CN111961508A - 一种用于石油气类切割燃气的高效节能添加剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于石油气类切割燃气的高效节能添加剂，它主要由如下质量含量的组分混合而成：环烷酸铁7～12％、甲基叔丁基醚5～10％、正乙烷10～16％、烷基二茂铁1～5％、甲醇8～13％、硝酸异辛酯4～12％、丙酮11～25％、200#溶剂油25～45％。本发明一种用于石油气类切割燃气的高效节能添加剂，添加后的石油气类气体切割钢材的性能全面达到并超过了原石油气及乙炔气的切割性能水平，可以完全替代乙炔气、天然气、丙烷用作金属切割工业燃气。产品性能超过天然气、工业丙烷及市场上同类添加剂，具有广阔的应用前景，是我国工业领域工业燃气的一大突破。
Description
技术领域
本发明属于切割燃气领域，具体涉及一种用于石油气类切割燃气的高效节能添加剂。
背景技术
随着我国工业经济的迅速发展，金属气割加工的社会需求量越来越大。目前，我国金属气割加工普遍使用氧—乙炔切割的传统方法。乙炔在生产使用中存在耗能大，成本高，切割质量差，挂渣结瘤，不易清除，易爆易燃危害工人类身体健康，污染严重，这种气割技术出现至今已有100余年的历史，替代乙炔早已成为业界共识，因此国内外也采用一些石油气类的燃气来代替乙炔燃气进行焊割，但是普遍存在预热穿孔的时间短、切割速度慢、火焰温度低、实际应用性能差等问题，而且大部分的类似添加剂不稳定、易分层及含有二甲苯等有毒组分。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，通过研究多种配套相关的机理，提供一种用于石油气类切割燃气的高效节能添加剂。
本发明的目的可以通过以下措施达到：
一种用于石油气类切割燃气的高效节能添加剂，它主要由环烷酸铁、甲基叔丁基醚、正乙烷、烷基二茂铁、甲醇、硝酸异辛酯、丙酮和200#溶剂油混合而成，其中各组分的质量含量为：环烷酸铁7～12％、甲基叔丁基醚5～10％、正乙烷10～16％、烷基二茂铁1～5％、甲醇8～13％、硝酸异辛酯4～12％、丙酮11～25％、200#溶剂油25～45％。
上述用于石油气类切割燃气的高效节能添加剂中各组分的质量含量优选为：环烷酸铁8～11％、甲基叔丁基醚6～9％、正乙烷11～15％、烷基二茂铁(烷基碳链长度在C10～12)2～4％、甲醇9～12％、硝酸异辛酯4～10％、丙酮13～25％、200#溶剂油25～40％；进一步优选为：环烷酸铁9～10％、甲基叔丁基醚6～8％、正乙烷11～14％、烷基二茂铁2～3％、甲醇10～12％、硝酸异辛酯4～9％、丙酮13～20％、200#溶剂油30～40％。
本添加剂还可以加入其他组分，也可以只由环烷酸铁、甲基叔丁基醚、正乙烷、烷基二茂铁、甲醇、硝酸异辛酯、丙酮和200#溶剂油组成，当只由现有组分混合而成时，上述各配方中的各组分之和均为100％。
本发明中的烷基二茂铁进一步优选为2,2-双乙基二茂铁丙烷。
本发明的用于石油气类切割燃气的高效节能添加剂在石油气类切割燃气中的添加量为石油气类切割燃气质量的0.2～2.0％，或5～15ml/m3石油气类切割燃气；优选添加量为石油气类切割燃气质量的0.5～1.5％，或6～12ml/m3石油气类切割燃气。
石油气类切割燃气是指从石油中提取或处理得到的切割燃气，其包括但不限于液化石油气(主要成分为丙烷、乙炔、丙烯、丁烷、丁烯等，在氧气中燃烧温度为2800℃左右，是焊接、切割作业的理想燃气)、天然气、丙烷、丙烯、气柴油、汽油或柴油等。在石油气类切割燃气中加入本添加剂，可以使石油气类气体添加剂的热值能突破至25500Kcal/m3，火焰温度可以达到3450℃。
本发明还提供了一种用于石油气类切割燃气的高效节能添加剂的制备方法，其特征在于先将200#溶剂油、甲醇和甲基叔丁基醚倒入搅拌反应器中进行搅拌均匀，再将环烷酸铁、正乙烷、硝酸异辛酯和丙酮加入搅拌反应器中搅拌30～90分钟，加入烷基二茂铁搅拌反应60～120分钟，最后静置陈化20～28小时，过滤，即得；其中各组分的质量含量如上所述。
本添加剂的环烷酸铁具有催化和增温的效果；而且2,2-双乙基二茂铁丙烷为金属有机化合物，属于一种高效助燃剂、增速剂，在本发明添加剂中助溶剂等协同作用下，加入到石油气类切割燃气中，与其混合，在燃烧时具有催化作用，改变燃烧链式反应动力学历程，可提高自由基产生效率，进而明显提高火焰燃烧速度和燃烧温度，同时减少燃气消耗量，提高火焰切割效率，可大幅减小切割逢宽度并提高切割面质量。甲基叔丁基醚可以使得各种有机成分结合在一起、并且相互作用还起到增温和不产生沉淀的功能；200#溶剂油在各组分作用下还具有助溶的效果。它加入石油气类切割燃气中后可以完全代替乙炔使用，是一种可以广泛的添加在天然气、工业丙烷、气柴油等石油气类液体、气体中，能够代替乙炔气用于切割、穿孔、开凿、喷涂、校形的新型添加剂，具有安全、环保、节能、高效的特点。它实现了石油气类气体添加剂的突破，热值能达到25500Kcal/m3，火焰温度可以达到3450℃，该添加剂可在多家炼钢厂、船舶制厂及机械工业得到应用。
本发明与现有的技术相比具有如下优点：
1、采用本发明添加剂的燃气性能远比乙炔燃料安全，不会像乙炔那样容易发生爆炸，而且储存、运输和使用比乙炔安全。
2、添加本发明的添加剂的工业燃气1瓶(15公规格)的要相当于7～8瓶的乙炔，可节省40％以上的经济成本，同时又减少了工人劳动强度及打磨切割表面等后续工作，使用本发明调价剂燃气的企业实际减少成本在30～50％。
3、由于本添加剂的催化、助燃作用，能使得燃气充分燃烧降低污染，不爆鸣，无黑烟，无有害气体产生。
4、本添加剂可使燃气能够在寒冷地区和水下进行焊割，能满不同种工业加工的需求，并且具有无污染，安全高效是工业燃气替代乙炔的重大突破。
5、该添加剂添加后可以促使气体相互溶解，激活主体介质，加快燃烧速度，能产生更大热能，温度达到3450℃，热值是乙炔的2倍，穿孔预热时间比乙炔和工业丙烷快50％～100％，切割速度比乙炔和丙烷快30％～50％。
6、矫行速度比乙炔高35％，切面上缘无咬边，烧塌，下缘无挂渣，表面清洁光滑，有效减小割缝，大大节约了成本。
7、该添加剂应用功能广，由于气热值高，不仅能全面取代乙炔气的切割功能，而且还能用于钢铁焊接、打孔、烘焙、矫正、扒边、水下切割、不锈钢焊接、连铸连切、以及热处理等工业加工功能。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明。
添加剂及切割燃气的制备：
实施时首先将200#溶剂油、甲醇、甲基叔丁基醚、按照比例倒入搅拌反应器中进行搅拌均匀，再将环烷酸铁、正乙烷、硝酸异辛酯、丙酮按照比例用防爆泵打入搅拌反应器中搅拌60分钟，加入2,2-双乙基二茂铁丙烷搅拌反应90分钟、再静置陈化24小时，进入气液体过滤器进过滤，然后通过计量装置将反应器中溶液倒入镀锌铁包装桶中，便制成该类型的燃气添加剂。
可用手动增压泵或自动计量装置充装到工业的气瓶中，或者用计量泵按照0.5～1.5％的比例充装到储燃气气罐即制成混合工业燃气，或者在进行切割时，在燃气管道或混液气化装置中按照比例1立方米的燃气添加6-12毫升进行混合。
实施实例1(寒冷季节按重量比)
一种用于石油气类切割燃气的高效节能添加剂配方(重量百分比)为：环烷酸铁10％、甲基叔丁基醚8％、正乙烷14％、2,2-双乙基二茂铁丙烷3％、甲醇12％、硝酸异辛酯4％、丙酮15％、200#溶剂油34％。
实施实例2(炎热季节按重量比)
一种用于石油气类切割燃气的高效节能添加剂配方(重量百分比)为：环烷酸铁9％、甲基叔丁基醚6％、正乙烷11％、2,2-双乙基二茂铁丙烷2％、甲醇10％、硝酸异辛酯9％、丙酮14％、200#溶剂油39％。
实施实例3
本发明各例添加剂添加在液化石油气后与空气和氧气的爆炸极限：
| 可燃气体 | 空气 |
| 乙烃 | 2.2—81 |
| 丙烷 | 2.3—9.5 |
| 添加后的液化石油气 | 1.6—6.5 |
实施实例4
在进行切割时，将实施例1的添加剂在燃气管道中按照10ml/m3液态丙烷的配比加入液态丙烷中并混合，将混合气在室内进行气体切割钢材，并检测室内空气质量。
切割过程中室内二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、二氧气碳的浓度值分别为0.02mg/m3、0.15mg/m3、1.05mg/m3、0.050％、低于国家《室内空气质量标准》的0.50mg/m3、0.24mg/m3、10mg/m3、0.079％。
实施实例5
将实施例1和2的添加剂接质量比1％的比例添加入液化石油气中，充分混合后做为切割钢材用气体，检测其性能并与乙炔作对比。
在燃气中与乙炔燃气性能对比表：(各取三次做总体平均值)
| 指标 | 本系列添加剂燃气 | 乙炔 |
| 最高火焰温度℃ | 3430 | 3150 |
| 热值Kcal/m<sup>3</sup> | 23790～24120 | 13720～14160 |
| 切割速度mm/min | 600(20mm) | 350(20mm) |
| 爆炸极限％ | 1.6～6.5 | 2.2～80 |
| 切割预热时间S | 3(20mm) | 8(20mm) |
| 穿孔预热时间S | 5,30(20mm,200mm) | 12,50(20mm,200mm) |
| 切割厚度mm | 10～800 | 10～250 |
| 切割表面质量 | 表面光洁不挂渣 | 表面粗糙 |
| 焊接抗拉强度Mpa | 580 | 490 |
实施例6
在进行切割时，将实施例1和2的添加剂在燃气管道中按照9ml/m3天然气的配比加天然气中并混合，将混合气进行气体切割钢材，并检测其性能，同时与未加添加剂的纯天然气做对比。
在天然气添加本发明添加剂前后性能对比：(各取三次做总体平均值)
本发明一种用于石油气类切割燃气的高效节能添加剂，添加后的石油气类气体切割钢材的性能全面达到并超过了原石油气及乙炔气的切割性能水平，可以完全替代乙炔气、用作金属切割工业燃气。该添加剂在鞍钢股份有限公司、广东韶关钢铁有限公司和部分造船厂、钢结构等工业企业得到试应用并受到好评。产品性能超过天然气、工业丙烷及市场上同类添加剂，具有广阔的应用前景，是我国工业领域工业燃气的一大突破。
Claims (9)
1.一种用于石油气类切割燃气的高效节能添加剂，其特征在于它主要由环烷酸铁、甲基叔丁基醚、正乙烷、烷基二茂铁、甲醇、硝酸异辛酯、丙酮和200#溶剂油混合而成，其中各组分的质量含量为：环烷酸铁7～12％、甲基叔丁基醚5～10％、正乙烷10～16％、烷基二茂铁1～5％、甲醇8～13％、硝酸异辛酯4～12％、丙酮11～25％、200#溶剂油25～45％。
2.根据权利要求1所述的用于石油气类切割燃气的高效节能添加剂，其特征在于各组分的质量含量为：环烷酸铁8～11％、甲基叔丁基醚6～9％、正乙烷11～15％、烷基二茂铁2～4％、甲醇9～12％、硝酸异辛酯4～10％、丙酮13～25％、200#溶剂油25～40％。
3.根据权利要求2所述的用于石油气类切割燃气的高效节能添加剂，其特征在于各组分的质量含量为：环烷酸铁9～10％、甲基叔丁基醚6～8％、正乙烷11～14％、烷基二茂铁2～3％、甲醇10～12％、硝酸异辛酯4～9％、丙酮13～20％、200#溶剂油30～40％。
4.根据权利要求1、2或3所述的用于石油气类切割燃气的高效节能添加剂，其特征在于所述烷基二茂铁为2,2-双乙基二茂铁丙烷。
5.根据权利要求1所述的用于石油气类切割燃气的高效节能添加剂，其特征在于该添加剂在石油气类切割燃气中的添加量为石油气类切割燃气质量的0.2～2.0％，或5～15ml/m3石油气类切割燃气。
6.根据权利要求5所述的用于石油气类切割燃气的高效节能添加剂，其特征在于该添加剂在石油气类切割燃气中的添加量为石油气类切割燃气质量的0.5～1.5％，或6～12ml/m3石油气类切割燃气。
7.根据权利要求1、4或5所述的用于石油气类切割燃气的高效节能添加剂，其特征在于所述石油气类切割燃气选自天然气、丙烷、丙烯、液化石油气、汽油或柴油。
8.权利要求1所述的用于石油气类切割燃气的高效节能添加剂的制备方法，其特征在于先将200#溶剂油、甲醇和甲基叔丁基醚倒入搅拌反应器中进行搅拌均匀，再将环烷酸铁、正乙烷、硝酸异辛酯和丙酮加入搅拌反应器中搅拌30～90分钟，加入烷基二茂铁搅拌反应60～120分钟，最后静置陈化20～28小时，过滤，即得；其中各组分的质量含量为：环烷酸铁7～12％、甲基叔丁基醚5～10％、正乙烷10～16％、烷基二茂铁1～5％、甲醇8～13％、硝酸异辛酯4～12％、丙酮11～25％、200#溶剂油25～45％。
9.根据权利要求8所述的用于石油气类切割燃气的高效节能添加剂的制备方法，其特征在于所述烷基二茂铁为2,2-双乙基二茂铁丙烷。
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| CN114907898A (zh) * | 2022-04-12 | 2022-08-16 | 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 | 一种天然气助燃添加剂及其制备方法和应用 |
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|---|---|---|---|---|
| CN102634393A (zh) * | 2012-04-11 | 2012-08-15 | 刘越 | 一种用于石油气类切割燃气的高效节能添加剂 |
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