热处理用的甲醇催化裂解方法及装置.pdf

本发明属于改变铁金属或合金的热处理的一般装置领域。
    目前热处理用的以甲醇为原料的可控气氛发生器，一般是滴注式和炉外高温裂解气体发生器。滴注式裂解产气量小，气体成份不稳定，炉温易波动;高温裂解气体发生器，反应温度高达900℃，副反应多，积炭严重，容易堵塞管道。CO2含量高，气氛碳势低，用途窄、能耗高，如产气量3m3/h，功率高达13KW。本发明解决了上述缺陷。

    本发明采用甲醇低温催化裂解方法。甲醇通过液体泵、流量计送入汽化预热室，汽化预热室温度在200℃～230℃，将甲醇汽化预热后，进入催化裂解器，催化裂解器催化反应温度在230℃～310℃即可使甲醇气裂解，裂解气经过冷凝器，再通过干燥器里硅胶或分子筛脱水，就得到所需要的气氛。由于催化裂解器里所用催化剂是高活性，高选择性，而且具有甲醇裂解和水煤气改性之双功能的铜基催化剂，其粒度＞φ3×3，催化剂层高200～500mm，所以有效地降低了CO2含量，从而提高了气氛碳势。并且通过调原料甲醇中的含水量，可以控制气氛中CO2含量，来降低气氛碳势，碳势可在0.6～1调变。这样该气氛的组分也可控可调，既可用于各种金属材料的保护加热，又可用于中、低碳钢的渗碳。另外，本发生器所产生之气体与N2混合，又可制的N2基保护气氛，如N2中含O2量较高，可通过Ag分子筛或铂石棉进行催化脱氧处理。

    本发明是一种专门设计制造的甲醇低温催化裂解装置。液体泵2通过尼龙管与液体流量计3进口连接，液体流量计出口通过尼龙管与汽化预热室4进口连接，汽化予热室出口通过铜管与催化裂解器5进口连接，催化裂解器出口通过铁管与冷凝器6蛇形管进口连接，冷凝器蛇形管出口通过铁管与干燥器7进口连接，干燥器出口通过铁管与气体流量计8进口连接，气体流量计出口通过铁管与热处理炉连接。

    本发明的要点在汽化预热室和催化裂解器。汽化预热室由保温层12，电热套11和导热材料铜屑13构成。催化裂解器里由两根以上的并联管14，管子的数目由产气量而定，管径为20～50mm，长200～500mm，管外各包有电热套11，管里装有催化剂15，整个裂解器外有保温层12。汽化预热室也可放进催化裂解器里共同构成一个整体。干燥器是两个并联干燥器，交替工作。

    本发明汽化予热室的温度，催化裂解器催化反应温度，干燥器的温度和其它加热电源都由电控柜来控制。

    本发明与甲醇高温裂解气体发生器相比，具有气氛的组分可控可调，碳势高，可用于保护加热和气体渗碳，且能耗低等特点。以产气量3m3/h为例，功耗仅为3KW，并根据实际需要，可制造出1～10m3/h系列产品。

    本发明提供气源用于热处理，必将促进可控气氛热处理工艺的推广应用，改变目前热处理的落后状况。与甲醇高温裂解器相比较，将大幅度降低能耗及造价，一台产气量为3m3/h的发生器，售价则是高温裂解气体发生器（$24000）地25%，年节约电6万余度，所有热处理行业用之，其经济效益无法估量。同时使用本发明，将免除清理积炭工序，避免工人在高温环境下工作，将大大减轻劳动强度，解放生产力，提高生产效率，其社会效益也非常显著。

    本发明的气氛用于柴油机油嘴偶合件的淬火加热，材料为GCr15，淬火温度840℃，保温时间40分钟，处理后的工件表面光洁，无氧化，无脱碳，表面洛氏硬度为65.5，管道无积炭现象。

    附图说明：附图是发生器的示意图。

    1、-贮液罐    2、-液体泵    3、-液体流量计

    4、-汽化预热室    5、-催化裂解器    6、-冷凝器

    7、-干燥器    8、-气体流量计    9、-回流阀

    10、-调节阀    11、-电热套    12、-保温层

    13、-铜屑    14、-反应管    15、-催化剂

    16、-电热器    17、-硅胶