乙炔和石油化工中催化裂化的副產(chǎn)品中的丙烷、丁烷及天然氣(甲烷)相比,其燃燒性質(zhì)的差別主要是由于它們的分子結(jié)構(gòu)不同所致。乙炔分子結(jié)構(gòu)中兩碳原子間含有兩個(gè)很易破裂的π鍵(CH ≡CH),化學(xué)活性強(qiáng),燃點(diǎn)低,燃燒速度快，易回火。而烷烴分子結(jié)構(gòu)中只含相對(duì)穩(wěn)定的σ鍵(如丙烷:CH3 - CH2 - CH3),因此,其化學(xué)活性,燃燒速度均不如乙炔，回火傾向較小。正是由于這種分子結(jié)構(gòu)的差異、燃燒速度的不同，導(dǎo)致它們的火焰熱量的分布也有所差異。
乙炔因其易燃易爆，安全系數(shù)低，生產(chǎn)過(guò)程中耗能耗電，污染環(huán)境，生產(chǎn)成本偏高，以至在生產(chǎn)、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、使用、環(huán)保及價(jià)格方面存在諸多缺陷和隱患，發(fā)展受到了很大限制，因此許多國(guó)家都在研制新的更安全、更節(jié)能的工業(yè)燃?xì)?，中?guó)國(guó)家有關(guān)部門(mén)在全國(guó)乙炔生產(chǎn)會(huì)議上明確不再審批新建擴(kuò)建電石廠、乙炔廠。現(xiàn)有的廠家面臨轉(zhuǎn)產(chǎn)的境地。國(guó)家早在八五期間，就極力推廣烷烴類(lèi)燃?xì)馓娲胰矚猓?丙烷氣"、"丙烯氣"、"天然氣"等等， 以期逐漸取代乙炔氣。
我國(guó)工業(yè)燃?xì)庥昧恐校?0%為乙炔氣。以前乙炔氣主要是乙炔發(fā)生器中制取，由于造成污染和高度不安全性，各地均已發(fā)文不得采用（包括管道式）。均采用瓶裝乙炔氣進(jìn)行工業(yè)切割。乙炔化學(xué)性質(zhì)活躍，易爆，極危險(xiǎn)。當(dāng)其與銅、銀等金屬以及空氣、純氧混合，甚至盛裝容器直徑較大時(shí)都會(huì)引起爆炸。使用乙炔氣在對(duì)碳素鋼切割時(shí)，易產(chǎn)生切口上緣熔化，掛渣多且不易清除，切面局部硬化等現(xiàn)象，使切割工藝不理想。焊接時(shí)需要進(jìn)行打磨，增加了生產(chǎn)成本。 沿海地區(qū)造船廠已經(jīng)禁止在造船平臺(tái)使用乙炔，改用其他新型切割氣，多年來(lái)人們一直嘗試采用其他燃料代替乙炔作為切割氣，但由于其他燃料如：天然氣，液化石油氣，丙烷氣，丙烯氣，人工煤氣，二甲醚等燃料在氧氣中燃燒溫度低于2500℃，直接作為切割氣不理想，需要加助燃添加劑對(duì)母氣進(jìn)行催化，裂化，助燃，改變?nèi)細(xì)馊紵绞?，從而提升火焰溫度，使之在氧氣中燃燒的火焰溫度達(dá)到或超越乙炔的3100℃，實(shí)現(xiàn)替代乙炔的目的。
乙炔在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)成為工業(yè)切割、焊接、火焰噴圖等工藝不可替代的燃料，乙炔在特種切割中發(fā)揮了不可替代的作用，如球墨鑄鐵、鉬鋼、不銹鋼等工件的切割。焊接工藝中乙炔較其它燃?xì)飧哂刑厥獾膬?yōu)勢(shì)，操作簡(jiǎn)便，適用性強(qiáng)，火焰噴圖因其具有速度快，質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)收到廣大企業(yè)的青睞。
但隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人類(lèi)越來(lái)越注重環(huán)保、節(jié)能、安全、高效，對(duì)乙炔氣暴露出來(lái)的弊端和缺陷也有了越來(lái)越清晰的認(rèn)識(shí)。上世紀(jì)七十年代，在歐美、日本發(fā)達(dá)國(guó)家就已開(kāi)始逐步淘汰乙炔氣，取而代之的是以丙烷、丙烯、天然氣、汽油、焦?fàn)t煤氣、氫氣等為主體的工業(yè)燃?xì)狻?/P>
若想達(dá)到乙炔的使用效果，必須了解乙炔的理化性質(zhì)，才能采取相應(yīng)的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)烷烴類(lèi)燃?xì)獾目商娲浴?/P>
乙炔分子式為C2H2，構(gòu)造式為HC ≡ CH。根據(jù)雜化軌道理論，乙炔分子中的碳原子以sp 雜化方式參與成鍵，兩個(gè)碳原子各以一條sp 雜化軌道互相重疊形成一個(gè)碳碳σ鍵，每個(gè)碳原子又各以一個(gè)sp 軌道分別與一個(gè)氫原子的1s 軌道重疊，各形成一個(gè)碳?xì)洇益I。此外，兩個(gè)碳原子還各有兩個(gè)相互垂直的未雜化的2p 軌道，其對(duì)稱軸彼此平行，相互“肩并肩”重疊形成兩個(gè)相互垂直的π鍵，從而構(gòu)成了碳碳叁鍵。兩個(gè)π鍵電子云對(duì)稱地分布在碳碳σ鍵周?chē)?，呈圓筒形。
乙炔分子中π鍵的形成及電子云分布，現(xiàn)代物理方法證明，乙炔分子中所有原子都在一條直線上，碳碳叁鍵的鍵長(zhǎng)為0.12 nm，比碳碳雙鍵的鍵長(zhǎng)短，這是由于兩個(gè)碳原子之間的電子云密度較大，使兩個(gè)碳原子較之乙烯更為靠近。但叁鍵的鍵能只有836.8 kJ·mol -1，比三個(gè)σ鍵的鍵能和（345.6 kJ·mol -1 × 3）要小，這主要是因?yàn)閜 軌道是側(cè)面重疊，重疊程度較小所致。簡(jiǎn)單炔烴的沸點(diǎn)、熔點(diǎn)以及相對(duì)密度，一般比碳原子數(shù)相同的烷烴和烯烴高一些。這是由于炔烴分子較短小、細(xì)長(zhǎng)，在液態(tài)和固態(tài)中，分子可以彼此靠得很近，分子間的范德華作用力很強(qiáng)。由于乙炔的特殊化學(xué)性質(zhì)，在燃燒過(guò)程中，熱能釋放效率高、化學(xué)反應(yīng)速度快、化學(xué)鍵極易斷裂、火焰燃燒速度快，是丙烷類(lèi)燃?xì)獾?倍，因此助燃添加劑需要對(duì)烷烴類(lèi)燃?xì)獾姆肿舆M(jìn)行強(qiáng)有力的助分解，達(dá)到快速燃燒的目的，實(shí)現(xiàn)溫度瞬間的提升。
丙烷是石油化工工業(yè)的副產(chǎn)品,來(lái)源豐富,價(jià)格低廉,且燃燒對(duì)環(huán)境無(wú)污染,是乙炔可行的替代品。由于丙烷火焰溫度較低,預(yù)熱時(shí)間相對(duì)比乙炔長(zhǎng),這是推廣應(yīng)用中遇到的一大困難。由于丙烷火焰熱量分布分散、溫度較低、由火焰導(dǎo)致金屬熔化的可能性較小,因此割口上沿不易造成塌邊、切口光滑平整、割口下沿掛渣少、易清除。
丙烯的焰心和外焰都有較高的熱釋放,焰心熱量分布與乙炔相似,外焰熱量比乙炔高。因此,丙烯既具有乙炔火焰的屬性又具有丙烷外焰的高熱含量,火焰溫度比乙炔焰約低,但比丙烷火焰溫度高,是一較好的切割用燃?xì)狻１┗鹧娴那懈钐攸c(diǎn)是:火焰溫度較高,切割預(yù)熱時(shí)間與乙炔相比約有增加,但比丙烷快,由于外焰熱含量高,對(duì)于厚大構(gòu)件切割有利。
液化石油氣來(lái)自煉廠氣、濕性天然氣或油田伴生氣。由天然氣和伴生氣中得到的液化石油氣主要成分是丙烷（為通常俗稱為殘液的主要成分）、丁烷、丁烯和少量戊烷。液化氣成分復(fù)雜,燃燒時(shí)火焰不集中，熱量不均衡，火焰溫度低,切割預(yù)熱時(shí)間相應(yīng)增長(zhǎng)，切割速度降低，功效差。
天然氣是一種多組分的混合氣體，主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，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。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，甲烷至丁烷以氣體狀態(tài)存在，戊烷以上為液體。
由于天然氣熱值低，燃燒速度慢,火焰溫度低,切割預(yù)熱時(shí)間相應(yīng)增長(zhǎng)，消耗燃?xì)夂脱鯕饬看螅C合成本偏高。切割厚鋼板時(shí)要獲得所要求的總熱量燃?xì)庀牧看蟆Ｒ３智懈钏俣?厚大構(gòu)件要求外焰熱量輸出要高,割縫容易加寬，熱影響區(qū)大，預(yù)熱穿孔時(shí)容易反漿或難于穿透，對(duì)金屬表面造成影響，需要加添加劑來(lái)提高火焰溫度。
催化燃燒是燃料在催化劑表面進(jìn)行的完全氧化反應(yīng)。 在催化燃燒反應(yīng)過(guò)程中，反應(yīng)物在催化劑表面形成低能量的表面自由基，生成振動(dòng)激發(fā)態(tài)產(chǎn)物，并以紅外輻射方式釋放出能量；在反應(yīng)完全進(jìn)行的同時(shí)，通過(guò)催化劑的選擇性來(lái)有效地抑制生成有毒有害物質(zhì)的副反應(yīng)發(fā)生，基本上不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生NOx、CO和HC等污染物。
助燃添加劑與天然氣（液化石油氣）分子結(jié)合后，更容易實(shí)現(xiàn)分子的裂化，分解，從而改變了燃?xì)獾男再|(zhì)，在燃燒狀態(tài)下改變了氣體波長(zhǎng)，燃燒頻率，燃燒速度，增強(qiáng)熱能等，實(shí)現(xiàn)了二次完全燃燒，降低了有害物質(zhì)的生成，降低了熱量的散逸，達(dá)到了高溫催化燃燒的目的。并且助燃催化劑本身具有很好燃燒化學(xué)能，因此催化燃燒是應(yīng)用廣泛的形式之一。
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