Устройство для получения контролируемых атмосфер

Устройство для получения контролируемых атмосфер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОНТГОЛИРУЕМЫХ АТМОСФЕР, содержащее зндогенератор с патрубком подвода исходных пр-дуктов и зкзогенератор, отличающееся тем, что, с целью получ«1ия цгментационных контролируемых атмосфер с повышенными науглероживающими и восстановительными свойствами и снижения заг рязнения окружающей среды, оно снабжено соеданенным с зкзогенератором блоком сорбционной очистки с патрубком отвода двуокиси углерода и накопителем газа, вход которого соединен с патрубком отвода двуокиси углерода, а выход - с патрубком подвода исходных продуктов зндогенератора. 2.. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено установленным между патрубком отвода двуокиси углерода и накопителем газа блоком осущки (Л двуокиси углерода. 3. Устройство по п, 2,отл ичаю-i щ е е с я тем, что блок осущки выполнен в виде последовательно установленных адсорберов .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1143454

41511 В 01 1 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3690500/23 — 26 (22) 04.01.84 (46) 07.03.85. Бюл. N 9 (72) С. 3. Васильев, И, И. Маергойз и Л. И. Пушкарев (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно- конструкторский и технологический институт электротермического оборудования (53) 66.041.222(088.8) (56) 1. Шмыков А. А., Малышев Б. В.

Контролируемые атмосферы при термической обработке стали. М., Машгиз, 1953, с. 161—

164.

2. Эстрин Б. М. Производство и применение контролируемых атмосфер. М., "Металлургия", 1973, с. 115 — 116.

3. Авторское свидетельство СССР И 247980, кл. С 10 6 11/00, 1970. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

КОНТРОЛИРУЕМЫХ АТМОСФЕР, содержащее эндогенератор с патрубком подвода исходных пр- дуктов и экзогенератор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью получения це i ментационных контроли- уемых атмосфер с повышенными науглероживающими и восстановительными свойствами и снижения загрязнения окружающеи среды, оно снабжено соединенным с экзогенератором блоком сорбционной очистки с патрубком отвода двуокиси углерода и накопителем газа, вход которого соединен с патрубком отвода двуокиси углерода, а выход — с патрубком подвода исходных продуктов эндогенератора.

2.. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что оно снабжено установлен ным между патрубком отвода двуокисиуглерода и накопителем газа блоком осуппси двуокиси углерода.

3. Устройство по и, 2, о т л и ч а юм щ е е с я тем, что блок осушки выполнен в виде последовательно установленных адсорберов.

1143454

Изобретение относится к получению контролируемых атмосфер, используемых притермической обработке металлов, и может быть применено в химической, нефтехимической и металлургической промышленностях

Известно устройство для получения контролируемых атмосфер, содержащее установку для получения экзотермической контролируемой атмосферы, очищенной от двуокиси углерода водным раствором моноэтаноламина, 10 снабженную патрубками подвода газовоздушной смеси и отвода готовой атмсоферы,.а также патрубком отвода двуокиси углерода (1).

Недостатками этого устройства являются низкое качество цементационной атмосферы вследствие ее низких науглероживающих и восстановительных свойств и загрязнение окружающей среды вследствие выброса в атмосферу десорбата (двуокиси углерода) из адсорберов. Ю

Известен эндогенератор, содержащий герметичный футерованный корпус, с размещен; ными в нем ретортой с катализатором, газовоэдушными горелками и патрубком отвода экзогаза, соединенными с водяным охладителем, который соединен с патрубком подвода экзогаза в реторту, снабженную па;.рубком отвода готовой контролируемой атмосферы,:: ,состав которой 20% СО, 20 o Н < и

60 o (2(.

Недостатком этого устройства являются низкие науглероживающие и восстановительные свойства получаемой атмосферы.

Наиболее близким к изобретению является устройство для получения контролируемых атмосфер, содержащее эндогенератор с патрубком подвода исходных продуктов и экзо-генератор, производящие классический эндогаз и неочищенный экзогаз (31.

Цель изобретения — получение цемеитационных контролируемых атмосфер с повышен4О ными иауглероживающими и восстановительными свойствами и снижение загрязнения окружающей среды.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для получения контролируемых атмосфер, содержащее эндогенератор с патрубком подвода исходных продуктов и экзогенератор, снабжено соединенным с экзогенератором блоком сорбционной очистки с пат5О рубком отвода двуокиси углерода и накопителем газа, вход которого соединен с патрубком отвода двуокиси углерода, а выходс патрубком подвода исходных продуктов эндогенератора.

Кроме того, устройство снабжено установ Я денным между патрубком отвода двуокиси ! утлерода и накопителем газа блоком осушки двуокиси углерода, Блок осушки выполнен в виде последовательно установленных адсорберов.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Устройство состоит из экзогенератора 1, снабженного, блоком 2 сорбционной очистки с патрубком 3 отвода двуокиси углерода, последовательно соединенным с побудителем

4 расхода, накопитеЛем 5 газа и через регулятор б расхода с патрубком 7 подвода исходных продуктов в реторту 8 эндогенератора 9. Патрубок 7 соединен также с трубопроводом 10 углеводородного газа, а реторта снабжена цатрубком 11 отвода цементационной контролируемой атмосферы, а между патрубком 3 и накопителем 5 газа может быть установлен блок 12 осушки двуокиси углерода, включающий два адсорбера 13 с отключающим вентилем 14.

Устройство работает следующим образом.

Полученные в зкзогенераторе, 1 продукты конверсии углеводородного газа воздухом с коэффициентом расхода воздуха 0,65 — 0,95 очищают в блоке 2 сорбционной очистки от двуокиси углерода 15%-ным водным раствором моноэтаноламина, в результате чего образуется очищенный экзогаз, Затем насыщенный двуокисью углерода раствор регенерируют, и выделившийся десорбат через патрубок 3 отвода двуокиси углерода с помощью побудителя 4 расхода поступает в на-, копитель 5 газа. Из накопителя газа через регулятор 6 расхода двуокись углерода поступает в патрубок 7 подвода исходных продуктов в реторту 8 эндогенератора 9

В этот же натрубок по трубопроводу 10 подается и углеводородный газ.

В реторте генератора в присутствии катализатора, нагретого до 1000 в 1100 С, о протекает эндотермический процесс конверсии углеводородного газа двуокисью углерода по одной из следующих реакций:

СН4 + СО = 2СО + 2Н.2 (1)

С Н8+ ЗСО = бСО + 4H (2)

C4H«+ 4СОЯ= 8СО + 5Н2 . (3)

Находящиеся в двуокиси углерода следы водяных паров также вступают в реакцию взаимодействия с углеводородным газом:

СН4 + Н О = СО + ЗН (4)

С1Н + Зг! О = 3CO + 7Н (5)

С4Нц+ 4Н 04СО + 9Н О (6)

Поскольку водяных паров в реторту поступает незначительное количество (около 2%), и при их взаимодействии с углеводородными газами образуются те же окись углерода и водорода, то практического влияния на состав цементациониой контролируемой атмосферы они не оказывают, 1143454

Состав атмосферы, %

Атмосфера

Известная (31

Известная (11

Предлагаемая 20 гъ,40 14 г

60 15 20

20 . 61,5

7

38,5

i

Состав атмосферы, % Продолжительность

СО эксплуатации, Атмосфера

2 NZ

Известная (3(Известная (1) " 20 л 40. 40

20 . 20

Предлагаемая

6l,5

38,5

105

107

Таким образом, из патрубка 11 отвода цементационной контролируемой атмосферы к потребителю в соответствии с реакциями (1)— (3) поступает атмосфера, содержащая 50—

61,5% СО и 38,5 — 50 o Hg, 5

Если необходимо полностью исключить влияние водяных паров по реакциям (4)— (6) на состав готовой цементационной атмосферы, то между патрубком 3 и накопителем

5 газа устанавливают узел 12 осушки двуокн- 10 си углерода, включающий два адсорбера 13 подачи. газа, в которые осуществляют закрытием отключающего вентиля 14.

Предлагаемое устройство позволяет получить контролируемую атмосферу для цемента ции металлов и сплавов, не содержащую балластного азота, что существенно повышает ее массоемкость Efo углероду и BoccTBBQBHTcBbные свойства эа счет увеличения содержания водорода (все известные контролируемые атмосферы на основе.,углеводородных газов содержат 40 — 96% М2. Добавка к полученной в устройстве атмосфере 3 — 6% аммиака позволяет получить нитроцементационную контролируемую атмосферу с улучшенными свойстваьщ и по азотированию, так как отсутствие в ней молекулярного азота способствует смешению реакции диссоциации аммиака 2NH + и +3H вправо, т. е. в сторону образования атомарного азота.

Полученная в предлагаемом устройстве атмосфера позволяет достичь в изделиях сущееЭкономический эффект за счет увеличения срока службы и шарошек буровых долот, цементованных в проходном толкательном агрегате в атмосфере, полученной в предлагаемом устройстве, составит 229,3 тыс.руб. в год. Предлагаемое .устройство позволяет од- 5О повременно получить две контролируемые атмосферы: новую цементационную атмосферу и очищенную экзотермическую атмосферу (очищенный экзогаз) .

Эксперименты показывают, что цементаштоисо ная атмосфера с отношением —, близким к нг твенно лучшего распределения углерода по высоте цементованного слоя о = 0,8 мм.

Изменение содержания углерода пав

О%с, 3Ф этой. глубины К = 100%, где С и

С вЂ” содержание углерода, соответственно, в; ! поверхностном слое и на глубине — о от

3 поверхности металла, приведено в табл. 1.

Таблиц а 1

Таким образом, атмосферы 1 и 2, полученные в предлагаемом устройстве, позволяют получить в 2 — 3 раза улучшенное распределений углерода по высоте цементованного слоя.

Благодаря лучшему распределению углерода существенно удлиняется срок службы изделий.

В табл. 2 приведена продолжительность эксплуатации изделий, цементованных в приведенных атмосферах.

Та блица 2

1, т. е. атмосфера, полученная в предлагаемом устройстве позволяет в 4 раза увеличить стойкость открытых электронагревателей в электропечах для химико-термической обработки (e 2500 до 10000 ч). Предлагаемое устройство позволяет также снизить загрязнение окружающей среды за счет использования двуокиси углерода на производство цементационной атмосферы. Ранее эта двуокись углерода, в количестве 9 — 12% or производительности установки, выбрасывалась в окружающую атмосферу.

1143454

Составитель H. Кацовская

Техред З.Палий

Корректор E. Сирохман

Редактор Н. Бобкова

Тираж 541

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 801 7

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4