Устройство для получения контролируемых атмосфер

) В 01,1 7/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) (57)КОНТРОЛ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР 110 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(71) Всесоюзный научно-исследовательскийпроектно. конструкторский и технологическиинститут электротермического оборудования(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., "Метал. лургия", 1973, с. 115 - 116,3. Авторское свидетельство СССР И 24798 кл, С 10 6 11/00, 1970.1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИРУЕМЫХ АТМОСФЕР, содержащее ЯО 1143454 эндогенератор с патрубком подвода исходных пр дуктов и экзогенератор, о т л и ч а ю . щ е е с я тем, что, с целью получения цементационных контроли"уемых атмосфер с повышенными науглероживающими и восстановительными свойствами и снижения заг рязнення 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 ю . щ 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 юч щ е е с я тем, что блок осушки выполнен в виде последовательно установленных адсор. беровИзобретение относится к получению контролируемых атмосфер, используемых при .термической обработке металлов, и можетбыть применено в химической, нефтехими.ческой и металлургической промышленностях.Известно устройство для получения контролируемых атмосфер, содержащее установкудля получения экзотермической контролируемой атмосферы, очищенной от двуокисиуглерода водным раствором моноэтаноламина, 10снабженную патрубками подвода газовоздушнойсмеси и отвода готовой атмсоферы,.а такжепатрубком отвода двуокиси углерода (11,Недостатками этого устройства являютсянизкое качество цементационной атмосферывследствие ее низких науглероживающихи восстановительных свойств и загрязнениеокружающей среды вследствие выброса ватмосферу десорбата (двуокиси углерода)из адсорберов, ЮИзвестен эндогенератор, содержащий герметичный футерованный корпус, с размещен;ными в нем ретортой с катализатором, гаэовоздушными горелками и патрубком отводаэкзогаза, соединенными с водяным охладите.лем, который соединен с патрубком подводаэкзогаза в реторту, снабженную па;рубкомотвода готовой контролируемой атмосферы,,состав которой20% СО,20% Ни60% 21Недостатком этого устройства являютсянизкие науглероживающие и восстановительныесвойства получаемой атмосферы,Наиболее близким к изобретению являетсяустройство для получения контролируемыхатмосфер, содержащее эндогенератор с патрубком подвода исходных продуктов и экзо-.генератор, производящие классический эндогази неочищенный экзогаз 131.Цель изобретения - получение цемеитационных контролируемых атмосфер с повышен 4 Оными иауглероживающими и восстановительными свойствами и снижение загрязненияокружающей среды.Поставленная цель достигается тем, чтоустройство для получения контролируемыхатмосфер, содержащее эндогенератор с патрубком подвода исходных продуктов и экзогенератор, снабжено соединенным с экзогенератором блоком сорбционной очистки с пат 5 Орубком отвода двуокиси углерода и накопи- фтелем газа, вход которого соединен с патрубком отвода двуокиси углерода, а выходс патрубком подвода исходных продуктовэндогенератора.Кроме того, устройство снабжено установ 55денным между патрубком отвода двуокисиутлерода и накопителем газа блоком осушкидвуокиси 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 натрубком 11 отвода цементационной контролируемой атмосферы, а между патрубком 3 и накопителем 5 газа может быть установлен блок 12 осушки двуокиси углерода, включающий два адсороера 13 с отключающим вентилем 14.Устройство работает следующим образом,Полученные в экзогенераторе, 1 продукты конверсии углеводородного газа воздухом с коэффициентом расхода воздуха О,б 5 - 0,95 очищают в блоке 2 сорбционной очистки от двуокиси углерода 15%.ным водным раство. ром 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 б 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:СН 4 + СО -- 2 СО + 2 Н 2 (1)С Я 8+ ЗСО = бСО + 4 Н (2)С 4 Но+ 4 СОЯ = 8 СО + 5 Н 2 . (3)Находящиеся в двуокиси углерода следы водяных паров также вступают в реакцию взаимодействия с углеводородным газом:СН 4 + НО = СО + ЗН (4)С 1 Н+ 3 г 1 О = ЗСО + 7 Н,д (5)С 4 Н,цР 4 НО 4 СО + 9 НдО (б)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 цементационной контролируемой атмосферы они не оказывают,"20 гъ 40 14 л 60 15 20 20 . 61,550 7 5 38,550 Состав атмосферы, % ПродолжительностьСО эксплуатации, % Атмосфера НИ Известная 3 Известная 1161,5 38,5 105 50 107 3Таким образом, из патрубка 11 отводацементационной контролируемой атмосферы кпотребителю в соответствии с реакциями (1) -(3) поступает атмосфера, содержащая 50 -61,5%СО и 38,5 - 50% Н,5Если необходимо полностью исключитьвлияние водяных паров по реакциям (4) -(6) на состав готовой цементационной атмосферы, то между патрубком 3 и накопителем5 газа устанавливают узел 12 осушки двуокнси углерода, включающий два адсорбера 13подачи. газа, в которые осуществляютзакрытием отключающего вентиля 14.Предлагаемое устройство позволяет полу.чить контролируемую атмосферу для цементации металлов и сплавов, не содержащуюбалластного азота, что существенно повышаетее массоемкость цо углероду и восстановительные свойства эа счет увеличения содержанияводорода (все известные контролируемые атмосферы на основе, углеводородных газовсодержат 40 - 96% В 2, Добавка к полученнойв устройстве атмосфере 3 - 6% аммиака позволяет получить нитроцементационную контролируемую атмосферу с улучшенными свойстваье ипо азотированию, так как отсутствие в ней молекулярного азота способствует смешению реакциидиссоциации аммиака 2 ЙН -ф й +ЗН вправо,т. е. в сторону образования атомарного азота.Полученная в предлагаемом устройстведатмосфера позволяет достичь в изделиях сущееЭкономический эффект за счет увеличениясрока службы и шарошек буровых долот,цементованных в проходном толкательномагрегате в атмосфере, полученной в предлагаемом устройстве, составит 229,3 тыс.руб. вгод. Предлагаемое .устройство позволяет од Оповременно получить две контролируемыеатмосферы: новую цементациониую атмосферуи очищенную экзотермическую атмосферу(очищенный экзогаз),Эксперименты показывают, что цементаштоисоная атмосфера с отношением - , близким кНг твенно лучшего распределения углерода по высоте цементованного слоя 3 = 0,8 мм.Изменение содержания углерода пав0 ф- С 1Ф этой. глубины К = 100%, где С иОС - содержание углерода, соответственно, в; поверхностном слое и на глубине - О от3 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 распределение 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.Таблица 2 1, т. е, атмосфера, полученная в предлагаемом устройстве позволяет в 4 раза увеличить стойкость открытых электронагревателей в эпектропечах для химико. термической обработки (е 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% от производительности установки, выбрасывалась в окружающую атмосферу,1143454 ацовская орректор Е, Сирохман Редактор Н. Бобкова Подписное Заказ 801 Тираж 541Государственного комитета СССРм изобретений и открытийсква, Ж, Раушская наб., д. 4/ 1130 ал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,ВНИИПИло дела 35, Мо Составитель Техред З.П