本发明涉及一种天然气助燃技术，具体是，涉及一种用于天然气燃烧的稀土助燃剂及其制备方法。
背景技术：
天然气是一种清洁、环保、价廉的燃气，可以用于气焰切割。天然气在空气中的爆炸极限范围小，燃烧速度较慢。发生爆炸、回火的可能性比乙炔小，安全性更高。与丙烷和乙炔不同，天然气的密度小于空气(1.29kg/m3),泄漏时不易在车间或船舱地面形成堆积，大大减少了爆炸发生的可能性。另外,天然气燃烧效率高、清洁，在生产和使用过程中不会产生电石渣等污染物。天然气燃烧的火焰温度为2500℃，需将其提高到3000℃以上才能实现气焰切割。由于天然气热值和火焰温度均低于乙炔，所以在替代乙炔时会遇到火焰温度低、切割速度慢等问题。
为此，往往通过在天然气中添加一定比例的添加剂来提高火焰温度。二氧化铈是一种具有储放氧能力的固体稀土催化材料，可用于燃烧催化。由于其常规使用状态为固体粉末，无法与天然气均匀混合，所以不能直接应用于天然气气焰切割。
技术实现要素：
本发明所解决的技术问题是提供一种于天然气燃烧的稀土助燃剂及其制备方法，稀土助燃剂可以有效地提高天然气燃烧时的气焰温度、加快燃烧速度和切割速度，且没有腐蚀性。
技术方案如下：
一种用于天然气燃烧的稀土助燃剂，按照重量百分比包括：99％-99.9％的溶剂、0.1％-1％的溶质，溶剂为汽油，溶质为二氧化铈和油酸钠。
一种用于天然气燃烧的稀土助燃剂的制备方法，包括：
将油酸钠溶液与汽油按比例混合，搅拌均匀；
向混合后的溶液中加入氯化铈溶液，在45-65℃下反应40-60min；
向反应后的液体中加入氢氧化钠溶液，在45-65℃下反应40-60min；
向反应后的液体中加入双氧水，在45-65℃下反应20-40min；
将反应后的溶液转移至高温高压反应釜中，在160-180℃下反应15-20h；反应压力为826-1844kpa；反应结束后，对高温高压反应釜中的液体进行油水分离，所得油相溶液为用于天然气燃烧的稀土助燃剂；稀土助燃剂按照重量百分比包括：99％-99.9％的溶剂、0.1％-1％的溶质，溶剂为汽油，溶质为二氧化铈和油酸钠。
进一步：油酸钠溶液的浓度为0.15-0.6mol/l，油酸钠溶液与汽油混合的体积比例为1:2.5。
进一步：氯化铈溶液的浓度为0.1-0.4mol/l，氯化铈溶液与油酸钠溶液的加入体积比例为1:2。
进一步：氢氧化钠溶液的浓度为0.4-1.6mol/l，氢氧化钠溶液与油酸钠溶液加入体积比例为1:1。
进一步：双氧水与油酸钠溶液体积比例为1:80-160。
本发明技术效果包括：
通过向天然气中添加该稀土助燃剂可以有效地提高天然气燃烧时的气焰温度、加快燃烧速度和切割速度，且没有腐蚀性。
(1)本发明所述的用于天然气燃烧的稀土助燃剂成分简单，为中性有机溶液，对金属类设备无腐蚀性，避免了长期使用后因设备腐蚀造成的安全隐患。
(2)本发明产品与天然气均匀混合后，有催化助燃作用，有助于天然气的充分燃烧，可将燃烧火焰温度提高至3100-3400℃。
(3)本发明产品用于天然气气焰切割时，可加快切割速度，降低天然气消耗量，有助于降低成本和节能减排。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明中稀土助燃剂中溶质的x射线衍射图。
具体实施方式
以下描述充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践和再现。
用于天然气燃烧的稀土助燃剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将油酸钠溶液与汽油按比例混合，搅拌均匀；
油酸钠溶液的浓度为0.15-0.6mol/l，油酸钠溶液与汽油混合的体积比例为1:2.5。
步骤2：向混合后的溶液中加入氯化铈溶液，在45-65℃下反应40-60min；
氯化铈溶液的浓度为0.1-0.4mol/l，氯化铈溶液与油酸钠溶液的加入体积比例为1:2。
步骤3：向反应后的液体中加入氢氧化钠溶液，在45-65℃下反应40-60min；
氢氧化钠溶液的浓度为0.4-1.6mol/l，氢氧化钠溶液与油酸钠溶液加入体积比例为1:1。
步骤4：向反应后的液体中加入双氧水，在45-65℃下反应20-40min；
双氧水与油酸钠溶液体积比例为1:80-160。
选用廉价易得的氯化铈溶液为原料，加入双氧水可以加快三价铈氧化成四价铈的速度，使原本5小时以上的自然氧化时间缩短至20-40min，极大地提高了产品制备效率。
步骤5：将反应后的溶液转移至高温高压反应釜中，在160-180℃下反应15-20h；反应压力为826-1844kpa。
步骤6：反应结束后，对高温高压反应釜中的液体进行油水分离，所得油相溶液为用于天然气燃烧的稀土助燃剂。
稀土助燃剂，组分如下：
溶剂：质量分数99％-99.9％；溶质：质量分数0.1％-1％；溶剂为汽油，溶质为二氧化铈和油酸钠。
实施例1：
本实施例提供一种用于天然气燃烧的稀土助燃剂，该助燃剂由以下质量百分比组分配制而成：汽油99％，二氧化铈和油酸钠1％。
所述助燃剂的制备方法，包含以下步骤：
(1)将2l浓度为0.6mol/l油酸钠溶液与5l汽油按一定比例混合，搅拌均匀；
(2)向混合后的溶液中加入1l浓度为0.4mol/l氯化铈溶液，在65℃下反应40min；
(3)向反应后的液体中加入2l浓度为1.6mol/l氢氧化钠溶液，在65℃下反应40min；
(4)向反应后的液体中加入0.025l双氧水，在65℃下反应20min；
(5)将反应后的溶液转移至高温高压反应釜中，在180℃下反应15h，反应压力为1844kpa；
(6)反应结束后对高温高压反应釜中的液体进行油水分离，所得油相溶液为用于天然气燃烧的稀土助燃剂。
所得稀土助燃剂取样200g，将其中溶质全部析出，烘干后称重为2.08g。
实施例2：
本实施例提供一种用于天然气燃烧的稀土助燃剂，该助燃剂由以下质量百分比组分配制而成：汽油99.6％，二氧化铈和油酸钠0.4％。
所述助燃剂的制备方法，包含以下步骤：
(1)将2l浓度为0.3mol/l油酸钠溶液与5l汽油按一定比例混合，搅拌均匀；
(2)向混合后的溶液中加入1l浓度为0.2mol/l氯化铈溶液，在55℃下反应50min；
(3)向反应后的液体中加入2l浓度为0.8mol/l氢氧化钠溶液，在55℃下反应50min；
(4)向反应后的液体中加入0.020l双氧水，在55℃下反应30min；
(5)将反应后的溶液转移至高温高压反应釜中，在170℃下反应18h；反应压力为1162kpa；
(6)反应结束后对高温高压反应釜中的液体进行油水分离，所得油相溶液为用于天然气燃烧的稀土助燃剂。
所得稀土助燃剂取样200g，将其中溶质全部析出，烘干后称重为0.85g。
实施例3：
本实施例提供一种用于天然气燃烧的稀土助燃剂，该助燃剂由以下质量百分比组分配制而成：汽油99.9％，二氧化铈和油酸钠0.1％。
所述助燃剂的制备方法，包含以下步骤：
(1)将2l浓度为0.3mol/l油酸钠溶液与5l汽油按一定比例混合，搅拌均匀；
(2)向混合后的溶液中加入1l浓度为0.2mol/l氯化铈溶液，在45℃下反应60min；
(3)向反应后的液体中加入2l浓度为0.8mol/l氢氧化钠溶液，在45℃下反应60min；
(4)向反应后的液体中加入0.0125l双氧水，在45℃下反应40min；
(5)将反应后的溶液转移至高温高压反应釜中，在160℃下反应20h；反应压力为826kpa；
(6)反应结束后对高温高压反应釜中的液体进行油水分离，所得油相溶液为用于天然气燃烧的稀土助燃剂。
所得稀土助燃剂取样200g，将其中溶质全部析出，烘干后称重为0.23g。
如图1所示，是本发明中稀土助燃剂中溶质的x射线衍射图。
上述三个实施例所得的稀土助燃剂ph为7，显中性，对金属没有腐蚀性。对析出的溶质进行x射线衍射测试，测试结果图证明溶质的主要成分为二氧化铈。
将本发明产品加入到液化天然气钢瓶中，添加比例为每1kg液化天然气中加入本产品10-20g，混合均匀后将液化天然气气化，用于气焰切割。
为了进一步证明本发明的稀土助燃剂有助于天然气气焰切割，切割材料为26mm厚的钢板，以下为未添加助燃剂的天然气、乙炔气和添加了本实施例的天然气的性能表：
上表中三个实施例的添加比例均为天然气质量的1％。
从表中可以看出，添加了本发明产品的天然气相对于乙炔气安全系数高，爆炸极限范围小，切割气用量明显减少。添加了本发明产品的天然气相对于未添加助燃剂的天然气火焰温度高，切割速度快，切割气用量明显减少。整体比较添加了本发明产品的天然气具有良好的综合性能。
应当理解的是，以上的描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的流程及结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。