CN1667096A - 金属切割和焊接用工业燃气 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属切割和焊接用工业燃气，它是按下述重量百分比在钢瓶中加入添加剂后，再将二甲醚注入钢瓶中配制而成：二甲醚40～99.9％及余量的添加剂；所述添加剂是下列燃料中的一种或任意几种按任意比例的组合：石油液化气、丙烷、丁烷、丙烯、戊烷、轻油、甲醇、乙醇。本发明具有很好的燃烧性、安全性、环保性和很高的燃烧火焰温度，与乙炔气相比较，其不容易发生爆炸，贮存、运输、使用和管理等环节更加方便和安全，不但无环境污染，而且对操作使用者身体无害，预热和切割速度快，焊接焊缝质量好，耗氧少，有效地提高了工效并降低了成本。

Description

金属切割和焊接用工业燃气
技术领域
本发明涉及一种醚烃类燃气，特别是一种以二甲醚为主要原料用于金属切割和焊接的工业燃气。
背景技术
由于乙炔是非常易燃、易爆、难以贮存和运输的气体，因此传统的金属切割和焊接用工业燃气主要为溶解乙炔。溶解乙炔是以电石为原料生产的，且生产过程中的耗能高并带来相应的污染。虽然采用溶解乙炔后其安全性有了较明显的改善，但是仍然存在许多弊端——能耗高、污染重、易爆炸、成本高、运输和储藏不方便，使用要求极为严格。近年来，就因在溶解乙炔的生产、运输及使用中发生过多起恶性爆炸和火灾事故。因此，既不经济，又极易对环境和社会带来一定的危害。
随着现代化工业的飞速发展，金属切割和焊接用工业燃气的消耗量日见增加。目前我国虽然已推出了代替乙炔气的新型工业燃气，例如：申请号为99126268.9的“SE-6环保节能工业燃气”，它是一种以丙烷、丙稀等为主要组分，并通过添加油来增效的工业燃气，以及代替溶解乙炔的液化石油气，但它们在焊接性能方面却不太令人满意。
发明内容
本发明的目的是提供一种以二甲醚为主要原料用于金属切割和焊接的工业燃气。这种燃气具有很好的燃烧性、安全性、环保性和很高的燃烧火焰温度，与乙炔气相比较，其不容易发生爆炸，贮存、运输、使用和管理等环节更加方便和安全，不但无环境污染，而且对操作使用者身体无害，预热和切割速度快，能保证焊接焊缝的质量，耗氧少，能提高工效和降低成本。
本发明的具体技术方案如下：
一种金属切割和焊接用工业燃气，其特征在于：它是按下述重量百分比将二甲醚注入添加剂中配制而成：
二甲醚40～99.9％
及余量的添加剂
所述添加剂是下列燃料中的一种或任意几种按任意比例的组合：石油液化气、丙烷、丁烷、丙烯、戊烷、轻油、甲醇、乙醇。
所述金属切割和焊接用工业燃气，它是按下述重量百分比将二甲醚注入石油液化气中配制而成：
二甲醚99.9％、石油液化气0.1％。
所述金属切割和焊接用工业燃气，它是按下述重量百分比将二甲醚注入丁烷和丙烯中配制而成：
二甲醚80％、丁烷10％、丙烯10％。
所述金属切割和焊接用工业燃气，它是按下述重量百分比将二甲醚注入石油液化气和甲醇中配制而成：
二甲醚70％、石油液化气10％、甲醇20％。
所述金属切割和焊接用工业燃气，它是按下述重量百分比将二甲醚注入轻油和甲醇中配制而成：
二甲醚60％、轻油20％、甲醇20％。
所述金属切割和焊接用工业燃气，它是按下述重量百分比将二甲醚注入丙烷、丁烷、丙烯和戊烷组合添加剂中配制而成：
二甲醚50％、丙烷15％、丁烷10％、丙烯15％、戊烷10％。
所述金属切割和焊接用工业燃气，它是按下述重量百分比将二甲醚注入丙烯、戊烷、轻油、甲醇、乙醇、石油液化气、丙烷和丁烷组合添加剂中配制而成：
二甲醚40％、丙烯5％、戊烷10％、轻油8％、甲醇10％、乙醇12％、石油液化气5％、丙烷5％、丁烷5％。
本发明工业燃气的制备方法包括如下工艺步骤：
A、二甲醚的生成
方法一：以甲醇或粗甲醇为原料，在沸石催化剂或γ-Al2O3催化剂存在时，于200～400℃的条件下进行脱水反应生成粗二甲醚，再经精馏分离得二甲醚。
方法二：用含CO和H2的合成气，在专用催化剂上一步反应生成粗二甲醚并进一步精馏分离即产出二甲醚。
B、产品的生成
在钢瓶中先按计量加入添加剂，然后将二甲醚注入钢瓶中即得产品。
本发明的优点在于：
1、二甲醚燃料的性能远比乙炔燃料安全，其不但不会像乙炔那样易发生爆炸，而且储存、运输和使用比乙炔和液化石油气都更安全；
2、由于乙炔气中含有微量磷化物，这些毒物均来自电石，虽然国家溶解乙炔气的标准HG-206-65规定，乙炔气中磷化氢含量应低于或等于0.06％(体积)，硫化氢含量应低于或等于0.1％(体积)，但它们对环境、使用者以及被切割、焊接的金属焊缝的质量仍有不利影响，而二甲醚却不含有这些有害物，因此它对环境、使用者和金属焊缝的质量都无害；
3、乙炔和液化石油气(如丙烷、丁烷等)，在大气中是难以降解的，而二甲醚却较容易降解；而且国内、外对二甲醚的毒性试验都证明二甲醚属“实际无毒级”的化合物，二甲醚作为日用化妆品和医药的喷雾抛射剂已被广泛使用。充分显示出二甲醚是属于与环境友好的金属切割和焊接用工业燃气；
4、二甲醚作为燃料用于切割和焊接时，其预热及切割速度快、工作被切割的表面平整、无挂渣、耗氧少，大大提高了工效和降低了成本；切缝表面平整、无挂渣，切割后不需要再进行人工清渣等，节省氧气消耗、二甲醚比相同发热量的乙炔气便宜，节省人工工时等。
5、在生产二甲醚的过程中，其工业能耗远比生产电石和电石生产溶解乙炔的能耗低，且对环境基本不造成污染，属于较清洁的生产过程。
具体实施方式
实施例1
将0.05Kg的石油液化气加入钢瓶中，再注入49.95Kg的二甲醚，即制得含二甲醚99.9％、石油液化气0.1％的工业燃气产品。
所述二甲醚是以甲醇为原料，在沸石催化剂存在时，于200～400℃的条件下进行脱水反应生成粗二甲醚，再经精馏分离得二甲醚。
实施例2
依次将0.05Kg的丁烷、0.05Kg的丙烯加入钢瓶中，再注入40Kg的二甲醚，即得含二甲醚80％、丁烷10％、丙烯10％的工业燃气产品。
所述二甲醚是以粗甲醇为原料，在γ-Al2O3催化剂存在时，于200～400℃的条件下进行脱水反应生成粗二甲醚，再经精馏分离得二甲醚。
实施例3
依次将0.05Kg石油液化气、0.10Kg丙烷加入钢瓶中，再注入35Kg二甲醚，即得含二甲醚70％、石油液化气10％、丙烷20％的工业燃气产品。
所述二甲醚是以甲醇为原料，在γ-Al2O3催化剂存在时，于200～400℃的条件下进行脱水反应生成粗二甲醚，再经精馏分离得二甲醚。
实施例4
依次将0.10Kg轻油、0.10Kg甲醇加入钢瓶中，再注入30Kg二甲醚，即得含二甲醚60％、轻油20％、甲醇20％的工业燃气产品。
所述二甲醚是以粗甲醇为原料，在沸石催化剂存在时，于200～400℃的条件下进行脱水反应生成粗二甲醚，再经精馏分离得二甲醚。
实施例5
依次将0.075Kg丙烷、0.05Kg丁烷、0.075Kg丙烯、0.05Kg戊烷加入钢瓶中，再注入25Kg二甲醚，即得含二甲醚50％、丙烷15％、丁烷10％、丙烯15％、戊烷10％的工业燃气产品。
所述二甲醚是以甲醇为原料，在沸石催化剂存在时，于200～400℃的条件下进行脱水反应生成粗二甲醚，再经精馏分离得二甲醚。
实施例6
依次将0.025Kg丙烯、0.05Kg戊烷、0.04Kg轻油、0.05Kg甲醇、0.06Kg乙醇、石油液化气0.025kg、丙烷0.025kg、丁烷0.025kg加入钢瓶中，再注入20Kg二甲醚，即得含二甲醚40％、丙烯5％、戊烷10％、轻油8％、甲醇10％、乙醇12％、石油液化气5％、丙烷5％、丁烷5％的工业燃气产品。
所述二甲醚是用含CO和H2的合成气，在专用催化剂上一步反应生成粗二甲醚并进一步精馏分离即产出二甲醚。
实施例7 性能对比试验
                              几种工业燃气性能对比数据表
           项目     乙炔   液化石油气     二甲醚   天然气
分子式     C2H2     C3H8     C2H6O   CH4
熔点，℃     -80.75     -187.69     -141.49   -182.48
沸点，℃     -84(升华点)     -42.04     -24.9   -161.49
临界压力，MPa     6.14     4.25     5.37   46
临界温度，℃     35.17     96.67     126.95   -82.57
液体密度(25℃)，Kg/m3     0.377     0.493     0.67   0.331
气体密度，Kg/m3(21.1℃1atm，101.325kPa     1.078     1.826     1.908   10.644
空气中爆炸极限低限  体积％高限  体积％ 2.580.0 2.19.5 3.47 515
自然温度，℃     305     450     235   600
闪点，℃     -     -104.4     -41.1   -187.8
气体燃烧热(25℃)KJ/m3     51983.1     85994     55017.18   32205.9
空气中理论燃烧温度，℃     2250     2055     2250
理论燃烧空气用量，m3/Kg     10.25     11.32     6.96   13.33
火焰温度(中性火焰时)，℃     ～3100     ～2520     ～3200   2540
60℃时压力MPa     1.92     1.35   -
从上表可知，虽然二甲醚的燃烧热不是最高，但因本身含氧，其燃烧时所需氧气(理论空气量)远比其他燃料低得多，所以二甲醚的理论燃烧温度和火焰温度比目前采用的金属切割和焊接用工业燃料(乙炔和液化石油气等)都高，是很好的金属切割和焊接用的工业燃料。

Claims (9)

1、一种金属切割和焊接用工业燃气，其特征在于：它是按下述重量百分比将二甲醚注入添加剂中配制而成：
二甲醚40～99.9％
及余量的添加剂
2、根据权利要求1所述的工业燃气，其特征在于：所述添加剂是下列燃料中的一种或任意几种按任意比例的组合：石油液化气、丙烷、丁烷、丙烯、戊烷、轻油、甲醇、乙醇。
3、根据权利要求1所述的工业燃气，其特征在于：它是按下述重量百分比将二甲醚注入石油液化气中配制而成：
二甲醚99.9％、石油液化气0.1％。
4、根据权利要求1所述的工业燃气，其特征在于：它是按下述重量百分比将二甲醚注入丁烷和丙烯中配制而成：
二甲醚80％、丁烷10％、丙烯10％。
5、根据权利要求1所述的工业燃气，其特征在于：它是按下述重量百分比将二甲醚注入石油液化气和甲醇中配制而成：
二甲醚70％、石油液化气10％、甲醇20％。
6、根据权利要求1所述的工业燃气，其特征在于：它是按下述重量百分比将二甲醚注入轻油和甲醇中配制而成：
二甲醚60％、轻油20％、甲醇20％。
7、根据权利要求1所述的工业燃气，其特征在于：它是按下述重量百分比将二甲醚注入丙烷、丁烷、丙烯和戊烷组合添加剂中配制而成：
二甲醚50％、丙烷15％、丁烷10％、丙烯15％、戊烷10％。
8、根据权利要求1所述的工业燃气，其特征在于：它是按下述重量百分比将二甲醚注入丙烯、戊烷、轻油、甲醇、乙醇、石油液化气、丙烷和丁烷组合添加剂中配制而成：
二甲醚40％、丙烯5％、戊烷10％、轻油8％、甲醇10％、乙醇12％、石油液化气5％、丙烷5％、丁烷5％
9、根据权利要求1所述的工业燃气的制备方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：
A、二甲醚的生成
方法一：以甲醇或粗甲醇为原料，在沸石催化剂或γ-Al2O3催化剂存在时，于200～400℃的条件下进行脱水反应生成粗二甲醚，再经精馏分离得二甲醚。
方法二：用含CO和H2的合成气，在专用催化剂上一步反应生成粗二甲醚并进一步精馏分离即产出二甲醚。
B、产品的生成
在钢瓶中先按计量加入添加剂，然后将二甲醚注入钢瓶中即得产品。
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