阅读说明：本技术 一种以天然气为原料的火焰切割气 (Flame cutting gas using natural gas as raw material ) 是由 崔旭 于 2019-10-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及金属火焰切割技术领域,尤其涉及一种以天然气为原料的火焰切割气。一种以天然气为原料的火焰切割气,所述切割气由液化天然气和添加剂组成,其中,所述添加剂按重量份数,由下述组分组成：乙酸乙酯35-60份,戊烯16-30份,正戊烷15-20份,环己烷10-20份,山梨醇酐油酸酯2-6份。本发明提供的以天然气为原料的火焰切割气,添加剂价格低、易采购,能为天然气燃烧提供足够的中间化学体,来提高天然气在氧气中的燃烧速度,进而提高燃烧温度；具有生产工艺简单、使用安全、切割使用时不回火等特点,而且切割气比重比空气低,可进行室内作业。(The invention relates to the technical field of metal flame cutting, in particular to flame cutting gas taking natural gas as a raw material. The flame cutting gas is prepared from liquefied natural gas and an additive, wherein the additive comprises the following components in parts by weight: 35-60 parts of ethyl acetate, 16-30 parts of pentene, 15-20 parts of n-pentane, 10-20 parts of cyclohexane and 2-6 parts of sorbitan oleate. The flame cutting gas taking the natural gas as the raw material provided by the invention has the advantages that the additive is low in price and easy to purchase, and enough intermediate chemical bodies can be provided for the combustion of the natural gas, so that the combustion speed of the natural gas in oxygen is increased, and the combustion temperature is further increased; the cutting gas has the characteristics of simple production process, safe use, no tempering during cutting use and the like, has lower specific gravity than air, and can be used for indoor operation.)

一种以天然气为原料的火焰切割气

技术领域

本发明涉及金属火焰切割技术领域，尤其涉及一种以天然气为原料的火焰切割气。

背景技术

目前工业切割还是以乙炔气、丙烷为主，然而乙炔制取的原料-电石，由六次能源转换而获得，平均生产1吨电石耗电达3300～3500kWh和1吨焦碳，其废渣给生态环境所造成的严重污染已成为广受关注的社会问题。乙炔气能耗大、成本高、易燃易爆，严重损害资源，污染环境；丙烷切割因切割气燃烧温度不高，影响切割速度和质量，比空气重易聚集，发生事故的风险大，存在在有限空间不能作业的致命风险，导致国家一直没有广泛推广；天然气火焰切割已经在许多地区得到应用，但因为存在价格高、生产工艺复杂、产品质量不稳定得不利因素，还没有得到广泛推广。2015年王大力发明的《一种以天然气为原料的火焰切割气》专利号：ZL.201510227209.6，解决了天然气切割火焰温度的关键问题，但存在生产成本高、添加剂原料不易采购等问题。

天然气作为绿色环保能源在工业领域已得到广泛应用，天然气切割是利用天然气燃烧火焰的热能，将工件切割处金属预热到一定温度后喷出高速切割氧流，使预热处金属燃烧，并放出热量实行切割。天然气火焰切割是钢中的Fe在高纯度氧中燃烧的化学过程和借助切割氧流排除熔渣的物理过程相结合的一种加工方法，其切割的金属大多数是低碳钢。天然气火焰切割的实质是被切割的材料在纯氧中燃烧的过程，不是熔化过程。

整个气体火焰切割过程可分为互有关联的4个阶段：(1)起割点处金属表面用预热火焰加热到燃点，随之在切割氧中开始燃烧反应；(2)燃烧反应向金属下层进展；(3)排除燃烧反应生成的熔渣，沿厚度方向割开金属；(4)利用熔渣和预热火焰的热量将切口前缘的金属上层加热到燃点，使之继续与氧产生燃烧反应。上述四个过程不断重复，金属切割就连续地进行。

天然气沸点低(-161℃)，不受环境温度的影响，不存在气化问题，但其热值较低(35.32MJ/m³)，在氧气中的火焰温度仅为2538℃，不能满足气割的需要。现有技术通常添加助燃添加剂，添加剂按一定的比例与天然气混合，原有的割炬不变，配上专用割嘴，进而提高天然气的火焰温度。然而，现有的助燃添加剂种类繁多，性能不稳定，因此，亟需开发一种新型的能够用于金属切割的以天然气为原料的火焰切割气，以满足人们的需求。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种使用安全的以天然气为原料加入添加剂的火焰切割气，添加剂和天然气共同参与氧气中的燃烧反应，并为天然气燃烧提供中间化学体，来提高天然气在氧气中的燃烧速度，进而提高燃烧温度。为实现本发明的上述目的，本发明提供一种以天然气为原料的火焰切割气，是由液化天然气与添加剂组成；所述添加剂由乙酸乙酯、戊烯、正戊烷、环己烷、山梨醇酐油酸酯组成。

一种以天然气为原料的火焰切割气，所述切割气由液化天然气和添加剂组成，其中，所述添加剂按重量份数，由下述组分组成：

上述各组分之和为100重量份。

优选地，所述切割气由液化天然气和添加剂组成，其中，所述添加剂按重量份数，由下述组分组成：

上述各组分之和为100重量份。

进一步地，所述以天然气为原料的火焰切割气是由如下重量份数的组分组成的：液化天然气99.4-99.7份、添加剂0.3-0.6份，上述各组分之和为100重量份。。

本发明的另一目的是提供上述以天然气为原料的火焰切割气的制备方法。

一种以天然气为原料的火焰切割气的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，将添加剂各原料组分乙酸乙酯、戊烯、正戊烷、环己烷、山梨醇酐油酸酯加入容器内，混合，过滤后得添加剂，

其中，所述添加剂按重量份数，由下述组分组成：

山梨醇酐油酸酯2-6份，上述各组分之和为100重量份。

步骤2，按配方比例将添加剂加入液化天然气中，加入后混合均匀，即得液相以天然气为原料的火焰切割气，

其中，以天然气为原料的火焰切割气是由如下重量份数的组分组成的：液化天然气99.4-99.7份、添加剂0.3-0.6份，上述各组分之和为100重量份。

优选地，所述步骤2中，按配方比例将添加剂加入液化天然气中，加入后混合40分钟，即得液相以天然气为原料的火焰切割气。

所述以天然气为原料的火焰切割气的使用方法：在使用时，天然气切割气可用LNG低温瓶或将其气化后压缩到CNG钢瓶，送到工位上使用，还可以通过管道供气的方式使用。

与现有技术相比本发明的有益效果为：

本发明提供的以天然气为原料的火焰切割气，使用安全，切割使用时不回火，而且切割气比重比空气低，可进行室内作业。具体优点如下：(1)切割温度高：本发明切割气体在氧气中燃烧的温度可高达3380℃。(2)切割速度快：本发明切割气体在切割对比实验中发现，切割速度高于乙炔10％时，完全满足金属切割等高温加热要求。(3)切割质量好：本发明切割气体在切割时不塌边、不挂潭，切口断面光滑如镜，割缝细，工艺精度高。(4)安全性能好：由于天然气的***极限为5.3-14％，乙炔的***极限为2.5-80％，天然气不到乙炔的1/7；天然气比乙炔还轻，泄漏后散发的速度比乙炔快。(5)社会经济效益高：天然气属于清洁能源，且价格低，采购方便；乙酸乙酯、戊烯、正戊烷、环己烷、山梨醇酐油酸酯等添加剂的全部原料都属于常用化工产品；与王大力发明的《一种以天然气为原料的火焰切割气》专利号：ZL.2015102272096，所需要的添加剂成份：二苯甲醇份、对正丙基环己醇，属于精细化工产品，生产工艺复杂、价格高、不易采购。根据王大力发明的《一种以天然气为原料的火焰切割气》专利号：ZL.201510227209.6，所需要的添加剂成份和添加剂用量，本发明的添加剂成本不足其30％，可大幅降低成本。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例1

本实施例提供一种以天然气为原料的火焰切割气，是由如下重量份数的组分组成的：液化天然气99.7份、添加剂0.3份；所述添加剂是由如下重量份数的组分组成的：乙酸乙酯(46份)、戊烯(18份)、正戊烷(18份)、环己烷(15份)、山梨醇酐油酸酯(3份)。

所述以天然气为原料的火焰切割气的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、将添加剂各原料组分乙酸乙酯(46份)、戊烯(18份)、正戊烷(18份)、环己烷(15份)、山梨醇酐油酸酯(3份)加入容器内，混合过滤后得添加剂。

步骤2、将0.3份添加剂加入LNG罐内的99.7份液化天然气中，加入后混合40分钟，即得液相以天然气为原料的火焰切割气。

所述以天然气为原料的火焰切割气的使用方法：在使用时，本实施例以天然气为原料的火焰切割气用LNG低温钢瓶(液化天然气低温钢瓶)供气，送到工位上使用。

本实施例提供的以天然气为原料的火焰切割气的性能试验：

通过钢板的切割试验考察本实施例以天然气为原料的火焰切割气的使用性能，结果如表1所示。

表1：钢板切割试验结果。

实施例2

本实施例提供一种以天然气为原料的火焰切割气，是由如下重量份数的组分组成的：液化天然气99.6份、添加剂0.4份；所述添加剂是由如下重量份数的组分组成的：乙酸乙酯(52份)、戊烯(16份)、正戊烷(16份)、环己烷(13份)、山梨醇酐油酸酯(3份)。制备方法同实施例1。

实施例3

本实施例提供一种以天然气为原料的火焰切割气，是由如下重量份数的组分组成的：液化天然气99.5份、添加剂0.5份；所述添加剂是由如下重量份数的组分组成的：乙酸乙酯(50份)、戊烯(17份)、正戊烷(15份)、环己烷(15份)、山梨醇酐油酸酯(3份)。制备方法同实施例1。

实施例4

本实施例提供一种以天然气为原料的火焰切割气，是由如下重量份数的组分组成的：液化天然气99.4份、添加剂0.6份；所述添加剂是由如下重量份数的组分组成的：乙酸乙酯(55份)、戊烯(16份)、正戊烷(16份)、环己烷(11份)、山梨醇酐油酸酯(2份)。制备方法同实施例1。