CN102245746B - 一种切割用天然气添加剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属切割技术领域，具体说是一种切割用天然气添加剂，其特征在于按质量百分比包括以下组分：戊烷78％-93％；1-戊烯1％-3％；2，3甲基戊烷2％-7％；新己烷1.5％-3.5％；正丙醇1％-5％；2，2，4三甲基戊烷0.7％-2％；硝基甲烷0.4％-1％；丁二烯0.2％-0.5％；二甲苯0.2％-0.5％。本发明所述的切割用天然气添加剂，向天然气中注入起到催化助燃作用，使天然气燃烧速度加快，火焰温度升高，减少预热的时间并可加速铁与氧气的氧化(燃烧)，提高切割速度，进一步降低使用成本，且依然具有环保效果好，安全性高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及金属切割技术领域，具体说是一种切割用天然气添加剂。
背景技术
现在市面上对于金属切割的方法很多，例如激光、等离子、气体火焰等，但由于气体火焰切割成本低，易于掌握等特点，依然是国内外企业切割方式的首选。
气体火焰切割，使用的主要有三种气体，一种是天然气，一种是乙炔气体，一种是丙烷、丙烯类气体。下面对于这三种气体进行一下优劣比较：
表1
| 天然气 | 乙炔 | 丙烷、丙烯类 | |
| 密度(空气＝1.29) | 0.709 | 1.1747 | 1.751 |
| 相对密度(空气＝1) | 0.55 | 0.908 | 1.453 |
| 爆炸范围 | 5.3％～14％ | 2.5％～81％ | 2.8％～21.5％ |
| 着火点 | 645℃ | 335℃ | 450℃ |
| 燃烧温度 | 2430℃～2640℃ | 3000℃～3320℃ | 2320℃～2650℃ |
由表1可见，
1、天然气的密度明显的低于空气的密度，乙炔的密度接近于空气的密度，而丙烷、丙烯类气体超过空气的密度。所以当发生泄漏时，天然气不容易发生低凹沉积，使其不易达到爆炸范围，减少了发生爆炸的可能性。
2、天然气的相对密度也远低于空气的密度，所以泄漏出来的天然气能迅速挥发，不会发生低处大量滞留，适用于小空间以及相对密闭的空间使用。
3、天然气的爆炸范围较窄，是乙炔爆炸范围的1/4，所以相对乙炔来说，安全性就高了很多。
4、天然气的着火点比乙炔和丙烷、丙烯类气体都高，所以要想点燃天然气，要使用明火，这样就不至于由于零星的低温火源将气体点燃，更安全。
5、天然气是天然组成的，燃烧时不会有污染物排放，乙炔在生产时需要消耗大量的电能和焦炭，而且在生产出乙炔和乙炔燃烧时会都会产生大量的污染物，会对人体的健康产生影响，还会对大气产生污染，丙烷、丙烯是石油的副产品，在很多地方都大量的需求，如果只用作切割，过于浪费。
6、天然气没有毒性，而乙炔含有硫化氢、磷化氢等大量对人体有害的物质，丙烷、丙烯类含有单纯性窒息及麻醉作用，也会对接触人员产生不利的副作用。
7、天然气在燃烧时，低辐射，无黑烟；而乙炔易积碳，点燃易冒黑烟和烟尘，对人体健康有影响。
由此可见，天然气在气体火焰切割领域前景广阔，节能环保效果好，安全性高。但单纯天然气的不足是其燃烧时火焰的温度比较低，使用其做切割气时预热的时间长，不宜用于切割。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种切割用天然气添加剂，向天然气中注入起到催化助燃作用，使天然气燃烧速度加快，火焰温度升高，减少预热的时间并可加速铁与氧气的氧化(燃烧)，提高切割速度，进一步降低使用成本，且依然具有环保效果好，安全性高的特点。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种切割用天然气添加剂，其特征在于按质量百分比包括以下组分：
戊烷78％-93％；
1-戊烯1％-3％；
2，3甲基戊烷2％-7％；
新己烷1.5％-3.5％；
正丙醇1％-5％；
2，2，4三甲基戊烷0.7％-2％；
硝基甲烷0.4％-1％；
丁二烯0.2％-0.5％；
二甲苯0.2％-0.5％。
本发明所述的切割用天然气添加剂，向天然气中注入起到催化助燃作用，使天然气燃烧速度加快，火焰温度升高，减少预热的时间并可加速铁与氧气的氧化(燃烧)，提高切割速度，进一步降低使用成本，且依然具有环保效果好，安全性高的特点。
具体实施方式
本发明公开了一种切割用天然气添加剂，其特征在于按质量百分比包括以下组分：
戊烷78％-93％；
1-戊烯1％-3％；
2，3甲基戊烷2％-7％；
新己烷1.5％-3.5％；
正丙醇1％-5％；
2，2，4三甲基戊烷0.7％-2％；
硝基甲烷0.4％-1％；
丁二烯0.2％-0.5％；
二甲苯0.2％-0.5％。
上述组份的混合基本顺序为：戊烷+2，3甲基戊烷+1-戊烯+新己烷+2，2，4三甲基戊烷+硝基甲烷+正丙醇+丁二烯+二甲苯。在混合过程中不需要什么特殊的容器、设备或方法，将原料按上述先后次序全部加入一个密闭容器(因为原料均为无腐蚀性化学品，所以常用的密闭金属容器就行)中，对其进行搅拌，使其混合均匀即可。
本发明所述的切割用天然气添加剂，向天然气中注入起到催化作用，其主要作用有两个：一是加入添加剂后可加速天然气的燃烧，并使天然气燃烧的更加充分，从而提高燃烧温度和施放出更多的热量，天然气的主要成分是甲烷，正常情况下甲烷和氧气完全燃烧时会产生二氧化碳和水，但现实中往往达不到这种效果，甲烷燃烧时可能会有一部分没有燃烧依然是甲烷状态挥发，还有一部分生成的是一氧化碳，一氧化碳和氧气燃烧生成二氧化碳时还会施放一部分热量，所以就有大量的热量没有被利用，加入添加剂就改变了这种情况，可以促使甲烷完全燃烧，使其尽量被全部利用，施放出最多的热量，同时也达到了节能减排的效果；二是金属的切割实际就是铁和氧气的氧化(燃烧)过程，添加剂的加入有利于铁和氧气的氧化反应，从而起到了提高切割速度的作用。
以下为几个本发明所述切割用天然气添加剂的具体实施例：
实施例1.戊烷828g；1-戊烯10.8g；2，3甲基戊烷21.6g；新己烷9g；正丙醇14.4g；2，2，4三甲基戊烷7.2g；硝基甲烷4.5g；丁二烯2.7g；二甲苯1.8g
表2
实施例2.戊烷1335g；1-戊烯21g；2，3甲基戊烷46.5g；新己烷30g；正丙醇31.5g；2，2，4三甲基戊烷16.5g；硝基甲烷9g；丁二烯6g；二甲苯4.5g
表3
实施例3.戊烷2295g；1-戊烯62.1g；2，3甲基戊烷137.7g；新己烷59.4g；正丙醇78.3g；2，2，4三甲基戊烷29.7g；硝基甲烷18.9g；丁二烯10.8g；二甲苯8.1g
表4
实施例4.戊烷936g；1-戊烯34.8g；2，3甲基戊烷81.6g；新己烷40.8g；正丙醇58.8g；2，2，4三甲基戊烷24g；硝基甲烷12g；丁二烯6g；二甲苯6g
表5
实施例5.戊烷1620g；1-戊烯52g；2，3甲基戊烷122g；新己烷62g；正丙醇82g；2，2，4三甲基戊烷30g；硝基甲烷16g；丁二烯8g；二甲苯8g
表6
实施例6.戊烷2232g；1-戊烯24g；2，3甲基戊烷48g；新己烷36g；正丙醇24g；2，2，4三甲基戊烷16.8g；硝基甲烷9.6g；丁二烯4.8g；二甲苯4.8g
表7
本发明所述切割用天然气添加剂原本是液态，但其平均沸点很低仅为27℃-36℃，极易汽化为气体，通过自动添加设备直接注入到天然气管道中，汽化后可以与天然气完全均匀混合。天然气在燃气管道中通过时，管道中设置的流量计可以采集到天然气的流量信号，并将此信号传递到控制系统，控制系统根据燃气流量变化由电脑自动调节变量，并输出控制信号，也可根据操作者设定的指令输出选定数值控制信号，当加料泵获取到此信号时，便会自动向天然气中添加适量的添加剂。
本发明所述切割用天然气添加剂的加入量为天然气质量的0.6％～1％。以下各实验数据均添加实施例3调配的添加剂。
加入添加剂后同乙炔气体，丙烷、丙烯类气体对比如下：
表8
| 加入添加剂的天然气 | 乙炔 | 丙烷、丙稀类 | |
| 密度(空气＝1.29) | 0.712 | 1.1747 | 1.751 |
| 相对密度(空气＝1) | 0.58 | 0.908 | 1.453 |
| 爆炸范围 | 5.3％～14％ | 2.5％～81％ | 2.8％～21.5％ |
| 燃烧温度 | 3050℃～3300℃ | 3000℃～3320℃ | 2320℃～2650℃ |
| 着火点 | 651℃ | 335℃ | 450℃ |
| 总热值(kj/kg) | 56230 | 50208 | 50120 |
由表8可见，
1、加入添加剂的天然气的密度和相对密度与天然气接近，没有改变天然气本身的性质，而且密度远低于空气的密度，所以挥发性依然比较好，不会产生低凹沉积，如发生泄漏也会迅速挥发，可以保证生产场所的安全，也更适合小空间内的使用。
2、加入添加剂后的天然气爆炸范围与天然气相似，安全性依然明显优于乙炔。
3、加入添加剂后，其着火点比天然气略高，非明火不能点燃，提高了安全性能。
4、加入添加剂后的天然气的火焰温度明显得到了提高，而且单位体积释放出的热值更多，这样在天然气做切割气时，大大缩短了预热时间，而且在切割时，也使切割的效果和切割的速度都得到了提高。
5、由于切割气是以天然气作为基础气，而加入的添加剂只是起到催化剂的作用，并没有没有改变天然气的性质，使其燃烧时不会产生大量的污染物，相对其他切割气体来说大大降低了对人体的危害。
6、加入添加剂后，天然气更不易回火，而且抗震防爆性能比乙炔更好。
天然气加入添加剂后火焰温度比较测试
1、基本条件
1)环境情况：环境温度20℃，大气压力101.325kPa
2)测试气体：天然气，加入添加剂后的天然气，添加剂加入量：天然气质量的1％
3)测试工具：红外测温仪(德国制造，型号HEITRONCS)
2、测试方法：在相同的气体压力和氧气压力下，将天然气和加入添加剂的天然气分别连接割矩后点燃，把割矩调到切割焰的状态，用红外测温仪去检测火焰的最高温度。
3、测试数据：气体压力为0.04MPa，氧气压力为0.4MPa
4、测试结果
经测试天然气火焰的平均温度为2556.2℃，加入添加剂后天然气火焰的平均温度为3185.2℃.加入添加剂后天然气火焰的温度明显提高。
钢板切割速度比较测试
1、基本条件：
1)切割试验材料及规格：AH32，厚度δ＝25mm
2)切割长度：2400mmX8＝19200mm
3)切割设备：半自动切割机，2号割嘴
4)切割类型：直线切割
5)试验用气体种类：加入添加剂后的天然气，乙炔
2、测试方法：秒表计时
3、试验数据：
4、测试结果：
切割速度比：421/379＝1.1108
加入添加剂后的天然气切割速度比乙炔气切割速度快：11.08％。
Claims (1)
1.一种切割用天然气添加剂，其特征在于，按质量百分比由以下组分组成：
戊烷78％-93％；
1-戊烯1％-3％；
2，3甲基戊烷2％-7％；
新己烷1.5％-3.5％；
正丙醇1％-5％；
2，2，4三甲基戊烷0.7％-2％；
硝基甲烷0.4％-1％；
丁二烯0.2％-0.5％；
二甲苯0.2％-0.5％。
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