Оборудование замкнутой линии производства ацетилена

Использование ацетилена:

Ацетилен (C₂H₂) — высокореакционноспособный ненасыщенный углеводородный газ с высокой теплотворной способностью. Благодаря своим уникальным химическим и физическим свойствам он находит широкое применение в промышленности, химической технологии и металлургии. Его основные области применения сосредоточены в трёх основных областях: высокотемпературная переработка, химический синтез и специальные энергетические приложения, как указано ниже:

I. Основное применение: высокотемпературная промышленная обработка (наиболее распространенное применение)

Сгорание ацетилена приводит к образованию высокотемпературного пламени (кислородно-ацетиленового пламени) с температурой 3000–3300 ℃, что делает его важным источником высокотемпературного тепла в промышленности и подходящим для различных нужд обработки металлов.

Резка металла: Газокислородная резка (газовая резка) — традиционный и широко распространённый метод резки металла. При этом используется высокотемпературное пламя для нагревания металлов, например, стали, до точки возгорания, а затем кислород высокого давления для удаления расплавленного шлака, что обеспечивает высокую скорость резки. Этот метод подходит для обработки заготовок из углеродистой и низколегированной стали толщиной от 5 мм и широко применяется в судостроении, мостостроении, производстве стальных конструкций и демонтаже оборудования. Он обеспечивает высокую эффективность резки и портативность оборудования (особенно подходит для работы в полевых условиях или на месте).

Сварка металлов: Газовая сварка (кислородно-ацетиленовая сварка) использует высокотемпературное пламя для плавления основного и присадочного металла, образуя прочное соединение. Этот метод подходит для сварки таких материалов, как низкоуглеродистая сталь, чугун, медь и медные сплавы, и особенно подходит для сварки небольших деталей, тонкостенных деталей или в условиях отсутствия электропитания (например, при полевом обслуживании и ремонте трубопроводов). Оборудование отличается низкой стоимостью и гибкостью эксплуатации.

Нагрев/термическая обработка металла:

Локальный нагрев: используется для термической сборки механических деталей (например, термическая посадка подшипников и шестерен), гибки и формовки трубопроводов, а также термического расширения и ослабления болтов.

Термическая обработка: Отжиг, нормализация, закалка и другие процессы выполняются на небольших заготовках для повышения твердости или ударной вязкости материала (например, закалка инструментальной стали и отжиг деталей из чугуна).

Распыление/нанесение покрытия: с помощью высокой температуры ацетилено-кислородного пламени металлический порошок (например, цинковый, алюминиевый, нержавеющая сталь) или керамический порошок расплавляется и напыляется на поверхность заготовки, образуя износостойкое, коррозионно-стойкое и устойчивое к высоким температурам покрытие, которое используется для ремонта изношенных деталей (например, валов и шестерен) или улучшения поверхностных свойств заготовок (например, защита от коррозии химического оборудования).

II.Сырье для химического синтеза (применение с высокой добавленной стоимостью)

Ацетилен — важный органический химический промежуточный продукт, который может быть использован для синтеза множества ключевых химических продуктов посредством реакций присоединения, полимеризации и других.

Винилхлорид (ВХМ): Ацетилен реагирует с хлористым водородом в присутствии катализатора (например, хлорида ртути) с образованием винилхлорида, который затем полимеризуется для получения поливинилхлорида (ПВХ) — одного из наиболее широко используемых в мире пластиков общего назначения, применяемого для производства труб, листов, пленок, оболочек кабелей и т. д.

Винилацетат (ВАМ): Винилацетат синтезируется из ацетилена и уксусной кислоты под действием катализатора. После полимеризации получается поливинилацетат (ПВА), который используется для производства клеев, покрытий, волокон, пленок и т. д. Он также может быть использован для производства ЭВА (сополимера этилена и винилацетата).

Ацетальдегид образуется в результате реакции присоединения ацетилена к воде под действием ртутного катализатора. Он является промежуточным продуктом в синтезе таких химических продуктов, как уксусная кислота, уксусный ангидрид, бутанол и октанол, и широко используется в фармацевтической, пестицидной и лакокрасочной промышленности.

Бутадиен: Ацетилен подвергается реакции димеризации с образованием винилацетилена, который затем гидрируется для получения бутадиена — основного сырья для синтетического каучука (такого как цис-бутадиеновый каучук и стирол-бутадиеновый каучук), используемого в производстве шин, уплотнителей, резиновых изделий и т. д.

Другие продукты тонкой химии:

Синтезируют ацетон и метилметакрилат (ММА, используется в производстве акрилового стекла);

Производит ацетиленовую сажу (высокопроводящую и устойчивую к истиранию сажу, используемую в электродах литиевых аккумуляторов и армирующих составах для резины).

Синтезируют ацетиленовое серебро, ацетиленовую медь и другие ацетилениды металлов (используются во взрывчатых веществах и химических реагентах).

III. Специальные энергетические и другие виды использования

Источник освещения: Ацетилен горит ярким пламенем (высокое содержание углерода, высокая световая отдача) и изначально использовался для подземного освещения в угольных шахтах (ацетиленовые шахтные лампы), навигационных огней, сигнальных огней и т. д., особенно подходит для ситуаций без электропитания; хотя в настоящее время его постепенно вытесняют электрические фонари, он по-прежнему используется в небольшом количестве полевых работ и для аварийного освещения.

Сварочный защитный газ (смешанного применения): смесь ацетилена с аргоном, углекислым газом и т. д. может использоваться в качестве специального защитного газа для сварки нержавеющей стали и цветных металлов, улучшая формирование сварного шва и механические свойства (например, смешанный газ аргона и ацетилена для сварки медных сплавов).

Ракетное топливо (особый случай): Ацетилен обладает высокой эффективностью сгорания и высокой тягой в смеси с кислородом. Он использовался в качестве топлива в ранних ракетных двигателях и до сих пор используется в небольших ракетах и экспериментальных устройствах.

Анализ и обнаружение: В качестве газа-носителя или стандартного газового компонента в газовых хроматографах он используется для разделения и обнаружения органических веществ в химических образцах.

IV. Меры предосторожности при применении

Ацетилен — легковоспламеняющийся и взрывоопасный газ (концентрация ацетилена в воздухе составляет 2,5–82%, превышение предельной концентрации может легко привести к взрыву). Его необходимо хранить и перевозить в ацетиленовых баллонах (заполненных пористым материалом с добавлением ацетона для растворения ацетилена). Его нельзя подвергать воздействию солнечных лучей, ударов и вблизи открытого огня.

При выполнении ацетилено-кислородных работ необходимо строго контролировать соотношение смешивания кислорода и ацетилена (O₂:C₂H₂ ≈1,1-1,3 для резки, ≈1,0-1,1 для сварки), чтобы избежать риска возникновения обратного удара пламени или взрыва.

Некоторые процессы химического синтеза (например, катализ солями ртути) создают экологические проблемы и постепенно заменяются этиленовым и газовым методами. Однако ацетиленовый метод всё ещё имеет ценовое преимущество в некоторых регионах (например, в регионах, богатых угольными ресурсами).

Подводя итог, можно сказать, что ацетилен находит применение в самых разных областях: от базовой промышленной переработки до сложного химического синтеза. Он является незаменимым газом в промышленном производстве, особенно в высокотемпературной обработке и производстве химических продуктов, таких как ПВХ и синтетический каучук, где он занимает незаменимое положение.