EP0492269B1 - Gaseous 4-components combustible comprising acetylene and suitable for storage and transportation in liquefied state - Google Patents
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- EP0492269B1 EP0492269B1 EP91121188A EP91121188A EP0492269B1 EP 0492269 B1 EP0492269 B1 EP 0492269B1 EP 91121188 A EP91121188 A EP 91121188A EP 91121188 A EP91121188 A EP 91121188A EP 0492269 B1 EP0492269 B1 EP 0492269B1
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
- C10L3/02—Compositions containing acetylene
Definitions
- the invention relates to a multi-component fuel gas mixture with a main part of acetylene and a main part of ethylene, the mixture being manageable in cryogenic, liquefied form.
- acetylene is an extremely advantageous fuel gas, which is clearly superior to other fuel gases such as methane and propane in terms of properties such as flame temperature, primary flame output and ignition speed.
- other fuel gases such as methane and propane in terms of properties such as flame temperature, primary flame output and ignition speed.
- Acetylene is a fuel gas with a positive enthalpy of formation and, under certain conditions, continuous decay can only occur under certain conditions without additional energy and without oxygen. For this reason, acetylene must not simply be stored in "normal" gas cylinders with higher pressures because this creates safety-intolerable conditions.
- combustible gas mixtures which can be handled as liquid gas have now been proposed, which result in largely safe handling and at the same time have acceptable combustible gas properties.
- These include, in particular, three-component mixtures of acetylene, ethylene and propane or propylene (propane or propylene are so-called C3-hydrocarbons) .
- These known three-component mixtures can be divided into two groups, with one of the mixing groups in addition to the important acetylene component (components from 15 to 50 vol % are mentioned) high ethylene fractions and in which other high propane or propylene fractions are proposed as the second essential mixture fractions.
- the third part of the mixture in each group is the gas not yet mentioned, i.e. the C3 hydrocarbon on the one hand and ethylene on the other (see EP-PS 0 060 769 and Chemical Abstracts, 84 (1976) 26, abstract 18 23 65 n) .
- the problem to be solved by the present invention arises from this problem, namely to create a fuel gas mixture which can be handled as liquid gas and which provides the best possible flame properties, largely in the direction of pure acetylene, which has a lower density in gaseous form than air and which is nevertheless present in everyone Operating situation meets high safety requirements.
- This object is achieved with a fuel gas mixture that is in the liquid phase 22 to 32 mol% acetylene, 1 to 4 mol% of a C3 hydrocarbon, 10 to 20 mol% of ethane and the rest of ethylene, thus contains about 67 to 44 mol% of ethylene, with higher proportions of C3 hydrocarbon and ethane also tending to be more advantageous toward higher acetylene values.
- a fuel gas which, with good performance and a lower density than air, also has a high level of safety.
- An essential safety aspect is that, in the fuel gas mixtures according to the invention, the acetylene content in the gas volume present above the stored quantity of liquid gas does not increase beyond critical values even when fuel gas is removed from the gas phase.
- ethylene is again the most volatile part of the liquid phase in the case of fuel gases according to the invention and thus decreases most strongly in the course of emptying, while the C3 hydrocarbon has the opposite property and the contrary behavior and thus counteracts the decrease in ethylene with a C3 increase is.
- the consequence of this is a far-reaching "stabilization" of the acetylene content in the liquid phase and also in the gas phase over the entire emptying process. This also applies, especially in the worst case of gaseous extraction.
- the case of liquid withdrawal represents the less critical and preferable case in practical use, since the mixture proportions are not subject to any significant change.
- the 4-component mixtures according to the invention thus achieve advantages over the known mixtures, above all in the sense of an increased proportion of acetylene, with the same level of safety.
- Compositions have particularly advantageous fuel gas mixtures according to the invention 24 to 28 mol% acetylene, 2 to 3 mol% of C3 hydrocarbon, preferably propylene, 13 to 17 mol% of ethane and the rest (about 61 to 52 mol%) of ethylene.
- the gas mixtures proposed according to the invention are shown as a framed area.
- the ethane and ethylene fractions have been combined to make a total of 4 components in the three-component diagram.
- the ethylene-ethane scale is viewed as a pure ethylene scale
- the three-substance mixtures according to EP-PS 0 060 769 can be entered in this diagram for illustration (area within the additionally marked points).
- the fuel gas mixtures proposed here are equipped with higher proportions of acetylene in comparison to these three-substance mixtures and thus have more pronounced properties of acetylene in the flame properties.
- C3 hydrocarbon are provided in the mixtures according to the invention, which keep the density of the resulting fuel gas low. However, a sufficient stabilizing effect for the mixture is nevertheless achieved.
- Exact versions can also be seen in part in FIG. 2, in which acetylene concentrations in the gas phase are plotted with 97% emptying compared to initial concentrations of acetylene in the liquid (emptying by removal of gas).
- 3-component mixtures are also entered, in each case the propylene fraction line which represents the limit to higher densities than air is emphasized.
- the mixture of 22; 2: 15: 61 is included in this diagram as point C. It can again be clearly seen that the comparative three-substance mixtures give significantly higher acetylene fractions in the gas phase at high emptying stages with the same initial concentration of acetylene in the liquid.
- a liquid gas fuel gas according to the invention which is optimized in many aspects, consists of 26 mol% acetylene, 3 mole% propylene 15 mole% ethane and 56 mole% ethylene.
- This is advantageously stored at temperatures between -60 and -80 ° C and under pressures of 4 to 6 bar and thus also made available to the consumer.
- this fuel gas is advantageously removed in the liquid state, sent via an evaporator and then fed to the point of use.
- the fuel gas mixtures according to the invention are efficient, meet high safety requirements and are easy to handle as liquefied gases within the limits known for acetylene. They offer the possibility of a safe and efficient fuel gas supply based on liquid gas with advantages such as large storage capacity with comparatively small space requirements and low weight.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Mehrkomponenten-Brenngasmischung mit einem Hauptanteil Acetylen sowie einem Hauptanteil Ethylen, wobei die Mischung in tiefkalter, verflüssigter Form handhabbar ist.The invention relates to a multi-component fuel gas mixture with a main part of acetylene and a main part of ethylene, the mixture being manageable in cryogenic, liquefied form.
Acetylen ist auf seine Anwendungseigenschaften bezogen ein überaus vorteilhaftes Brenngas, das anderen Brenngasen wie Methan, Propan hinsichtlich von Eigenschaften wie Flammentemperatur, Primärflammenleistung und Zündgeschwindigkeit deutlich überlegen ist. Es besitzt jedoch, basierend auf seinem molekularen Aufbau und dadurch bedingtem Energieinhalt Charakteristika, die seine Speicherung, seinen Transport und die Verbraucherversorgung schlechthin mit speziellen Anforderungen beaufschlagen. Acetylen ist nämlich ein Brenngas mit positiver Bildungsenthalpie, und es kann deshalb unter bestimmten Bedingungen ohne zusätzliche Energie und ohne Sauerstoff nur durch eine Zündenergie verursacht zu einem fortlaufenden Zerfall kommen. Aus diesem Grund darf Acetylen auch nicht einfach in "normalen" Gasflaschen mit größeren Drücken gespeichert werden, da dabei sicherheitstechnisch untolerierbare Bedingungen entstehen. Das Speicherproblem bei Acetylen wird bislang dadurch überwunden, daß man dieses Brenngas in einem Lösungsmittel gelöst und unter vergleichsweise niedrigem Druck ( < ca.25 bar) in Speicherbehältern aufbewahrt, wobei besagte Lösung darüber hinaus noch in einer zementartigen, den Speicherbehälter vollständig ausfüllenden, porösen Masse verteilt ist. Diese besondere Art der Gasspeicherung bringt allerdings ein vergleichsweise schlechtes Verhältnis von enthaltener Gasmenge zu transportiertem Gewicht mit sich. Deshalb sind bereits auch eine Mehrzahl von Vorschlägen bekannt, die auf diesen Umstand eingehen und versuchen, diese Situation zu verbessern.In terms of its application properties, acetylene is an extremely advantageous fuel gas, which is clearly superior to other fuel gases such as methane and propane in terms of properties such as flame temperature, primary flame output and ignition speed. However, based on its molecular structure and the resulting energy content, it has characteristics that place special demands on its storage, transport and consumer supply. Acetylene is a fuel gas with a positive enthalpy of formation and, under certain conditions, continuous decay can only occur under certain conditions without additional energy and without oxygen. For this reason, acetylene must not simply be stored in "normal" gas cylinders with higher pressures because this creates safety-intolerable conditions. The storage problem with acetylene has so far been overcome by dissolving this fuel gas in a solvent and storing it in storage containers at comparatively low pressure (<approx. 25 bar), the said solution also being in a cement-like, porous mass that completely fills the storage container is distributed. However, this particular type of gas storage entails a comparatively poor ratio of the amount of gas contained to the weight transported. For this reason, a large number of proposals are already known that address this fact and try to improve this situation.
Eine altbekannte Lösungsidee für diese Problemstellung besteht darin, Acetylen in Reinform oder unter Zumischung eines weiteren Gases gegebenenfalls unter Druck unter den Siedepunkt abzukühlen, und es als verflüssigtes Gas zur Verfügung zu stellen (siehe dazu DE-PS 71 45 52 v.1939). Da bei reinem Acetylen und bei Mischungen mit hohem Acetylenanteil hierbei trotzdem Sicherheitsprobleme auftreten - vor allem weil über derartigen Brenngasflüssigkeiten Gasvolumina mit extrem hohen Acetylenanteilen entstehen - ist diese Lösung unbefriedigend und man kommt so schließlich auf Gasmischungen,die einen Kompromiß zwischen sicherheitstechnischen und anwendungstechnischen Anforderungen bilden. Hinsichtlich der Bedürfnisse von der Anwendungsseite wird dabei im allgemeinen ein möglichst acetylenähnliches Brenngas angestrebt, also ein Brenngas
- mit möglichst hoher Flammentemperatur und Primärflammenleistung sowie guter Zündgeschwindigkeit,
- mit einer Dichte, die wie beim Acetylen unterhalb der von Luft liegt,
- mit über die Entleerungszeit der zugehörigen Speicherbehälter hinweg konstanten Eigenschaften sowie
- mit Sicherheitseigenschaften, die den Anforderungen in allen möglichen Betriebssituationen gerecht werden.
- with the highest possible flame temperature and primary flame output as well as good ignition speed,
- with a density that, like acetylene, is below that of air,
- with constant properties over the emptying time of the associated storage tanks as well
- with safety features that meet the requirements in all possible operating situations.
Ausgehend von diesen und ähnlichen Vorgaben wurden nun bereits als Flüssiggas handhabbare Brenngasgemische vorgeschlagen, die eine weitgehend sichere Handhabung ergeben und dabei annehmbare Brenngaseigenschaften aufweisen. Dazu gehören insbesondere Dreistoffgemische aus Acetylen, Ethylen und Propan oder Propylen ( Propan oder Propylen sind sogen. C₃-Kohlenwasserstoffe).Diese bekannten Dreistoffgemische lassen sich in 2 Gruppen einteilen, wobei bei der einen Mischungsgruppe neben dem wichtigen Acetylenanteil (Anteile von 15 bis 50 Vol% sind genannt) hohe Ethylenanteile und bei der anderen hohe Propan- oder Propylenanteile als zweiter wesentlicher Mischungsanteil vorgeschlagen sind. Den dritten Mischungsanteil bildet in jeder Gruppe das jeweils noch nicht genannte Gas, also einerseits der C₃-Kohlenwasserstoff und andrerseits das Ethylen (siehe dazu die EP-PS 0 060 769 sowie Chemical Abstracts, 84 (1976) 26, Zusammenfassung 18 23 65 n).On the basis of these and similar specifications, combustible gas mixtures which can be handled as liquid gas have now been proposed, which result in largely safe handling and at the same time have acceptable combustible gas properties. These include, in particular, three-component mixtures of acetylene, ethylene and propane or propylene (propane or propylene are so-called C₃-hydrocarbons) .These known three-component mixtures can be divided into two groups, with one of the mixing groups in addition to the important acetylene component (components from 15 to 50 vol % are mentioned) high ethylene fractions and in which other high propane or propylene fractions are proposed as the second essential mixture fractions. The third part of the mixture in each group is the gas not yet mentioned, i.e. the C₃ hydrocarbon on the one hand and ethylene on the other (see EP-
Bei diesen Gemischen besitzen diejenigen, die relativ hohe Anteile Propan oder Propylen und auch relativ hohe Anteile Acetylen aufweisen (Gemische gemäß dem Chemic.Abstract) den Nachteil, daß sie schwerer als Luft sind und sich somit für bestimmte Anwendungsfälle im Gegensatz zu reinem Acetylen nicht eignen, z.B. für den Einsätzen in Kellerräumen, bei unterirdischen Einsätzen und beim Schiffsbau. Andererseits erweisen sich die Gemische gemäß der besagten EP-PS mit hohem Ethylenanteil (ca. 70 Vol%), etwa 15 bis 25 Vol% Acetylen sowie ca.10 Vol%eines C₃-Kohlenwasserstoff, als Brenngase, die zwar wenigstens zum Teil leichter als Luft sind, deren sicherheitstechnische Verhalten jedoch in bestimmten Betriebszuständen - abhängig von der Mischungszusammensetzung - kritisch ist (wie weiter unten im einzelnen gezeigt wird) und deren Leistungsvermögen im Vergleich zum reinem Acetylen doch Wünsche offen läßt.With these mixtures, those which have relatively high proportions of propane or propylene and also relatively high proportions of acetylene (mixtures according to the Chemical.Abstract) have the disadvantage that they are heavier than air and are therefore unsuitable for certain applications, in contrast to pure acetylene , for example for use in basements, underground operations and shipbuilding. On the other hand, the mixtures according to said EP-PS with a high ethylene content (about 70 vol%), about 15 to 25 vol% acetylene and about 10 vol% of a C₃ hydrocarbon, as fuel gases, which are at least partially lighter than Are air, the safety-related behavior of which, however, is critical in certain operating states - depending on the composition of the mixture (as detailed below) is shown) and their performance compared to pure acetylene leaves nothing to be desired.
Aus dieser Problematik ergibt sich nun die Aufgabenstellung zu vorliegenden Erfindung, nämlich eine als Flüssiggas handhabbare Brenngasmischung zu schaffen,die möglichst gute und weitgehend in Richtung von reinem Acetylen gehende Flammen- eigenschaften liefert, die gasförmig eine geringere Dichte als Luft aufweist und die trotzdem in jeder Betriebs- situation hohen sicherheitstechnischen Anforderungen gerecht wird.The problem to be solved by the present invention arises from this problem, namely to create a fuel gas mixture which can be handled as liquid gas and which provides the best possible flame properties, largely in the direction of pure acetylene, which has a lower density in gaseous form than air and which is nevertheless present in everyone Operating situation meets high safety requirements.
Diese Aufgabe wird mit einem Brenngasgemisch gelöst, das in der Flüssigphase
22 bis 32 Mol% Acetylen,
1 bis 4 Mol% eines C₃-Kohlenwasserstoffs,
10 bis 20 Mol% Ethan und den Rest Ethylen,
also etwa 67 bis 44 Mol% Ethylen enthält, wobei zu höheren Acetylenwerten hin in der Tendenz auch höhere Anteile C3-Kohlenwasserstoff und Ethan vorteilhafter sind.This object is achieved with a fuel gas mixture that is in the liquid phase
22 to 32 mol% acetylene,
1 to 4 mol% of a C₃ hydrocarbon,
10 to 20 mol% of ethane and the rest of ethylene,
thus contains about 67 to 44 mol% of ethylene, with higher proportions of C3 hydrocarbon and ethane also tending to be more advantageous toward higher acetylene values.
Mit dieser spezifischen Mischung von 4 "Einzel"-Brenngasen ist ein Brenngas gegeben, das bei gutem Leistungsvermögen und geringerer Dichte als Luft gleichzeitig ein hohes Maß an Sicherheit aufweist. Ein wesentlicher Sicherheitsaspekt besteht darin, daß sich bei den erfindungsgemäßen Brenngasmischungen der Acetylenanteil auch in dem über der abgespeicherten Flüssiggasmenge vorhandenen Gasvolumen auch bei Entnahme von Brenngas aus der Gasphase nicht über kritische Werte erhöht. In der Betriebssituation der gasförmigen Entnahme, die ja nicht nur durch standardmäßige Gasentnahme entstehen kann sondern auch durch das normale Abblasen eines Flüssiggasspeichers bei Überschreiten eines oberen Grenzdrucks, ergibt sich nämlich das bei Flüssigkeitsmischungen allgemein bekannte Entmischungsproblem, d.h. daß die leichter flüchtigen Bestandteile aus der Flüssigkeit überproportional abgeführt werden während sich die weniger flüchtigen Bestandteile in der Flüssigkeit anreichern und so mit zunehmender Entleerung eine nicht unerhebliche Anteilsverschiebung entsteht.With this specific mixture of 4 "single" fuel gases, a fuel gas is given which, with good performance and a lower density than air, also has a high level of safety. An essential safety aspect is that, in the fuel gas mixtures according to the invention, the acetylene content in the gas volume present above the stored quantity of liquid gas does not increase beyond critical values even when fuel gas is removed from the gas phase. In the operating situation of gaseous extraction, which can arise not only from standard gas extraction but also from the normal blowing off of a liquid gas storage device when an upper limit pressure is exceeded, this is the case with liquid mixtures Commonly known separation problem, ie that the more volatile constituents are disproportionately removed from the liquid while the less volatile constituents accumulate in the liquid and a not inconsiderable proportion shift occurs with increasing emptying.
Bei den bekannten Dreistoffgemischen aus Ethylen, Acetylen und Propylen bedeutet dies, daß im Gas über der Flüssigkeit Ethylen wegen der größten Flüchtigkeit überpropotional enthalten ist. Dies gilt vor allem zu Beginn der Entleerung eines neu gefüllten Flüssiggasbehälters. Mit zunehmender Entleerung nimmt jedoch der Ethylenanteil in der Flüssigkeit und im Gas überproportional ab, und der Einfluß der zweitflüchtigsten Komponente, nämlich des Acetylens, wird stärker, d.h. seine relativen Anteile erhöhen sich (gilt alles für die Entnahme von Gasphase). Dies führt dazu, daß bei weitgehender Entleerung sehr hohe Acetylenanteile vor allem in der Gasphase oberhalb der Flüssigphase möglich sind und somit die bekannten und eingangs geschilderten Sicherheitanforderungen wie bei Reinacetylen relevant werden. Um dies zu vermeiden müssen also hohe Acetylenanteile - also jedenfalls Acetylenanteile die deutlich über dem 50%-Wert liegen - vermieden werden. Daraus ergibt sich eine stark einschränkende Bedingung für die in Rede stehenden Mehrkomponentenbrenngase.In the case of the known three-substance mixtures of ethylene, acetylene and propylene, this means that ethylene is contained in the gas above the liquid because of the greatest volatility. This is especially true at the start of emptying a newly filled liquid gas container. However, with increasing emptying, the ethylene content in the liquid and in the gas decreases disproportionately, and the influence of the second most volatile component, namely acetylene, increases, i.e. its relative proportions increase (everything applies to the withdrawal of gas phase). This leads to the fact that very high levels of acetylene, especially in the gas phase above the liquid phase, are possible with extensive emptying, and the known safety requirements described at the outset, as with pure acetylene, become relevant. To avoid this, high acetylene fractions - that is, acetylene fractions that are significantly above the 50% value - must be avoided. This results in a very restrictive condition for the multi-component fuel gases in question.
Mit den erfindungsgemäßen Brenngasgemischen wird jedoch auch vor diesem Hintergrund ein gutes Ergebnis erzielt, da die vorgeschlagenen 4-Koponentenmischungen tatsächlich gerade den Acetylenanteil in der Gasphase in der geschilderten kritischen Betriebssituation(gasförmige Entnahme bis zu hohem Entleerungsgrad) vergleichsweise niedrig halten. Tiefergehend ist diese Eigenschaft des vorgeschlagenen Brenngases wohl darauf zurückzuführen, daß zum einen Ethan von der Flüchtigkeit sehr Nahe bei Acetylen liegt ist (fast gleich liegende Siedetemperaturen). Dies bewirkt - wegen des gleichartigen Flüchtigkeitsverhaltens - in allen Entleerungsphasen ein gleichbleibendes Verhältnis der beiden Bestandteile zueinander auf dem Niveau des Ausgangsverhältnisses, wobei dies vor allem auch für die Gasphase gilt. Darüber hinaus stellt zum anderen auch bei erfindungsgemäßen Brenngasen das Ethylen wiederum den flüchtigsten Anteil der Flüssigphase dar und vermindert sich somit im Entleerungsverlauf am stärksten, während der C3-Kohlenwasserstoff gerade die entgegengesetzte Eigenschaft und das konträre Verhalten aufweist und so der Ethylenabnahme eine C3-Zunahme engegensetzt ist. Die Folge davon ist eine weitreichende "Stabilisierung" des Acetylengehalts in der Flüssigphase sowie auch in der Gasphase über die gesamte Entleerung hinweg. Diese gilt auch und gerade beim ungünstigen Fall der gasförmigen Entnahme. Der Fall der Flüssigentnahme stellt demgegenüber ohnehin den unkritischeren und beim praktischen Einsatz vorzuziehenden Fall dar, da dabei die Gemischanteile keiner wesentlichen Änderung unterliegen. Insgesamt werden mit den erfindungsgemäßen 4-Komponentengemischen also Vorteile gegenüber den bekannten Gemischen vor allem im Sinne eines erhöhten Acetylenanteils bei gleicher Sicherheit erzielt.Against this background, however, a good result is achieved with the fuel gas mixtures according to the invention, since the proposed 4-component mixtures actually keep the acetylene content in the gas phase comparatively low in the described critical operating situation (gaseous removal up to a high degree of emptying). This property of the proposed fuel gas is probably due to the fact that ethane of volatility is very close to acetylene (boiling temperatures almost the same). Because of the similar volatility behavior, this results in a constant ratio of the two components to one another at the level of the initial ratio in all emptying phases, whereby this also applies above all to the gas phase. In addition, ethylene is again the most volatile part of the liquid phase in the case of fuel gases according to the invention and thus decreases most strongly in the course of emptying, while the C3 hydrocarbon has the opposite property and the contrary behavior and thus counteracts the decrease in ethylene with a C3 increase is. The consequence of this is a far-reaching "stabilization" of the acetylene content in the liquid phase and also in the gas phase over the entire emptying process. This also applies, especially in the worst case of gaseous extraction. In contrast, the case of liquid withdrawal represents the less critical and preferable case in practical use, since the mixture proportions are not subject to any significant change. Overall, the 4-component mixtures according to the invention thus achieve advantages over the known mixtures, above all in the sense of an increased proportion of acetylene, with the same level of safety.
Besonders vorteilhafte Brenngasgemische gemäß der Erfindung weisen dabei Zusammensetzungen mit
24 bis 28 Mol% Acetylen,
2 bis 3 Mol% C₃-Kohlenwasserstoff, vorzugsweise Propylen,
13 bis 17 Mol% Ethan sowie den Rest (etwa 61 bis 52 Mol%) Ethylen auf.Compositions have particularly advantageous fuel gas mixtures according to the invention
24 to 28 mol% acetylene,
2 to 3 mol% of C₃ hydrocarbon, preferably propylene,
13 to 17 mol% of ethane and the rest (about 61 to 52 mol%) of ethylene.
Brenngasgemische entsprechend diesen Zusammensetzungen besitzen die bereits geschilderten Eigenschaften wie gute Leistungsfähigkeit und hohe Sicherheit in besonders ausgewogener Weise. Dieser Aspekt sowie die erfindungsgemäßen Brenngasmischungen allgemein werden im folgenden anhand der Figuren 1 und 2 weiter erläutert:
- Fig.1
- ein angepaßtes Dreistoffdiagramm sowie einen Näherungsvergleich bekannter 3-Komponentengemische mit den erfindungsgemäßen 4-Komponentengemischen in diesem Dreistoffdiagramm;
- Fig.2
- Acetylenanteil in der Gasphase bei 97%iger Entleerung eines Speicherbehälters gegen den Ausgangsacetylengehalt in der Flüssigkeit angegeben sind, wobei Drei- und Vierstoffgemische eingetragen sind sowie die Grenzlinie zu höheren Dichten als Luft hervorgehoben ist und wobei die Entleerung über die Entnahme von Gasphase erfolgt.
- Fig. 1
- an adapted three-component diagram and an approximate comparison of known 3-component mixtures with the 4-component mixtures according to the invention in this three-component diagram;
- Fig. 2
- The percentage of acetylene in the gas phase given a 97% emptying of a storage tank against the initial acetylene content in the liquid is given, where three- and four-component mixtures are entered and the boundary line to higher densities than air is highlighted and the emptying takes place via the removal of the gas phase.
Im Dreistoffdiagramm (gleichschenkliges Dreieck, in dem jede Seite für die Auftragung eines Stoffs genutzt wird) der Figur 1 sind die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Gasmischungen als umrahmtes Gebiet dargestellt. Dabei sind die Ethan- und Ethylenanteile zu einer Summe zusammengefaßt worden, um so überhaupt eine Darstellung der 4 Komponenten im Dreistoffdiagramm zu ermöglichen. Betrachtet man die Ethylen-Ethan-Skala als reine Ethylen-Skala, so können in dieses Diagramm zur Veranschaulichung die Dreistoffgemische gemäß der EP-PS 0 060 769 eingetragen werden (Fläche innerhalb der zusätzlich markierten Punkte). Es ist zu erkennen, daß die hier vorgeschlagenen Brenngasgemische im Vergleich zu diesen Dreistoffgemischen mit höheren Acetylenanteilen ausgestattet sind und somit bei den Flammeneigenschaften betonter die Eigenschaften von Acetylen aufweisen. Daneben sind bei den erfindungsgemäßen Gemischen nur sehr niedere Anteile an C3-Kohlenwasserstoff vorgesehen, die die Dichte des sich ergebenden Brenngases niedrig halten. Dabei wird jedoch trotzdem eine ausreichende Stabilisierungswirkung für das Gemisch erzielt.In the three-substance diagram (isosceles triangle, in which each side is used for the application of a substance) of FIG. 1, the gas mixtures proposed according to the invention are shown as a framed area. The ethane and ethylene fractions have been combined to make a total of 4 components in the three-component diagram. If the ethylene-ethane scale is viewed as a pure ethylene scale, the three-substance mixtures according to EP-
Der aus sicherheitsgründen relevante Anteil an Acetylen in der Gasphase über der Flüsigkeit entwickelt sich bei gasförmiger Entnahme bei einem der Erfindung entsprechenden, flüssigen Ausgangsgemisch mit
gemäß der folgenden Tabelle, wobei die angegebenen Werte für den jeweiligen thermischem Gleichgewichtszustand bei 6 bar und -60°C gelten:
according to the following table, the values given for the respective thermal equilibrium at 6 bar and -60 ° C:
In Klammern sind dabei die Acetylenkonzentrationen für ein Dreistoffgemisch aus
22 % Acetylen,
6 % Propylen und
72% Ethylen
zum Vergleich angegeben. Man erkennt, daß der Acetylenanteil im Gas bei zunehmender Entleerung deutlich zunimmt. Dieser Effekt ist - wie aus der Tabelle geschlossen werden kann - bei den betrachteten Dreistoffgemischen deutlich ausgeprägter (Angaben in Klammern) als bei den betrachteten Vierstoff- gemischen (Werte in der Tabelle sind berechnete Werte für den jeweiligen Entleerungszusstand im thermischen Gleichgewicht). Aus Sicherheitsgründen sollte jedoch der Acetylenanteil in der Gasphase - wie oben erläutert - in allen Entleerungsstufen möglichst niedrig bleiben, um einen Acetylenzerfall auszuschließen. Hierbei wird mit dem erfindungsgemäßen Gemisch mit 48.2% Acetylenanteil im Gas bei 97%-iger ein Wert erreicht, der deutlich unter der einen guten Sicherheitsstandard kennzeichnenden 50%-Marke liegt.The acetylene concentrations for a three-substance mixture are given in brackets
22% acetylene,
6% propylene and
72% ethylene
given for comparison. It can be seen that the proportion of acetylene in the gas increases significantly with increasing emptying. As can be deduced from the table, this effect is much more pronounced in the three-substance mixtures considered (details in brackets) than in the four-substance mixtures considered (values in the table are calculated values for the respective evacuation state in thermal equilibrium). For safety reasons, however, the proportion of acetylene in the gas phase - as explained above - should remain as low as possible in all emptying stages in order to prevent acetylene decomposition. Here, with the mixture according to the invention with 48.2% acetylene content in the gas at 97%, a value is reached which is clearly below the 50% mark which characterizes a good safety standard.
Ebengemachte Ausführungen sind teilweise auch Figur 2 entnehmbar, in der Acetylenkonzentrationen in der Gasphase bei 97% Entleerung gegenüber Ausgangskonzentrationen von Acetylen in der Flüssigkeit aufgetragen sind (Entleerung durch Entnahme von Gas). Dabei sind neben den erfindungsgemäßen 4-Komponenten-Mischungen auch 3-Komponenten-Mischungen eingetragen, wobei jeweils jene Propylenanteils-Linie hervorgehoben ist, die die Grenze zu höheren Dichten als Luft darstellt. Die in obiger Tabelle zugrunde liegende Mischung von 22 ; 2 : 15 : 61 ist in diesem Diagramm als Punkt C enthalten. Es ist wiederum deutlich erkennbar, daß die Vergleichs-Dreistoffgemische bei gleicher Ausgangskonzentration von Acetylen in der Flüssigkeit deutlich höhere Acetylenanteile in der Gasphase in hohen Entleerungsstadien ergeben. Dabei verschlechtert sich dieses Sicherheitskriterium mit höher werdenden Ausgangsanteilen an Acetylen, wobei aus sicherheitsgründen kein Gemisch toleriert werden kann, das weit über 50% liegende Anteile an Acetylen in der Gasphase ermöglicht. Aus Fig. 2 ergibt sich so, daß mit den erfindungsgmäßen Gemischen ein um etwa 1/3 höherer Acetylenanteil in der Ausgangsflüssigkeit vorgesehen werden kann, als dies bei bekannten Dreistoffgemischen möglich ist, und wobei trotzdem ein gleicher Sicherheitsstandard hinsichtlich des Anteils an Acetylen in der Gasphase erhalten bleibt (siehe z.B. 50%-Linie in Fig.2).Exact versions can also be seen in part in FIG. 2, in which acetylene concentrations in the gas phase are plotted with 97% emptying compared to initial concentrations of acetylene in the liquid (emptying by removal of gas). In addition to the 4-component mixtures according to the invention, 3-component mixtures are also entered, in each case the propylene fraction line which represents the limit to higher densities than air is emphasized. The mixture of 22; 2: 15: 61 is included in this diagram as point C. It can again be clearly seen that the comparative three-substance mixtures give significantly higher acetylene fractions in the gas phase at high emptying stages with the same initial concentration of acetylene in the liquid. This safety criterion worsens with increasing initial proportions of acetylene, although for safety reasons no mixture can be tolerated that allows far more than 50% of the acetylene content in the gas phase. From Fig. 2 it follows that with the mixtures according to the invention one about 1/3 higher The proportion of acetylene in the starting liquid can be provided than is possible with known three-substance mixtures, and still maintains the same safety standard with regard to the proportion of acetylene in the gas phase (see, for example, 50% line in FIG. 2).
Ein erfindungsgemäßes Flüssiggas-Brenngas, das unter vielen Aspekten optimiert ist, besteht aus
26 Mol% Acetylen,
3 Mol% Propylen
15 Mol% Ethan und
56 Mol% Ethylen.A liquid gas fuel gas according to the invention, which is optimized in many aspects, consists of
26 mol% acetylene,
3 mole% propylene
15 mole% ethane and
56 mole% ethylene.
Dieses wird mit Vorteil bei Temperaturen zwischen -60 und -80°C und unter bei Drücken von 4 bis 6 bar gespeichert und so auch beim Vebraucher bereitgestellt. Zur Anwendung wird dieses Brenngas mit Vorteil im Flüssigzustand entnommen, über einen Verdampfer geschickt und dann der Verbrauchsstelle zugeführt.This is advantageously stored at temperatures between -60 and -80 ° C and under pressures of 4 to 6 bar and thus also made available to the consumer. For use, this fuel gas is advantageously removed in the liquid state, sent via an evaporator and then fed to the point of use.
Zusammenfassend kann festgehalten werden, daß die erfindungsgemäßen Brenngasgemische leistungsfähig sind, hohen Sicherheitsanforderungen genügen und als verflüssigte Gase im Rahmen der für Acetylen bekannten Einschränkungen gut handhabbar sind. Sie bieten somit die Möglichkeit einer sicheren und effizienten Brenngasversorgung auf Flüsiggasbasis mit Vorteilen wie großer Speicherkapazität bei vergleichsweise geringem Raumbedarf und geringem Gewicht.In summary, it can be stated that the fuel gas mixtures according to the invention are efficient, meet high safety requirements and are easy to handle as liquefied gases within the limits known for acetylene. They offer the possibility of a safe and efficient fuel gas supply based on liquid gas with advantages such as large storage capacity with comparatively small space requirements and low weight.
Claims (3)
- A multi-component combustible gas mixture having a main constituent acetylene and a main constituent ethylene, wherein the mixture can be handled in low-temperature, liquified form, characterised in that in the liquid phase, at least at the time of transfer into an associated storage container, the mixture is composed of
22 to 32 mol.% acetylene,
1 to 4 mol. % of a C₃-hydrocarbon,
10 to 20 mol.% ethane and the remainder ethylene thus
approximately 67 to 44 mol. % ethylene. - A multi-component combustible gas mixture as claimed in Claim 1, characterised in that it is composed of
24 to 28 mol.% acetylene,
2 to 3 mol.% C₃-hydrocarbon, preferably propylene or propane,
13 to 17 mol. % ethane and the remainder approximately 61 to 52 mol.% ethylene. - The storage of the combustible gas mixtures claimed in Claim 1 or 2, characterised in that the combustible gas mixtures are stored in the liquid state at temperatures below -50°C, preferably between -60 and -80°C, at pressures of between 2.5 and 7 bar, preferably at 4 to 6 bar.
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