Файл: Эстрин, Б. М. Производство и применение контролируемых атмосфер (при термической обработке стали).pdf

росы цементации в газовых

средах С Н 4 — Н 2 0 — Н 2 (см.

гл. XIII) были недостаточно

разработаны и поэтому та­

полагать,

что по мере

освоения газовых

сред С Н 4 —

Н 2 0 — Н2

эндогаз будет постепенно вытесняться из сфе­

ры цементации.

Если при цементации применение

эндогаза в настоя;

щее время

обусловлено

указанными

выше

факторами,

влаги.

Рассмотрим

следующий

пример.

Требуется

нагреть

до 900° С

без

окисления

и

обезуглероживания

сталь,

содержащую 0,8% С (/Vc

= 0,0362). Найти состав моно­

газа.

Из

уравнения

,

2105

А

с о „ с . 317

.

N c

Nc

lga„ =

0,6375-^

h lg

находим ac — активность углерода в

аустените. Она

равна

0,705.

Задаваясь концентрацией С 0 2 0,05%

и совместно ре­

шая три уравнения:

ас

=

У " , Рсо ;

(VI-2)

Ри,о

ас

=

k'P Рсо

(V1-3)

Рсо.

kw=

Р с о - Р н -

,

(VI-4)

Рсо Рн.о

гдеkp , kp и kw — константы

равновесия

следующих

ре­

акций:

СО-+Н2 ^Н2 0-|-С;

Кр

= 0,0645;

(в)

2 С О ^ С 0 2 + С ;

А; =

0,09;

(г)

С О + Н 2 О ^ С 0 2 + Н 2 ;

^ = 1 , 4 ,

(д)

находим

содержание Н2 , СО и Н 2 0 в газе. Они соот­

ветственно

равны: 7,2; 6,25 и 0,0414%

(т.т.р

—30° С).

В таком газе исключается водородное охрупчивание

сталей, а внутреннее

окисление Сг, Мп и Ti практически

не проявляется.

Если содержание

Н 2 0

в печи повысится

настолько,

что температура точки росы достигнет

—20° С, а

содер­

жание

С 0 2

дойдет до 0,1%, то, согласно тем же уравне­

ниям,

предотвращение от обезуглероживания стали, со­

держащей 0,8% С, станет

возможным,

если

содержание

Н 2 и СО сделается равным

13,45 и 8,85%

соответственно.

Оставляя

те же

концентрации

Н 2 0

и

С 0 2

(т.т.р

—20°С и 0,1%), что и в предыдущем

примере, опреде­

лим ас

в аустеннте при температуре газовой среды 900° С

и содержании

в ней 2,0%

СО и 1,5% Н 2

(защитный газ

ПСО-09.).

По уравнению (VI-2) величина ас

равна

0,0178, а по

уравнению (VI-3) она равна 0,036.

Принимается

мень­

шее значение, т. е. 0,0178, что соответствует

содержанию

0,02% С.

По

литературным

данным [25], предварительно

па-

живается при 900° С до

нуля за 24 мин

в атмосфере

ПСО-09 при влажности,

соответствующей

т . т . р — 4 0 ° С .

нять реакционноспособные

газы, содержащие

в

сумме

15—20% СО и Н2 , в которых концентрация С

0 2

не пре­

вышает 0,1%; влажность

соответствует т. т. р ^ — 2 0 ° С,

а содержание свободного кислорода <Ю,001%.

Рис.

36. Технологическая схема получения моногаза, предусматривающая очи­

стку

продуктов сжигания от углекислоты водой под давлением:

/ — камера сжигания; 2— скруббер для о х л а ж д е н и я газа; 3 — ресивер; 4 — комп­

рессор; 5 — трубчатый холодильник

I ступени компремирования;

6—скруббер

для

очистки газа от углекислоты;

7 — т р у б ч а т ы й холодильник для

осушки га­

за; 8— насос для воды; 9 — дегазация воды

воды

10—15° С остаточное содержание С 0 2 в

защитном

газе

составляет 0,5—1,0%. Оно регулируется

давлением

центрация

С 0 2 при этом

способе очистки

составляет

0,18—0,20%.

Далее

газ направляется

в трубчатый холодильник,

где под давлением охлаждается водой. После

дроссели­

ного объема

в общем

объеме,

заполненном кольцами,

примем рав-.

ной

0,725). Общий поток С 0 2

газа

составляет 6,4

м3 /ч, а

количест­

во выходящей из абсорбера С 0 2

равно 0,585 м3 /ч.

(заполненного

на­

Свободный

объем

рабочей

части

абсорбера

садкой) Va

определяют по уравнению

= —

7Г1Г- lg

м3,

VI-5)

(Н — f) Ка

а

НУй — хв

где

Vm

— объем

инертного

газа

при нормальных

условиях,

Ка

м3 , проходящего за час через абсорбер;

— общий коэффициент абсорбции;

па 1 м3

сво­

a — поверхность

соприкосновения

фаз, м2

бодного объема абсорбера;

Ун. Ув — содержание

С 0 2

в

газе

соответственно

на

входе

и выходе из абсорбера, м3 на 1 м3 инертной состав­

ляющей газа;

Л"н. А'в — содержание С 0 2

в

воде,

соответственно

покидаю­

щей

абсорбер и поступающей в него,

м3 на 1 м3

воды;

/ =

тг^~ (VBoa

— объем воды, поступающей в абсорбер в течение

1 ч,

^вод

м3 /ч); по практическим данным,

принимают / =

3,0;

Н— постоянная,

равная

отношению

х/у в

состоянии

равновесия, т. е. Н—

760 р ш 1

22257

(/?„„—сред-

18

Г

нее

давление

инертной

составляющей

газа, ат;

Vm

Г — коэффициент

Генри, выраженный в мм рт. ст.)

= 6,4 (96,8/3,2) =

193,6 м3 /ч.

Коэффициент

Генри

при принятой

температуре

воды

15° С

равен

0,9297-10°

(берется

из таблиц). р„п

определяется, исходя из

того,

что среднее содержание инертного газа составляет 98,2%- Тогда

760 рцн -22257

760-0,982-20-22257

~

18 Г

~

18-0,9297-10° ~~

'

Соответственно Н—f = 19,9—3= 16,9.

Далее,

определив

содержание

С 0 2

в газе на

входе

(i/H )

и то

же

на выходе

(г/в) в м3 , отнесенных

к

1 м3 инертного

газа,

нахо­

дим, что

у н = 6,4/193,6 = 0,0332 м3 /м3 ;

у в = 0,585/ 193,6=0,00304

м 3 /м 3

п. принимая,

по практическим

данным,

Kaa

равным 25,

определяем

по уравнению (VI-5)

V& (хв

из чистой

воды принимается равным

нулю)

193,6-2,3

16,9-0,0332 -f 3,0-0,00304

= 1,05 M 3 .

16,9-25 g

19,9-0,00304

При

900° С в печи в соответствии с реакцией водяно­

го газа

произойдет изменение химического состава за­

щитного газа.

х,

Обозначив новое

содержание С 0 2

через

составим

уравнение

[COJ [Щ

х (Н 2 — CCyf х)

(е)

[ С О ] [ Н „ 0 ]

( С 0 . 2 + С О + А - ) ( Н , 0 + С 0 2 — х )

и решим его относительно х.

По найденному значению С 0 2 находим

остальные

компоненты, исходя из тождеств типа

С0 2 +СО=[СО я 1 + [СО];

Н 8 + Н я О = [ Н 8

] + [Н2 0]

и т. д.

В

результате

получим

при 900° С защитный газ, со­

держащий

0,23% С0 2 ; 10,07% СО; 17,93% Н 2

и 0,294%

Н 2 0 .

по одному

из уравнений (VI-2),

(VI-3) нахо­

Далее

дим величину ас.

Она равна 0,395, что в соответствии с

уравнением (IV-4) отвечает содержанию

в

аустените

0,5% С.

Использование

водных

растворов

моноэтаноламина

(МЭА)

в производстве

моногаза

Описанный выше способ приготовления моногаза, ши­

роко распространенный

в

ФРГ и других

европейских