CN104877722B - 一种天然气金属切割气 - Google Patents
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Abstract
一种天然气金属切割气，是由液化天然气与添加剂组成的；所述添加剂由二苯甲醇、对正丙基环己醇、叔丁基甲醚、甲醇、无水乙醇、及汽油组成。所述天然气金属切割气是由如下重量份数的组分组成的：液化天然气98.4‑98.7份、添加剂1.3‑1.6份。所述添加剂是由如下重量份数的组分组成的：二苯甲醇7‑30份、对正丙基环己醇10‑30份、叔丁基甲醚10‑20份、甲醇40‑60份、无水乙醇2‑10份、汽油3‑6份。本发明提供的天然气金属切割气，通过气化后添加剂和天然气共同参与氧气中的燃烧反应，并为天然气燃烧提供中间化学体，来提高天然气在氧气中的燃烧速度，进而提高燃烧温度；具有使用安全，切割使用时不回火等特点，而且切割气比重比空气低，可进行室内作业。
Description
技术领域
本发明涉及金属切割技术领域，尤其涉及一种天然气金属切割气。
背景技术
目前工业切割还是以乙炔气为主，然而乙炔制取的原料-电石，由六次能源转换而获得，平均生产1吨电石耗电达3300～3500kWh和1吨焦碳，其废渣给生态环境所造成的严重污染已成为广受关注的社会问题。乙炔气能耗大、成本高、易燃易爆，严重损害资源，污染环境，各国都在积极研发新的切割气并取得了成功，但多数新型切割气因燃烧温度不高，影响切割速度和质量，新型切割气比空气重易聚集，发生事故的风险大，导致推广困难。
天然气作为绿色环保能源在工业领域已得到广泛应用，天然气切割是利用天然气燃烧火焰的热能，将工件切割处金属预热到一定温度后喷出高速切割氧流，使预热处金属燃烧，并放出热量实行切割。天然气火焰切割是钢中的Fe在高纯度氧中燃烧的化学过程和借助切割氧流排除熔渣的物理过程相结合的一种加工方法，其切割的金属大多数是低碳钢。天然气火焰切割的实质是被切割的材料在纯氧中燃烧的过程，不是熔化过程。
整个气体火焰切割过程可分为互有关联的4个阶段：(1)起割点处金属表面用预热火焰加热到燃点，随之在切割氧中开始燃烧反应；(2)燃烧反应向金属下层进展；(3)排除燃烧反应生成的熔渣，沿厚度方向割开金属；(4)利用熔渣和预热火焰的热量将切口前缘的金属上层加热到燃点，使之继续与氧产生燃烧反应。上述四个过程不断重复，金属切割就连续地进行。
天然气沸点低（-161℃），不受环境温度的影响，不存在气化问题，但其热值较低（35.32MJ/m3），在氧气中的火焰温度仅为2538℃，不能满足气割的需要。现有技术通常添加助燃添加剂，添加剂按一定的比例与天然气混合，原有的割炬不变，配上专用割嘴，进而提高天然气的火焰温度。然而，现有的助燃添加剂种类繁多，性能不稳定，因此，亟需开发一种新型的能够用于金属切割的天然气金属切割气，以满足人们的需求。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种使用安全的天然气金属切割气，通过气化后添加剂和天然气共同参与氧气中的燃烧反应，并为天然气燃烧提供中间化学体，来提高天然气在氧气中的燃烧速度，进而提高燃烧温度。
为实现本发明的上述目的，本发明提供一种天然气金属切割气，是由液化天然气与添加剂组成；所述添加剂由二苯甲醇、对正丙基环己醇、叔丁基甲醚、甲醇、无水乙醇、及汽油组成。
所述天然气金属切割气是由如下重量份数的组分组成的：液化天然气98.4-98.7份、添加剂1.3-1.6份。
所述添加剂是由如下重量份数的组分组成的：二苯甲醇7-30份、对正丙基环己醇10-30份、叔丁基甲醚10-20份、甲醇40-60份、无水乙醇2-10份、汽油3-6份。
所述天然气金属切割气的制备方法，包括如下步骤。
步骤1、将添加剂各原料组分按二苯甲醇、对正丙基环己醇、叔丁基甲醚、甲醇、无水乙醇、汽油的先后顺序加入容器内，静置24小时，得添加剂。
步骤2、按配方比例将添加剂加入LNG罐内的液化天然气中，二者互溶静置10小时，即得液相天然气金属切割气。
步骤3、通过L-CNG的方式将制成的液相天然气金属切割气转化成气相天然气金属切割气，即得。
所述天然气金属切割气的使用方法：在使用时，天然气切割气可用LNG（液化天然气）低温钢瓶或将其气化后压缩到CNG（压缩天然气瓶装供气）钢瓶，送到工位上使用，还可以通过管道供气的方式使用。
与现有技术相比本发明的有益效果。
本发明提供的天然气金属切割气，使用安全，切割使用时不回火，而且切割气比重比空气低，可进行室内作业。具体优点如下：（1）切割温度高：本发明切割气体在氧气中燃烧的温度可高达3350℃。（2）切割速度快：本发明切割气体在切割对比实验中发现，切割速度高于乙炔10%，完全满足金属切割等高温加热要求。（3）切割质量好：本发明切割气体在切割时不塌边、不挂潭，切口断面光滑如镜，割缝细，工艺精度高。（4）安全性能好：由于天然气的爆炸极限为5.3-14%，乙炔的爆炸极限为2.5-80%，天然气不到乙炔的1/7；天然气比乙炔还轻，泄漏后散发的速度比乙炔快。（5）社会经济效益高：天然气属于清洁能源，且价格低，采购方便。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细说明本发明。
实施例1。
本实施例提供一种天然气金属切割气，是由如下重量份数的组分组成的：液化天然气98.5份、添加剂1.5份；所述添加剂是由如下重量份数的组分组成的：二苯甲醇8份、对正丙基环己醇14份、叔丁基甲醚10份、甲醇58份、无水乙醇5份、汽油5份。
所述天然气金属切割气的制备方法，包括如下步骤。
步骤1、将添加剂各原料组分按二苯甲醇8份、对正丙基环己醇14份、叔丁基甲醚10份、甲醇58份、无水乙醇5份、汽油5份的先后顺序加入容器内，静置24小时，得添加剂。
步骤2、将1.5份添加剂加入LNG罐内的98.5份液化天然气中，二者互溶静置10小时，即得液相天然气金属切割气。
步骤3、通过L-CNG（由液化天然气转化为压缩天然气）的方式将制成的液相天然气金属切割气转化成气相天然气金属切割气，即得。
所述天然气金属切割气的使用方法：在使用时，本实施例天然气金属切割气用LNG低温钢瓶供气，送到工位上使用。
本实施例提供的天然气金属切割气的性能试验。
1、天然气替代乙炔气的优点，如表1所示。
表1：天然气、乙炔气性能对比。
| 项目 | 天然气 | 乙炔气 |
| 化学式 | CH4（饱和键） | C2H2（不饱和键） |
| 中性焰温度（℃） | 2540 | 3100 |
| 与氧气混合的火焰温度（℃） | 2538 | 3150 |
| 外焰辐射热量（MJ/m） | 37 | 36 |
| 燃烧值（kJ/mol） | 890 | 1298.7 |
| 氧用量/燃气量（体积比） | 2.0 | 2.5 |
| 着火温度（℃） | 538 | 305 |
| 在空气中的爆炸极限 | 5.3%-14% | 2.5%-80% |
| 比重（空气=1.0） | 0.55 | 0.91 |
| 燃烧速度（m/s） | 1.1 | 8 |
| 回火几率 | 低 | 高 |
由表1可知，天然气比重比空气轻，即使少量泄露，也不易聚集而迅速飘散；天然气比乙炔还轻，泄漏后散发的速度比乙炔快。另外，天然气燃烧速度慢，着火点高，爆炸极限较窄，回火几率低，安全性能优于乙炔气。
2、通过钢板的切割试验考察本实施例天然气金属切割气的使用性能，结果如表2所示。
表2：钢板切割试验结果。
| 项目 | 本实施例切割气+氧气 | 乙炔气+氧气 |
| 切割时间 | 20分钟 | 22.7分钟 |
| 切割速度（mm/min） | 250 | 220 |
| 切割长度（m） | 5 | 5 |
| 切割厚度(mm) | 70 | 70 |
| 切割温度（℃） | 3350 | 3200 |
| 燃气消耗量（kg） | 0.25 | 0.35 |
| 氧气消耗量（kg） | 2.35 | 2.94 |
| 断面质量（grade） | 不塌边、不挂潭，切口断面光滑如镜，割缝细 | 切口平齐，氧化渣多，不易清除，切口边缘过烧较多 |
| 环境影响 | 燃烧时无黑烟 | 点火时产生大量黑烟，生产乙炔时产生大量电石灰，污染环境 |
| 总价（元） | 5 | 15 |
| 价格综合对比 | 下降了67% |
由表2可知，本实施例天然气金属切割气的切割温度高、切割速度高于乙炔气10%，完全满足金属切割等高温加热要求。另外，本实施例切割气在切割时不塌边、不挂潭，切口断面光滑如镜，割缝细，工艺精度高；且环保，价格也显著下降，有效节约了成本。
实施例2。
本实施例提供一种天然气金属切割气，是由如下重量份数的组分组成的：液化天然气98.6份、添加剂1.4份；所述添加剂是由如下重量份数的组分组成的：二苯甲醇11份、对正丙基环己醇10份、叔丁基甲醚12份、甲醇56份、无水乙醇6份、汽油5份。
实施例3。
本实施例提供一种天然气金属切割气，是由如下重量份数的组分组成的：液化天然气98.7份、添加剂1.3份；所述添加剂是由如下重量份数的组分组成的：二苯甲醇12份、对正丙基环己醇19份、叔丁基甲醚12份、甲醇45份、无水乙醇8份、汽油4份。
实施例4。
本实施例提供一种天然气金属切割气，是由如下重量份数的组分组成的：液化天然气98.5份、添加剂1.5份；所述添加剂是由如下重量份数的组分组成的：二苯甲醇25份、对正丙基环己醇14份、叔丁基甲醚12份、甲醇41份、无水乙醇4份、汽油4份。
Claims (3)
1.一种天然气金属切割气，其特征在于，是由液化天然气与添加剂组成的；所述添加剂由二苯甲醇、对正丙基环己醇、叔丁基甲醚、甲醇、无水乙醇、及汽油组成；所述天然气金属切割气是由如下重量份数的组分组成的：液化天然气98.4-98.7份、添加剂1.3-1.6份；所述的添加剂是由如下重量份数的组分组成的：二苯甲醇7-30份、对正丙基环己醇10-30份、叔丁基甲醚10-20份、甲醇40-60份、无水乙醇2-10份、汽油3-6份。
2.如权利要求1所述的天然气金属切割气的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、将添加剂各原料组分按二苯甲醇、对正丙基环己醇、叔丁基甲醚、甲醇、无水乙醇、汽油的先后顺序加入容器内，静置24小时，得添加剂；
步骤2、按配方比例将添加剂加入LNG罐内的液化天然气中，二者互溶静置10小时，即得液相天然气金属切割气；
步骤3、通过L-CNG（由液化天然气转化为压缩天然气）的方式将制成的液相天然气金属切割气转化成气相天然气金属切割气，即得。
3.如权利要求1所述的天然气金属切割气的使用方法，其特征在于，在使用时，天然气金属切割气可用LNG（液化天然气）低温钢瓶或将其气化后压缩到CNG（压缩天然气）钢瓶，送到工位上使用，还可以通过管道供气的方式使用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Jingchun Inventor before: Wang Dali |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20170405 Address after: 110000 Liaoning, Shenyang, Yuhong District, Shen road, No. 148-5, No. 3 Applicant after: Shenyang Safety Technology Co., Ltd. Address before: 138001 Jilin Province, Songyuan City Construction Committee Jian Jie Jie Ningjiang district Applicant before: Wang Dali |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20171215 Address after: 121000 Jinzhou City, Liaoning Province Linghai City Great Economic Zone Street No. 28 Patentee after: Jinzhou high energy high energy cutting gas Co., Ltd. Address before: 110000 Liaoning, Shenyang, Yuhong District, Shen road, No. 148-5, No. 3 Patentee before: Shenyang Safety Technology Co., Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210107 Address after: 131100 jiangwangjingzi village, Jianshanzi village, Hongquan Township, qiangoluosi Mongolian Autonomous County, Songyuan City, Jilin Province Patentee after: Wang Jingchun Address before: 121000 28 Jianshe street, Dayou Economic Zone, Linghai City, Jinzhou City, Liaoning Province Patentee before: JINZHOU ANRAN HIGH ENERGY CUTTING GAS Co.,Ltd. |