JP3713275B2

JP3713275B2 - Strong hydrocarbons and their production and use

Info

Publication number: JP3713275B2
Application number: JP51317396A
Authority: JP
Inventors: エドワードフリッツ，ジェームズ
Original assignee: オクシリーンコーポレイション
Priority date: 1994-10-14
Filing date: 1994-10-14
Publication date: 2005-11-09
Anticipated expiration: 2020-11-09
Also published as: DE69433862D1; JPH09509981A; CA2178940C; ATE269893T1; CA2178940A1

Abstract

Fortified hydrocarbon torch gas is a mixture of a major portion by weight of hydrocarbon base gas such as liquefied petroleum gas (LPG) or natural gas and additive selected from 1,2-ethanediol, 1,2-propaned iol, 1,3-butanediol, glycerol, diethylene glycol, ethyle ne glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethyl acetate, n-propyl alcohol, isopropyl alcoho l, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, sec butyl alcohol, propionaldehyde, and b utyraldehyde.

Description

〔技術分野〕
本発明は、切断及び（又は）溶接トーチで用いるための、添加剤又は調整剤、特に二重添加剤（double additive）を添加することにより強力にした炭化水素に関する。
〔背景技術〕
切断及び（又は）溶接用トーチで用いるガスを、添加剤又は二重添加剤をそれらに添加することにより改良する種々の試みが今まで行われてきた。これら従来法のガスは、メタンからオクタンまでの種々の炭化水素からなり、あるものはプロパン及びブタンを含んでいた。例えば、１９２５年１２月１５日に公告されたハリス（Harris）による米国特許第１，５６５，９３５号明細書では、エチルエーテル（ジエチルエーテル）〔（Ｃ₂Ｈ₅）₂Ｏ又はＣ₄Ｈ₁₀Ｏ〕、又はメチルエーテル（ジメチルエーテル）〔（ＣＨ₃）₂Ｏ〕を添加することにより、メタン、エタン、プロパン、ブタン及びヘキサンからなる湿潤油井ガスを強化している。酸化エチルとも呼ばれているエチルエーテルを、プロパン、又はブタン及びプロパンを含むガスに添加することを提案している別の特許は、１９５０年７月４日に公告されたホワイト（White）による米国特許第２，５１３，７６９号明細書である。
１９５９年５月２７日に公告された英国特許第８１３，９８１号明細書〔オキシ・フェロレン社（Oxy-Ferrolene Limited）〕は、イソプロピルエーテル（ジイソプロピルエーテル）〔（ＣＨ₃）₂ＣＨ₂Ｏ、又は（Ｃ₃Ｈ₇）₂又はＣ₆Ｈ₁₄Ｏ〕、メチルイソプロピルエーテル、メチルプロピルエーテル〔（ＣＨ₃）ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＣＨ₃、又はＣ₄Ｈ₁₀Ｏ〕、直鎖プロピルエーテル、エタノール〔ＣＨ₃ＣＨ₂ＯＨ〕及びメタノール〔ＣＨ₃ＯＨ〕のような酸素含有化合物を炭化水素ガスに添加することを提案している。この英国特許も、二種類以上の化合物を配合することを示唆しているが、なんら特別な二重化合物は示唆していない。
１９４６年１１月２６日に公告されたセレイ（Seley）による米国特許第２，４１１，７５９号明細書は、二重添加剤、即ち、酸化エチル（ジエチルエーテル又はエチルエーテル）〔（Ｃ₂Ｈ₅）₂Ｏ〕及びベンジン（ベンゼン）〔Ｃ₆Ｈ₆〕を使用することを示唆している。１９６０年９月６に公告されたホワイトによる米国特許第２，９５１，７５０号明細書は、第１欄２１〜２５行に、恐らくセレイの特許に記載されているように、ジメチルエーテル（メチルエーテル）〔（ＣＨ₃）₂Ｏ〕及びベンジン（ベンゼン）〔Ｃ₆Ｈ₆〕の従来法の二重添加剤をトーチガスのために言及しており、更にベンジン及びジメチルエーテルを用いる代わりに、第１欄５５〜６２行で、プロピレンオキシド（１，２−エポキシプロパン）〔Ｃ₃Ｈ₆Ｏ〕及びジメチルエーテル〔（ＣＨ₃）₂Ｏ〕の二重添加剤を使用することを提案している。
更に、１９７１年７月６日に公告されたケスラー（Kessler）による米国特許第３，５９１，３５５号明細書では、プロパン含有ガスにメタノール〔ＣＨ₃ＯＨ〕を添加すること、又はメタンのような液体アルカノール、及びペンタン及びイソペンタンのようなアルカンの混合物からなるトーチガスへ二重添加剤を添加することを提案している。１９７６年１１月２日に公告されたホワイトによる米国特許第３，９８９，４７９号明細書も、メタノールを添加することを提案しており、１９４５年５月４日に公告された英国特許第５６９，１０８号明細書は、アンモニアを添加することを提案している。この英国特許も、メタンを主体にした発生炉ガス、水性ガス、モンド（Mond）ガス、及び他の市販ガス混合物中のプロパンの量を増大することを推奨している。
１９５９年１０月１３日に公告されたメドスカー（Medsker）による米国特許第２，９０８，５９９号明細書には、米国特許第２，２８１，９１０号を引用して、トーチ用の燃料中にメチルボレート及びアセトンが従来用いられていたことが述べられている。メドスカーの特許は、ガス状燃料のための添加剤として、メチルボレートとヘキサンとの混合物を提案している。１９４２年５月５日に公告されたバイアロスキー（Bialosky）その他による米国特許第２，２８１，９１０号明細書には、物品をホウ酸又は酸化ホウ素で被覆するため、アセチレン、水素、又は同様な燃焼ガスの流れに添加されるアセトン〔ＣＨ₃ＣＯＣＨ₃〕、又はメチルエチルケトン（１，２−ブタノン）〔ＣＨ₃ＣＨ₂ＣＯＣＨ₃〕のようなケトン及びホウ酸メチルを含有する液体フラックスが記載されている。
１９７５年５月２８日に公告されたドイツ公開特許第２４５５７２７号公報には、各分子に５〜２０個の炭素原子を有する高級モノ−、ジ−、及びポリ−アルコールを含む炭化水素を強力にするための種々の添加剤が提案されている。第１２頁第２４行には、
「好ましいアルコールは、Ｃ₅〜Ｃ₈炭化水素のモノ−、ジ−、及びポリ−アルコールであり、それらにはペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ペンテノール、ヘキセノール、ヘプテノール、及びオクテノールが含まれる。」
と記載されている。
１９６７年１月１３日に公告されたベルギー特許第ＰＶ３５３９４Ａ号には、プロパン単独、又はプロピレンとの混合物のようなガス状脂肪族炭化水素燃料中へ、５種類の成分、即ち：
（ａ）基礎燃料と同じ液体状の燃料成分、
（ｂ）エチルエーテル又はハロゲノエーテル、特にクロロエーテルにすることができる燃焼活性化剤、
（ｃ）活性化剤の量とほぼ等しい量、即ち用いる燃料の重量の１％〜１２％、好ましくは５％〜１０％の量の、式ＣＨ₃ＣＨ₂ＣＨ（ＣＨ₃）₂を有する２−メチル−ブタンのような、活性化剤の蒸発を促進し、活性化剤に可溶性の高カロリー値の液体炭化水素、
（ｄ）燃料の重量の０．１％〜１％の量の液体酸化触媒で、好ましくはアルキル基が低分子量のもので、ピリジン塩基、特にアルキルピリジンの成分中から選択された酸化触媒、及び
（ｅ）テルペン系炭化水素にすることができるヒドロトロープで、好ましくはフェニルカルビノール又はカルビノールアルキルエーテルと混合され、同じく芳香族カルボン酸の脂肪族エステル、好ましくはメチルサリチレートと混合されたヒドロトロープ、
から構成された調整用液体をスプレーすることにより、均質な組成の燃料混合物を得るための方法及び装置が記載されている。
この５成分調整用液体混合物は、それを使用する時にはガス状燃料中へスプレーし、その調整用液体のいずれの成分も優先的に蒸発しないようにする。
親特許第ＰＶ３５３９４号の追加特許を構成する１９６７年６月３０日に公告されたベルギー追加特許ＢＥ−Ａ−６９７，２７４には、ガス状燃料中に噴霧する親特許の５成分調整用液体中に、別の種類の燃焼活性化剤を使用することが記載されている。
活性化剤成分について親特許に記載されているようなエチルエーテル又はハロゲノエーテルを用いる代わりに、その追加特許は、燃焼活性化剤として、炭化水素・酸素化誘導体、特に一般式Ｃn Ｈm Ｏp（式中、ｎは２〜６の整数であり、ｍは２ｎ−２〜２ｎ＋２の整数であり、ｐは１又は２に等しい）を有するエステル、ケトン、及びオレフィン酸化物の群に属する脂肪族炭化水素を用いている。記載されている特別な活性化剤は、
アセトン〔Ｃ₃Ｈ₆Ｏ〕
エチルメチルケトン〔Ｃ₄Ｈ₈Ｏ〕
メシチルオキシド（４−メチル−３−ペンテン−２−オン）
（ＣＨ₃）₂Ｃ＝ＣＨＣＯＣＨ₃〔Ｃ₆Ｈ₁₀Ｏ〕
酢酸エチル〔Ｃ₄Ｈ₈Ｏ₂〕
エチレンオキシド〔Ｃ₂Ｈ₄Ｏ〕
プロピレンオキシド〔Ｃ₃Ｈ₆Ｏ〕
ブチレンオキシド（１，２−エポキシブタン）〔Ｃ₄Ｈ₈Ｏ〕
である。
これまで用いられていた基本的トーチガスはアセチレンであり、それは比較的高価で、保存及び輸送しにくく、それと一緒に殆ど純粋の酸素を用いる必要があり、鉄金属を切断するのに用いた場合、強く粘着する残滓（Ｓｃｏｒｉａ）を形成する。
また、トーチガスのための添加剤として、これまでメチルエチルケトン（ＭＥＫ）それ自体が用いられてきた。
〔発明の開示〕
本発明の主たる目的は、炭化水素トーチガスをアセチレンの特性よりも優れた特性を持つように、特に鉄金属切断及び溶接のためのトーチガスを強力にするための簡単な添加剤を与えることである。そのような目的は、メチルエチルケトンだけの添加によって強力にされた炭化水素の特性よりも優れた特性を有する強力（fortified）炭化水素を与えることも含んでいる。
特別な目的は、高い炎温度及び強力な加熱能力を有するトーチガスを与えることである。
更に別の目的は、容易且つ経済的に保存及び輸送することができるトーチガスを与えることである。
更に別の目的は、殆ど世界中で容易に入手することができ、一層経済的に与えることができ、そしてその属性を向上させるために強化し易い基礎ガスを含むトーチガスを与えることである。
鉄金属を一層速く奇麗に切断することができるトーチガスを与えることも一つの目的である。
更に別の目的は、かなりの深さの水中で切断するためのトーチによって使用することができるガスを与えることである。
更に別の目的は、アセチレンと一緒に用いることができない混入ガスを一層大きな割合で含む酸素と有効に一緒にすることができるため、一層経済的にトーチ切断に用いることができるガスを与えることである。
上記目的は、メチルエチルケトン、各分子内に２〜４個の炭素原子を有する低級ポリオキシ炭化水素（pluraloxyhydrocarbon）、即ち、ジオキシ−及びトリオキシ−炭化水素、又はそのようなポリオキシ炭化水素及び（又は）各分子中に３〜４個の炭素原子を有する選択された低級モノオキシ炭化水素からの添加剤の組合せで強化した液化石油ガスを用いることにより達成することができる。
〔最良の態様についての記述〕
液化石油ガスＬＰＧは、そのブタン及びプロパン含有量が高いため、本発明の強力トーチガスの基礎ガスとして好ましいものである。ブタンの異性体であるｎ−ブタン及びイソブタンの両方共、通常ＬＰＧ内に存在しているが、ブタン誘導体工業からの需要のため、燃料として販売されているＬＰＧからかなりの量のブタンが除去されており、その場合にはＬＰＧは殆どプロパンからなる。しかし、５％〜４０％位の妥当な割合のブタンがＬＰＧ内に存在しているのが望ましい。
別法として、基礎ガスは、プロパン又はブタン単独、又はそれらのガス又はプロパン又は他のガス状炭化水素のどのような混合物にすることもできる。
基礎ガスを強化するのに用いられる添加剤又は調整剤は、式ＣＨ₃ＣＯＣＨ₂ＣＨ₃を有する、２−ブタノンとしても知られているメチルエチルケトン（ＭＥＫ）と、低級ポリオキシ炭化水素との単なる混合物でもよい。ＭＥＫは７０．６℃の沸点及び２０℃で０．８０５の比重を有する液体である。
ＬＰＧは液体状態で保持するためには加圧下で保存しなければならないが、ＬＰＧのための比較的高圧の貯蔵タンク及び取扱い装置が商業的に使われており、慣例になっている。
強化せずにＬＰＧを酸素と混合しても、トーチ切断及び溶接には余り有効ではなく、実質的に純粋な酸素と混合したアセチレンガス程には有効ではないが、基礎ＬＰＧに効果的な添加剤で強化することにより、炎の温度はかなり上昇し、加熱能力が著しく改善される。
添加剤の使用量は、基礎ガスの特性をどの程度改良したいかに依存するが、添加剤の合計重量は基礎ガスの０．５％〜１３％、好ましくは３％〜７％、であろう。ＭＥＫと低級ポリオキシ炭化水素との組合せを用いる場合、好ましくは３％〜５％のＭＥＫ及び２％〜３％の低級ポリオキシ炭化水素が、添加剤として適切である。
添加剤とＬＰＧとを一緒にする手順は簡単である。強化用液体を、液体状の炭化水素と単に混合する。常温で液体である添加剤を、液化圧力下のＬＰＧが保存又は輸送される貯蔵タンクに供給する。添加剤を標準５５ガロンドラムへ供給するのが非常に実際的である。
基礎ガスの約６重量％より多くの添加剤を供給する場合には、そのような添加剤は、触媒、好ましくは粉末、顆粒、又はペレット状の活性炭と一緒に供給し、均一な混合を確実に与えるようにするのがよい。活性炭は無定形であり、好ましくは石炭又は石油コークスから製造されたものである。用いることができる別の触媒は、適当な担体に担持した白金、酸化第二銅、及び粒状銀である。
活性炭の使用量は特に限定する必要はないが、それを加圧下の容器中へ供給した時、炭化水素基礎ガスと添加剤との混合を促進するように、貯蔵容器の底に入れるべきである。そのような触媒の量は、添加剤の重量の１％〜５％で充分であろう。基礎ガスと添加剤又は調整剤との得られた液体混合物は常温で共沸混合物であり、従って、強化液体混合物から蒸発した強力なトーチガスは、他の炭化水素ガスを添加したり又は他の炭化水素ガスへ供給したりしなくても、貯蔵容器から放出されてトーチへ行く時均一になっている。
効果的な切断炎を与えるために、アセチレントーチへ、実質的に純粋な形、例えば、少なくとも９９体積％の酸素の形で酸素を供給することが必要である。本発明の強力基礎ガスと、約９５％の純度の酸素で、不純物が窒素、二酸化炭素、及び他の空気ガス成分であるような純度の低い酸素と混合しても、満足できる切断温度を与えることができる。９０％位の低い純度の酸素を用いた場合でも、約２，７６０℃（５，０００°Ｆ）の基礎ＬＰＧの炎温度を、本発明による添加剤で強化した基礎ＬＰＧを使用することにより、約３２０４．４４℃（５，８００°Ｆ）〜３３１５．５６℃（６，０００°Ｆ）まで上昇させることができる。そのような不純酸素は、空気を約４，０００ｐｓｉに加圧し、それを空気液化温度、−２１７．７８℃（−３６０°Ｆ）へ急冷し、次にその液化空気の温度を、−１９５．５６℃（−３２０°Ｆ）で蒸発する液化空気の窒素成分を放出するように容器を通気し、液体状の酸素を残しながら、徐々に上昇させることにより経済的に製造することができる。
不純酸素を製造するための別の方法では、空気の窒素をゼオライトによって除去し、９０％〜９５％の純度の酸素を与える。
鉄金属切断のために、アセチレンよりも本発明の強力基礎ガスを用いることの利点は、奇麗で正確な切口が得られることである。酸素アセチレンによる切断は、その加工物に粘着した堅い残滓を生じ、それは必要な加熱を上昇し、通常後で加工物を削らなければならない。本発明の強力トーチガスを用いることにより、柔らかく脆い残滓を生じ、それは加工物から剥離され、切断が進むに連れて切口から取れ、狭い奇麗な切口を生じ、その切口の両側に沿って新しい金属が露出する。
本発明の強力トーチガスを有する特別な利点は、それを３００フィートの深さまで水中で切断する炎に用いることができることである。水中での酸素アセチレントーチの使用は、６．１ｍ（２０ｆｔ）までに限定されている。なぜなら、それより深いと、切断トーチに送ることができるようにガスに加える必要がある圧力では、アセチレンは爆発することがあるからある。従って、炭化水素ガスへの添加剤としてＭＥＫを使用する前は、約２０ｆｔより深い水中で切断するために利用できる唯一の方法は、炭素アークを用いることであり、その作用は遅く、その使用は危険であった。
ＭＥＫを使用することは金属の切断を促進するのに有利であったが、ｔ−ブチルアルコール（ＴＢＡ）を添加することにより強化したＭＥＫを使用することにより、切断速度を５％〜１０％増大し、ＭＥＫとメチルテトラブチルエーテル（ＭＴＢＥ）とを併用することにより、添加剤としてＭＥＫを単独で使用した場合よりも２０％〜２５％切断速度を増大し、ＭＥＫがＴＢＡで強化された場合の切断速度よりも約１５％速くなる。低級ポリオキシ炭化水素と一緒にＭＥＫを用いるのが好ましい。
はんだ付け、ろう付け、又は軽金属切断のためにＬＰＧのような炭化水素ガスを用いることは、本発明の添加剤をそのガスと混合するならば、一層効果的なものにすることができる。そのような場合、厚い金属を切断又は溶接するためのトーチガスの場合よりも、少ない添加剤を用いるのが好ましい。はんだ付け、ろう付け、又は軽金属切断のためには、２重量％〜５重量％の範囲内の量の添加剤が適切であり、そのような量は、触媒を使用せずに炭化水素ガスと充分よく混合することができる。
上に記述したＭＥＫと低級ポリオキシ炭化水素との組合せを使用することに代わるものとして、本発明の添加剤は、簡単な単一の低級ポリオキシ炭化水素、即ち、分子中に２〜４個の炭素原子を有するジオキシ−又はトリオキシ−炭化水素でもよく、それはアルコール、エーテル、又はアセテートでもよい。そのようなポリオキシ炭化水素の特別の例を下の表に示す。

トーチガスの燃焼を向上させるため種々のモノオキシ炭化水素を単独で用いた場合の効果は種々変化し、予想することはできない。次の低級モノオキシ炭化水素は、組合せて用いるか、強化用添加剤としてポリオキシ炭化水素と組合せ、他の添加剤成分を用いなくても妥当な利点を有する。そのようなモノオキシ炭化水素は、分子中に３又は４個の炭素原子を有する。

上に列挙したモノオキシ炭化水素の一種類だけでは、切断又は溶接に用いられるアセチレンに充分匹敵ほどにＬＰＧ、ブタン、又はプロパンガスを個々に強化することはできないが、上に特に示したモノオキシ炭化水素及びジオキシ炭化水素及びトリオキシ炭化水素から選択した二種類又は三種類の添加物を併用すると、そのような化学物質のいずれか一種類を単独で用いた場合よりも大きな強化を与える。
添加剤として単一のポリオキシ炭化水素を用いることは実用的であるが、ポリオキシ炭化水素を互いに組合せるか、又は適当な種類のモノオキシ炭化水素と一緒にすることにより、添加剤に他の成分を用いなくても一層よい結果が得られる。
例えば、１，２−エタンジオール又はエチレングリコールモノメチルエーテルを基礎ガスの３重量％用いて強化したＬＰＧは、アセチレンを用いた場合と同様に迅速に鋼の完全な切断を行うことができるが、基礎ガスを、そのような添加物の各々を３重量％用いて強化した切断操作は、アセチレンを用いて得られる場合よりも一層速い速度で優れた切断を行うことができる。
同様に、基礎ガスの３重量％の１，２−エタンジオール及び基礎ガスの２重量％のメチルエチルケトンを添加剤として用いることにより、同様に良好で殆ど同様に速い切断を行うことができる。基礎ガスの３重量％のエチレングリコールモノメチルエーテル及びｎ−プロピルアルコールを用いることにより、匹敵する結果を得ることができる。
上で特定化した二種類のオキシ炭化水素の各々の２％又は３％を組合せて用いることについて言及してきたが、上に特定化したオキシ炭化水素の３種類を夫々基礎ガスの２重量％ずつ組合せたものを用いることにより良好な強化を達成することもできる。〔Technical field〕
The present invention relates to hydrocarbons made stronger by the addition of additives or modifiers, in particular double additives, for use in cutting and / or welding torches.
[Background Technology]
Various attempts have been made to improve the gas used in cutting and / or welding torches by adding additives or double additives thereto. These conventional gases consisted of various hydrocarbons from methane to octane, some containing propane and butane. For example, Harris, published on December 15, 1925, in US Pat. No. 1,565,935, ethyl ether (diethyl ether) [(C ₂ H ₅ ) ₂ O or C ₄ H ₁₀ O] or methyl ether (dimethyl ether) [(CH ₃ ) ₂ O] is added to strengthen the wet oil well gas composed of methane, ethane, propane, butane and hexane. Another patent that proposes adding ethyl ether, also called ethyl oxide, to propane, or a gas containing butane and propane, is the United States by White, published July 4, 1950. Patent No. 2,513,769.
British Patent No. 813,981 published on May 27, 1959 (Oxy-Ferrolene Limited) is isopropyl ether (diisopropyl ether) [(CH ₃ ) ₂ CH ₂ O, or (C ₃ H ₇ ) ₂ or C ₆ H ₁₄ O], methyl isopropyl ether, methyl propyl ether [(CH ₃ ) CH ₂ CH ₂ OCH ₃ , or C ₄ H ₁₀ O], linear propyl ether, ethanol [CH _It has been proposed to add oxygen-containing compounds such as ₃ CH ₂ OH] and methanol [CH ₃ OH] to the hydrocarbon gas. This British patent also suggests incorporating two or more compounds, but does not suggest any special double compounds.
U.S. Pat. No. 2,411,759 issued to Seley on Nov. 26, 1946 describes a double additive, ie, ethyl oxide (diethyl ether or ethyl ether) [(C ₂ H ₅ ) ₂ O] and benzine (benzene) [C ₆ H ₆ ]. U.S. Pat. No. 2,951,750 issued September 6, 1960 to White, dimethyl ether (methyl ether), as described in column 1, lines 21-25, presumably in the Serei patent. The conventional double additive of [(CH ₃ ) ₂ O] and benzine (benzene) [C ₆ H ₆ ] is mentioned for torch gas, and instead of using benzine and dimethyl ether, the first column 55 in to 62 lines, it is proposed to use a double additive of propylene oxide (1,2-epoxypropane) [C ₃ H ₆ O] and dimethyl ether [(CH ₃₎ ₂ O].
Further, in US Pat. No. 3,591,355 issued to Kessler on July 6, 1971, methanol [CH ₃ OH] is added to a propane-containing gas, such as methane. It has been proposed to add a double additive to a torch gas consisting of a liquid alkanol and a mixture of alkanes such as pentane and isopentane. U.S. Pat. No. 3,989,479 issued on Nov. 2, 1976 also proposes the addition of methanol, and British Patent No. 569 published May 4, 1945. , 108 proposes the addition of ammonia. This British patent also recommends increasing the amount of propane in methane-based generator gas, water gas, Mond gas, and other commercial gas mixtures.
U.S. Pat. No. 2,908,599 issued to Medsker, published Oct. 13, 1959, refers to U.S. Pat. No. 2,281,910 and includes methyl in the fuel for torch. It is stated that borate and acetone have been used in the past. The Medscar patent proposes a mixture of methyl borate and hexane as an additive for gaseous fuels. US Pat. No. 2,281,910 issued May 5, 1942 to Bialosky et al. Describes acetylene, hydrogen, or similar combustion to coat articles with boric acid or boron oxide. Liquid fluxes containing ketones and methyl borate such as acetone [CH ₃ COCH ₃ ] or methyl ethyl ketone (1,2-butanone) [CH ₃ CH ₂ COCH ₃ ] added to the gas stream are described. .
German Published Patent No. 24 55 727, published May 28, 1975, includes hydrocarbons containing higher mono-, di-, and poly-alcohols having 5-20 carbon atoms in each molecule. Various additives have been proposed for strengthening. On page 12, line 24,
“Preferred alcohols are C ₅ -C ₈ hydrocarbon mono-, di-, and poly-alcohols, including pentanol, hexanol, heptanol, octanol, pentenol, hexenol, heptenol, and octenol. . "
It is described.
Belgian Patent No. PV35394A, published January 13, 1967, contains five components in a gaseous aliphatic hydrocarbon fuel, such as propane alone or a mixture with propylene:
(A) the same liquid fuel component as the base fuel,
(B) a combustion activator which can be ethyl ether or halogeno ether, in particular chloro ether,
(C) ₂ having the formula CH ₃ CH ₂ CH (CH ₃ ) ₂ in an amount approximately equal to the amount of activator, ie in an amount of 1% to 12%, preferably 5% to 10% of the weight of the fuel used. A high-caloric liquid hydrocarbon that promotes evaporation of the activator and is soluble in the activator, such as methyl-butane;
(D) a liquid oxidation catalyst in an amount of 0.1% to 1% of the weight of the fuel, preferably an alkyl catalyst having a low molecular weight, selected from pyridine bases, particularly alkylpyridine components, and (E) Hydrotropes that can be terpene-based hydrocarbons, preferably mixed with phenyl carbinol or carbinol alkyl ether, also mixed with aliphatic esters of aromatic carboxylic acids, preferably methyl salicylate Hydrotrope,
A method and apparatus for obtaining a fuel composition of uniform composition by spraying a conditioning liquid composed of
This five component conditioning liquid mixture is sprayed into gaseous fuel when it is used so that none of the components of the conditioning liquid preferentially evaporate.
The Belgian additional patent BE-A-697,274 published on June 30, 1967, which constitutes an additional patent of the parent patent PV35394, is contained in the parent patent five-component adjustment liquid sprayed into gaseous fuel. Describes the use of other types of combustion activators.
Instead of using ethyl ethers or halogeno ethers as described in the parent patent for the activator component, the additional patents use hydrocarbon-oxygenated derivatives, especially the general formula Cn Hm Op (formulas) as combustion activators. Wherein n is an integer from 2 to 6, m is an integer from 2n-2 to 2n + 2, p is equal to 1 or 2, and the aliphatic hydrocarbons belonging to the group of esters, ketones, and olefin oxides Is used. The special activators described are
Acetone [C ₃ H ₆ O]
Ethyl methyl ketone [C ₄ H ₈ O]
Mesityl oxide (4-methyl-3-penten-2-one)
(CH ₃ ) ₂ C═CHCOCH ₃ [C ₆ H ₁₀ O]
Ethyl acetate [C ₄ H ₈ O ₂ ]
Ethylene oxide [C ₂ H ₄ O]
Propylene oxide [C ₃ H ₆ O]
Butylene oxide (1,2-epoxybutane) [C ₄ H ₈ O]
It is.
The basic torch gas used so far is acetylene, which is relatively expensive, difficult to store and transport, requires the use of almost pure oxygen, and when used to cut ferrous metal, A strongly sticking residue (Scoria) is formed.
Also, methyl ethyl ketone (MEK) itself has been used as an additive for torch gas.
[Disclosure of the Invention]
The main object of the present invention is to provide a simple additive to strengthen the torch gas, particularly for ferrous metal cutting and welding, so that the hydrocarbon torch gas has properties superior to those of acetylene. Such objectives also include providing fortified hydrocarbons having properties superior to those of hydrocarbons enhanced by the addition of methyl ethyl ketone alone.
A special purpose is to provide a torch gas with a high flame temperature and a strong heating capacity.
Yet another object is to provide a torch gas that can be stored and transported easily and economically.
Yet another object is to provide a torch gas that includes a base gas that is readily available almost worldwide, can be provided more economically, and is easy to strengthen to improve its attributes.
It is also an object to provide a torch gas that can cut iron metal more quickly and cleanly.
Yet another object is to provide a gas that can be used by a torch for cutting under considerable depth of water.
Yet another object is to provide a gas that can be used more economically for torch cutting because it can be effectively combined with oxygen containing a greater proportion of the entrained gas that cannot be used with acetylene. is there.
The object is to use methyl ethyl ketone, lower polyoxyhydrocarbons having 2 to 4 carbon atoms in each molecule, ie dioxy- and trioxy-hydrocarbons, or such polyoxyhydrocarbons and / or molecules. This can be achieved by using a liquefied petroleum gas reinforced with a combination of additives from selected lower monooxyhydrocarbons having 3 to 4 carbon atoms therein.
[Description of Best Mode]
Liquefied petroleum gas LPG is preferable as a base gas for the powerful torch gas of the present invention because of its high butane and propane content. Both butane isomers, n-butane and isobutane, are usually present in LPG, but due to demand from the butane derivatives industry, significant amounts of butane have been removed from LPG sold as fuel. In this case, LPG is almost composed of propane. However, it is desirable that a reasonable proportion of butane in the range of 5% to 40% is present in the LPG.
Alternatively, the base gas can be propane or butane alone or any mixture of these gases or propane or other gaseous hydrocarbons.
The additive or modifier used to strengthen the base gas can be a simple mixture of methyl ethyl ketone (MEK), also known as 2-butanone, having the formula CH ₃ COCH ₂ CH ₃ and a lower polyoxyhydrocarbon. Good. MEK is a liquid having a boiling point of 70.6 ° C. and a specific gravity of 0.805 at 20 ° C.
LPG must be stored under pressure in order to hold it in a liquid state, but relatively high pressure storage tanks and handling equipment for LPG are commercially used and customary.
Mixing LPG with oxygen without strengthening is not very effective for torch cutting and welding and is not as effective as acetylene gas mixed with substantially pure oxygen, but it is an effective addition to basic LPG. By strengthening with the agent, the temperature of the flame rises considerably and the heating capacity is significantly improved.
The amount of additive used will depend on how much the base gas properties are to be improved, but the total weight of the additive will be 0.5% to 13%, preferably 3% to 7% of the base gas. When using a combination of MEK and lower polyoxy hydrocarbons, preferably 3% to 5% of MEK and 2% to 3% lower polyoxy hydrocarbons, suitable as additives.
The procedure for combining the additive and LPG is simple. The reinforcing liquid is simply mixed with the liquid hydrocarbon. Additives that are liquid at room temperature are supplied to a storage tank in which LPG under liquefaction pressure is stored or transported. It is very practical to feed the additive to a standard 55 gallon drum.
When supplying more than about 6% by weight of the base gas, such additives are supplied together with a catalyst, preferably activated carbon in the form of powders, granules or pellets, to ensure uniform mixing. It is better to give to. The activated carbon is amorphous and is preferably made from coal or petroleum coke. Other catalysts that can be used are platinum, cupric oxide, and granular silver supported on a suitable support.
The amount of activated carbon used need not be limited, but should be placed at the bottom of the storage vessel to facilitate mixing of the hydrocarbon base gas with the additive when it is fed into the vessel under pressure. . An amount of such a catalyst of 1% to 5% by weight of the additive will be sufficient. The resulting liquid mixture of base gas and additive or modifier is an azeotrope at ambient temperature, so that the powerful torch gas evaporated from the enhanced liquid mixture may be added with other hydrocarbon gases or with other carbonization. Even if it is not supplied to hydrogen gas, it is uniform when it is discharged from the storage container and goes to the torch.
In order to provide an effective cutting flame, it is necessary to supply oxygen to the acetylene torch in a substantially pure form, for example in the form of at least 99% by volume of oxygen. Mixing the strong base gas of the present invention with about 95% purity oxygen and low purity oxygen such as impurities nitrogen, carbon dioxide, and other air gas components gives a satisfactory cutting temperature be able to. Even with low purity oxygen, as low as 90%, by using a basic LPG with the flame temperature of a basic LPG of about 2,760 ° C. (5,000 ° F.) reinforced with an additive according to the present invention, The temperature can be increased from about 3204.44 ° C. (5,800 ° F.) to 3315.56 ° C. (6,000 ° F.). Such impure oxygen pressurizes the air to about 4,000 psi, quenches it to the air liquefaction temperature, -217.78 ° C (-360 ° F), and then the temperature of the liquefied air is -195. It can be economically produced by venting the container to release the nitrogen component of the liquefied air that evaporates at 56 ° C. (−320 ° F.), and gradually raising it while leaving liquid oxygen.
In another method for producing impure oxygen, air nitrogen is removed by the zeolite to give 90% to 95% purity oxygen.
The advantage of using the strong base gas of the present invention over acetylene for ferrous metal cutting is that a clean and accurate cut is obtained. Cutting with oxyacetylene results in a hard residue sticking to the workpiece, which increases the necessary heating and usually has to scrape the workpiece later. By using the strong torch gas of the present invention, a soft and brittle residue is produced, which is peeled off from the work piece and removed from the cut as the cutting progresses, creating a narrow, clean cut, along which both sides of the new metal are Exposed.
A special advantage of having the powerful torch gas of the present invention is that it can be used for flames that cut in water to a depth of 300 feet. The use of oxygen acetylene torch in water is limited to 6.1 m (20 ft). Because deeper than that, acetylene may explode at pressures that need to be applied to the gas so that it can be sent to the cutting torch. Therefore, before using MEK as an additive to hydrocarbon gas, the only method available for cutting in water deeper than about 20 ft is to use a carbon arc, its action is slow and its use is It was dangerous.
Using MEK was advantageous to promote metal cutting, but using MEK reinforced by adding t-butyl alcohol (TBA) increased the cutting rate by 5% to 10% However, by using MEK and methyltetrabutyl ether (MTBE) in combination, the cutting speed is increased by 20% to 25% compared to the case where MEK is used alone as an additive, and cutting when MEK is reinforced with TBA. About 15% faster than the speed. It is preferred to use MEK together with a lower polyoxyhydrocarbon.
The use of a hydrocarbon gas such as LPG for soldering, brazing or light metal cutting can be made more effective if the additive of the present invention is mixed with the gas. In such a case, it is preferable to use fewer additives than torch gas for cutting or welding thick metal. For soldering, brazing, or light metal cutting, an amount of additive in the range of 2% to 5% by weight is suitable and such amount can be combined with hydrocarbon gas without the use of a catalyst. Mix well enough.
As an alternative to using the combination of MEK and lower polyoxyhydrocarbon described above, the additive of the present invention is a simple single lower polyoxyhydrocarbon, ie 2-4 carbons in the molecule. It may be a dioxy- or trioxy-hydrocarbon having an atom, which may be an alcohol, ether or acetate. Specific examples of such polyoxyhydrocarbons are shown in the table below.

The effect of using various monooxyhydrocarbons alone to improve the combustion of torch gas varies and cannot be expected. The following lower monooxyhydrocarbons have reasonable advantages even when used in combination or in combination with polyoxyhydrocarbons as reinforcing additives and without the use of other additive components. Such monooxyhydrocarbons have 3 or 4 carbon atoms in the molecule.

Although only one of the monooxy hydrocarbons listed above cannot individually enhance LPG, butane, or propane gas to a degree comparable to acetylene used for cutting or welding, the monooxy hydrocarbons specifically listed above When two or three kinds of additives selected from dioxy hydrocarbon and trioxy hydrocarbon are used in combination, the enhancement is greater than when any one of such chemical substances is used alone.
Although it is practical to use a single polyoxyhydrocarbon as an additive, other components can be added to the additive by combining the polyoxyhydrocarbons with each other or with the appropriate type of monooxyhydrocarbon. Even better results can be obtained without using it.
For example, LPG reinforced with 3% by weight of base gas with 1,2-ethanediol or ethylene glycol monomethyl ether can perform complete steel cutting as quickly as with acetylene. A cutting operation in which the gas is reinforced with 3% by weight of each of such additives can perform excellent cutting at a faster rate than would be obtained using acetylene.
Similarly, the use of 1,2-ethanediol, 3% by weight of the base gas and methyl ethyl ketone, 2% by weight of the base gas, can be similarly good and can be cut almost as fast. Comparable results can be obtained by using 3% by weight of the base gas ethylene glycol monomethyl ether and n-propyl alcohol.
We have mentioned using 2% or 3% of each of the two types of oxyhydrocarbons specified above in combination, but each of the three types of oxyhydrocarbons specified above is each 2% by weight of the base gas. Good reinforcement can also be achieved by using a combination.

Claims

A major amount of liquefied petroleum gas (LPG) by weight, and a minor amount of additive by weight, the group consisting of 1,2-ethanediol, 1,2-propanediol, glycerol, n-propyl alcohol, and isopropyl alcohol At least one alcohol component selected from: and at least one second component selected from the group consisting of ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, and butyraldehyde A strong hydrocarbon torch gas which is a mixture with the additive which essentially consists of
A torch gas in which the total amount of the additive is 0.5% to 13% by weight of the LPG base gas.