-
Brenn- oder Kraftgas Die Erfindung betrifft ein Brenn- oder Kraftgas,
das sicher unter Druck gelagert werden kann, eine relativ konstante Zusammensetzung
nach Entnahme aus dem Vorratsbehälter aufweist und die insbesondere für Schweiß-
oder Schneidbrennprozesse geeignet ist.
-
Es ist erwünscht, Brenngas, das für Schweiß- oder Flammschneidverfahren
verwendet werden soll, unter Druck aufzubewahren, um so eine maximale Menge Kraftstoff
in einem minimalen Raum lagern zu können. In zweckmäßiger Weise wird der Druck so
hoch gewählt, daß eine Verflüssigung des Gases eintritt. Diese erfolgt für gewöhnlich
in den üblichen Gasflaschen (»Organic Chemistry«, F i e s e r und F i e s e r, 2.
Auflage, D. C. Heath and Company, S. 82). Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Zusammensetzung
sowohl der in einem Behälter unter Druck gelagerten Gasphase als auch der flüssigen
Phase variiert, wenn das Gas entnommen wird. Eine relativ konstante Gasphasenzusammensetzung
ist erwünscht, um eine konstante Flammentemperatur zu erhalten, damit Schweißen,
Schneiden und ähnliche Techniken über die volle Periode der Gasentnahme aus dem
Vorratsbehälter unter unveränderten Bedingungen erfolgen können. Reines Einkomponentengas
würde diese Eigenschaften aufweisen, jedoch treten bei Einkomponentengasen andere
Probleme auf.
-
Viele als Brenn- oder Kraftstoff geeignete gasförmige Materialien
sind in relativ hohen Konzentrationen explosiv (USA.-Patent 1528 766, Spalte
1, Zeilen 19 bis 24). Daher muß bei der Lagerung der Primärbrennstoff in einer Flüssigkeit
gelöst oder zur Stabilisierung in einem Füll- oder Packmedium dispergiertwerden,
oder er muß mit anderen Materialien verdünntwerden(»Acetylene Chemistry«, J. W.
Reppe, P. B. Report 1. 8852-S, Meyer and Co., Inc.; »Explosive Decomposition of
Acetylene«, W e i s s w e i 1 e r, Meyer and Co., Inc., 1948, S. 9 bis 28). Die
letztere Methode ist zu bevorzugen auf Grund der Einfachheit der erforderlichen
Ausrüstung. Vorzugsweise ist das Verdünnungsmittel ein Gas, ist brennbar und besitzt
Brennstoffeigenschaften. Die Verdünnung der Primärbrennstoffkomponente führt jedoch
zu der Schwierigkeit der Inkonstanz der Zusammensetzung sowohl der flüssigen als
auch der Gasphase, wenn das Gas aus dem Vorratsbehälter entnommen wird.
-
Es wurde ein Brenngas gefunden, das eine relativ gleichmäßige Konzentration
des Primärbrenngases über den vollen Bereich der Gasentnahme aus der Gasflasche
bis zu maximaler Entnahme beibehält. Die Verwendung des Ausdrucks »maximale Entnahme«
in der Beschreibung bedeutet ein Entfernen von etwa 95"/, des ursprünglich in den
Behälter eingefüllten Brennstoffgemisches.
-
Somit ist das Brenngas gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet,
daß es aus einem Gemisch von 48 bis 75 Molprozent Methylacetylen und/oder Propadien,
11 bis 38 Molprozent Propan und/oder Propylen und 2 bis 14 Molprozent gesättigten
und/oder olefinischen Kohlenwasserstoffen, die jeweils 4 Kohlenstoffatome enthalten,
besteht.
-
Das neuartige Brenngas weist beim Verbrennen als Gas ausgezeichnete
Flammentemperatureigenschaften auf, ist leicht zu entzünden und unterstützt die
Flamme besser und bei einer höheren Temperatur als handelsübliches Propan, schneidet
Metall schneller als Acetylen, benötigt etwa die gleiche Menge oder etwas weniger
Sauerstoff als Acetylen in Sauerstoff-Acetylen-Gemischen und benötigt viel weniger
Sauerstoff als Propan. Das Brenngas ist leicht und sicher bei Drücken bis zur Vorratsbehältergrenze
und Temperaturen bis etwa 90°C zu lagern. Im allgemeinen wird das Gas bei dem Druck
gelagert, der zur Verflüssigung und Beibehaltung als Flüssigkeit notwendig ist.
Ferner kann das Brenngas als ein Gas bei Drücken bis zum vollen Lagerdruck verbrannt
werden im Gegensatz zu Acetylen, das zum Verbrauch auf etwa 1,06 kg/cm' Überdruck
reduziert werden muß.
-
Außerdem weist das neue Brenngas wesentliche Vorteile gegenüber Acetylen
bei Lagerung und Transport auf. Es kann unter Druck verflüssigt werden und in üblichen
Flaschen, in Tankwagen oder
Lastwagen oder in irgendeinem geeigneten
Massentransportmittel versandt werden. Dies ist mit Acetylen, das in Aceton aufgelöst
sein muß und in einer gepackten Flasche transportiert werden muß, nicht möglich.
Auf Grund des Acetons und der Packung oder des Füllmaterials wiegt eine Standardacetylenflasche
etwa 109 kg. Davon sind nur etwa 9,1 kg tatsächlich Acetylen. Dagegen wiegt eine
volle Flasche etwa der gleichen Größe, die das neue Brenngas enthält, etwa 50 kg,
wovon 27 kg Brennstoff sind. Auf diese Weise kann pro Volumeinheit des zur Verfügung
stehenden Raumes beträchtlich mehr neues Brenngas gelagert oder transportiert werden.
-
Der Primärbrennstoff in dem erfindungsgemäßen Brenngas ist Methylacetylen,
Propadien oder Gemische davon. Wenn Methylacetylen und/oder Propadien in Mengen
über etwa 78 Molprozent entweder in der Gasphase oder der flüssigen Phase vorhanden
sind, besteht die Möglichkeit der Explosion. Daher ist, wenn Methylacetylen oder
Propadien unter Druck gelagert werden, ein Verdünnungsgas notwendig, um die Explosionsgefahr
zu vermindern. Eine wirksame obere Grenze des gesamten Methylacetylen- und Propadien-Gehaltes
des Brennstoffs in Gas-oder - flüssiger Phase liegt dann bei 75 Molprozent. . .
-
Wenn der Prozentgehalt an Primärbrennstoff Methylacetylen und/oder
Propadien in der Gasphase unter 48 Molprozent liegt, nähert sich der Heizwert des
Brenngases dem der Verdünnungsgase. Der niedrigst erwünschte Gehalt an Primärbrennstoff
in der Gasphase liegt also zu jeder Zeit während der Entnahme des Brennstoffs aus
dem Vorrat bei 48 Molprozent, wobei ein Gehalt an Primärbrennstoff von etwa 60 Molprozent
oder mehr bevorzugt wird.
-
Der Rest des Brenngases besteht im wesentlichen aus zwei Verdünnungsmittelbestandteilen,
nämlich einmal aus Propan und/oder Propylen und zum anderen aus gesättigten und/oder
olefinisch ungesättigten Kohlenwasserstoffen mit 4 Kohlenstoff atomen.
-
Zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Brenngas geeignete Kohlenwasserstoffe
mit 4 Kohlenstoff atomen sind n-Butan, Isobutan, Buten-1, Buten-2, Butadien, Isobuten
und Gemische davon. Bevorzugte Konzentrationen an Propylen und/oder Propan liegen
im allgemeinen bei 11 bis 38 Molprozent des Gesamtbrenngases. Wenn weniger als 11
Molprozent verwendet werden, liegen die Konzentrationen an Primärbrennstoff in dem
anfangs entnommenen Gas gewöhnlich oberhalb der bevorzugten oberen Grenze. Die Verwendung
von mehr als 38 Molprozent liefert im allgemeinen ein Brenngas, das anfangs einen
geringeren Gehalt an Primärbrennstoff aufweist, als der bevorzugten unteren Grenze
entspricht, dessen Gehalt an Primärbrennstoff jedoch steigt, wenn die Gasentnahme
über der Flüssigkeit fortschreitet, bis die Konzentration des Primärbrennstoffs
die bevorzugte maximale Grenze in dem Gas überschreitet.
-
Bevorzugte Konzentrationen an Kohlenwasserstoffen mit 4 Kohlenstoffatomen
in dem Gemisch liegen im allgemeinen bei 2 bis 14 Molprozent des Brenngasgemisches.
Wenn weniger als 2 Molprozent anfangs vorhanden sind, wird im allgemeinen eine unzureichende
Menge an Kohlenwasserstoffen mit 4 Kohlenstoffatomen nach etwa 50°/oiger Entnahme
zurückbleiben, so daß die Primärbrennstoffkonzentration die bevorzugte maximale
Grenze überschreitet. Wenn mehr als 14 Molprozent vorliegen, nimmt die Konzentration
an Primärbrennstoff in dem Gas ab, wenn die Entnahme fortschreitet, bis die Konzentration
unter das bevorzugte Minimum absinkt.
-
Im Gebrauch kann das erfindungsgemäße Brenn-oder Kraftgas meist in
der gleichen Weise wie übliche Gase gehandhabt werden, mit einigen geringfügigen
Angleichungen in der Technik, um die gewöhnlich erzielbaren höheren Flammentemperaturen
anzupassen.
-
Die Erfindung wird durch die folgenden Versuchsreihen, in denen Brenngasgemische
innerhalb der Bereichsgrenzen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet wurden,
erläutert. Jedes Gemisch wurde analysiert und bezüglich der Flammentemperatureigenschaften
sowie der Metallschneideeigenschaften unter Bedingungen, die denen in der Metallschneidpraxis
verwendeten ähnlich sind, geprüft. Die Bestandteile jeder Zusammensetzung sind in
der Tabelle ausgedrückt als Molprozent der Zusammensetzung wiedergegeben.
| Beispiel Methylacetylen Propadien Propan Propylen Andere Bestandteile |
| in Molprozent in Molprozent in Molprozent in Molprozent in
Molprozent |
| 1 - 65 25 - 10 n-Butan |
| 2 - 65 - 25 10Isobuten |
| 3 - 65 25 - 10Isobuten |
| 4 - 65 - 25 101-Buten |
| 5 - 65 - 25 10 n-Butan |
| 6 - 65 25 - 10Isobutan |
| 7 65 - 25 - 10 n-Butan |
| 8 65 - 25 - 10Isobuten |
| 9 65 - - 25 10Isobutan |
| 10 30 35 25 - 10Isobutan |
| 11 30 35 30 - 5Isobutan |
| 12 25 40 30 - 51,3-Butadien |
| 13 40 25 30 - 51,3-Butadien |
| 14 28 40 20 8 4 n-Butan |
| 15 25 40 20 5 2 n-Butan |
| 21-Buten |
| 2 Isobuten |
| 21,3-Butadien |
| 2 Isobutan |
Praktisch in allen Beispielen wurden Flammentemperaturen gewünschter
Höhe erhalten und größere Metallschneidgeschwindigkeiten erreicht als mit Acetylen
oder Propan.