專利名稱：甲烷氣體催化燃燒劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種甲烷氣體催化燃燒劑，屬于化工技術領域。
背景技術：
燃燒是能源利用的ー種主要形式，隨著經濟的發展，對于能源的需求日益加劇，而且，隨著行業的不斷増加以及細化分類，對于燃料的性能方面的要求也不斷增多，這些性能主要包括燃料本身的穩定性、機械性能、能量密度，以及燃燒的穩定性、燃速、特征信號和產物的污染性等。我們知道，在金屬切割領域中主要采用こ炔、丙烷氣，丙烯氣作為金屬切割用主要原料氣。首先，由于不同燃氣化學性能的差異，有的燃氣預熱更快、更有效ー些，而有的則差 些，由于在氧混合氣中燃氣燃燒的性質，每種燃氣在其預熱燃燒時產生不同的能量，就在此處將エ件加熱至著火溫度并進行切割，上述的原料氣中，こ炔在此產生的熱能比其它燃氣多，因此，支持使用こ炔的人們在提倡こ炔作為所選之“氣”時，總是注重這ー變量因素，其它所有燃氣預熱也不錯，但預熱時間稍長些。在切割生銹的、帶有氧化皮或嚴重污染的金屬板和薄板時，在預熱焰心中こ炔釋放出大量熱能這一特性是其一大優點。當用于被污染表面的預熱吋，こ炔公認是起割容易的燃氣。選擇最佳燃氣的另外ー個因素是在預熱混合氣中混入的氧氣量，こ炔由于其特性，只需最少量的氧氣就能較好預熱，天然氣緊居其次，但是，鑒于割炬在工作中，預熱混合氣的用量是ー個常量，氧氣量的多少則是成本計算的ー個因素，こ炔是最貴的燃氣，這就影響到經濟效益。丙烯、丙烷和MAPP等通常則便宜得多，天然氣通過管道運輸到車間現場，則是最便宜的氣體；此外，こ炔氣體用于氧燃料切割的安全性比其它燃氣更差，它對振動比較敏感，因此在運輸時，比起液化石油氣和天然氣來需要更加小心，且こ炔在壓カ大于10314kPa時不能安全地抽取和使用，否則燃氣將變得不穩定，且很易起爆，而丙烯、丙烷和天然氣在氣瓶和管道壓カ狀態下都可以非常安全地使用。綜上所述天然氣作為金屬切割領域中原料氣最為經濟實用，但是，天然氣直接燃燒(火焰燃燒)易產生氮氧化物，導致燃燒效率低，天然氣中的主要成分甲烷氣體熱分解效率差，氧氣中燃燒溫度僅有2500°C左右，如果將其應用于金屬火焰切割領域，僅適合薄板切害わ對于大厚エ件的切割則無法完成。而燃燒是由于燃料中可燃分子與氧分子之間發生高能碰撞而引起的，所以提高燃料的燃燒比決定了燃燒過程完成的是否充分。在常規空氣助燃的燃燒系統中，這種高能碰撞作用受到占空氣成份近五分之四不助燃的氮分子阻礙，減少了氧分子與燃料可燃分子之間的碰撞機會，直接影響燃燒效率的提高，不僅如此，氮還在爐窯中吸收大量的熱量在廢氣中排掉造成熱損失，浪費能源。提高天然氣燃燒需要對天然氣進行增碳，可通過天然氣自增碳和外增碳兩種方法一、自增碳燃燒
自增碳是通過天然氣本身裂解產生的碳微粒的增碳方法，燃燒發生的一系列化學反應，在這些反應中，燃料在ー些自由基例如O、OH、H碰撞下發生反應，產生更多的H或者是分解成更小的碎片。甲烷的燃燒是CH4被連續地轉化成CH3, CH2, CH。最初形成的各種氧化的中間產物與燃料中的碳結合而首先變為CO，并且燃料中的氫基變為H2，所有的中間產物將接著進ー步氧化，再一次通過自由基的作用，而變為CO2和H20。總熱量的大部分釋放都是發生在第二階段。當點燃預混燃料時，局部溫度將提高到ー個非常高的值，提高了反應速率，從而也引起燃料的燃燒，并且釋放出熱量。通過熱傳導把熱量引導到了未燃的相鄰區域，相鄰區域的溫度提高，反應加快，燃燒得以延續。我們知道，熱量的擴散是火焰燃燒得以延續的原因，燃燒傳播的速度取決于燃燒后的溫度以及未燃混合物的熱傳導性。為了把高溫區域的自由基傳遞到與之接觸的低溫的未燃混合物中，質量擴散也是很重要的；通常質量和熱擴散率是相同的。ニ、外增碳燃燒天然氣燃燒外增碳方法是從外部引入碳微粒，達到提高火焰亮度的目的，一般采用，増加高碳燃料混燒的方式。這種方式最適用于玻璃窯爐，可方便的控制火焰長度、剛性、 覆蓋面，熱輻射與燃燒重油基本相同，極大的降低了能源消耗，而目前外增碳燃燒方式并不多見。
發明內容
為解決現有技術的不足，本發明的目的在于提供ー種可有效提高火焰溫度、加快燃燒速度、降低燃料的燃點溫度、增加熱量利用率及安全性能好的甲烷氣體催化燃燒劑。為達到上述目的，本發明是通過以下的技術方案來實現的一種甲烷氣體催化燃燒劑，其特征在于，催化燃燒劑與甲烷氣體充分溶解，并對其進行高效催化燃燒，提高甲烷分子的熱反應速度。催化燃燒劑在純天然氣(甲烷含量99.9% )及原料天然氣中都能發揮最佳優勢，促進甲烷氣體的熱化學反應速度，提高甲烷氣體的利用率。在天然氣中添加液體催化燃燒劑，其中，在天然氣的質量為IOOkg時，液體催化燃燒劑的添加量為2. 6-3. 6kg。上述的液體燃燒劑包括以下組分以及各組分相對液體催化燃燒劑總質量的質量百分含量分別為2_甲基-2_苯基丙燒 8_13 % ；正丁基三甲基甲烷 9-20%;丙基甲醇14-25% ；正丁基環戊烷6-12%;異丙基こ烯11-18% ；叔丁基甲基醚7-15%甲基こ基酮3-7% ；1,3-丁ニ醇8-10% ；甲基環戊ニ烯三羥基錳2%。上述的天然氣為多組分混合氣，而所述的多組分混合氣可以為油田伴生氣、煤層氣、沼氣。本發明的有益效果是本發明通過在天然氣中加入液體催化燃燒劑，使得天然氣具有以下優勢(I)提高火焰溫度加入液體催化燃燒劑的甲烷氣體燃燒速度大幅度提高，在氧氣中的火焰溫度可提高600-900°C左右，不僅提高了大厚エ件的火焰校正功效而且提高了金屬火焰切割的速度，節省燃氣和氧氣的消耗。在エ業鍋爐中，火焰溫度隨空氣中氧氣含量的增加而顯著提高，由于高分子燃燒劑與氮化物發生理化反應，降低氮化物對爐內熱量的攜帯，提高爐內氧分子含量，相應減少熱量損失，這樣便提高了空氣中氧氣濃度燃燒百分比，達到提高爐膛火焰溫度和熱量利用率的目的；(2)加快燃燒速度通過液體催化燃燒劑能夠調節天然氣的含碳量，實現外增碳，降低燃燒峰值溫度，降低能量損失，減少氮氣化物的生成，在エ業窯爐或燃氣鍋爐中燃燒能夠極大的改善爐膛內的燃燒環境，加深天然氣的氧化程度，促進燃燒，節約大量的天然氣， 由于降低氮化物含量，增加氧含量后火焰溫度提高，使燃料的燃燒速度比在普通空氣中的燃燒速度大幅提高，燃燒速度的提高，也使燃料在爐膛內迅速完全燃燒；
具體實施例方式以下結合具體實施例對本發明作具體的介紹。甲烷氣體催化燃燒劑在天然氣中的添加比例為天然氣的質量為IOOkg時，液體催化燃燒劑的添加量為2. 6-3. 6kg。而液體催化燃燒劑包括以下組分以及各組分相對液體催化燃燒劑總質量的質量百分含量分別為2-甲基-2-苯基丙烷8-13% ;正丁基三甲基甲烷9-20% ;丙基甲醇14-25% ;正丁基環戊烷6-12% ;異丙基こ烯11-18% ;叔丁基甲基醚7-15% ;甲基こ基酮3-7% ;1，3-丁ニ醇8-10% ;甲基環戊ニ烯三羥基錳2%。其中，所述的天然氣為凈化后的液化天然氣和未浄化的油田伴生氣、煤層氣、沼氣中的任ー種。實施例I :液體催化燃燒劑以IOOkg進行配置，其中液體催化燃燒劑包括以下組分以及各組分的質量為2-甲基-2-苯基丙烷6kg、正丁基三甲基烷10kg、丙基甲醇25kg、正丁基環戊燒12kg、異丙基こ烯18kg、叔丁基甲基醚15kg、甲基こ基酮4kg、I, 3- 丁ニ醇8kg、甲基環戍ニ烯三羥基錳2kg。將上述混合好的液體催化燃燒劑2. 6kg添加到IOOkg天然氣中，形成催化甲烷氣體，可替代こ炔氣用于金屬火焰切割。實施例2 液體催化燃燒劑以IOOkg進行配置，其中液體催化燃燒劑包括以下組分以及各組分的質量為2-甲基-2-苯基丙烷8kg、正丁基三甲基甲烷15kg、丙基甲醇22kg、正丁基環戍燒10kg、異丙基こ烯15kg、叔丁基甲基醚13kg、甲基こ基酮5kg、I, 3- 丁ニ醇10kg、甲基環戊ニ烯三羥基錳2kg。將上述混合好的液體催化燃燒劑3. Okg添加到IOOkg天然氣中，形成催化甲烷氣體，可替代こ炔氣用于金屬火焰切割。實施例3:液體催化燃燒劑以IOOkg進行配置，其中液體催化燃燒劑包括以下組分以及各組分的質量為2-甲基-2-苯基丙烷9kg、正丁基三甲基甲烷18kg、丙基甲醇24kg、正丁基環戍燒9kg、異丙基こ烯16kg、叔丁基甲基醚9kg、甲基こ基酮6kg、I, 3- 丁ニ醇7kg、甲基環戍ニ烯三羥基錳2kg。將上述混合好的液體催化燃燒劑3. 2kg添加到IOOkg天然氣中，形成催化甲烷氣體，可替代こ炔氣用于金屬火焰切割。實施例4 液體催化燃燒劑以IOOkg進行配置，其中液體催化燃燒劑包括以下組分以及各組分的質量為2-甲基-2-苯基丙烷11kg、正丁基三甲基甲烷16kg、丙基甲醇20kg、正丁基環戍燒11kg、異丙基こ烯14kg、叔丁基甲基醚12kg、甲基こ基酮7kg、I, 3- 丁ニ醇7kg、甲基環戊ニ烯三羥基錳2kg。將上述混合好的液體催化燃燒劑3. 6kg添加到IOOkg天然氣中，形成催化甲烷氣體，可替代こ炔氣用于金屬火焰切割。通過對馬蹄焰窯爐直接使用天然氣及利用上述實施例1-4的天然氣作為燃料進行燃燒對比實驗可以看出，馬蹄焰玻璃窯爐以天燃氣為燃料，煙氣直接通過蓄熱室進入煙道，蓄熱室是ー個用耐火材料砌成的空心格子的加熱室，當天然氣和空氣通過蓄熱室時預熱空氣和天然氣，一起進入小爐內相互混合和預燃，使燃料釋放出熱量，煙氣在蓄熱室反復上升與下沉的過程中，熱量被格子磚充分吸收并蓄積，而有一部分熱量被廢氣所帯走。實施例1-4改用催化天然氣時，則具有以下優勢產生的廢氣比例降低5%左右，大部分熱量被充分利用到工作中去，不但提高了熔化質量，且大大節約了燃料成本。且提高了火焰溫度加入液體催化燃燒劑的甲烷氣體燃燒速度大幅度提高，燃燒利用率提高20%以上，加快了燃燒速度燃料的燃燒速度比在普通空氣中的燃燒速度大幅提高，燃燒速度的提高，也使燃料在爐膛內迅速完全燃燒；降低了燃料的燃點溫度通過增加催化燃燒劑，實現甲烷的催化燃燒，加深甲烷氧化程度，增強甲烷自由基活化能，提高燃料利用率(可達98%以上)；增加了熱量利用率當加熱溫度為1300°C時，普通燃燒，其熱利用率為42%，而用催化天然氣燃燒，則利用率提高20%以上，隨著加熱溫度増加，節能效果更顯著；增強了燃氣的安全性能加入液體催化燃燒劑的甲烷氣體不僅抗爆性能大幅度提高，同時提升了瞬間燃燒溫度，增強了化學反應速度，可以實現替代こ炔、丙烯、丙烷等切割氣體的目的，極大地降低了使用成本，増加了使用的安全性。上述實施例不以任何形式限制本發明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本發明的保護范圍內。
權利要求
1.一種甲烷氣體催化燃燒劑，其特征在于，在天然氣中添加液體催化燃燒劑，其中，天然氣的質量為IOOkg時，液體催化燃燒劑的添加量為2. 6-3. 6kg。
2.根據權利要求I所述的甲烷氣體催化燃燒劑，其特征在于，所述的液體催化燃燒劑包括以下組分以及各組分相對液體催化燃燒劑總質量的質量百分含量分別為 2~甲基-2-苯基丙燒 8-13% ； 正丁基三甲基甲烷9-20%; 丙基甲醇14-25% ； 正丁基環戊烷6-12% ； 異丙基こ烯11-18% ； 叔丁基甲基醚7-15% 甲基こ基酮3-7% ； 1,3-丁ニ醇8-10%; 甲基環戊ニ烯三羥基錳 2%。
3.根據權利要求I所述的甲烷氣體催化燃燒劑，其特征在于，所述的天然氣主要成分為甲烷氣體。
全文摘要
本發明公開了一種甲烷氣體催化燃燒劑，包括天然氣，天然氣主要成分為甲烷氣體，液態天然氣甲烷含量一般為99.9％，常規氣態天然氣屬于原料氣，由于脫水、脫硫等凈化工序不徹底，常含有少量的乙烷、丙烷或丁烷，此外一般還含有硫化氫、二氧化碳、氮和水氣，以及微量的惰性氣體，如氦和氬等，其特征在于，在天然氣中添加液體催化燃燒劑，其中，在天然氣的質量為100kg時，液體催化燃燒劑的添加量為2.6-3.6kg。本發明通過液體催化燃燒劑與甲烷氣體充分溶解，并對其進行高效催化燃燒，提高甲烷分子的熱反應速度，提高了燃氣的火焰溫度；加快了燃氣燃燒速度；降低了燃料的燃點溫度；增加了燃氣的熱量利用率；增強了燃氣的安全性能。
文檔編號C10L3/00GK102851089SQ201110175308
公開日2013年1月2日 申請日期2011年6月28日 優先權日2011年6月28日
發明者張國平 申請人:張國平