CN1079984A - 复合强化烃类及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

强化烃，优选的为LPG气，被加有叔丁基醇 (TBA)或甲基叔丁基醚(MTBE)的0.5％—20％基 料烃(重量)用量的甲基乙基酮(MEK)强化，用做焊 炬气，用于加热或用做内燃机燃料。可通过混合强化 焊炬气与纯度低到90％的氧气进行黑色金属的切 割，该切割甚至可在水下进行。

Description

本发明涉及烃类，包括用于切割和/或电焊焊炬的气体，内燃机燃料和高温加热气体及油，其通过添加复合添加剂或调节剂得到强化。
本发明的一个主要目的是提供如所具有的性能优于乙炔的，特别是用于切割黑色金属的电焊气及还可用于电焊的强化烃类。该目的还包括提供强化烃类，其所具有的性能优于仅通过加入甲基乙基酮强化的烃类的性能。
一个特别的目的是提供具有高焰温和强加热能力的焊炬气。
一个进一步的目的是提供焊炬气，其储存和运输方便而且经济。
另一个目的是提供含有在几乎全世界均易于得到的基料气的焊炬气，该基料气可被更为经济地提供且易于强化的增强其性能。
还有一个目的是提供能更快和更干净地切割黑色金属的焊炬气。
另一个目的是提供一种气体，其可被用于焊炬在相当深的水下进行切割。
另外一个目的是提供一种气体，它可被更为经济地用于焊炬切割，因为它能与含有高比例的不能与乙炔一起使用的掺加气的氧气有效地化合。
上述目的可通过使用加有叔丁醇（TBA）或甲基叔丁基醚（MTBE）的丁酮（MEK）强化的液化石油气（LPG）来完成。
本发明的进一步的目的是提供非焊炬气用途的强化烃类，例如用于加热，如为浇铸而熔化金属的工业炉和高炉的高温加热气或油。
该进一步的目的可通过使用如柴油或用MEK和TBA或MTBE强化的燃油的液化石油气、天然气或液态烃来完成。
还有另外一个目的是强化用做内燃机燃料的液态烃，特别是汽油，以制止爆燃和保证燃烧的均匀。
该更进一步的目的可通过向汽油中加入添加了TBA或MTBE为添加剂的MEK来完成。
液化石油气（LPG）由于其高丁烷和丙烷含量成为本发明的强化焊炬气的优选基料气。丁烷的正丁烷和异丁烷异构体通常均存在于LPG中，但由于工业上对丁烷衍生物的需求，如用于燃料，相当多的丁烷可能已从LPG中移出，由于该原因LPG基本上由丙烷组成。但希望在LPG中有适当比例的丁烷，如从5%至40%。另外，基料气也可以是单独的丙烷或丁烷或这两种气体的任一混合物或丙烯。
用于强化基料气的添加剂或调节剂为加有叔丁基醇（也被称为叔-丁醇（TBA），其结构式为（CH3）3COH）或甲基叔丁基醚（也被称为甲基叔-丁基醚（MTBE），其结构式为（CH3）3COCH3）的甲基乙基酮（MEK）（也被称为2-丁酮，结构式CH3COCH2CH3）。MEK为沸点70.6℃，20℃比重为0.805的液体。室温下TBA为熔点是25.6℃的蜡状固体，26℃比重为0.779。室温下MTBE为沸点55℃，冰点-110℃，比重为0.74的无色液体。
必须在加压下储存LPG以保持其处于液态，但较耐高压的LPG的储藏罐和输送设备是商业上实用的和通常使用的。
未被强化的与氧混合的LPG不能很有效地用于焊炬切割和电焊，其远远不及与基本上纯净的氧气混合的乙炔气有效;但通常用加有TBA或MTBE的MEK为添加剂充实基料LPG，焰温明显提高且加热能力大大改善。
添加剂使用量依据对基料烃所期望改进的程度而定，该使用量应在基料烃重量的0.5%-20%范围内。在强化焊炬气体如LPG的用途中，可将用量最多为LPG重量的3%的TBA或MTBE与为LPG重量的15%的MEK混合，如将3%-10%基料气重量的MEK与基料气重量1%-3%的TBA或MTBE一起加入。通过使用与用量为LPG重量10%的MEK混合的占烃基料2%的TBA或MTBE通常可获得充分有利的结果。
将该LPG与添加剂混合的方法很简单。常温下MEK为液体。为混合TBA与MEK，可通过将盛有TBA的容器放入如温度为40℃-45℃的温水中使其熔化，然后在将添加物液体与烃混合之前使TBA液体与MEK液体进行简单的混合。在将添加物液体与烃混合之前使MTBE液体与MEK液体混合。常温下添加物为液体并被输送至用于储存或运输该LPG的储存罐中。将该添加物加至标准55加仑桶中十分可行。
可将该添加剂与一种催化剂，优选的为粉末状、颗粒状或片状的活性碳共同加入。该活性碳为无定形的，优选的为从煤炭或石油焦炭制得。另外的可被采用的催化剂为合适载体上的铂，氧化铜和粒状银。
活性碳的使用量并无严格要求，但其应被放置在储存容器的底部以促该添加剂与加压下被加至该容器中的烃基料气的混合。添加剂重量1%-5%的催化剂的用量将是令人满意的。所得的基料气与添加剂或调整剂的混合物将是共沸的，因此当将强化焊炬气从储存容器中释放至焊炬时它将是均相的。
为了提供有效的切割火焰，必须向乙炔焊炬中供给基本上纯净的氧气，如至少为99%的氧气（以体积计），将较低纯度的氧气，如纯度约为95%，掺杂物为氮气、二氧化碳和空气的其它气体组份，与本发明的强化基料气混合可提供令人满意的切割温度。通过使用根据本发明的MEK和MTBE强化基料LPG，甚至当使用90%纯度的氧气时，基料LPG的焰温也可从约5，000°F（2760℃）升至约5，800°F（3，200℃）-6000°F（3320℃）。可通过将空气加压至约4，000psi，并急冷至-360°F（-280℃）使空气液化，然后使液化空气温度逐渐升高，同时给容器开口释放液化空气中的氮气组份，其在-320°F（-196℃）汽化离开液态氧经济地制得该不纯氧气。
在制备不纯氧气的其它方法中，可用沸石除去空气中的氮气得到90-95%纯度的氧气。
使用本发明的强化基料气切割黑色金属比用乙炔的优越之处在于可获得一个干净准确的切口。氧-乙炔切割产生牢固地随着于工件上的硬熔渣，它使所需供热增加，而且通常随后必须从工件上将其切除。使用本发明的强化焊炬气产生硬度低的易碎熔渣，其在切割过程从工件上脱落并落在切口之外，沿切口的相对边缘给原生金属留下较窄的干净的切口。
本发明强化焊炬气的一个特殊优点是可在300英尺深的水下用于焰切割。氧-乙炔焊炬的使用被限制在20英尺深的水下，因为在更深处为使气体被供至切割焊炬该气体所必须承受的压力下乙炔将发生爆炸。因而，在使用MEK为向烃类气体的添加剂之前在深度超过20英尺的水下切割可供采用的唯一选择是使用碳弧，它的作用缓慢且使用危险。
当单独使用MEK为LPG的添加剂时有利于加快金属切割;使用加有TBA的MEK使切割速度进一步增快5%-10%，混合使用MEK和MTBE，切割速度比单独使用MEK为添加剂增快20%-25%;比使用加有TBA的MEK增快约15%。
本发明除了应用于强化焊炬气外还可被用于高温烃类供热气体，如LPG或天然气，以及高温烃类供热液体，如锅炉燃料油，火炉油或被用于如冶炼或例如用于铸造的其它金属熔化或用于蒸汽发生这些工业过程的其它油。为了这些目的MEK和TBA或MTBE添加剂量范围可以是烃类重量的2%-10%。如果添加剂的量超过5%，催化剂如粉末化活性炭将被用于促进添加剂和烃类的混合。
如果将添加剂与气体混合，使用烃类气体如LPG进行低温焊接，铜焊或轻金属切割更为有效。在该用途中优选使用比就用于切割或焊接重金属的焊炬气而言少的添加剂。对于低温焊接，铜焊或轻金属切割，在烃类气体2%-5%（重量）范围内的添加剂的用量是足够的，且该用量可在没有使用催化剂条件下与烃类气体充分直接地混合。
MEK和TBA或MTBE添加剂的另一种用途为用于强化内燃机燃料，如机动车汽油，航空汽油或柴油。在该类用途中添加剂的功能为抗震剂以及改进燃烧的加快性和加快燃烧速率，其随后增加了燃料的生产动力的性能。
对于内燃机燃料，20%的TBA或MTBE与MEK的重量比是优选的，因此1%烃类基料重量的TBA或MTBE可与5%烃类基料重量的MEK混合。在很多场合中0.5%内燃机燃料重量的TBA或MTBE与2.5%或3%内燃机燃料重量的MEK混合就可有效地改进内燃机燃料性能。
应当强调指出的是尽管没有TBA或MTBE存在时MEK为对烃类的有效添加剂，但其效果不特别理想。

Claims (16)

1、强化烃类，其包括较大重量份烃类基料和较少重量份添加剂的混合物，其特征在于添加剂包括加入了与其混合的TBA或MTBE的MEK。
2、权利要求1中定义的烃类，其进一步的特征在于添加剂用量处于0.5%-20%烃类基料（重量）范围内。
3、权利要求1或2中定义的烃类，其进一步的特征在于该烃类基料是气体。
4、权利要求3中定义的烃类，其进一步的特征在于该基料气是LPG。
5、权利要求3中定义的烃类，其进一步的特征在于该烃类基料是天然气。
6、权利要求3或4或5中定义的烃类，其进一步的特征在于该烃类为焊炬气。
7、权利要求1中定义的烃类，其进一步的特征在于添加剂含有占3%-10%烃类基料（重量）用量的MEK和占1%-3%烃类基（重量）用量的TBA或MTBE。
8、权利要求1中定义的烃类，其进一步的特征在于烃类基料是汽油。
9、权利要求8中定义的烃，其进一步的特征在于添加剂用量包括1%-5%烃类基料（重量）用量的MEK和0.5%-2%烃类基料（重量）用量的TBA或MTBE。
10、制备强化烃的方法，包括供给添加剂及供给用于与该添加剂混合的烃类基料，其特征在于该添加剂含有与TBA或MTBE混合的MEK。
11、权利要求10中定义的方法，其进一步的特征在于以烃基料重量的0.5%-20%供给LPG做为烃类基料。
12、权利要求10或11中定义的方法，其进一步的特征在于供给LPG做为烃类基料。
13、燃烧基料烃的加热方法，其特征在于通过添加加有TBA或MTBE的MEK强化该烃类基料。
14、在水下焊炬切割黑色金属的方法，其特征在于将氧气与被加有TBA或MTBE的MEK强化的焊炬气的混合物供给浸没在深水中的焊炬。
15、通过向切割焊炬供给强化焊炬气和同时向该焊炬供氧来切割黑色金属的方法，其进一步的特征为氧气纯度范围为90%-98%（体积）。
16、权利要求14或15中定义的方法，其进一步的特征在于供给强化LPG做为强化焊炬气。
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