CN101892102A - 一种高效工业用燃气 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效工业用燃气，包括如下原料：纯度高于95％(重量百分比)的工业丙烷气体、占前述工业丙烷气体0.3％～1.0％(重量百分比)的液相增效添加剂。本发明工业用燃气通过在丙烷气中添加少量液相增效添加剂，明显提高了燃气的燃烧温度和燃烧效率；同时本发明的液相增效添加剂对容器的腐蚀性小且挥发性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种高效工业用燃气；该燃气可用来进行金属切割、焊接。
背景技术
工业用焊割气体，长期以来主要采用溶解乙炔，乙炔气燃烧温度高、燃烧速度快，低温条件下气化好，目前仍占据焊割气市场的主要份额。但乙炔气体的主要制造原料——碳化钙的生产需要大量电力消耗，同时产生环境污染，因此乙炔气体的生产成本居高不下。同时乙炔气体的爆炸极限范围宽(2.5％-80.0％)、易回火，安全使用方面要求高。近年国内对乙炔气体替代物的开发比较活跃，其中采用丙烷替代的研究比较充分。丙烷气是石油炼制过程中的副产品，成本较低，丙烷的燃点高(450℃)，燃烧速度慢，爆炸极限范围小(2.1％-9.5％)，切割时回火速度慢，对温度、压力和冲击等敏感度低，安全性好。氧丙烷火焰的体积热值高(93244kJ/m3)，为氧乙炔火焰体积热值(56488kJ/m3)的1.65倍左右，同时氧丙烷火焰切割面精度高，下缘挂渣少，易清除。
影响丙烷替代的主要因素是氧丙烷的燃烧温度，对此，国内外研究者采用添加增效剂的方式提高其燃烧温度。
如美国专利USP 3591355以丙烷气为主体，添加12％～14％的丁烷和戊烷以及1.5％的甲醇来提高燃烧效率和燃烧热值。USP 3982883公开了一种工业燃气，在丙烷或丁烷气体中添加2.5％-7.5％烃类、醇类或酯类等液态物质，通过改变燃气火焰的波长，来提高燃气的温度。USP 3989479以80％～82％丙烷、15％～17％环氧丙烷和2％～4％甲醇混合物为工业燃气，达到提高燃烧温度和提高燃烧效率的目的。USP 5380346公开的燃气添加剂是选自1，2-乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丁二醇、丙三醇(甘油)、二乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇二甲醚、乙酸乙酯、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、2-丁醇、甲乙酮、丙醛、丁醛、甲基叔丁基醚，添加量为3.0～7.0％，可提高燃气温度和燃烧速度，经济性和适应性优于乙炔气。但是，上述专利中添加剂的量比较大，增加了成本。
与国外研究者主要采用混合醇、醚、酮、烷作为增效剂不同，国内研究者采用了过氧化氢、高氯酸钾等强氧化剂以及二茂铁为增效剂主剂，添加剂量大大降低，但存在对容器腐蚀以及挥发性差问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高效工业用燃气；该工业用燃气通过在丙烷气中添加少量液相增效添加剂，明显提高燃烧温度和燃烧效率；同时本发明的液相增效添加剂对容器的腐蚀性小且挥发性好。
为解决上述技术问题，本发明一种高效工业用燃气，包括如下的原料：纯度高于95％(重量百分比)的工业丙烷气体、占前述工业丙烷气体0.3％～1.0％(重量百分比)的液相增效添加剂。
进一步地，所述液相增效添加剂包括以下原料：溶剂、燃烧促进剂、燃烧催化剂、抗氧剂和引发剂；
进一步地，所述溶剂在液相增效添加剂中的重量比为50％～70％；所述燃烧促进剂在液相增效添加剂中的重量比为20％～45％；所述燃烧催化剂在液相增效添加剂中重量比为1％～3％；所述抗氧剂在液相增效添加剂中重量比为0.2％～1.0％；所述引发剂在液相增效添加剂中重量比为0.2％～1.0％。
进一步地，所述溶剂是120#溶剂油、170#溶剂油、200#溶剂油、甲醇、乙醇、异丙醇、石油醚中的一种或一种以上任意比例的混合物。
进一步地，所述燃烧促进剂是甲基叔丁基醚、甲乙酮、硝基甲烷、硝基乙烷、硝基丙烷、硝酸异辛酯中的一种或一种以上任意比例的混合物。
进一步地，所述燃烧催化剂是叔丁基二茂铁、正辛基二茂铁中的一种或两种任意比例的混合物；
进一步地，所述抗氧剂是2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2，4，6-三叔丁基苯酚、2，2’-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)中的一种或两种任意比例的混合物；
进一步地，所述引发剂是过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化二叔戊基中的一种或两种任意比例的混合物。
进一步地，所述液相增效添加剂是将溶剂、燃烧促进剂、燃烧催化剂、抗氧剂和引发剂充分混合成为稳定的溶液，且在-30℃～40℃范围内保持液相无沉淀析出的混合溶液。
所述液相增效添加剂的可以将上述原料通过常规的方法混合均匀制得；为了得到更好的液相增效添加剂，所述液相增效添加剂的制备步骤如下：首先将溶剂加入到混合釜中搅拌均匀；再加入燃烧促进剂搅拌均匀；最后在搅拌下依次加入燃烧催化剂、抗氧剂、引发剂，直至搅拌均匀。
本发明具有如下有益效果：本发明工业用燃气通过在丙烷气中添加少量液相燃烧促进剂，明显提高了燃气的燃烧温度和燃烧效率；同时本发明的液相增效添加剂对容器的腐蚀性小且挥发性好。
具体实施方式
实施例1
一种高效工业用燃气，包括如下的原料：
纯度95％(重量百分比)的工业丙烷气体、占前述工业丙烷气体0.3％的液相增效添加剂；
所述液相增效添加剂包括以下原料：120#溶剂油、甲基叔丁基醚、叔丁基二茂铁、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚和过氧化二叔丁基；
所述120#溶剂油在液相增效添加剂中的120#溶剂油重量比为50％；所述甲基叔丁基醚在液相增效添加剂中的重量比为45％；所述叔丁基二茂铁在液相增效添加剂中重量比为3％；所述2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚在液相增效添加剂中重量比为1.0％；所述过氧化二叔丁基在液相增效添加剂中重量比为1.0％。
所述液相增效添加剂的制备步骤如下：首先将120#溶剂油加入到混合釜中；再加入甲基叔丁基醚搅拌均匀；最后在搅拌下依次加入叔丁基二茂铁、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚和过氧化二叔丁基，直至搅拌均匀。
实施例2
一种高效工业用燃气，包括如下重量百分比的原料：
纯度95.5％(重量百分比)的工业丙烷气体、占前述工业丙烷气体1.0％重量比的液相增效添加剂；
所述液相增效添加剂包括以下原料：170#溶剂油、甲乙酮、正辛基二茂铁、2，4，6-三叔丁基苯酚和过氧化二叔戊基；
所述170#溶剂油在液相增效添加剂中的重量比为70％；所述甲乙酮在液相增效添加剂中的重量比为28.6％；所述正辛基二茂铁在液相增效添加剂中重量比为1％；所述2，4，6-三叔丁基苯酚在液相增效添加剂中重量比为0.2％；所述过氧化二叔戊基在液相增效添加剂中重量比为0.2％。
所述液相增效添加剂的制备步骤如下：首先将170#溶剂油加入到混合釜中；再加入甲乙酮搅拌均匀；最后在搅拌下依次加入正辛基二茂铁、2，4，6-三叔丁基苯酚和过氧化二叔戊基，直至搅拌均匀。
实施例3
一种高效工业用燃气，包括如下重量百分比的原料：
纯度96％(重量百分比)的工业丙烷气体、占前述工业丙烷气体0.4％重量比的液相增效添加剂；
所述液相增效添加剂包括以下原料：200#溶剂油、硝基甲烷、叔丁基二茂铁、2，2’-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)和过氧化二异丙苯；
所述200#溶剂油在液相增效添加剂中的重量比为63％；所述硝基甲烷在液相增效添加剂中的重量比为34％；所述叔丁基二茂铁在液相增效添加剂中重量比为1.5％；所述2，2’-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)在液相增效添加剂中重量比为0.7％；所述过氧化二异丙苯在液相增效添加剂中重量比为0.8％。
所述液相增效添加剂的制备步骤如下：首先将200#溶剂油加入到混合釜中；再加入硝基甲烷搅拌均匀；最后在搅拌下依次加入叔丁基二茂铁、2，2’-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)和过氧化二异丙苯，直至搅拌均匀。
实施例4
一种高效工业用燃气，包括如下重量百分比的原料：
纯度96％(重量百分比)的工业丙烷气体、占前述工业丙烷气体0.5％重量比的液相增效添加剂；
所述液相增效添加剂包括以下原料：甲醇、硝基乙烷、叔丁基二茂铁、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚和过氧化二叔丁基；
所述甲醇在液相增效添加剂中的重量比为65％；所述硝基乙烷在液相增效添加剂中的重量比为32.3％；所述叔丁基二茂铁在液相增效添加剂中重量比为1.7％；所述2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚在液相增效添加剂中重量比为0.3％；所述过氧化二叔丁基在液相增效添加剂中重量比为0.7％。
所述液相增效添加剂的制备步骤如下：首先将甲醇加入到混合釜中；再加入硝基乙烷搅拌均匀；最后在搅拌下依次加入叔丁基二茂铁、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚和过氧化二叔丁基，直至搅拌均匀。
实施例5
一种高效工业用燃气，包括如下重量百分比的原料：
纯度97％(重量百分比)的工业丙烷气体、占前述工业丙烷气体0.6％重量比的液相增效添加剂；
所述液相增效添加剂包括以下原料：乙醇、硝基丙烷、正辛基二茂铁、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚和过氧化二异丙苯；
所述乙醇在液相增效添加剂中的重量比为63％；所述硝基丙烷在液相增效添加剂中的重量比为34％；所述正辛基二茂铁在液相增效添加剂中重量比为2％；所述2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚在液相增效添加剂中重量比为0.4％；所述过氧化二异丙苯在液相增效添加剂中重量比为0.6％。
所述液相增效添加剂的制备步骤如下：首先将乙醇加入到混合釜中；再加入硝基丙烷搅拌均匀；最后在搅拌下依次加入正辛基二茂铁、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚和过氧化二异丙苯，直至搅拌均匀。
实施例6
一种高效工业用燃气，包括如下重量百分比的原料：
纯度97％(重量百分比)的工业丙烷气体、占前述工业丙烷气体0.6％重量比的液相增效添加剂；
所述液相增效添加剂包括以下原料：异丙醇、硝酸异辛酯、正辛基二茂铁、2，2’-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)和过氧化二叔丁基；
所述异丙醇在液相增效添加剂中的重量比为63％；所述硝酸异辛酯在液相增效添加剂中的重量比为34％；所述正辛基二茂铁在液相增效添加剂中重量比为2％；所述2，2’-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)在液相增效添加剂中重量比为0.4％；所述过氧化二叔丁基在液相增效添加剂中重量比为0.6％。
所述液相增效添加剂的制备步骤如下：首先将异丙醇加入到混合釜中；再加入硝酸异辛酯搅拌均匀；最后在搅拌下依次加入正辛基二茂铁、2，2’-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)和过氧化二叔丁基，直至搅拌均匀。
实施例7
一种高效工业用燃气，包括如下重量百分比的原料：
纯度98％(重量百分比)的工业丙烷气体、占前述工业丙烷气体0.8％重量比的液相增效添加剂；
所述液相增效添加剂包括以下原料：石油醚、硝酸异辛酯、正辛基二茂铁、2，4，6-三叔丁基苯酚和过氧化二叔戊基；
所述石油醚在液相增效添加剂中的重量比为67％；所述硝酸异辛酯在液相增效添加剂中的重量比为30％；所述正辛基二茂铁在液相增效添加剂中重量比为2.4％；所述2，4，6-三叔丁基苯酚在液相增效添加剂中重量比为0.3％；所述过氧化二叔戊基在液相增效添加剂中重量比为0.3％。
所述液相增效添加剂的制备步骤如下：首先将石油醚加入到混合釜中；再加入硝酸异辛酯搅拌均匀；最后在搅拌下依次加入正辛基二茂铁、2，4，6-三叔丁基苯酚和过氧化二叔戊基，直至搅拌均匀。
实施例8
一种高效工业用燃气，包括如下重量百分比的原料：
纯度97％(重量百分比)的工业丙烷气体、占前述工业丙烷气体0.9％重量比的液相增效添加剂；
所述液相增效添加剂包括以下原料：120#溶剂油、170#溶剂油、200#溶剂油、甲醇、乙醇、异丙醇、石油醚、甲基叔丁基醚、甲乙酮、硝基甲烷、硝基乙烷、硝基丙烷、硝酸异辛酯、叔丁基二茂铁、正辛基二茂铁、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚和过氧化二叔丁基；
所述120#溶剂油在液相增效添加剂中的重量比为10％；
所述170#溶剂油在液相增效添加剂中的重量比为10％；
所述200#溶剂油在液相增效添加剂中的重量比为10％；
所述甲醇在液相增效添加剂中的重量比为10％；
所述乙醇在液相增效添加剂中的重量比为10％；
所述异丙醇在液相增效添加剂中的重量比为10％；
所述石油醚在液相增效添加剂中的重量比为7％；
所述甲基叔丁基醚在液相增效添加剂中的重量比为5％；
所述甲乙酮在液相增效添加剂中的重量比为5％；
所述硝基甲烷在液相增效添加剂中的重量比为5％；
所述硝基乙烷在液相增效添加剂中的重量比为5％；
所述硝基丙烷在液相增效添加剂中的重量比为5％；
所述硝酸异辛酯在液相增效添加剂中的重量比为5％；
所述叔丁基二茂铁在液相增效添加剂中重量比为1.2％；
所述正辛基二茂铁在液相增效添加剂中重量比为1.2％；
所述2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚在液相增效添加剂中重量比为0.1％；
所述2，4，6-三叔丁基苯酚在液相增效添加剂中重量比为0.1％；
所述2，2’-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)在液相增效添加剂中重量比为0.1％；
所述过氧化二叔丁基在液相增效添加剂中重量比为0.1％；
所述过氧化二叔戊基在液相增效添加剂中重量比为0.1％；
所述过氧化二异丙苯在液相增效添加剂中重量比为0.1％；
所述液相增效添加剂的制备步骤如下：首先将120#溶剂油、170#溶剂油、200#溶剂油、甲醇、乙醇、异丙醇、石油醚加入到混合釜中，搅拌混合均匀；再加入甲基叔丁基醚、甲乙酮、硝基甲烷、硝基乙烷、硝基丙烷和硝酸异辛酯，搅拌均匀；最后在搅拌条件下依次加入叔丁基二茂铁、正辛基二茂铁、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2，4，6-三叔丁基苯酚、2，2’-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、过氧化二叔丁基、过氧化二叔戊基和过氧化二异丙苯，直至搅拌均匀。
实施例9
一种高效工业用燃气，包括如下重量百分比的原料：
纯度96％(重量百分比)的工业丙烷气体、占前述工业丙烷气体0.5％重量比的液相增效添加剂；
所述液相增效添加剂包括如下重量百分比的原料：200#溶剂油36％，甲醇10％，乙醇10％，石油醚5％；甲基叔丁基醚30％，甲乙酮2％，硝基甲烷3％；叔丁基二茂铁2.5％；2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚1.0％；过氧化二叔丁基0.5％。
将200#溶剂油、甲醇、乙醇、甲基叔丁基醚、甲乙酮、硝基甲烷、；石油醚、叔丁基二茂铁、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、过氧化二叔丁基按照前述顺序和比例将加入到混合釜充分搅拌1小时，得到液相增效添加剂，将该液相增效添加剂加入到重量纯度百分比96％的工业丙烷气体中，得工业用燃气样品1#。
实施例10
一种高效工业用燃气，包括如下重量百分比的原料：
纯度96％(重量百分比)的工业丙烷气体、占前述工业丙烷气体0.5％重量比的液相增效添加剂；
所述液相增效添加剂包括如下重量百分比的原料：170#溶剂油30％，甲醇15％，乙醇5％，异丙醇1.8％，石油醚3％；甲基叔丁基醚35％，甲乙酮3.0％，硝酸异辛酯3％；叔丁基二茂铁2％；2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚1.2％；过氧化二叔丁基1％。
将170#溶剂油、甲醇、乙醇、异丙醇、石油醚、甲基叔丁基醚、甲乙酮、硝酸异辛酯、叔丁基二茂铁、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、过氧化二叔丁基按照前述顺序和比例加入到混合釜充分搅拌1小时，得到液相增效添加剂，将该液相增效添加剂加入到重量纯度百分比96％的工业丙烷气体中，得工业用燃气样品2#。
实施例11
一种高效工业用燃气，包括如下重量百分比的原料：
纯度96％(重量百分比)的工业丙烷气体、占前述工业丙烷气体0.5％重量比的液相增效添加剂；
所述液相增效添加剂包括如下重量百分比的原料：120#溶剂油30％，甲醇10％，乙醇10％，异丙醇3％，石油醚6％；甲基叔丁基醚34％，硝基乙烷2％，硝酸异辛酯2％；叔丁基二茂铁1.5％；2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚1.0％；过氧化二叔丁基0.5％；
将120#溶剂油、甲醇、乙醇、异丙醇、石油醚、甲基叔丁基醚、硝基乙烷、硝酸异辛酯、叔丁基二茂铁、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、过氧化二叔丁基按照前述顺序和比例加入到混合釜充分搅拌1小时，得到液相增效添加剂，将该液相增效添加剂加入到重量纯度百分比96％的工业丙烷气体中，得工业用燃气样品3#。
对比实施例
将实施例9～11得到的得到1#、2#、3#高效工业燃气，进行燃烧温度测定；并进行200mm A级钢板切割，测定气割预热时间。分别与丙烷、溶解乙炔气、ZP100工业燃气(兆牌科技发展有限公司生产)的测定数据进行对比，结果见下表1。
表1 燃气燃烧温度和预热时间对比
| 燃气 | 1# | 2# | 3# | 丙烷 | 乙炔 | ZP100工业燃气 |
| 燃烧温度/℃ | ＞3200 | ＞3200 | ＞3200 | 2560 | 3160 | ＞3200 |
| 预热时间/s | 15 | 16 | 15 | 38 | 20 | 18 |
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种高效工业用燃气，其特征在于，包括如下原料：纯度高于95％的工业丙烷气体、占前述工业丙烷气体0.3％～1.0％的液相增效添加剂。
2.根据权利要求1所述的高效工业用燃气，其特征在于：所述液相增效添加剂包括以下原料：溶剂、燃烧促进剂、燃烧催化剂、抗氧剂和引发剂。
3.根据权利要求2所述的高效工业用燃气，其特征在于：所述溶剂是120#溶剂油、170#溶剂油、200#溶剂油、甲醇、乙醇、异丙醇、石油醚中的一种或一种以上任意比例的混合物。
4.根据权利要求2所述的高效工业用燃气，其特征在于：所述燃烧促进剂是甲基叔丁基醚、甲乙酮、硝基甲烷、硝基乙烷、硝基丙烷、硝酸异辛酯中的一种或一种以上任意比例的混合物。
5.根据权利要求2所述的高效工业用燃气，其特征在于：所述燃烧催化剂是叔丁基二茂铁、正辛基二茂铁中的一种或两种任意比例的混合物。
6.根据权利要求2所述的高效工业用燃气，其特征在于：所述抗氧剂是2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2，4，6-三叔丁基苯酚、2，2’-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)中的一种或两种任意比例的混合物。
7.根据权利要求2所述的高效工业用燃气，其特征在于：所述引发剂是过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化二叔戊基。
8.根据权利要求2所述的高效工业用燃气，其特征在于：所述溶剂在液相增效添加剂中的重量比为50％～70％；所述燃烧促进剂在液相增效添加剂中的重量比为20％～45％；所述燃烧催化剂在液相增效添加剂中重量比为1％～3％；所述抗氧剂在液相增效添加剂中重量比为0.2％～1.0％；所述引发剂在液相增效添加剂中重量比为0.2％～1.0％。
9.根据权利要求2所述的高效工业用燃气，其特征在于：所述液相增效添加剂是将溶剂、燃烧促进剂、燃烧催化剂、抗氧剂和引发剂充分混合成为稳定的溶液，且在-30℃～40℃范围内保持液相无沉淀析出的混合溶液。
10.根据权利要求2所述的高效工业用燃气，其特征在于：所述液相增效添加剂的制备步骤如下：首先将溶剂加入到混合釜中搅拌均匀；再加入燃烧促进剂搅拌均匀；最后在搅拌下依次加入燃烧催化剂、抗氧剂、引发剂，直至搅拌均匀。
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