气体浓度称为爆炸范围。从乙炔─空气混合气体的氧化爆炸情况,可以得知发生氧化爆炸大都在爆炸下限或略高于爆炸下限。因此,对爆炸下限的技术控制更为重要。在容器(包括气瓶)或管路中,乙炔浓度在爆炸上限以上,若空气能引入(如回火状况)时,则随时有燃烧、爆炸危险。因此,对浓度在上限以上的可燃气体混合物,通常仍是危险的。另外,如果乙炔─空气混合物中的氧含量增加,则爆炸极限相应扩大。乙炔的爆炸波传播速度最快可达3000米/秒,爆炸压力最高可达58.8MPa(即600at)。


  2.分解反应

  乙炔分解时是放热的,在一定温度和压力条件下,即使没有氧的参与,也会导致爆炸。这就是乙炔的分解爆炸,其产物为碳黑和氢。常压乙炔不会分解,加压乙炔则极易分解。压力越高,越会发生分解爆炸,且分解温度随压力的升高而迅速下降。因此,压力对乙炔的分解具有主导作用。常压乙炔在635℃下会发生分解,但不会导致爆炸。 若把乙炔压力提高到0.15MPa,则分解温度下降至580℃。乙炔分解的最小激发能量与初始温度、压力有关。如果激发能量很大,则引发乙炔分解爆炸的初始压力将会降低。此外,乙炔在杂质的催化作用下,分解爆炸的初始温度会明显下降。


  3.聚合反应

  乙炔在常温下的热力学性质很不稳定,会在各种条件下聚合成链状或环状结构的化合物,但它与乙烯不同,一般不能聚合成高分子化合物。乙炔聚合时会放热,温度越高,聚合速度越快,热量的积聚会进一步加速聚合,同时发生聚合物分解,其结果会引起爆炸。乙炔的聚合放热,也可能会引发乙炔直接分解爆炸。

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