Explosionsgefahren bei der Verwendung von Acetylen
Acetylen ist ein vielfältig einsetzbares Brenngas, etwa beim Schweißen. Dieser Fachbeitrag beschreibt, welche Explosionsgefahren bei der Anwendung bestehen und wie sie reduziert werden können.
Da Acetylen äußerst instabil ist und die Zersetzungs- bzw Reaktionsprodukte auch unter Umständen explosionsfähige Gemische bilden können, wird an dieser Stelle auf die möglichen Gefahr bringenden Reaktionen eingegangen.
Acetylenzerfall
Acetylenflaschenexplosionen sind meist die Folge einer Acetylenzersetzung, die unter starker Temperatur- und Druckerhöhung verläuft.
Die Acetylenzersetzung kann eingeleitet werden
- durch Flammenrückschlag über angeschlossene Leitungen, zB vom Brenner
- durch äußere Erwärmung (Einwirkung von Feuer von zB an Flaschen gehängte Schneid- oder Schweißbrenner, Acetylenbrand am Flaschenventil, Druckminderer oder angeschlossenen Schläuchen; Werkstättenbrand)
Der Zerfall von Acetylen, die Reaktion zu elementarem Kohlenstoff und Wasserstoff, kann bei niedrigem oder mittlerem Druck ablaufen, entweder als Deflagration mit relativ niedriger Reaktionsgeschwindigkeit oder als Detonation mit Überschallgeschwindigkeit. Der maximale Druck einer Detonation ist von kurzer Dauer, muss aber bei der Planung einer sicheren Acetylenanlage berücksichtigt werden. Konventionelle Druckentlastungseinrichtungen bieten in einer Anlage zur Herstellung von Acetylen keinen Schutz, da die Detonation mit Überschallgeschwindigkeit verläuft und sie nicht rechtzeitig reagieren können.
Polymerisation
Acetylen kann mit anderen Acetylenmolekülen reagieren und so größere Kohlenwasserstoffmoleküle bilden, zB Benzol. Dieser Prozess wird Polymerisation genannt. Zum Start der Reaktion wird Wärme benötigt. Wenn die Reaktion gestartet ist, wird Wärme freigesetzt, und die Reaktion unterhält sich selbst (oberhalb atmosphärischem Druck). Das könnte den explosiven Zerfall von Acetylen in seine Bestandteile, Kohlenstoff und Wasserstoff, auslösen. Die Polymerisation fängt bei atmosphärischem Druck bei 400 °C an und kann auch bei niedrigeren Temperaturen erfolgen, falls ein Beschleuniger wie Rost, Silikagel, Kieselgur, Aktivkohle usw anwesend ist.
Flüssiges Acetylen
Flüssiges Acetylen kann leicht explosiv zerfallen. Es hat eine höhere Stoßempfindlichkeit und Energiedichte als verdichtetes, gasförmiges Acetylen. Deshalb muss die Verflüssigung von Acetylen während seiner Handhabung unbedingt vermieden werden. Zu beachten ist, dass sich Acetylen auch bei niedriger Temperatur verflüssigen kann.
Acetylenhydrat
Das Acetylenhydrat als eine Acetylenverbindung muss bei der Kondensation von Acetylen beachtet werden. Das Hydrat ist nicht so gefährlich wie flüssiges Acetylen, es kann aber zerfallen. Festes Acetylenhydrat kann Verstopfungen in Acetylenrohrleitungen, Ventilen, Zerfallsperren und anderen Teilen verursachen. Wenn sich feuchtes Acetylen unter steigendem Druck abkühlt, kann Acetylenhydrat gebildet werden. Zur Verringerung der Gefahr von Hydratbildung muss Folgendes vermieden werden:
- Arbeiten mit feuchtem Acetylen unter hohem Druck
- Raue Flächen, die die Bildung von Acetylenhydraten fördern und Verstopfungen in engen Passagen verursachen können
Acetylide
Wenn Acetylen mit Kupfer, Silber, Quecksilber oder Salzen dieser Metalle in Berührung kommt, können explosive Acetylide gebildet werden. Diese Acetylide sind sehr empfindlich gegen Stoß oder Reibung.
Adiabatische Verdichtung
Die adiabatische Verdichtung von Gasen führt zu Temperaturerhöhungen, die ausreichend sein können, um einen Acetylenzerfall auszulösen. Reines Acetylen kann seine Zündtemperatur nicht erreichen, wenn es aber mit anderen Gasen wie Stickstoff oder Luft gemischt wird, kann es zum Zerfall kommen.
Der mögliche Zerfall in Acetylenrohrleitungen und Schläuchen, der durch adiabatische Verdichtung von Acetylen ausgelöst wird, ist besonders zu beachten. Es gab zahlreiche Unfälle, bei denen durch adiabatische Verdichtung der Zerfall von Acetylen in Rohrleitungen und Schläuchen von Flaschenbündeln verursacht wurde.
Die Anwesenheit von Stickstoff oder Luft in Acetylenrohrleitungen und -schläuchen erhöht die Gefahr des Zerfalls in Folge von adiabatischer Verdichtung wegen der höheren Endtemperatur, die Stickstoff bei adiabatischer Verdichtung erreicht. Aus diesen Gründen müssen folgende Sicherheitsmaßnahmen beachtet werden:
- Verhinderung von Lufteintritt in Rohrleitungen und Schläuchen für Hochdruck-Acetylen, dh bei Flaschen, die mit einer Sammelleitung verbunden sind. Dies kann durch Verwendung von Rückschlagventilen, richtiges Spülen usw erzielt werden.
- Verwendung von Sicherheitseinrichtungen wie zB Flammensperren, um die Weiterleitung des Zerfalls durch das System zu verhindern.
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