DE2006185A1 - Gaseous fuel mixture - Google Patents
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Description
DR. W. SCHALK· DIPL.-ING. P.WIRTH ; Dl PL.-I NG. G. DAN N EN BERG DR.V.SCHMIED-KOWARZIK -DR. P. WE IN HOLD · DR. D. GUDELDR. W. SCHALK DIPL.-ING. P.WIRTH; Dl PL.-I NG. G. DAN N EN BERG DR.V.SCHMIED-KOWARZIK -DR. P. WE IN HOLD DR. D. GUDEL
6 FRANKFURT AM MAIN vir/ntr 6 FRANKFURT AM MAIN vir / ntr
. ' BA-15U9. 'BA-15U9
Air Products and Chemicals, Inc. Widener Building 1339 Chestnut Street Philadelphia, Pa. / USA Air Products and Chemicals, Inc. Widener Building 1339 Chestnut Street Philadelphia, Pa. / UNITED STATES
• Gasförmige BrennstoffmischunK • Gaseous fuel mixture
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Oxybrenngasmischungen ("oxy fuel mixtures"), wie sie großtechnisch zum Erhitzen, Verbinden und Schneiden von Metallen verwendet werden. Große Mengen von Oxybrenngasmischungen werden in allen Phasen der Metallindustrie verwendet, und insbesondere in solchen Gebieten der metallverarbeitenden Industrie, die sich mit dem Schneiden beBissen,The present invention relates to oxy fuel mixtures ") as used on a large industrial scale for heating, joining and cutting metals. Large amounts of oxy-fuel gas mixtures are used in used in all phases of the metal industry, and especially in such areas the metalworking industry, who bit themselves with cutting,
Eine übliche Mischung ist die bekannte Acetylen/Sauerstoff-Mischung, die als Heiz-, Schneid- und Schweißbrenngasmischung verwendet wird. Acetylen hat den Nachteil, daß es nicht in Kupferleitungen befördert werden kann und explosiv unstabil wird bei Drucken über 1«05 AtU.A common mixture is the well-known acetylene / oxygen mixture, the is used as a heating, cutting and welding fuel gas mixture. acetylene has the disadvantage that it cannot be transported in copper pipes and becomes explosively unstable at pressures above 1 «05 AtU.
Ein anderer bekannter, in einer üxybrenngasmischung verwendeter Brennstoff wird in der US-Patentschrift 3 226 213 beschrieben. Die dort angegebene Mischung besteht aus Methylacetylen und/oder Propadien, Propan, Propylen und einem Kohlenwasserstoff mit k Kohlenstoffatomen; sie wird im folgenden als methylacetylenartiges Gas oder Methylacetyiengas bezeio-hnet. Obgleich diese Mischung als Brennstoff für .eine Oxybrennstoffmisohung zufriedenstellend ist, kann sie, ebenso wie Acetylen, nicht in Kupferleitungen befördert werden» Da dieses Brenngas eine Mischung ist, zeigt es weiterhinAnother known fuel used in an oxy fuel gas mixture is described in U.S. Patent 3,226,213. The mixture given there consists of methylacetylene and / or propadiene, propane, propylene and a hydrocarbon with k carbon atoms; it is referred to below as methylacetylene-like gas or methylacetylene gas. Although this mixture is satisfactory as a fuel for an oxy-fuel mixture, like acetylene, it cannot be carried in copper pipes. "Since this fuel gas is a mixture, it continues to show
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ein Verdampfungsdifferential, so daß die Zusammensetzung der Mischung variiert, wenn sie als Dampf aus einem unter Druck stehenden Lagerungsgefäß abgezogen wird. Es wurde auch gezeigt, daß eine oder mehrere Komponen-ten der Mischung unter bestimmten Bedigungen einer Polymerisation unterliegen, so daß im Lagerungsbehälter, Regler oder Brenner schädliche feste Teilchen gebildet werden.an evaporation differential so that the composition of the mixture varies, when withdrawn as vapor from a pressurized storage vessel. It has also been shown that one or more components of the mixture subject to polymerization under certain conditions so that harmful solid particles are formed in the storage container, regulator or burner will.
Zur Vermeidung der oben genannten Probleme wurde nun gefunden, daß man nach Mischen von Propylen mit einer Reinheit von mindestens 9^ # in Form eines Gases mit Sauerstoff dieees als wirksamen Ersatz für irgendeinen der oben genannten Brennstoffe verwenden kann. Die vorliegende Erfindung betrifft die Schaffung der Propylen/Sauerstoff -Mischung zur Erzielung der gewünschten Heiz-, Schneid- und Verbindungekapazität, wie sie bisher in Acetylen oder dem Gas der genannten Patentschrift angetroffen wurde.To avoid the problems mentioned above, it has now been found that after Mixing propylene with a purity of at least 9 ^ # in the form of a gas with oxygen they can use as an effective substitute for any of the fuels listed above. The present invention relates to the creation the propylene / oxygen mixture to achieve the desired heating, Cutting and connecting capacity as previously found in acetylene or the gas of the patent mentioned.
Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines verbesserten Brennstoffes für eine Oxybrennstoff mischung.The main object of the present invention is therefore to provide an improved one Fuel for an oxy-fuel mixture.
Ein weiteres Ziel ist die Schaffung einer verbesserten Oxybrennstoffmiso hung zur Verwendung beim Erhitzen, Verbinden und Schneiden von Metallen.Another aim is to provide an improved oxyfuel misuse for use in heating, joining and cutting metals.
Es wurde nun gefunden, daß man nach Mischen von mindestens 9^ # reinem Propylen mit Sauerstoff in einem Oxybrenn stoff brenner diese Mischungen für die meisten · Zwecke, wo Acetylen verwendet wird, und für alle Zwecke, wo das Brenngas der oben genannten Patentschrift verwendet wird, verwenden kann. Das Verhältnis von Sauerstoff zu Brennstoff bei Verwendung von Propylen sollte zwischen 2 und weniger als 4,5 *u 1 variieren· Teste haben gezeigt, daß das aböohiometrieohe Verhältnis bei Verwendung von Sauerstoff k,5 »u 1 ist« Weiterhin wurde It has now been found that after mixing at least 9 ^ # pure propylene with oxygen in an oxy fuel burner, these mixtures can be used for most purposes where acetylene is used, and for all purposes where the fuel gas of the above-mentioned patent is used , can use. The ratio of oxygen to fuel in use of propylene and less should 4.5 * u 1 · vary tests have shown that the aböohiometri eohe ratio when using k of oxygen, 5 »u 1 'Further, as between 2
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- 3 —
gefunden, dal3 für die meisten Schneidverfahren weniger als stöchiometrische
Verhältnisse verwendet werden sollten, um eine Oxydation des zu bearbeitenden
Materials zu verhindern. Zum Schneiden und Hartlöten ist ein Bereich von 3 zu 1
bis weniger als ^,5 zu 1 zufriedenstellend, was von dem verwendeten Oxybrennstoff brenner abhängt. Zum Schweißen sollte das Verhältnis unter 3 zu 1,
vorzugsweise bei etwa 2,5 zu !,■>
liegen· - 3 -
found that for most cutting processes less than stoichiometric ratios should be used in order to prevent oxidation of the material to be machined. For cutting and brazing, a range of 3 to 1 to less than 1.5 to 1 is satisfactory, depending on the oxy-fuel torch used. For welding, the ratio should be below 3 to 1, preferably around 2.5 to!, ■> ·
Das Propylen sollte technisch rein sein, d.h. eine Reinheit von mindestens 9*4- % besitzen. Bis zu etwa 6 # Kohlenwasserstoff verunreinigungen können ohne nachteilige Wirkung auf die Oxy brennst off mischung toleriert werden.The propylene should be technically pure, ie have a purity of at least 9 * 4 % . Up to about 6 # hydrocarbon impurities can be tolerated with no adverse effect on the oxy fuel mixture.
Der Oxybrennstoffbrenner kann mit der flachen Standardspitze ("standard flat faced tip") oder einer leicht schalenförmigen Spitze("slightly cup or dish faced tip") versehen sein. Die flachen Spitzen werden gewöhnlich für Acetylen verwendet, während die flachen ader leicht gekrümmten Spitzen für Hethylacetylengas verwendet werden. Der Druck im Brenner kann über 1,05 Atü liegen. Brennerdrucke über 1,05 Atü sind zwacknäßig, da die höhere Austrittsgeschwindigkeit die Gesamtwirksamkeit des Brenners verbessert. Es ist unzweckmäßig, Acetylen bei Drucken über 1,05 Atü au verwenden, da Acetylen oberhalb 1,05 Atü explosiv unstabil vird. Das erfindungsgemäß verwendeten Propylen kann in Zylindern oder- Tanks gelagert werden und unter Verwendung üblicher Kupfer- oder Kupferlegierungsleitungen ohne irgendwelche Reaktion nit der Leitung zu entfernten Orten befördert werden· Dies ist bei keinem der oben genannten Brennstoffe der Fall, da diese bekanntlich mit dem Kupfer- oder Silberverbindungematerial unter Bildung eohädlioher und explosiver Aoetylide reagieren· The oxy fuel burner can be provided with the flat standard tip ("standard flat faced tip") or a slightly cup-shaped tip ("slightly cup or dish faced tip"). The flat tips are commonly used for acetylene, while the flat or slightly curved tips are used for ethyl acetylene gas. The pressure in the burner can be over 1.05 Atü. Burner pressures above 1.05 atmospheres are tough as the higher exit velocity improves the overall effectiveness of the burner. It is inexpedient to use acetylene at pressures above 1.05 atmospheres since acetylene becomes explosively unstable above 1.05 atmospheres. The propylene used in accordance with the invention can be stored in cylinders or tanks and transported to remote locations using conventional copper or copper alloy pipes without any reaction with the pipe. or silver compounds react with the formation of harmful and explosive aoetylides
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Da. Propylen fast rein ist und einen höheren Dampfdruck hat, schafft es wesentlich höhere Drucke als das Methylacetylengas oder andere, bekannte Brennstoffe, Ifcthylacetylengas oder ein anderer, üblicher Brennstoff, näinlich Propan, ergeben bei Temperaturen von -18 C. oder darunter keine ausreichenden Arbeitsdrücke-* Aufgrund des höheren Dampfdruckes von Propylen liegt bei diesen Temperaturen noch immer ein ausreichender Druck vor, weshalb Propylen bei diesen Temperaturen als Brennstoff verwendbar ist. Dadurch ist die Beförderu-ng von Propylen in nicht erhitzter Umgebung in den meisten Teilen des Landes möglich.There. Propylene, which is almost pure and has a higher vapor pressure, manages it significantly higher pressures than methylacetylene gas or other known fuels, Ethyl acetylene gas or another common fuel, namely propane Insufficient working pressures at temperatures of -18 C. or below- * Due to the higher vapor pressure of propylene is at these temperatures still sufficient pressure, which is why propylene at these temperatures can be used as fuel. This is the transportation of propylene possible in unheated environments in most parts of the country.
In Tabelle 1 sind Vergleichsdaten für bekannte Oxybrennstoffmischungen angegeben, die in einer Reihe kontrollierter Schneidtests getestet wurden. Bei den Tests wurden der Brennstoff- und Sauerstoff verbrauch sowie die Sohneidegeschwindigkeit bei der Herstellung von "drop-cuts" aus 1,25 cm dicken Schmiedeeisenplatten genau gemessen· Die Industrie kennt die Qualitätestandardwerte für die durch Oxybrennstoffmiechungen hergestellten ffdrop-cuts". ,Table 1 provides comparative data for known oxy fuel mixtures that were tested in a series of controlled cutting tests. In the tests, the fuel and oxygen were consuming and Sohneidegeschwindigkeit in the production of "drop-cuts" of 1.25 cm thick wrought iron plates accurately measured · The industry knows the quality Tate default values for products manufactured by Oxybrennstoffmiechungen ff drop-cuts ".,
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Brennstoff Brennstoff- Vorerhitz. Schneidegeschwind., Brenstoffverbrauch Verbrauch von vorherhitzt. Fuel fuel preheat. Schneidegeschwind., Brenstof f consumption consumption of vorherhitzt.
fluß; 1 Sauerstoff cm/min 28,3 1/30,4 m Sauerstoff; 28,3 1/30,4 m 1 . Schnittlänge Schnitt länge . flow; 1 oxygen cm / min 28.3 1 / 30.4 m oxygen; 28.3 1/30.4 m 1 . Cutting length cutting length .
Propan
Propylenpropane
Propylene
147 263147 263
Propylen 190Propylene 190
50:50 Propylen & 979 Propan *f* 50:50 propylene & 979 propane * f *
50:50 Propylen & 2-2 50:50 propylene & 2 - 2
·" Propan
co ^· "Propane
co ^
J^ Methylacetylengas" 249 ο '■J ^ methyl acetylene gas "249 ο '■
->^ Acetylen-> ^ acetylene
68.5 78.5 68,568.5 78.5 68.5
76.076.0
71.071.0
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26,026.0
22,222.2
24,3 11,024.3 11.0
O O CDO O CD
Aus der obigen Tabelle ist ersichtlich, daß die Oxy brennstoff mischungen aus der Verwendung von Propylen als Brennstoff komponente mindestens ebenso gut sind wie bekannte Treibstoffe für Oxybrennstoff mischungen.From the table above it can be seen that the oxy fuel mixtures the use of propylene as a fuel component are at least as good as known fuels for oxy fuel mixtures.
Tabelle 2 gibt die Ergebnisse von Durchlöcherungstests auf 2,5 cm dicken Schtledeasenplatten mit den Brennstoffen aus Tabelle 1. Beim Durchlöcherungstest wird ein Brenner in einem vorherbestimmten Abstand von der Platte geh-alten, und man mii3t die Zeit zum Erhitzen derPlatte mit eil er gegebenen Oxybrennstoffmischung auf eine Temperatur, bei welcher ein Strahl reinen Sauerstoffs die vollständige Durchdringung erreicht.Table 2 gives the results of Durchlöcherungstests to 2.5 cm thick Schtledeasenplatten with the fuels from Table 1. When Durchlöcherungstest a burner at a predetermined distance from the plate will go-old, and it mii3t the time for heating the plate with eil he given Oxybrennstoffmischung to a temperature at which a jet of pure oxygen reaches full penetration.
seit; seePerforation
since; lake
Brennerspitze zu
Plattes mmDistance from
Burner tip closed
Plate mm
*Me thy lace tylengas "Propylene & Propane (50:50)
* Me thy lace tylengas "
297252
297
610
6th
3,23.2
3.2
Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, daß die OxyJPropylen-Misohung mindestens ebenso gut oder besser als die bekannten Oxybrennatoffmisohungen ist. From Table 2 it can be seen that the oxy-propylene mixture is at least as good or better than the known oxy-propylene mixture.
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