CN1060507C - 一种新型燃气及其产生方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种石油化工副产品碳五制成的燃气及其产生方法和装置。该产品利用将空气直接充入碳五蒸汽中的纯物理方法制气；不添加任何添加剂(包括催化剂)。制气方法简单，热值稳定；适用于城镇燃气的工业应用。
Description
本发明涉及一种利用石油化工生产中的以碳5为主要成份的副产品制成的燃气及其产生方法和装置。
已有的利用碳5产品制成的燃气，多采用化学方法，加入催化剂等添加剂(如合成液化气等)，其共同缺点在于：催化剂易与燃料之间产生一些与燃料无关的化学成份。另外，由于催化过程是一化学过程，制气的工艺会由此而变的复杂而难以控制，因此这样的工艺往往不能实现工业化的应用。
本发明的目的在于：提供一种完全由物理过程产生的、不含任何添加剂的、由碳5蒸气与空气混合而成的新型燃气及其制法和装置。本发明的新型燃气是一种由碳5蒸气与空气混合制成的气体，碳5原料的主要成份为戊烷(包括正戊烷、异戊烷、新戊烷及其衍生的戊基烃化物)，是石化生产的中间产物，实际应用中采用拔头油(或拔顶油)、石脑油、直馏汽油以及石油醚等在石化生产中馏分为0～60℃、以碳5为主要组分的溶剂油，也可以是经过处理的液化石油气的残液等，这些原料在本发明中统称为碳5，用其制成的混合燃气中碳5蒸气的含量须保持在12～70％的范围，其它成份为空气，温度须≥10℃，压力为1～600KPa。其中碳5蒸气含量为12～70％的范围，是为了使所产生的燃气热值保持在有效的使用范围内(其对应的热值为25～110MJ／Nm3)。碳5含量低于12％时，按我国城镇燃气规范的规定，属于危险燃气，不能使用，碳5含量高于70％时，混合气体在常态下容易结露，不易保证要求的混合气体状态。温度低于—10℃时，不能保证其燃气的混合比上述的有效使用范围内。工作压力若低于1KPa，混合气体的输送难度和耗材大幅度提高，而且需专用的燃具，实际意义不大，高于600KPa的压力时，则要求混合燃气自身温度要高于40℃，否则易出现结露现象，这样的混合燃气只在特别环境下使用，应用价值不高。
本发明的制造方法中为了控制燃气热值的稳定性和准确性，以便得到所需的理想状态的燃气，本发明采用了以下的控制方法：根据碳5的饱和蒸气压力与温度的关系函数或曲线，利用公式：
P=Pc×100／X+K
P—工作压力
Pc—碳5在某一温度下的饱和蒸气压力
X—混合气体中碳5蒸气的分子组分
K—压力修正值
所建立的环境温度、工作压力和燃气混合比之间的关系，在特定温度(环境温度或者是工艺要求的温度)下，根据碳5原料的饱和蒸气压力与温度的关系函数或曲线，得到碳5原料在该温度下的饱和蒸气压Pc，应用上述公式调整工作压力，可得到一个稳定的碳5蒸气含量X，即稳定的混气比例，由于碳5原料的热值恒定，因而固定混合比的混合燃气的热值也一定为恒定值，从而等到了一种热值稳定的燃气。碳5原料的饱和蒸气压力与温度的关系函数或曲线可由供应原料的石化部门提供或是通过实验确定。公式中的压力修正值K是为修正实际应用中碳5原料饱和蒸气压与温度曲线发生飘移而确定的值，一般由自动控制系统通过热值比较，反馈一偏值信号给主控电脑加以修正，正常情况下一般K=0。
本发明的燃气当其用作城镇燃气(如城市管道煤气)时：碳5的蒸气含量为15～40％，其余成份为空气，环境温度＞—5℃。工作压力为1～300KPa。碳5蒸气量为15～40％时，混合燃气的热值相当于天然气或其它城镇燃气的热值，适合用于作为城市管道燃气之用。只有当环境温度大于—5℃时，混合燃气才能保证在上述的混气范围内被正常使用。1～300KPa范围的工作压力可以保证混燃气在常温下为均匀的混合气体状态。
本发明作为一种混合燃气，其制法如下：在盛有温度＞—10℃的碳5蒸气的密闭容器中，充入压力1～600KPa的压缩空气，经充分混合后得到碳5蒸气量可在12～70％范围内所需配比的碳5蒸气／空气混合气。这样的制气方法是纯物理的制气法，其参数范围的选择已在前面陈述，本制法利用碳5原料沸点低、易挥发的特性，在一定的温度条件下，通过在碳5蒸气中混入一定压力的空气，制成碳5蒸气与空气的混合气体，混合后的气体在工作压力及使用温度条件下保持气体状态。碳5蒸气可通过多种常规的方法得到，如：加热碳5液体使之蒸发得到蒸气；依靠碳5的饱和蒸气压进行自然蒸发；利用负压进行减压蒸发等。由于燃气的工作压力大于大气压，所以制气过程要在密封容器(包括输气管道)内进行。
本发明用作城市燃气时，其制法如下：在盛有温度＞—5℃的碳5蒸气的密闭容器中，充入压力1～300KPa的压缩空气，制成碳5蒸气含量为15～40％的碳5蒸气／空气混合气。这样制取的燃气发热值在23～63MJ／Nm3适合于取代天然气和其它城市燃气之用。尤其适合作为管道燃气之用。
本发明燃气的制气装置如下：(见图1)装有碳5的储罐(6)分别与空气供给系统(5)压力传感器(4)及温度传感器(3)连接，压力传感器(4)及温度传感器(3)分别与自动控制器(1)连接，压力控制器(2)分别与自动控制器(1)和空气供给系统(5)连接，储罐(6)的燃气输出口通过管道与用户(7)连接。在储罐(6)内的温度传感器(3)的探头及压力传感器(4)的探头将罐内温度压力的信息传送到自动控制器(1)上，自动控制器(1)按上述公式计算，将求的值转化为控制信号用以驱动压力控制器(2)反馈控制空气供给系统(5)的空气输出压力。经调压的空气从空气供给系统(5)进入罐(6)中与碳5蒸气均匀混合后从燃气出口输出，混合后的燃气通过管道与用户(7)连接。在图1所示的本发明装置的方框中，标明了一种用碳5为可燃物质的混合燃眉之急气的气方法，其采用的制气方法是物理法，在对碳5蒸气充入空气进行混合之时，利用了碳5沸点低、易挥发的特性；在一定的外界环境条件下，通过混入空气降低碳5在该条件下的蒸气分压，使碳5在该条件下、在与之相混的空气中以非饱和蒸气态存在。同时，利用自动控制系统，根据环境温度，有效控制混合气的压力，保证碳5与其相混气体确定的混合比例，并使之有可燃性，且符合城镇燃气规范所要求民用或工业使用可燃气体的燃气特性。
图1是本发明装置的构成方框图。
图2是本发明的一种制气装置示意图
本发明由于以碳5的饱和蒸气压为基本参数，用混入的空气气压力控制混气比例，保证了混合气体碳5蒸汽机和空气的混合比为一定值，由于碳5原料的热值恒定，因而固定混合比的混合燃气的热值也一定为恒定值，从而得到了一种热值稳定的燃气。由于混气的条件是以碳5原料在某一温度的饱和蒸气压为基本参考点，制成的燃气只要在低于混气条件(如温度高于混气温度或压力低于混气压力)的环境中使用，就可保证混合气体中碳5的蒸蒸日上4始终处于非饱和状态，进而使混合气体保持完全气态。这样，本发明得到的燃气即是一种热值稳定的、在常态下保持气态；而不易结露的、不含任何添加剂的安全燃气。具有较好的工业价值。另外，由于采用物理方法制气，制气过程可连续进行，很方便实现工业化生产。
实施例1；本发明的一种用于城市管道燃气系统的混合燃气及其制气装置，其碳5蒸气与干燥空气的混合比为3／7(即碳5蒸气含量为30％，空气含量为70％)；当环境温度为20℃时，混合气工作压力为90KPa。
其装置及制作方法如下：(见图2)压缩机(5)通过控制压力的空气罐(9)经混气管(10)向装有碳5液体的储罐(6)内充入压力为90KPa的干燥压缩空气，混气管(10)置于碳5液体内，充入的干燥空气穿过液体与液体顶部的碳5蒸气混合，温度传感器(3)把测得的罐内温度信号送入自动控制器(1)，自动控制(1)以罐内温度为变量，经过内部电脑按前述公式的计算方法进行计算，得出储罐(6)内应有的混气压力值，并以此同压力传感器(4)的测定值相比较，把比较的结果变为电信号用控制压力控制器(2)压力控制器(2)控制空气罐(9)向碳5储罐(6)内输送需要的空气压力。热值控制器(8)连接在混合后的燃气罐(11)上，用以监控燃气的热值，并与给定的燃气热值相比较，如偏差较大，则计算出修正K来修正自动控制控制器的理论计算值，以保证燃气特性的稳定值。燃气储罐(11)内的燃气可直接供给用户(7)使用。
实施例2：
碳5蒸气含量为20％，空气含量为80％，当环境温度为0℃时，混合气工作压力为20KPa。其装置及制法与实施例1相同。
实施例3：
碳5蒸气含量为60％，空气含量为40％，当环境温度为25℃时，混合气工作压力为12KPa。其装置及制法与实施例1相同。
Claims (5)
1．一种新型燃气，其特征在于：混合燃气的压力及碳5蒸气的含量的关系为：
P=Pc×100／X+K
P—工作压力
Pc—碳5在特定温度下的饱和蒸气压力
X—混合气体中碳5蒸气的含量
K—压力修正值
其中碳5蒸气的含量范围为12—70％，其余成份为空气，温度≥—10℃，工作压力1—600KPa。
2．根据权利要求1所述的新型燃气，其特征在于：碳5蒸气的含量为15—40％，其余成份为空气，环境温度≥—5℃，工作压力1—300KPa。
3．权利要求1所述的新型燃气的制造方法，其特征在于：在盛有温度≥—10℃的碳5蒸气的密闭容器中，充入含量压力1—600KPa的压缩空气，得到碳5蒸气含量为12—70％的碳5蒸气／空气混合气。
4．权利要求2所述的新型燃气的制造方法，其特征在于：在盛有温度≥—5℃的碳5蒸气的密闭容器中，充入含量压力1—300KPa的压缩空气，得到碳5蒸气含量为15—40％的碳5蒸气／空气混合气。
5．权利要求1所述的新型燃气的发生装置，其特征在于：装有碳5的储罐(6)分别与空气供给系统(5)、压力传感器(4)及温度传感器(3)连接，压力传感器(4)及温度传感器(3)分别与自动控制器(1)连接，压力控制器(2)分别与自动控制器(1)和空气供给系统(5)连接，储罐(6)的燃气输出口通过管道与用户(7)连接。
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