способ регулирования экологически чистого процесса нитроцементации
Классы МПК: | C23C8/28 с введением более чем одного элемента в одну стадию |
Автор(ы): | Васильев Сергей Зиновьевич, Маергойз Иосиф Израилевич, Тельнюк Юрий Николаевич |
Патентообладатель(и): | Васильев Сергей Зиновьевич, Маергойз Иосиф Израилевич, Тельнюк Юрий Николаевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-02-17 публикация патента:
30.04.1995 |
Использование: изобретение относится к нитроцементации и может быть использовано, например, в машиностроении, нефтехимии, металлургии, авиастроении, автомобилестроении и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: способ регулирования экологически чистого процесса нитроцементации, при котором осуществляют непрерывную рециркуляцию эндогаза между эндогенератором и печью, в рабочее пространство которой добавляют углеводород и аммиак, причем в возвратный поток рециркулирующего эндогаза добавляют диоксид углерода, количество которого регулируют по сигналу, поступающему от вычислительного устройства регулятора соотношения оксид углерод-водород, а в зависимости от типа исходного углеводорода, конвертируемого в эндогаз и добавляемого в печь, соотношение оксид углерода - водород регулируют в пределах 1:(0,7-1,1), изменяя соотношение объема добавки диоксида углерода и объема суммарной добавки углеводорода и аммиака как 1:(0,6-1,3). 1 ил., 1 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОГО ПРОЦЕССА НИТРОЦЕМЕНТАЦИИ, включающий непрерывную рециркуляцию эндогаза между эндогенератором и печью, в рабочее пространство которой добавляют углеводород и аммиак, отличающийся тем, что в возвратный поток рециркулирующего эндогаза добавляют диоксид углерода, количество которого регулируют по сигналу, поступающему от вычислительного устройства регулятора соотношения оксид углерода водород, а в зависимости от типа исходного углеводорода, конвертируемого в эндогаз и добавляемого в печь, соотношение оксид углерода водород регулируют в пределах 1 0,7 1,1, изменяя соотношение объема добавки диоксида углерода к объему суммарной добавки углерода и аммиака, как 1 0,6 1,3.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к нитроцементации и может быть использовано, например, в машиностроении, нефтехимии, металлургии, авиастроении, автомобилестроении и других отраслях промышленности. Известен способ регулирования процесса нитроцементации, при котором науглероживающая способность атмосферы, полученной из жидкостей, регулируется прибором типа "Карбоом". Недостатком известного способа является низкая экологичность процесса и низкое качество обработки. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ регулирования экологически чистого процесса нитроцементации, при котором осуществляют непрерывную рециркуляцию эндогаза между эндогенератором и печью, в рабочее пространство которой добавляют углеводород и аммиак. Недостатками известного способа являются низкая экологичность за счет загрязнения окружающей среды и низкое качество процесса нитроцементации. Проанализировав недостатки известных технических решений можно сделать вывод, что возникла необходимость в создании нового способа регулирования экологически чистого процесса нитроцементации, при котором существенно улучшается экологичность процесса, т.е. сокращается выброс вредных промышленных отходов в атмосферу, и повышается качество процесса. Предлагаемый способ позволяет существенно улучшить экологичность и качество процесса за счет улучшения равномерности распределения углерода по глубине диффузионного слоя, а также увеличить скорость нитроцементации. Кроме того, снижается стоимость процесса нитроцементации за счет снижения расхода эндотермической контролируемой атмосферы и соответственно углеводородного газа. Предлагаемый способ характеризуется следующей совокупностью существенных признаков. В способе регулирования экологически чистого процесса нитроцементации, при котором осуществляют непрерывную рециркуляцию эндогаза между эндогенератором и печью, в рабочее пространство которой добавляют углеводород и аммиак, в возвратный поток рециркулирующего эндогаза добавляют диоксид углерода, количество которого регулируют по сигналу, поступающему от вычислительного устройства регулятора соотношения оксид углерода водород, а в зависимости от типа исходного углеводорода, конвертируемого в эндогаз и добавляемого в печь, соотношение оксид углерода водород регулируют в пределах 1:(0,7-1,1), изменяя соотношение объема добавки диоксида углерода к объему суммарной добавки углеводорода и аммиака как 1:(0,6-1,3). Исходные данные по содержанию оксида углерода и водорода поступают из возвратного потока рециркулирующего эндогаза через соответствующие газоанализаторы. По сравнению с известными техническими решениями предлагаемое позволяет существенно улучшить экологичность процесса нитроцементации за счет сокращения выбросов промышленных отходов в атмосферу. Сокращение выбросов составляет 960 м3 СО в год на 1 м3 эндогаза. При производительности эндогенератора 125 м3/ч это составит 120000 м3 оксида углерода в год. Кроме того в 1,5 раза увеличена скорость нитроцементации, в 1,3-1,5 раза улучшена равномерность распределения углерода по глубине диффузионного слоя, т.е. повышается качество процесса нитроцементации и существенно снижается стоимость процесса за счет снижения расхода эндотермической контролируемой атмосферы и соответственно углеводородного газа. На чертеже представлена блок-схема устройства, которое реагирует предлагаемый способ регулирования экологически чистого процесса нитроцементации. Устройство, осуществляющее предлагаемый способ, содержит эндогенератор 1, соединенный с печью 2, газоанализаторы 3 и 4, выходы которых подключены к вычислительному устройству регулятора 5 соотношения оксид углерода водород. Выход вычислительного устройства 5 регулятора соединен через исполнительный механизм 6 с регулирующим краном 7. Предлагаемый способ регулирования экологически чистого процесса нитроцементации осуществляют следующим образом. Углеводородный газ СnН2n+2 и воздух в отношении![способ регулирования экологически чистого процесса нитроцементации, патент № 2034093](/images/patents/439/2034048/945.gif)
Эпроц=
![способ регулирования экологически чистого процесса нитроцементации, патент № 2034093](/images/patents/439/2034093/2034093t.gif)
где Vэн расход эндогаза, м3/ч;
W коэффициент возврата, б/p;
![способ регулирования экологически чистого процесса нитроцементации, патент № 2034093](/images/patents/439/2034037/964.gif)
![способ регулирования экологически чистого процесса нитроцементации, патент № 2034093](/images/patents/439/2034037/964.gif)
CСО концентрация оксида углерода в эндогазе,
Эпроц сокращение выбросов углерода, м3/процесс. Исследования проводились на экспериментальном стенде. Стенд содержит эндотермическую установку ЭН-16, соединенную герметичным трубопроводом с шахтной электропечью СШЦМ-6.12/9. Трубопровод, отводящий из печи отработанную атмосферу, соединен с патрубком подвода исходных продуктов в установку ЭН-16. Кроме того, с патрубком подвода исходных продуктов соединен патрубок подвода диоксида углерода. Печь СШЦМ-6.12/9 также оборудована патрубком для подачи добавок углеводородного газа и аммиака. Определение состава отработанной атмосферы проводили непрерывно при помощи газоанализаторов:
ГИАМ-5 0-10 об. СО2;
АГ-012 0-100 об. Н2;
ГИАМ-14 0-100 об. СО. Дополнительно проводили определение содержания СО2, Н2, СО, СН4, О2 при помощи хроматографа "Газохром-3101". Расход поступающей в печь атмосферы, добавок углеводородного газа и аммиака, а также расходы окислителей воздуха и диоксида углерода и углеводородного газа, подаваемого в установку ЭН-16, определяли посредством ротаметров серии РМ, протарированных для измерения расхода соответствующего газа. Точность измерения расхода конкретного газа отражена в таблице путем приведения соответствующего числа значащих цифр после запятой. В каждом конкретном случае измерений ротаметры подбирались так, чтобы пределы измерений лежали в верхней трети их шкал. Установка ЭН-16 снабжена серийным оборудованием для регулирования влажности получаемого эндогаза и устройством, обеспечивающим плавное регулирование производительности установки без опасности перегрева газодувки. Регулирование процесса нитроцементации в печи СШЦМ-6.12/9 проводили вручную при помощи указанных газоанализаторов и устройства для определения углеродных потенциалов методом фольги. Эксперименты проводили в режиме промышленной нитроцементации деталей из стали 20Х при 850-860оС. Продолжительность обработки по предлагаемому способу составляла 6,2 ч, по известному 10 ч. Источником углеводородного газа являлись магистральный природный газ и пропан-бутановая смесь из подземной емкости сжиженного газа, оборудованной испарителем, источником аммиака жидкий аммиак в баллонах. Глубину диффузионного слоя определяли металлографически на поперечных срезах образцов, а распределение концентрации углерода посредством послойного химического анализа. Содержание азота в слое не определяли. Равномерность распределения углерода по глубине оценивали соотношением:
![способ регулирования экологически чистого процесса нитроцементации, патент № 2034093](/images/patents/439/2034048/945.gif)
![способ регулирования экологически чистого процесса нитроцементации, патент № 2034093](/images/patents/439/2034093/2034093-2t.gif)
![способ регулирования экологически чистого процесса нитроцементации, патент № 2034093](/images/patents/439/2034010/183.gif)
С1 содержание углерода на глубине, раной 1/3
![способ регулирования экологически чистого процесса нитроцементации, патент № 2034093](/images/patents/439/2034043/948.gif)
![способ регулирования экологически чистого процесса нитроцементации, патент № 2034093](/images/patents/439/2034043/948.gif)
Класс C23C8/28 с введением более чем одного элемента в одну стадию