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為什么乙炔瓶會發生回火而煤氣罐不會呢?

發布時間:2023-07-06


液化石油氣 (有時俗稱煤氣)的主要成分是C3-C4的烷R和烯烴這類可燃氣體不與氧氣或者空氣混合是比較穩定的,沒有氧氣也不能燃燒,只要液化石油氣鋼瓶(俗稱煤氣瓶)中沒有形成負壓,不會回火到鋼瓶內部。

但乙炔與之不同,乙炔有一重要特性: 乙炔可分解為單質碳(石墨)和氫氣,而且此分解反應是放熱反應:C2H2→2C+H2

乙炔只要加熱到一定溫度,或者有足夠的激發能量,自身就會分解放熱,而分解放熱會導致乙炔加速分解,進一步放熱,最終就可能引起爆炸,這種爆炸并不需要氧氣或者空氣的參與,稱為乙炔的分解爆炸。乙炔在一定條件下還可以發生聚合反應,雖然乙炔不易生成高聚物,但在鐵或者某些鐵化合物的催化下,三分子乙炔可以聚合生成苯,這一聚合反應也是放熱的:3C2H2→C6H6

存儲在鋼瓶中的乙炔氣體壓力越高,溫度越高,聚合反應就越容易進行,一旦乙炔發生聚合,聚合反應放出的熱量也會使得溫度升高,溫度升高后同樣會導致乙炔加速聚合或者引發分解,進一步放熱,最終也可能引起爆炸。

乙炔壓力越大,就越容易發生分解爆炸,或者聚合引發的爆炸,高壓乙炔氣體只要稍受激發就會引起爆炸,因此,在常用工業氣體中,乙炔是不能用高壓壓縮進鋼瓶存儲的,必須在乙炔鋼瓶中填滿多孔性填料,然后注入丙酮,再壓入乙炔,讓乙炔溶解在丙酮中,才能安全存儲乙炔,這種乙炔叫做“溶解了炔”,對應的乙炔鋼瓶叫做“溶解乙炔氣瓶”。

乙炔在空氣中的爆炸極限寬達2.5%一80%,但實際上只要有足夠的激發能量,純乙炔也能發生爆炸,因此現在認為乙炔的爆炸極限是2.5%-100%,也就是說爆炸上限可達100%(純乙炔),能夠發生分解爆炸、聚合爆炸等的氣體,都可能達到100%的爆炸上限,例如乙炔、環氧乙烷(容易聚合) 等。

乙炔與空氣的混合氣體爆炸威力相當大,比氫氣、甲烷等要大得多,實驗室制取乙炔時,乙炔的驗純不宜用氫氣驗純的方法,即用小試管收集后點燃驗純,否則如果乙炔不純,爆炸威力十分可怕,經常能將小試管炸裂甚至炸碎。

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因此,一旦誘發了純乙炔的分解,乙炔瓶發生回火是完全可能的,而且這種回火極易引發爆炸,常常會將乙炔管道炸毀,甚至波及到乙炔瓶。如果使用氧氣一乙炔焊割時,氧氣壓力過大,乙炔壓力不夠,氧氣倒灌進乙炔管道,由于乙炔爆炸極限很寬,也極易引發回火,這種回火往往也能燒毀或者炸毀乙炔管道,如果乙炔管道上沒有安裝回火防止器,或者回火防止器失效,最終可能導致乙炔瓶直接噴射乙炔氣體燃燒,這也是十分危險的,更嚴重的情況是如果乙炔瓶內部已經因為填料碎裂下沉等出現了較大空隙,回火或者燃燒高溫可能引發乙炔瓶空隙中壓力乙炔氣體開始不受控聚合或者分解,甚至會出現外部火焰撲滅或者熄滅后延遲一段時間乙炔瓶突然爆炸的事故。

因此,使用溶解乙炔氣瓶時,要嚴格遵守安全規程使用,回火防止器等配件不可缺少或者失效,缺少丙酮的溶解乙炔氣瓶要及時補加丙酮,乙炔瓶使用時禁止臥放以防丙酮流出,不得超裝乙炔以防壓力過大,填料碎裂下沉的溶解乙炔氣瓶應及時停止使用。