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La présente invention concerne un combustible ter-naire stable à densité à l'état gazeux inférieure à la densité
de l'air.
Il est d'usage, depuis plus d'un demi-siècle, d'uti-liser l'acétylèneIdans ce domaine technique. Cependant, la nature de l'acétylène fait qu'il est très dangereux de le con-server comprimé à l'état naturel, et couramment on le stocke après l'avoir comprimé et dissous dans un solvant, tel l'acé-tone, dans un matériau poreux. Dans ces conditions, par rap-port au poids du récipient et de son contenu la quantité d'acé-tylène stockée ou transportée est faible.
On a envisagé le transport et l'entreposage de l'acé-tylène à l'état liquide, néanmoins en raison du risque d'explo-sion et de la difficulté de manipulation, l'acétylène pur li-quifié n'est pas utilisé.
On a proposé l'emploi de mélanges d'acétylène, évi-tant les risques d'explosion et permettant d'obtenir une tempé-rature de combustion suffisamment élevée pour réaliser des opé-rations de soudage et d'oxycoupage. D'autre part, on sait que l'addition d'acétylène, dans un gaz combustible peut conférer à ce dernier des performances de soudage tendant vers celles de l'acétylène. Or, s'il est aisé de réaliser des mélanges gazeux à composition constante, il n'en est pas de même lors-que le mélange provient d'un stockage à l'état liquide où la phase gazeuse est différente, en composition, de la phase liqui-de. Dans le cas du mélange éthylène-acétylène il se produit un enrichissement en acétylène, alors que dans celui du mélange propylène-acétylène il y a appauvrissement en acétylène, ce qui conduit, au bout d'un certain temps, à un mélange inapte à la soudure.
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I ~ 7~5.~
On pourrait éviter cette difficulté par le prélève-ment de la phase liquide du mélange qui reste constante, dans la mesure où le liquide ne se réchauffe pas de trop.
Dans l'industrie, en général, le réchauffage,du liquide ne peut pas être évité et l'on est obligé d'évacuer l'excédent de press~on ce qui crée une modification du mélange.
Ce phénomène est très important lorsque l'isolation du réci-pient est mauvaise ou que le récipient cryogénique est resté
trop longtemps stocké.
On a recherché depuis plusieurs années des mélanges combustibles à teneur sensiblement constante en acétylène ne nécessitant pas d'équipements spéciaux pour sa distribution en liquide comme ceci est le cas pour les mélanges éthylène-acéty-lene.
Il a été trouvé des mélanges distribuables sous forme liquide avec les équipements classiques des liquides cryogéniques et dont la phase gazeuse et la phase liquide ont une teneur sensiblement constante en acétylène. Ces mélanges gazeux com-bustibles obtenus par évaporation naturelle de la phase liquide, sans prélèvement de celle-ci, représentent pour l'utilisateur une économie d'investissement du fait d'une simplification de l'équipement par rapport aux mélanges binaires éthylène-acéty-lene.
Avec les mélanges connus éthylène-acétylène on assis-te à l'évaporation préférentielle du composé éthylénique et en conséquence à l'enrichissement de la phase liquide en acétylène.
Les mélanges ternaires proposés qui ne présentent qu'un faible enrichissement en acétylène, répondent mieux aux critères de sécurité.
On a obtenu des mélanges de deux hydrocarbures et 1 ~ 7 ~
d'acétylène qui par évaporation naturelle, restituent un gaz dont la teneur en acétylène varie peu, et à fortiori si on utilise un évaporateur froid classique permettant le prélève-ment simultané de la phase liquide et gazeuse, en réalisant des mélanges à trois constituants dans lequel un constituant est plus volatil que l'acétylène, tandis que le troisième l'est moins. Ce dernier constituant contribue par effet physique à
la stabilisation de la phase liquide en fin de vidange, a'ors que le plus volatil stabilise la phase gazeuse, en particulier en début de vidange.
Le constituant plus volatil que l'acétylène est l'éthy-lène.
Le troisième constituant choisi de manière à provoquer la stabilisation de la phase liquide est un hydrocarbure dont la molécule contient trois atomes de carbone, ledit hydrocarbure faisant partie du groupe constitué par le propane, le cyclopro-pane et le propylène et le choix se portant de préférence sur l'hydrocarbure insaturé.
De plus, afin de répondre aux criteres particuliers de sécurité requis pour tous les ~ravaux effectués dans des lo-caux et ateliers à atmosphère confinée, situés en dessous du niveau du sol, exigus, parfois difficiles à ventiler, on a re-cherché des mélanges combustibles pour applications soudage et assemblage, dont la densité à l'état gazeux reste inferieure à
celle de l'air.
Selon l'invention, le combustible ternaire cryogéni-que est constitué par un mélange d'acétylène, d'éthylène et un hydrocarbure en C3 dans les proportions suivantes: 25 à 30%
en volume d'acétylène, 61 à 72% en volume d'éthylène et 3 à 9%
en volume de l'hydrocarbure en C3 est utilisé à l'état gazeux ~ ~ 7~
après vaporisation du mélange stocké à l'état liquide.
Ce mélange combustible est particulièrement adapté
aux opérations de soudage et d'assemblage.
La densité à l'état gazeux est toujours in~érieure à celle de l'air, même quand on effectue un prélèvement alter-né de la phase gazeuse du réservoir de stockage ou de vaporisa--tion du liquide, cela dans des conditions d'exploitation nor-males, c'est-à-dire, lorsque, au grand maximum, le rapport de la quantité prélevée en phase gazeuse à celle prélev~e par la phase liquide, reste inférieur à 1.
La stabilité du mélange combustible est adaptée à
l'emploi industriel en grande quantitéO
Le faible enrichissement en acétylène, lors d'une évaporation lente, autorise la distribution des dits mélanges en vrac ou dans des petits évaporateurs cryogéniques classiques, exempts de cuivre ou d'alliages cuivreux.
Le transport et le transvasement sont plus avantageu-sement réalisés, le produit étant à l'état liquide. On peut envisager le conditionnement de la phase gazeuse à l'état com-primé, sous pression pouvant atteindre 100 bars, dans des réci-pients remplis de matière poreuse.
Dans les dessins qui illustrent l'invention, La FIGURE 1 est un diagramme ternaire des mélanges combustibles selon l'invention, quand l'hydrocarbure en C3 est le propylène, La FIGURE 2 est un diagramme ternaire où figurent les compositions liquide et gazeuse.
Les m~langes combustibles de l'invention, quand l'hy-drocarbure en C3 est le propylène, sont représentés dans le diagramme ternaire joint en annexe sur la Figure 1. Les ~ ~ 7a~3 teneurs en acétylène, ~thylène et propylène sont portées en pourcentages en volume~ Les propriétés de densité inférieure à l'air en phase gazeuse et de faible enrichissement en acéty-lène sont parfaitement conservées dans le quadrilatère A' s' C' D' situé en dessous de la droite FG représentant les mélan-ges de densité égale à l'air.
Le domaine d'utilisation préféré correspond à un mélange cryogénique contenant environ 26% d'acétylène, environ 69% d'éthylène et environ 5% de propylène.
Il est donné ci-après un exemple illustrant l'inven-tion à titre non limitatif.
EXEMPLE
Composition initiale E
acétylène26%
éthylène 69%
propylène5%
La mise en oeuvre de ce mélange dans des évaporateurs classiques, à partir desquels on a la possibilité de pr~lever la phase liquide et la phase gazeuse en fonction de l'augmen-tation de la pression du réservoir, donne lieu à la modifica-tion des compositions suivantes:
. . __ . .
YO Poids Phase gazeuse Phase liquide ,, . . .. ____ ~ ...... _ _._ _ .
~e acéty- éthy- propy- acé~y- éthy- propy-Vidage lène lène lène lene lène lène Départ 21,0 77,0 2,0 26,0 69,0 5,0 ~0% 21,5 76,5 2,0 26,5 68,0 5,5 40% 22,0 75,5 2,5 27,0 67,0 6,0 60% 22,5 74,5 3,0 27,5 63,5 9,0 80% 24,0 72,5 3,5 2g,5 59,5 11,0 Dans tous les cas, on constate sur la Figure 2 que ~ ~ 7~4~3 l'ensemble des points figurant les compositions liquide et ga-zeuse, sont en dessous de la droite G/F sur le dessin annexé.
La ligne pointillée EE"' figure l'évolution de la phase liqui-de tandis que la ligne pointillée E'E" correspond à celle de la phase gazeuse. Le mélange cryogénique d'origine est représen-té par le point E, le point conjugué E' représentant la compo-sition de la phase gazeuse en équilibre avec E, les points E"
et E"' représentant respectivement les compositions de la phase gazeuse et de la phase liquide à 80% de vidage. ~ ~ 7 ~
The present invention relates to a ter-stable with gas density lower than density air.
It has been the practice for more than half a century to use read acetylene in this technical area. However, the nature of acetylene makes it very dangerous to con-server compressed in its natural state, and commonly it is stored after having compressed it and dissolved it in a solvent, such as tone, in a porous material. Under these conditions, compared to weight of container and weight of container tylene stored or transported is low.
Consideration was given to the transportation and storage of water.
tylene in the liquid state, however due to the risk of explosion sion and difficulty in handling, pure acetylene li-quified is not used.
It has been proposed to use mixtures of acetylene, obviously both the risk of explosion and making it possible to obtain a temperature combustion level high enough to carry out operations welding and flame cutting rations. On the other hand, we know that the addition of acetylene in a combustible gas can give welding performance tending towards that acetylene. However, if it is easy to make mixtures gas with constant composition, it is not the same when-that the mixture comes from liquid storage where the gas phase is different, in composition, from the liquid phase of. In the case of the ethylene-acetylene mixture, a enrichment in acetylene, while in that of the mixture propylene-acetylene there is a depletion of acetylene, which leads, after a certain time, to a mixture unfit for welding.
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This difficulty could be avoided by the ment of the liquid phase of the mixture which remains constant, in as long as the liquid does not overheat.
In industry, in general, reheating, liquid cannot be avoided and we have to evacuate excess press ~ on which creates a change in the mixture.
This phenomenon is very important when the isolation of the is bad or the cryogenic container has remained stored too long.
We have been looking for mixtures for several years fuels with a substantially constant acetylene content do not requiring no special equipment for its distribution in liquid like this is the case for ethylene-acety mixtures lene.
It has been found mixtures distributable in the form liquid with conventional cryogenic liquids equipment and whose gas phase and liquid phase have a content substantially constant in acetylene. These gas mixtures include bustibles obtained by natural evaporation of the liquid phase, without collection thereof, represent for the user an investment saving due to a simplification of equipment compared to binary mixtures ethylene-acety-lene.
With the known ethylene-acetylene mixtures, te to the preferential evaporation of the ethylenic compound and consequence of the enrichment of the liquid phase in acetylene.
The proposed ternary mixtures which have only a low enrichment in acetylene, better meet the criteria of security.
Mixtures of two hydrocarbons were obtained and 1 ~ 7 ~
acetylene which, by natural evaporation, restore a gas whose acetylene content varies little, and a fortiori if we uses a conventional cold evaporator allowing the sampling simultaneously of the liquid and gaseous phase, by performing three-component mixtures in which one component is more volatile than acetylene, while the third is less. The latter constituent contributes by physical effect to stabilization of the liquid phase at the end of emptying, then that the most volatile stabilizes the gas phase, in particular at the start of emptying.
The constituent more volatile than acetylene is ethyl-lene.
The third constituent chosen so as to provoke stabilization of the liquid phase is a hydrocarbon whose molecule contains three carbon atoms, said hydrocarbon part of the group consisting of propane, cyclopro-pane and propylene and the choice preferably being on unsaturated hydrocarbon.
In addition, in order to meet the specific criteria required for all work carried out in lo-cones and workshops with a confined atmosphere, located below the ground level, cramped, sometimes difficult to ventilate, we have re-searched for fuel mixtures for welding and assembly, the density of which in the gaseous state remains below that of air.
According to the invention, the cryogenic ternary fuel that consists of a mixture of acetylene, ethylene and a C3 hydrocarbon in the following proportions: 25 to 30%
by volume of acetylene, 61 to 72% by volume of ethylene and 3 to 9%
by volume of the C3 hydrocarbon is used in the gaseous state ~ ~ 7 ~
after vaporization of the mixture stored in the liquid state.
This combustible mixture is particularly suitable welding and assembly operations.
The density in the gaseous state is always in ~ er to that of air, even when performing an alternate sample born from the gas phase of the storage or vaporization tank -tion of the liquid, this under normal operating conditions-males, that is to say, when, at the maximum, the ratio of the quantity taken in the gas phase to that taken ~ e by the liquid phase, remains below 1.
The stability of the fuel mixture is adapted to industrial employment in large quantities The low acetylene enrichment, during a slow evaporation, allows the distribution of said mixtures in bulk or in small conventional cryogenic evaporators, free of copper or copper alloys.
Transport and transfer are more advantageous.
The product is in a liquid state. We can consider conditioning the gas phase in the com-award-winning, pressure up to 100 bar, in containers patients filled with porous material.
In the drawings which illustrate the invention, FIGURE 1 is a ternary diagram of mixtures fuels according to the invention, when the C3 hydrocarbon is propylene, FIGURE 2 is a ternary diagram showing the liquid and gaseous compositions.
The combustible diapers of the invention, when the hy-drocarbon in C3 is propylene, are represented in the ternary diagram annexed to Figure 1. The ~ ~ 7a ~ 3 acetylene contents, ~ thylene and propylene are brought into volume percentages ~ lower density properties with gas phase air and low acety enrichment lene are perfectly preserved in quadrilateral A 's' C 'D' located below the right FG representing the melan equal density of air.
The preferred area of use corresponds to a cryogenic mixture containing approximately 26% acetylene, approximately 69% ethylene and approximately 5% propylene.
An example is given below illustrating the invention.
tion without limitation.
EXAMPLE
Initial composition E
acetylene26%
ethylene 69%
propylene 5%
The implementation of this mixture in evaporators classics, from which we have the possibility to pr ~ lift the liquid phase and the gas phase as a function of the increase tation of the tank pressure, gives rise to the modification tion of the following compositions:
. . __. .
YO Weight Gas phase Liquid phase ,,. . .. ____ ~ ...... _ _._ _.
~ e acety- ethy- propy- acé ~ y- ethy- propy-Emptying lene lene lene lene lene lene Departure 21.0 77.0 2.0 26.0 69.0 5.0 ~ 0% 21.5 76.5 2.0 26.5 68.0 5.5 40% 22.0 75.5 2.5 27.0 67.0 6.0 60% 22.5 74.5 3.0 27.5 63.5 9.0 80% 24.0 72.5 3.5 2g, 5 59.5 11.0 In all cases, we see in Figure 2 that ~ ~ 7 ~ 4 ~ 3 all the points appearing the liquid and ga-zeuse, are below the right G / F on the attached drawing.
The dotted line EE "'shows the evolution of the liquid phase of while the dotted line E'E "corresponds to that of the gas phase. The original cryogenic mixture is represented ted by point E, the conjugate point E 'representing the com- ponent sition of the gas phase in equilibrium with E, the points E "
and E "'respectively representing the compositions of the phase gas and liquid phase at 80% emptying.