Эндотермические атмосферы

 

Данная контролируемая атмосфера получается в результате неполного сжи­гания газов (природного и других) с коэффициентом расхода воздуха α = 0, 25...0, 35. Реакция сжигания идет в три стадии: на первой стадии часть метана сгорает полностью до диоксида углерода и паров волы. Далее в результате не­достатка кислорода оставшаяся часть метана реагирует с продуктами изначаль­ной реакции:

1/4СН₄+ 1/2(О2 + 3.8N₂)= l/4CO₂ + 1/2H₂O + 1.9N₂+Q     (6.22)

1/4СН₄+ 1/2СО₂ = 1/2CO+ l/2H₂ - Q   (6.23)

1/2CH₄ + 1/2Н₂О = 1/2CO + 3/2H₂ - Q (6.24)

CH₄ + 1/2(О₂ + 3.8N₂) = CO + 2H₂+ l.9N₂ - Q   (6.25)

Так как только реакция (6.22) протекает с выделением тепла, то тепловой эффект суммарной реакции будет отрицательным (реакция эндотермическая). Если не подводить внешнего тепла к месту протекания реакции, то она будет постепенно замедляться, а затем совсем прекратится.

В практических условиях часто наряду с указанными протекает реакция распада метана (6.5). Реакция идет с образованием сажи. Для исключения ее образования и ускорения эндопроцесса применяют катализаторы, например, ГИАП-3 на никелевой основе. Катализаторы, имеющие шифр ГИАП, разработаны Государственным институтом азотной промышленности [23]. Недостатком этого катализатора является то, что он теряет свою активность под воздействи­ем природного или городского газа, содержащих серу, с которой образует сульфиды типа Ni_xS. Катализатор ГИАП-3 восстанавливается путем регенера­ции при 900 °С и пропускании через него свободного от соединений серы газа. Для предварительной очистки природного газа от серы применяется катализа­тор ГИАП-10, представляющий собой цинко-хромовую смесь, нагретую до 350 °С. После очистки исходного газа от серы содержание последней в нем не пре­вышает 3 мг/м³.

Технологические схемы приготовления эндотермических атмосфер и их со­ставы приведены на рис. 6.10.

Установка для получения эндотермической атмосферы работает следую­щим образом: газ и воздух перемешиваются в заданной пропорции α в камере смешения 1 и подаются в эндогенератор 2, снабженный электрическим (или газовым) обогревателем. Затем полученный газ охлаждается с 950 до 200 °С в примыкающем к эндогенератору 2 теплообменнике (на рис. 6.10 он не показан) для предотвращения протекания реакции (6.19), которая возможна при 400...700 °С. Далее атмосфера окончательно охлаждается в водяном холоднтлике 3 до комнатной температуры.

С целью получения атмосферы с максимально низким содержанием СО и СО₂ в установке может быть предусмотрена система, состоящая кз конвертора 4 и очистки газа от СО2 растворами этаноламинов 5. Для осушки атмосферы служат водяной и фреоновый холодильник, а такие адсорбер (точка росы -40°С)

Атмосфера эндогаза применяется в качестве нейтральной среды при нагреве под закалку и нормализацию, в процессах отжига эвтектоидной и заэвтектоидной стали.

Высокое содержание в составе атмосферы водорода не позволяет применять ее при термообработке сталей, склонных к наводороажванию. Она также явля­ется и взрывоопасной, поэтому неприменима для процессов, проходящих ниже Ас1.

Для получения атмосферы, состоящей практически из одного водорода (99.5%), используется следующая схема приготовления: газ и окисляющий его водяной пар, используемый здесь вместо воздуха, так как необходимо предот­вратить появление азота, перемешиваются в смесителе 1 и подаются в камеру реакции 8. В камере газ взаимодействует с паром, и образуются такие продук­ты реакции как водород и СО. Реакция идет с поглощением тепла, поэтому не­обходим внешний подогрев камеры. Далее продукты реакции проходят двой­ную очистку от СО и СО₂ (который получается в результате распада СО) и осушку до точки росы -40 °С.

 

Область применения данного вида атмосферы: отжиг хромистых сталей, твердая пайка различных материалов, спекание металлических порошков.

Этот метод имеет существенный недостаток – сложную схему приготовления. Поэтому на многих предприятиях с большим потреблением контролируемых атмосфер при необходимости получения водородной атмосферы используют метод электролиза воды. Он проводится следующим образом: через электролитическую ванну пропускают электрический ток, под действием которого водород собирается на одном электроде, а кислород на другом. Электролит представляет собой раствор NaOH или КОН в дистиллированной воде.

 

⇐ Предыдущая29303132333435363738Следующая ⇒

Поделиться: