DE2101410C3

DE2101410C3 - Verfahren zum Erhitzen, Schmelzen, Schweißen und Schneiden von Metallen

Info

Publication number: DE2101410C3
Application number: DE19712101410
Authority: DE
Inventors: Heinz DipL-Chem. Dr.rer. nat 8023 Pullach Karwat
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Filing date: 1971-01-13
Publication date: 1977-09-29

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhitzen, Schmelzen, Schweißen und Schneiden von Metallen mit einem Propin und/oder Propadien enthaltenden Brennstoffgemisch.

Zum Schweißen, Schneiden und ähnlichen Verfahren zur Bearbeitung von metallischen Werkstoffen ist bisher in erster Linie Acetylen als Brenngas verwendet worden, weil seine Flammenleistung und die Flammentemperatur außergewöhnlich hoch sind und weil es sich auf sämtlichen Gebieten der Autogentechnik mit gleichermaßen gutem Erfolg einsetzen läßt. Da Acetylen aber bereits in schwach komprimiertem Zustand zu explosionsartigem Selbstzerfall neigt, kann es nur unter Beachtung besonderer Vorsichtsmaßnahmen, z. B. in Stahlflaschen, die eine mit Aceton getränkte poröse Füllmasse enthalten, gelagert und/oder transportiert werden. Diejenige Menge Brenngas, die ein Behälter bestimmten Volumens bzw. Gewichts aufnehmen kann, ist daher bei Acetylen wesentlich geringer als bei anderen Gasen.

Dieser Nachteil wird vermieden, wenn man als Brenngas Gemische aus Propin und/oder Propadien sowie gesättigten und ungesättigten Cy und C₄-Kohlenwasserstoffen verwendet. So wird in der DT-PS 12 21758 ein Gemisch aus 48 bis 75 Mol°/o Propin und/oder Propadien, 11 bis 38 Mol°/o Propan und/oder Propylen und 2 bis 14 Mol% gesäfitigten und/oder olefinischen C₄-Kohlenwasserstoffen und in der DT-PS 12 46 930 ein Gemisch aus 76 bis 88 Mol% Propin und/oder Propadien, 15 bis 24 Mol % aus der Gruppe Normalbutan, Isobutan, 1-Buten, 2-Buten, Isobuten und 1,3 Butadien sowie 1 bis 10 Mol% aus der Gruppe Propan, Propylen und Cyclopropan vorgeschlagen.

Beim Verbrennen derartiger Gasgemische mit Sauerstoff wird eine hohe Temperatur erzeugt und sie können unter Druck verflüssigt und in den üblichen Behältern gelagert und transportiert werden. Ihr Nachteil besteht darin, daß in dem aus der Stahlflasche ausströmenden Gasgemisch zu Beginn der Entnahme der Anteil der leichterflüchtigen Bestandteile größer und der Anteil der schwererflüchtigen Bestandteile geringer ist als gegen Ende der Entnahme. Dies bedeutet, daß die Verbrennungseigenschaften nicht konstant bleiben, daß sich also die Bedingungen beim Schweißen und Schneiden mit dem Füllungsgrad des Behälters verändern. Die Anwesenheit von Stoffen,, die leichter flüchtig sind als Propadien und/oder Propin, hat außerdem zur Folge, daß sich letztere bei allmählich abnehmendem Füllungsgrad anreichern. Es muß· also dafür Sorge getragen werden, daß die Explosionsgrenze des Propins und/oder Propadiens, die bei etwa 78 Mol% CjH₄ in der Gasphase liegt, zu keinem Zeitpunkt der Entnahme überschritten wird. Bei dem erstgenannten bekannten ίο Gasgemisch geschieht dies dadurch, daß aus den Stahlflaschen nur maximal 95% des ursprünglich eingefüllten Gemisches abgezogen werden. Bei dem zweitgenannten bekannten Gasgemisch ist der Anteil der niedrigersiedenden Bestandteile zugunsten der höhersiedenden verringert. In beiden Fällen wird jedoch die Anwesenheit sowohl niedrigers,iedender als auch höhersiedender Bestandteile im Gasgemisch für notwendig erachtet.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein

Verfahren zum Erhitzen, Schmelzen, Schweißen und Schneiden von Metallen mit einem Propin und/oder Propadien enthaltenden Brennstoffgemisch zu schaffen, das es erlaubt, das Fassungsvermögen der Transport- und/oder Lagerbehälter besser auszunutzen und ein Brennstoffgemisch in konstanter, vom Füllungsgrad der Behälter unabhängiger Zusammensetzung zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgernäß dadurch gelöst, daß ein Gemisch verwendet wird, das die zur Stabilisierung der Gasphase vor dem Selbstzerfall von Propin und/oder Propadien nötigen Verdünnungsstoffe nur in Form von gesättigten und/oder olefinischen ^-Kohlenwasserstoffen enthält und daß dieses Gemisch seinem Behälter flüssig entnommen und dann verdampft wird.

Das Brennstoffgemisch besteht also im wesentlichen nur aus Propin und/oder Propadien und aus C₄-Kohlenwasserstoffer» als Verdünnungsmittel. Deren Menge ist dadurch bestimmt, daß der Gehalt an Propin und/oder Propadien in der über dem flüssigen Brennstoffgemisch befindlichen Gasphase stets unter der Grenze des Selbstzerfalls, also, wie bereits erwähnt, bei <78 Mol% CsH₄ liegen muß. Es ist jedoch zu beachten, daß sich dieser Zahlenwert auf bestimmte standardisierte Prüfbedingungen (16,5 ata; 68^CC; Zündenergie 100 Joule) bezieht; abweichende Prüfbedingungen können auch etwas abweichende Zusätze von C₄-Kohlenwasserstoffen erfordern.
Da die verschiedenen C₄-Kohlenwasserstoffe unterschiedliche Flüchtigkeiten aufweisen, sind die Anteile an diesen Kohlenwasserstoffen, die in dem flüssigen Brennstoffgemisch vorhanden sein müssen, um den Anteil an Propin und/oder Propadien in der Gasphase auf 78 Mol% zu begrenzen, ebenfalls unterschiedlich. So genügt bei der Anwendung von 2-Methylpropan als Verdünnungsmittel ein Gehalt von etwa 32 Mol%, während von dem schwererflüchtigen cis-Buten etwa 45 MoI⁰Zb zugesetzt werden müssen, um die nötige Verdünnung und Stabilisierung der Gasphase zu bewirken. Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung besteht dementsprechend darin, daß das flüssige Brennstoffgemisch mindestens 32 Mol% 2-Methylpropan enthält; gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß im flüssigen Brennstoffgemisch mindestens 45 Mol% cis-Buten vorhanden sind.

Um die vorteilhaften Brennstolffeigenschaften von

Propin und/oder Propadien gut ausnutzen zu können, ist es zweckmäßig, die angegebenen iMindestmengen nur

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möglichst wenig zu überschreiten.

Die Erfindung läßt sich auch unter Anv/endung der übrigen gesättigten oder olefinischen C₄-Kohlenwasserstoffe (n-C₄Hio, A-C₄H₈, trans-Buten) sowie von Gemischen aus zwei oder mehreren der aufgerührten C₄-Kohlenwasserstoffe mit Vorteil verwirklichen. Da die Flüchtigkeiten von n-C4H|o, K-C₄H₈ und trans-Buten sowie von Butadien-1,3 zwischen denen von 2-Methylpropan und cis-Bulen liegen, ergeben sich bei Anwesenheit dieser Kohlenwasserstoffe mittlerer Flüchtigkeit für die Gesamtmenge der als Verdünnungsmittel benötigten C₄- Kohlenwasserstoffe Werte zwischen etwa 32 und 45 Mol%.

Sowohl die zur Aufnahme des erfindungsgemäß zusammengesetzten flüssigen Brennstoffes bestimmten, ausschließlich für Flüssigentnahme eingerichteten Behälter als auch die Verdampfer sind Vorrichtungen bekannter Art. An letztere ist lediglich die Forderung zu stellen, daß ihre Heizleistung auch bei maximalem Brennstoffverbrauch eine schnelle und vollständige Verdampfung der Flüssigkeit gewährleistet. Als Heizmedium kann z.B. Wasser oder Luft dienen. Die Behälter können Stand- oder Transporttanks üblicher Ausführung mit einem tiefliegenden Flüssigentnahmeventil sein. Stahlflaschen mit Tauchrohr sind ebenfalls geeignet. Auch die üblichen St.ahlflaschen können ohne besonderen Aufwand eingesetzt werden, wenn sie während des Gebrauchs mit dem Entnahmeventil nach unten in eine Halterung eingesetzt werden.

Die Tatsache, daß der Brennstoff seinem Behälter erfindungsgemäß als Flüssigkeit entnommen wird, hat zur Folge, daß sich die Zusammensetzung des abgezogenen Gemisches im Verlauf der Entleerung praktisch nicht verändert, daß die Brenneigenschaften also gleichbleibend und vom Füllungsgrad des Behälters unabhängig sind und daß auch keine Anreicherung bestimmter Komponenten in dem aus der Stahlflasche noch nicht entnommenen Gemisch stattfindet. Aus diesem Grund ist es möglich, den Behälter vollständig zu entleeren, d. h. das Behältervolumen vollständig auszunutzen und damit die Zahl der Flaschenwechsel zu vermindern. Außerdem können, da der Dampfdruck der (^-Kohlenwasserstoffe relativ klein ist, Stahlflaschen mit geringerer Wandstärke verwendet werden. Besonders beachtenswert ist, daß wegen der Anwendung von C₄-Kohlenwasserstoffen als Verdünnungsmittel in einer Menge, die die Beschränkung des C₃H₄-Gehalts in der Gasphase auf einen unter der Grenze des Selbstzerfalls liegenden Wert gewährleistet, auch dann keine Anreicherung von C₃H₄ im Behälter stattfindet, wenn das Gemisch zufälligerweise nicht, wie es die Erfindung vorschreibt, als Flüssigkeit, sondern als Gas entnommen wird; auch bei fehlerhafter Handhabung der Stahlflasche besteht also keine Explosionsgefahr. Em weiterer Vorteil ist, daß neben dem Primärbrennstoff Propin und/oder Propadien nur mehr ein einziges Verdünnungsmittel, nämlich C₄-Kohlenwasserstoffe einzeln oder im Gemisch benötigt werden; damit vereinfachen sich sowohl die Lagerhaltung als auch die Einstellung der Gemischzusammensetzung, denn ss müssen ment mehr väe bei den bekannten Brenngasgemischen zweierlei Arten von Verdünnungskomponenten, nämlich außer den schwerersiedenden auch noch leichtersiedende Bestandteile, jeweils für sich gelagert und dem Primärbrennstoff zudosiert werden. Die Erfindung bietet schließlich auch den Vorteil, daß das anzuwendende Verdünnungsmittel in Form der C₄-Fraktion wie sie ζ B. aus den durch thermische Spaltung von Kohlenwasserstoffen erzeugten Gasgemischen abgetrennt wird, günstig zur Verfügung steht.

Claims

21 Ol 410 Patentansprüche:

1. Verfahren zum Erhitzen, Schmelzen, Schweißen und Schneiden von Metallen mit einem Propin und/oder Propadäen enthaltenden Brennstoffgemisch, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch verwendet wird, das die zur Stabilisierung der Gasphase voir dem Selbstzerfall von Propin und/oder Propadien nötigen Verdünnungsstoffe nur in Form von gesättigten und/oder olefinischen C₄-Kohlenwasserstoffen enthält und daß dieses Gemisch seinem Behälter flüssig entnommen und dann verdampft wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Gemisch mindestens 32 Mol% 2-Methylpropan enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Gemisch mindestens 45 Mol% eis-Buten enthält.