CN109321294A

CN109321294A - 一种工业混合燃气

Info

Publication number: CN109321294A
Application number: CN201811282692.8A
Authority: CN
Inventors: 唐豪; 李荣吉
Original assignee: Ningbo Aike Refrigeration Engineering Co Ltd
Current assignee: Ningbo Aike Refrigeration Engineering Co Ltd
Priority date: 2018-10-16
Filing date: 2018-10-16
Publication date: 2019-02-12

Abstract

本发明的目的在于提供一种高温度、高热值、环境友好、压力适中、安全性好、不回火的以含碳燃料为主要组份、再掺以添加剂的工业混合燃气。采用的方案如下：一种工业混合燃气，其中包括的成分及重量百分比为：甲醚20‑50wt％，丙烷10‑30wt％，丁烷10‑30wt％，丁烯20‑30wt％，和添加剂5‑10wt％，其中添加剂中的各组分及重量百分比为：乙醚30‑70wt％，二聚环戊乙烯铁1‑20wt％，和硝酸铈5‑30wt％。

Description

一种工业混合燃气

技术领域

本发明涉及一种工业混合燃气，更具体涉及一种用于工业焊割的气体。

背景技术

乙炔又称电石气，是一种使用广泛的工业燃气，其火焰温度可达3160℃(在氧气中燃烧)，是目前金属切割、焊接领域的主打气源，然而由于其特殊的化学性质导致它先天的缺陷：

1、污染环境：乙炔气是电石(碳化钙CaC₂)加水的产物，而电石中含有少量磷和硫，因此，反应过程中伴有磷化氢(H₃P)和硫化氢(H₂S)等有害气体产生。另外，石灰渣中还有少量氰氨化钙产生。上述副产物都污染水源、土壤和空气。

2、消耗能源：电石是用焦碳与生石灰在3000℃的高温下冶炼而成，故需耗大量电能，炼一吨电石，需耗电3600度，是典型的电老虎之一。电石的生产共需经过六次能源转换。

3、易回火，不安全：由于乙炔气燃烧速度快，每秒达7.60米，高于焊割时的气流速度。因此易回火。由此引起的安全事故已不计其数。另外，由于乙炔气性质活泼，极不稳定，在压力高于1.5kg/cm²时就易引起爆炸，因此乙炔气不能直接灌瓶使用，而需预先往钢瓶中加入载体，再将乙炔气压缩溶于载体中，故工业中现在使用的称为溶解乙炔。总之，乙炔气是一种极不安全的工业燃气。

近年来，国内外已有一些代乙炔切割气进入市场，国内替代乙炔的产品主要是丙烯、丙烷、液化石油气及其它们中的几种混合气。其类型和优缺点如下：①以高纯丙烯为原料的切割气，优点是燃烧温度较高，缺点是装载压力大，对容器的设计压力要求较高，生产成本偏高；②以丙烷为原料的切割气，优点是饱和蒸气压力比丙烯稍低，缺点是燃烧速度慢，温度偏低，预热时间；③以液化石油气为原料的切割气，优点是成本低，缺点是温度偏低，冬天低温时使用效果差，耗氧气量大。

另外，专利申请号94111279.9所称采用含碳5(C5)烃以上有机物91-96％，并加入少量丙酮、氢氧化钠、硫酸、高锰酸钾、二甲苯等作添加剂构成代乙炔燃料，由于C5为无压原料，按该方法实施，无法气化，在常规条件下，不可能得到可靠的切割气和焊接气。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温度、高热值、环境友好、压力适中、安全性好、不回火的以含碳燃料为主要组份、再掺以添加剂的工业混合燃气。

本发明人等经过深入的研究，结果发现：以丙烷、丁烷、丁烯、甲醚为主体，在添加剂的辅助作用下，终于保证在压力适中、安全性好的前提下，使上述混合气的燃烧温度得以提高，一系列燃烧特性得到改善，从而得到一种既适合于切割，又适合于焊接的新型工业焊割气。

即，本发明涉及一种工业混合燃气，其中包括的成分及重量百分比为：

甲醚20-50wt％，

丙烷10-30wt％，

丁烷10-30wt％，

丁烯20-30wt％，

和添加剂5-10wt％，

其中添加剂中的各组分及重量百分比为：

乙醚30-70wt％，

二聚环戊乙烯铁1-20wt％，

和硝酸铈5-30wt％。

本发明的混合燃气是一种高温度、高热值、环境友好、压力适中、安全性好、不回火、成本较低的以含碳燃料为主要组份、再掺以添加剂的工业混合燃气。

有如下有益效果：

(1)安全性能高；对震动不敏感，在稀薄的氧气中不会燃烧；且爆炸极限小(4％～10％)；使用相对安全。

(2)使用焊枪时，火焰喷射速度最高可达7.4m/s，无需氧气助燃就可以达1600℃以上；尤其给室外及高空作业带来了极大方便。

(3)与氧气配合使用，可以节约更多氧气。

具体实施方式

下面，对本发明进行详细说明。

本发明涉及一种工业混合燃气，其中包括的成分及重量百分比为：

甲醚20-50wt％，

丙烷10-30wt％，

丁烷10-30wt％，

丁烯20-30wt％，

和添加剂5-10wt％，

其中添加剂中的各组分及重量百分比为：

乙醚30-70wt％，

二聚环戊乙烯铁1-20wt％，

和硝酸铈5-30wt％。

甲醚作为新型洁净染料越来越受到人们重视，甲醚在常温、常压为无色、无味气体，由于其本身含氧，在燃烧过程中可以增加氧的供给，因此燃烧性能好，燃烧过程中无残留物，无黑烟，已作为液化石油气和柴油的理想替代品。然而甲醚热值较低，在钢板切割和钎焊、开孔等方面明显比乙炔慢。发明人等综合考虑各种气体的燃烧焓、燃烧特性(内外火焰温度)，经过不断创新性尝试，终于开发出以甲醚为主体气体，丙烷，丁烷和丁烯3种气体作为辅助，综合提高燃气的性能指标。

4种气体的百分比进一步做如下优选：

甲醚30-50wt％，

丙烷10-20wt％，

丁烷10-20wt％，

和丁烯20-30wt％。

此外，发明人等还从燃烧机理入手，通过加入少量、助燃、催化、防爆消烟等添加剂，使得混合组分的燃烧速度加快，燃烧温度得以提高，燃烧特性得以改善。

添加剂中的各组分及重量百分比为：乙醚30-70wt％，二聚环戊乙烯铁1-20wt％和硝酸铈5-30wt％。

研发过程中，发明人等发现二聚环戊乙烯铁和硝酸铈的配合使用，能使其配位基参与自由基连锁反应和碳烟生成的离子-分子反应，有助燃和消烟的良好效果。乙醚，不仅能作为助溶剂，而且可以作为助燃剂。

添加剂中的各组分及重量百分比可进一步优选为：

乙醚30-70wt％，

二聚环戊乙烯铁5-10wt％，

和硝酸铈10-15wt％。

添加剂中还可以加入少量纳米铝粉，有助于提高火焰的燃烧温度。添加剂中的各组分及重量百分比可进一步优选为：

乙醚30-70wt％，

二聚环戊乙烯铁5-10wt％，

硝酸铈10-15wt％，

和纳米铝粉10-20wt％。

实施例1

混合燃气，其中配制的成分及重量百分比是：甲醚40wt％，丙烷10wt％，丁烷20wt％，丁烯25wt％，乙醚3.5wt％，二聚环戊乙烯铁0.5wt％和硝酸铈1wt％。各种气体可通用商用渠道购买，然后按照上述比例混合，混合作业可通过常规设备实现，当然必须严格按照操作规程进行安全操作。该混合燃气，在20-30℃的情况下，易液化灌装。经测试，

灌装混合燃气430g时，初始压力为0.72MPa，使用焊枪，无需氧气助燃就可以达到1650℃，氧气助燃后，火焰温度可达2550℃，燃烧过程无回火现象。

实施例2

混合燃气，其中配制的成分及重量百分比是：甲醚35wt％，丙烷15wt％，丁烷15wt％，丁烯30wt％，乙醚3.5wt％，二聚环戊乙烯铁0.5wt％，硝酸铈0.5wt％和纳米铝粉0.5wt％。经测试，灌装混合燃气430g时，初始压力为0.70MPa，使用焊枪，无需氧气助燃就可以达到1760℃，氧气助燃后，火焰温度可达2650℃，燃烧过程无回火现象。

实施例3

混合燃气，其中配制的成分及重量百分比是：甲醚50wt％，丙烷10wt％，丁烷15wt％，丁烯20wt％，乙醚3.5wt％，二聚环戊乙烯铁0.5wt％，硝酸铈0.5wt％和纳米铝粉0.5wt％。经测试，灌装混合燃气430g时，初始压力为0.75MPa，使用焊枪，无需氧气助燃就可以达到1720℃，氧气助燃后，火焰温度可达2580℃，燃烧过程无回火现象。

Claims

1.一种工业混合燃气，其中包括的成分及重量百分比为：

甲醚 20-50wt％，

丙烷 10-30wt％，

丁烷 10-30wt％，

丁烯 20-30wt％，

和添加剂 5-10wt％，

其中添加剂中的各组分及重量百分比为：

乙醚 30-70wt％，

二聚环戊乙烯铁 1-20wt％，

和硝酸铈 5-30wt％。

2.权利要求1所述的工业混合燃气，其中甲烷、丙烷、丁烷和丁烯的重量百分比为：

甲醚 30-50wt％，

丙烷 10-20wt％，

丁烷 10-20wt％，

和丁烯 20-30wt％。

3.权利要求1所述的工业混合燃气，其中添加剂中的各组分及重量百分比为：

乙醚 30-70wt％，

二聚环戊乙烯铁 5-10wt％，

硝酸铈 10-15wt％，

和纳米铝粉 10-20wt％。