Что такое ацетилен
Ацетилен — бесцветный газ с характерным чесночным запахом (чистый C₂H₂ почти без запаха, пахнут примеси). Молекула содержит тройную связь между атомами углерода, что делает ацетилен чрезвычайно реакционноспособным и энергоёмким. Температура горения ацетилена в кислороде достигает 3 150 °C — это самое горячее пламя среди доступных технических газов.
Мировое производство ацетилена, то есть около 400 000 тонн в год (2024, данные IHS Markit). Основные потребители: металлообработка (сварка и резка) — 45%, химический синтез — 40%, прочие — 15%.
Способы получения
- Карбидный метод — взаимодействие карбида кальция (CaC₂) с водой: CaC₂ + 2H₂O → C₂H₂ + Ca(OH)₂. Самый старый способ (с 1892 года) и до сих пор основной для мобильных генераторов. Из 1 кг карбида получается ~300 литров ацетилена
- Пиролиз метана, то есть термическое разложение природного газа при 1 500-1 600 °C. Промышленный способ для крупных предприятий
- Из нефтехимического сырья: окислительный пиролиз пропана/этана. Наиболее экономичен при наличии газоперерабатывающего завода
Применение в сварке и резке
Кислородно-ацетиленовое пламя — классика газовой сварки. Горелка смешивает ацетилен с кислородом в пропорции ~1:1, создавая пламя с тремя зонами: ядро (3 150 °C), восстановительная зона (рабочая, 2 500-3 000 °C) и факел. Этого достаточно для сварки стали толщиной до 6 мм и резки до 300 мм.
| Параметр | Ацетилен + O₂ | Пропан + O₂ | МАФ + O₂ |
|---|---|---|---|
| Температура пламени | 3 150 °C | 2 830 °C | 2 927 °C |
| Скорость резки (сталь 20 мм) | 350-450 мм/мин | 250-350 мм/мин | 300-400 мм/мин |
| Стоимость газа (за м³) | ~250 руб | ~30 руб | ~180 руб |
| Качество реза | Отличное | Хорошее | Хорошее |
Ацетилен дороже пропана в 8 раз, но даёт более чистый и быстрый рез. На крупных предприятиях часто используют комбинацию: ацетилен для тонкой работы, пропан — для грубой резки.
Химический синтез
Ацетилен — исходное сырьё для десятков химических продуктов: винилхлорид (ПВХ), ацетальдегид, уксусная кислота, акрилонитрил (синтетические волокна), хлоропреновый каучук. До 1960-х годов ацетилен был основным сырьём для оргсинтеза, пока его частично не вытеснил этилен из нефтехимии.
В 2025 году интерес к ацетилену возвращается — карбидный метод позволяет производить его из угля, минуя зависимость от нефти. Китай активно развивает карбидную химию, производя более 20 млн тонн карбида кальция в год.
Безопасность: почему ацетилен, то есть особый газ
Ацетилен — единственный технический газ, способный взрываться без кислорода (при давлении выше 1,5 атм). Поэтому его хранят и транспортируют в специальных баллонах, заполненных пористой массой (активированный уголь или литая масса) и ацетоном, в котором ацетилен растворяется под давлением 15-25 кгс/см².
- Баллон ацетиленовый — белого цвета с красной надписью «АЦЕТИЛЕН» (ГОСТ 949-73)
- Хранение, то есть вертикально, вдали от источников тепла, при температуре не выше 40 °C
- Расстояние от кислородных баллонов, то есть не менее 5 метров (СНиП)
- Обратный клапан — обязателен на каждой горелке для предотвращения обратного удара пламени
Для нефтехимических предприятий и объектов с повышенными требованиями к воздуху ацетиленовые системы оборудуются автоматическими газоанализаторами и аварийной вентиляцией. Соблюдение правил, то есть не бюрократия, а условие выживания: взрыв 40-литрового баллона ацетилена эквивалентен 3,5 кг тротила.
