(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成成分及び重量の割合がＣ1〜Ｃ9アルコール１０％〜８０％とＣ6〜Ｃ11炭化水素２０％〜９０％であることを特徴とする、高効率省エネの天然ガス添加物。
【請求項２】
構成成分及び重量の割合がＣ1〜Ｃ9アルコール３０％〜６０％とＣ6〜Ｃ11炭化水素３０％〜７０％であることを特徴とする、請求項１に記載の高効率省エネの天然ガス添加物。
【請求項３】
その構成成分及び重量の割合がＣ1〜Ｃ9アルコール４０％〜５０％とＣ6〜Ｃ11炭化水素４０％〜６０％であることを特徴とする、請求項１に記載の高効率省エネの天然ガス添加物。
【請求項４】
前記Ｃ1〜Ｃ9アルコールが、メタノール、エタノール、イソプロパノール及びＣ4〜Ｃ9高炭素ノールの中の１種類又は複数種類の混合物であり、
前記Ｃ6〜Ｃ11炭化水素が、ヘキサン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン及びＣ9〜Ｃ11炭化水素の中の１種類又は複数種類の混合物であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の高効率省エネの天然ガス添加物。
【請求項５】
構成成分及び重量の割合が、メタノール７０％、キシレン２０％、高炭素ノール５％及びＣ9〜Ｃ11炭化水素５％であることを特徴とする、請求項４に記載の高効率省エネの天然ガス添加物。
【請求項６】
構成成分及び重量の割合が、ヘキサン８５％、エタノール５％、イソプロパノール５％及びＣ9〜Ｃ11炭化水素５％であることを特徴とする、請求項４に記載の高効率省エネの天然ガス添加物。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の高効率省エネの天然ガス添加物を利用する切断加工。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の高効率省エネの天然ガス添加物を利用する加熱操作。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切断用ガスに関し、具体的には、高効率省エネの天然ガス添加物及びその応用に関する。
【背景技術】
【０００２】
我が国の産業経済の急速な発展にしたがって、金属のガス切断加工の需要量がますます増えてきた。現在、我が国の金属のガス切断加工には、酸素―アセチレン切断である既存の方法がよく使われている。アセチレンは一般的なガス源であり、炎の温度が高く、熱加工効果が著しい。このような長所があるため、アセチレンは金属の切断、溶接、変形矯正などの分野で広く使用されている。しかし、アセチレンを使用する場合、安全性が低い、エネルギー消費量が多い、コストが高い、環境汚染などの問題が生じ得る。そのため、近年、アセチレンの代替品が求められている。アセチレンの代替品としては、プロパン、天然ガス、液化石油ガスなどがある。中でも、天然ガスは、比重が軽くて、爆発下限が高く、漏れた場合に拡散し易い。そのため、天然ガスは、プロパンや液化石油ガスより安全であるとして、造船業の密閉船室にも使われている。しかも、天然ガスは、プロパンより低コストである。しかし、天然ガスだけで切断を行う場合、予熱穿孔の時間が長い、切断速度が遅い、炎の温度が低い、実際に使用する際の性能が低い、エネルギー消費量が多いなどの問題がある。そのため、天然ガスを使う際には、添加物を天然ガスに添加する。なお、既存の添加物のほとんどには、腐食性がある。例えば、オキシドール、過マンガン酸カリウム、水、水酸化カリウム、フッ化水素酸、過塩素酸、塩酸などの添加物を長期的に使う場合、鋼瓶や鋼パイプの壁が腐食するなどの安全面の問題が生じ得る。その他、添加物には、粘稠液、ゼリー、固体物質（例えば、ナノアルミナ、ナノ酸化鉄、ナフテン酸塩（マンガン、セリウム、コバルト、ジルコニウム、銅、ランタンなど）、アルキルスルホン酸ナトリウム、ウロトロピン、トウェイン−８０など）がある。添加物が天然ガスに完全に溶解しない場合、気液混合体になり、パイプに設けられる減圧弁のゴム膜が膨潤して破損する。そのため、天然ガスに溶解し難い粘稠液やゼリーが添加物に含まれる場合には、長期的に使用することができない。なお、フェロセンを原料とした添加物もある。フェロセンは、固体であり、溶媒に溶解して液体添加物となる必要がある。当該添加物を天然ガスパイプの中に加えると、フェロセンが固体粒子になり、天然ガスに浮かぶことになる。一定時間の使用にしたがってフェロセン固体粒子が切断トーチを塞いでしまうと、切断焔が不安定になり、焔が切れたりバックファイヤーが生じたりすることがある。また、既存の添加物は、性能が低く、天然ガスに添加されると、プロパンの焔温度（≦２７００℃）にしか昇温せず、アセチレンの炎心の温度（３１００℃）には到達しない。そのため、実際に使用する際に、エネルギー消費量が多く、省エネ・排出削減することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、高効率省エネの天然ガス添加物を提供することである。本発明に係る添加物は、腐食性がなく、天然ガスに完全に溶解し、天然ガスの性能を改善して省エネ・排出削減を安全的に達成する。
【０００４】
本発明の別の目的は、高効率省エネの天然ガス添加物を利用する切断加工を提供することである。
【０００５】
本発明の別の目的は、高効率省エネの天然ガス添加物を利用する加熱操作を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る高効率省エネの天然ガス添加物は、構成成分及び重量の割合がＣ1〜Ｃ9アルコール１０％〜８０％とＣ6〜Ｃ11炭化水素２０％〜９０％である。
【０００７】
また、本発明では、構成成分及び重量の割合がＣ1〜Ｃ9アルコール３０％〜６０％とＣ6〜Ｃ11炭化水素３０％〜７０％であることが好ましい。
【０００８】
また、本発明では、構成成分及び重量の割合がＣ1〜Ｃ9アルコール４０％〜５０％とＣ6〜Ｃ11炭化水素４０％〜６０％であることが好ましい。
【０００９】
また、本発明では、前記Ｃ1〜Ｃ9アルコールが、メタノール、エタノール、イソプロパノール及びＣ4〜Ｃ9高炭素ノールの中の１種類又は複数種類の混合物であり、前記Ｃ6〜Ｃ11炭化水素が、ヘキサン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン及びＣ9〜Ｃ11炭化水素の中の１種類又は複数種類の混合物であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明では、構成成分及び重量の割合が、メタノール７０％、キシレン２０％、高炭素ノール５％及びＣ9〜Ｃ11炭化水素５％であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明では、構成成分及び重量の割合が、ヘキサン８５％、エタノール５％、イソプロパノール５％及びＣ9〜Ｃ11炭化水素５％であることが好ましい。
【００１２】
本発明は、高効率省エネの天然ガス添加物を利用する切断加工を提供する。
【００１３】
本発明は、高効率省エネの天然ガス添加物を利用する加熱操作を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
以下、本発明の有益な効果について説明する。
【００１５】
（１）本発明に係る添加物には、腐食性がない。本発明に係る添加物についてＧＢ／Ｔ５０９６の方法にしたがって直接サンプル試験をした結果、銅板の腐食がI級であった。すなわち、本発明に係る添加物は、鋼材に対して全く腐食性がな
く、長期的に使用することができる。既存の添加物が添加された天然ガスは、鋼つぼや鋼パイプの壁を腐食して漏れ出し、爆発や発火などの安全面の問題を生じ得るが、本発明によれば当該問題を抑制することができる。
【００１６】
（２）本発明に係る添加物は、常温で無固形成分であり、天然ガスに完全に溶解する。そのため、本発明によれば、気液混合体になることや、パイプに設けられる減圧弁のゴム膜が膨潤して破損することが防止され、天然ガスに長期的に使用することができる。
【００１７】
（３）本発明に係る添加物は、増効性が非常に高い。本発明によれば、切断焔の温度を３１５０〜３４５０℃に昇温することができ、使用性能が大きく改善する。ひいては、予熱穿孔の時間が短くなり、切断速度が早く、実際に使用する際の性能が高くなる。
【００１８】
（４）本発明に係る添加物は、適用広範が広い。本発明に係る添加物を天然ガスの切断ガスに添加し、Ｑ２３５Ｂ、Ｄ３６、ＡＨ３２、Ｑ３４５Ｂ、Ｑ２３５Ａ、船舶用鋼板など、多種の材質の鋼板を切断することができる。本発明に係る添加物は、密閉船室にも適用することができ、プロパンや液化石油ガスよりも安全で信頼性が高い。
【００１９】
（５）本発明に係る添加物は、使用コストが低く、エネルギー消費量が少ない。本発明に係る添加物を１トン添加した天然ガスを使用した場合の切断効率は、ピュアプロパン２トン以上を使用した場合の切断効率に相当する。すなわち、本発明による省エネ率は５０％以上である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、具体的な実施例を参照しつつ、本発明に係る添加物の製造方法や技術的効果について説明する。
【００２１】
実施例１
【００２２】
実施例１は、本発明に係る高効率省エネの天然ガス添加物において、構成成分及び重量の割合が、メタノール２０％、エタノール２０％、トルエン３０％及びキシレン３０％のものである。
【００２３】
実施例１に係る添加物について、ＧＢ／Ｔ５０９６にしたがって直接サンプル試験をした結果、銅板の腐食がI級であった。すなわち、実施例１に係る添加物
は、鋼材に対して全く腐食性がない。
【００２４】
実施例１に係る添加物は、加熱操作や溶接切断のために、都市天然ガスパイプ、天然ガス鋼つぼ、液化天然ガスを気化したガスを搬送するパイプなどに入れることができる。
【００２５】
実施例１に係る添加物の効果を確かめるために、以下の実験を行った。
切断材料：  ６ｍｍのＱ２３５鋼板
切断気体：  市販の永泰増効プロパン、及び、実施例１に係る添加物が添加された天然ガス
【００２６】
表１に、実験結果を示す。
表１  永泰増効プロパンと、実施例１に係る添加物が添加された天然ガスとの比較
【表１】
0005749412.tif 000002
【００２７】
結論：  実施例１に係る添加物が添加された天然ガス１トンはプロパン２．２トンに相当する。実施例１の省エネ率は５４．８％である。
【００２８】
実施例２
【００２９】
実施例２は、本発明に係る高効率省エネの天然ガス添加物において、構成成分及び重量の割合が、メタノール７０％、キシレン２０％、高炭素ノール５％及びＣ9〜Ｃ11炭化水素５％のものである。
【００３０】
実施例２に係る添加物について、ＧＢ／Ｔ５０９６にしたがって直接サンプル試験をした結果、銅板の腐食がI級であった。すなわち、実施例２に係る添加物
は、鋼材に対して全く腐食性がない。
【００３１】
実施例２に係る添加物は、加熱操作や溶接切断のために、都市天然ガスパイプ、天然ガス鋼つぼ、液化天然ガスを気化したガスを搬送するパイプなどに入れることができる。
【００３２】
実施例２に係る添加物の効果を確かめるために、以下の実験を行った。
切断材料：  ８ｍｍのＱ２３５Ｂ鋼板
切断気体：  市販の増効液化天然ガス、及び、実施例２に係る添加物が添加された天然ガス
【００３３】
表２に、実験結果を示す。
表２  増効液化天然ガスと、実施例２に係る添加物が添加された天然ガスとの比較
【表２】
0005749412.tif 000003
【００３４】
結論：  実施例２に係る添加物が添加された天然ガス１トンは液化天然ガス２．３２トンに相当する。実施例２の省エネ率は５６．９％である。
【００３５】
実施例３
【００３６】
実施例３は、本発明に係る高効率省エネの天然ガス添加物において、構成成分及び重量の割合が、メタノール２０％、高炭素ノール４０％、ヘキサン３０％及びキシレン１０％のものである。
【００３７】
実施例３に係る添加物について、ＧＢ／Ｔ５０９６にしたがって直接サンプル試験をした結果、銅板の腐食がI級であった。すなわち、実施例３に係る添加物
は、鋼材に対して全く腐食性がない。
【００３８】
実施例３に係る添加物は、加熱操作や溶接切断のために、都市天然ガスパイプ、天然ガス鋼つぼ、液化天然ガスを気化したガスを搬送するパイプなどに入れることができる。
【００３９】
実施例３に係る添加物の効果を確かめるために、以下の実験を行った。
切断材料：  １３ｍｍのＤ３６鋼板
切断気体：  市販のプロパン、及び、実施例３に係る添加物が添加された天然ガス
【００４０】
表３に、実験結果を示す。
表３  プロパンと、実施例３に係る添加物が添加された天然ガスとの比較
【表３】
0005749412.tif 000004
【００４１】
結論：  実施例３に係る添加物が添加された天然ガス１トンはプロパン２．１６トンに相当する。実施例３の省エネ率は５３．７％である。
【００４２】
実施例４
【００４３】
実施例４は、本発明に係る高効率省エネの天然ガス添加物において、構成成分及び重量の割合が、メタノール１０％、エタノール２０％、高炭素アルコール２０％、ヘキサン２０％、トルエン１０％及びキシレン１０％のものである。
【００４４】
実施例４に係る添加物について、ＧＢ／Ｔ５０９６にしたがって直接サンプル試験をした結果、銅板の腐食がI級であった。すなわち、実施例４に係る添加物
は、鋼材に対して全く腐食性がない。
【００４５】
実施例４に係る添加物は、加熱操作や溶接切断のために、都市天然ガスパイプ、天然ガス鋼つぼ、液化天然ガスを気化したガスを搬送するパイプなどに入れることができる。
【００４６】
実施例４に係る添加物の効果を確かめるために、以下の実験を行った。
切断材料：  １６ｍｍのＡＨ３２鋼板
切断気体：  市販のプロパン、及び、実施例４に係る添加物が添加された天然ガス
【００４７】
表４に、実験結果を示す。
表４  プロパンと、実施例４に係る添加物が添加された天然ガスとの比較
【表４】
0005749412.tif 000005
【００４８】
結論：  実施例４に係る添加物が添加された天然ガス１トンはプロパン２．１５トンに相当する。実施例４の省エネ率は５３．３％である。
【００４９】
実施例５
【００５０】
実施例５は、本発明に係る高効率省エネの天然ガス添加物において、構成成分及び重量の割合が、メタノール２０％、エタノール１０％、高炭素ノール１０％、ヘキサン１０％、トルエン２０％及びキシレン３０％のものである。
【００５１】
実施例５に係る添加物について、ＧＢ／Ｔ５０９６にしたがって直接サンプル試験をした結果、銅板の腐食がI級であった。すなわち、実施例５に係る添加物
は鋼材に対して、全く腐食性がない。
【００５２】
実施例５に係る添加物は、加熱操作や溶接切断のために、都市天然ガスパイプ、天然ガス鋼つぼ、液化天然ガスを気化したガスを搬送するパイプなどに入れることができる。
【００５３】
実施例５に係る添加物の効果を確かめるために、以下の実験を行った。
切断材料：  ２６ｍｍの船舶用鋼板
切断気体：  市販の舟山劃時代増効天然ガス、及び、実施例５に係る添加物が添加された天然ガス
【００５４】
表５に、実験結果を示す。
表５  舟山劃時代増効天然ガスと、実施例５に係る添加物が添加された天然ガスとの比較
【表５】
0005749412.tif 000006
【００５５】
結論：  実施例５に係る添加物が添加された天然ガス１トンは舟山劃時代増効天然ガス２．０３トンに相当する。実施例５の省エネ率は５０．７％である。
【００５６】
実施例６
【００５７】
実施例６は、本発明に係る高効率省エネの天然ガス添加物において、構成成分及び重量の割合が、メタノール２０％、エタノール１０％、イソプロパノール１０％、高炭素アルコール１０％、ヘキサン１０％、トルエン２０％、キシレン１０％及びトリメチルベンゼン１０％のものである。
【００５８】
実施例６に係る添加物について、ＧＢ／Ｔ５０９６にしたがって直接サンプル試験をした結果、銅板の腐食がI級であった。すなわち、実施例６に係る添加物
は、鋼材に対して全く腐食性がない。
【００５９】
実施例６に係る添加物は、加熱操作や溶接切断のために、都市天然ガスパイプ、天然ガス鋼つぼ、液化天然ガスを気化したガスを搬送するパイプなどに入れることができる。
【００６０】
実施例６に係る添加物の効果を確かめるために、以下の実験を行った。
切断材料：  ６５ｍｍのＱ２３５Ａ鋼板
切断気体：  市販の遠舟公司増効天然ガス、及び、実施例６に係る添加物が添加された天然ガス
【００６１】
表６に、実験結果を示す。
表６  遠舟公司増効天然ガスと、実施例６に係る添加物が添加された天然ガスとの比較
【表６】
0005749412.tif 000007
【００６２】
結論：  実施例６に係る添加物が添加された天然ガス１トンは遠舟公司増効天然ガス２．３４トンに相当する。実施例６の省エネ率は５７．３％である。
【００６３】
実施例７
【００６４】
実施例７は、本発明に係る高効率省エネの天然ガス添加物において、構成成分及び重量の割合が、ヘキサン８５％、エタノール５％、イソプロパノール５％及びＣ9〜Ｃ11炭化水素５％。のものである。
【００６５】
実施例７に係る添加物について、ＧＢ／Ｔ５０９６にしたがって直接サンプル試験をした結果、銅板の腐食がI級であった。すなわち、実施例７に係る添加物
は、鋼材に対して全く腐食性がない。
【００６６】
実施例７に係る添加物は、加熱操作や溶接切断のために、都市天然ガスパイプ、天然ガス鋼つぼ、液化天然ガスを気化したガスを搬送するパイプなどに入れることができる。
【００６７】
実施例７に係る添加物の効果を確かめるために、以下の実験を行った。
切断材料：  ８ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍ、１４ｍｍのＱ３４５Ｂ鋼板
切断気体：  市販の舟山劃時代増効天然ガス、及び、実施例７に係る添加物が添加された天然ガス
【００６８】
表７に、実験結果を示す。
表７  舟山劃時代増効天然ガスと、実施例７に係る添加物が添加された天然ガスとの比較
【表７】
0005749412.tif 000008
【００６９】
結論：  実施例７に係る添加物が添加された天然ガス１トンは舟山劃時代増効天然ガス２．３９トンに相当する。実施例７の省エネ率は５８．１％である。
【００７０】
実施例７に係る添加物の予熱穿孔効果を確かめるために、以下の実験を行った。
穿孔される材料：  ４０ｍｍ冷延鋼板
予熱穿孔方法：  プロパン−酸素焔法、アセチレン−酸素焔法、実施例２に係る添加物が添加された天然ガス−酸素焔法、実施例７に係る添加物天然ガス−酸素焔法
【００７１】
表８に、実験結果を示す。
表８  プロパン−酸素焔法、アセチレン−酸素焔法、実施例２に係る添加物が添加された天然ガス−酸素焔法、及び、実施例７に係る添加物が添加された天然ガス−酸素焔法の比較
【表８】
0005749412.tif 000009
【００７２】
結論：  上記の実験は、重量流率（一分間の異なるガスの重量）が同じ条件で実施した実験である。実験の結果、実施例２に係る添加物が添加された天然ガス−酸素焔法と、実施例７に係る添加物が添加された天然ガス−酸素焔法とを利用した場合、予熱穿孔時間は、既存の方法より遥かに短くなった。本発明の効果は明らかに高く、実際に使用する際の性能も非常に良いと考えられる。
【００７３】
本発明による焔温度を高める効果を確かめるために、以下の実験を行った。
焔温度測定方法：  クルルバウム−フェリのナトリウム線反転法により測定
焔種類：  ピュア天然ガス−酸素焔、プロパン−酸素焔、アセチレン−酸素焔、実施例２に係る添加物が添加された天然ガス−酸素焔、実施例７に係る添加物が添加された天然ガス−酸素焔
【００７４】
表９に、実験結果を示す。
表９  ピュア天然ガス−酸素焔、プロパン−酸素焔、アセチレン−酸素焔、実施例２に係る添加物が添加された天然ガス−酸素焔、及び、実施例７に係る添加物が添加された天然ガス−酸素焔の比較
【表９】
0005749412.tif 000010
【００７５】
結論：  実験の結果、実施例２に係る添加物が添加された天然ガス−酸素焔と、実施例７に係る添加物が添加された天然ガス−酸素焔とを利用した場合、焔温度は、ピュア天然ガス−酸素焔、プロパン−酸素焔及びアセチレン−酸素焔を利用した場合より明らかに高かった。すなわち、本発明は非常に良い応用性を有する。