专利名称：醚醇类金属焊割燃气及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种金属焊割用燃气及其制备方法，尤其是一种以甲醇为原料经脱水反应制得的醚醇类工业燃气及其制备方法。
背景技术：
目前我国在金属焊割加工过程中所使用的燃气仍以乙炔为主。但是乙炔不仅是一种非常易燃、易爆、难以贮存和运输的气体，而且在制备过程中还需要消耗较高的能量并造成较严重的环境污染，因此将乙炔用作金属焊割气，不但成本高，使用要求极为严格，且在使用过程中往往存在较大的安全隐患。
随着科学技术的迅猛发展，各种用于替代乙炔的金属焊割气应运而生。例如公开号为CN 1468942A的专利申请公开了一种“醚烃类金属焊割气”，该种醚烃类金属焊割气由二甲醚、石油液化气、戊烷、添加剂组成，所述添加剂由二茂铁、丙酮、二甲醚、过氧化氢、二甲醚组成；又如本申请人于2005年9月14日公开的一种“金属切割和焊接用工业燃气”(申请号为200510020442.3)，它是在钢瓶中加入添加剂后，再将二甲醚注入钢瓶中配制而成，所述添加剂是石油液化气、丙烷、丁烷、丙烯、戊烷、轻油、甲醇、乙醇中的一种或几种。但上述专利申请仍存在如下缺陷(1)原料组成中均含有石油液化气，石油液化气不但价格昂贵(目前约为5000～6500元/吨)，而且组分复杂易变化，同时由于分子较大，使得燃烧效果不理想；(2)在二甲醚中添加石油液化气等组分不固定的调配添加剂后，往往会影响焊割气的质量及稳定性；(3)在产品的配制过程中，由于均需要先对二甲醚进行精制、提纯后再配制，从而导致了生产成本的增加。
发明内容
本发明旨在克服上述缺陷，提供一种以甲醇为原料经脱水反应制得的醚醇类工业燃气及其制备方法。该燃气不但具有很好的燃烧性、安全性、环保性和高的热效率，而且在制备过程中由于无需进行专门的调配混合，因此不但有效保证了产品的质量及稳定性，而且还较大幅度地降低了产品的成本。
为实现上述发明目的，本发明采用的具体技术方案如下一种醚醇类金属焊割燃气，其特征在于它是以甲醇为原料，经催化脱水反应及对反应粗产物进行适当精馏分离制成，其组成成分及重量百分比构成如下二甲醚70％～99.8％甲醇 0.1％～30％
水≤0.3％。
所述金属焊割燃气的组成成分及重量百分比优选范围如下二甲醚90％～95％甲醇 4.8％～10％水≤0.2％其中，最佳优选值之一为二甲醚94.9％甲醇 5％水0.1％，最佳优选值之二为二甲醚84.9％甲醇 15％水0.1％。
所述甲醇脱水反应是在沸石、γ-Al2O3或复合酸催化剂的作用下，于140～380℃、0.1～1.0Mpa的条件下按下列化学反应式进行
本发明所述的金属焊割燃气的制备方法如下将甲醇脱水反应后的粗反应产物送入精馏塔中，按所述焊割燃气产品的组分配比，从精馏塔底部、中部分别分离排除水分和确定量的甲醇后，即可在精馏塔顶部获得甲醇含量0.1％～30％、二甲醚含量70％～99.8％、水含量0.1％～0.3％的产品气。
所述反应粗产物为主要含有下述组份的混合物二甲醚含量约为55％～70％、未反应的甲醇含量约为10％～20％、脱水反应所生成的水的含量约为20％～28％。
本发明的优点在于1、本发明由甲醇直接制得二甲醚和一定含量的甲醇，无需对二甲醚进行纯化处理后再与液化石油气等专门调配混匀，从而降低了生产纯二甲醚的成本。
2、本发明无需在二甲醚中调配入液化石油气、乙醇、戊烷或轻油等组分，从而保证了焊割燃气的质量及稳定性，而且成本低。
3、本发明仅以甲醇为原料，其成本为1500～2500元/吨，较液化石油气、乙醇和轻油等便宜50％左右。
4、本发明甲醇原料在140～380℃温度范围的转化率为65％～90％，即反应生成物中还含有相应数量未反应的甲醇。由于甲醇分子本身含氧，因此甲醇的理论燃烧空气用量只有6.4m3/Kg，仅为乙炔和液化石油气理论燃烧空气用量的60％左右，具有更高的热效率，同时，与纯二甲醚相比，产品中含有一定量的甲醇还对焊具和割具喷嘴的运行有保护作用。
具体实施例方式
实施例1100kg甲醇在脱水催化剂γ-AL2O3的作用下，于250～380℃及1.0Mpa条件下进行脱水反应，将所得粗产物送入精馏塔中，按最终所需焊割燃气产品的组分配比要求，通过控制精馏塔底部、中部和顶部的温度，即可分别从精馏塔的底部和中部分离排除水分和定量的甲醇，并在精馏塔顶部获得61.87kg产品气；该产品气中的甲醇量为3.03kg(4.9％)、二甲醚量为58.78kg(95.0％)、水份量为0.06kg(0.1％)。
所述粗产物为主要含有下述组份的混合物二甲醚量约为58.78kg、未反应的甲醇量约为16.74kg、脱水反应生成的水含量约为24.49kg。
实施例2100kg甲醇在脱水催化剂浓硫酸等复合酸的作用下，于140～180℃及0.1Mpa条件下进行脱水反应，将所得粗产物送入精馏塔中，按最终所需焊割燃气产品的组分配比要求，通过控制精馏塔底部、中部和顶部的温度，即可分别从精馏塔的底部和中部分离排除水分和定量的甲醇，并在精馏塔顶部获得68.86kg产品气；该产品气中的甲醇量为6.44kg(9.35％)、二甲醚量为62.32kg(90.5％)、水份量为0.10kg(0.15％)。
所述粗产物为主要含有下述组份的混合物二甲醚量约为62.32kg、未反应的甲醇量约为11.82kg、脱水反应生成的水含量约为25.82kg。
实施例3性能对比几种工业燃气性能对比数据表
从上表可知，虽然二甲醚和甲醇的燃烧热均不是最高的，但因本身含氧，其燃烧时所需氧气(理论空气量)远比其他燃料低得多，所以二甲醚的理论燃烧温度和火焰温度比目前采用的乙炔和液化石油气等都高，是很好的金属焊割工业燃料。
实施例4切割金属对比实验效果实验证明用本发明所述的醚醇燃气焊接或切割金属时，除安全性更好、切割面更光滑、废气更清洁、时间更快、切缝更窄、质量更稳定等之外，还具有以下效果(1).切割厚度为20mm钢板耗二甲醚等数量每米割缝长度耗二甲醚0.08kg；耗乙炔数量每米割缝长度耗乙炔0.29kg；比用乙炔至少节省60％以上费用。
(2).切割厚度为40mm钢板耗二甲醚等数量每米割缝长度耗二甲醚0.12kg；耗乙炔数量每米割缝长度耗乙炔0.303kg；比用乙炔至少节省65％以上费用。
权利要求
1.一种醚醇类金属焊割燃气，其特征在于它是以甲醇为原料，经催化脱水反应及对反应粗产物进行精馏分离制成，其组成成分及重量百分比构成如下二甲醚70％～99.8％甲醇 0.1％～30％水≤0.3％。
2.根据权利要求1所述的焊割燃气，其特征在于组成成分及重量百分比构成如下二甲醚 90％～95％甲醇 4.8％～10％水 ≤0.2％。
3.根据权利要求1或2所述的焊割燃气，其特征在于组成成分及重量百分比构成如下二甲醚 94.9％甲醇5％水 0.1％。
4.根据权利要求1所述的焊割燃气的制备方法，其特征在于将甲醇催化脱水反应后的粗产物送入精馏塔中，按所述焊割燃气产品的组分配比要求，从精馏塔底部、中部分别分离排除水分和定量的甲醇后，即可在精馏塔顶部获得甲醇含量0.1％～30％、二甲醚含量70％～99.8％、水含量0.1％～0.3％的产品气。
全文摘要
本发明公开了一种醚醇类金属焊割燃气及其制备方法，它是以甲醇为原料，在沸石、γ－Al
文档编号C10L3/00GK1869173SQ200610021289
公开日2006年11月29日 申请日期2006年6月29日 优先权日2006年6月29日
发明者郑长同, 王银珠, 冯友茵, 曹宝成 申请人:郑长同, 王银珠, 冯友茵, 曹宝成