《用净化后的天然气代替甲醇-丙酮齿轮渗碳的质量及经济效....doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用净化后的天然气代替甲醇-丙酮齿轮渗碳的质量及经济效....doc（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、用净化后的天然气代替甲醇-丙酮齿轮渗碳的质量及经济效益朱金木11.安徽星瑞齿轮传动有限公司, 安徽六安 237100摘 要：安徽星瑞齿轮传动有限公司已成功地以净化后的天然气代替甲醇-丙酮用于齿轮渗碳。这项工程所取得的成果表明，产品质量稳定提高，生产成本显著下降，经净化的城市天然气在热处理行业中有广阔的应用前景。关键词：净化的天然气、热处理、经济效益1、前言在传统观念里，渗碳介质一般选用甲醇丙酮、煤油、甲醇丙烷等，这些介质有一个共同的弱点就是必须建造存储库，这样就为安全生产埋下了重大的隐患，天然气作为一种广泛的能源，以其价廉、安全等优点，已被越来越多的厂家作为热处理介质进行渗碳等。2、反应原理用
2、天然气制备吸热式气氛的公式为：CH4+2.38空气CO+2H2+1.88N2，Ni为催化剂，反应温度1000古老资料制备后的吸热式气氛成分表原料气吸热式气氛（体积%）COCO2O2H2CH4N2H2O露点天然气20.90.3040.70.4其余0.6常温由上面公式可以明显看出，采用天然气渗碳天然气与空气的比例为1:2.38，而实际情况一般为1:2.5，甚至更高，因为天然气不仅只含甲烷，还有丙烷等含碳较高的化合物以及有害杂质。RX气氛制备参考表：天然气（CH4）+空气制备RX气氛产气温度10001040，天然气：空气=1：2.4，露点-25产气量（m3/h）252732374246.551.55
3、66166天然气（m3/h）5.05.56.57.58.59.510.511.512.513.5空气（m3/h）12131618212325283033我公司目前所使用的配比为1:2.8，此比例就我们所知为最高数：露点-25工作中一般将空气比例适当调高，因为这样可以确保天然气完全裂解，不容易积聚碳黑，同时节约了制备RX气氛的原料气天然气约15%，由于天然气净化非常好，在通入富化气为2m3/h耗量大大下降，使CH4Cad+H2的渗碳机理充分发挥作用。不仅仅不产生炭黑，而且使有氧参加下渗碳机理下降，渗碳件表面层因内氧化而产生的非马氏体组织大大下降（浅腐蚀）见图3。天然气渗碳淬火原理图如下：作者简介
4、：朱金木2005年毕业于合肥工业大学机械设计专业，现供职于安徽星瑞齿轮传动有限公司（原六安齿轮厂），先后从事热处理技术研究、热处理工程策划、热处理班组管理等工作。地址:237010皖六安市新河东路10号，电话/传真:0564-3697405 手机:15005693176E-mail:或，MSN:或使用甲醇丙酮渗碳原理为：介质名称化学式作用反应甲醇CH3OH作为载气，起稀释作用，裂解（代替吸热式气氛）碳势0.45左右CH3OHC+O+2H2丙酮C3H6O作为富化气，起渗碳作用C3H6O3C+O+3H23、使用天然气进行热处理的优势下面以甲醇丙酮为例，来比较一下天然气的优势。3.1、运输、购买及输
5、送方便甲醇、丙酮为液体，运输不便，且成本较大，而天然气用城市管道输送，非常方便。丙酮是制造毒品的原料之一，属严管化工产品，及其难购，而天然气家家户户都会用到。将甲醇、丙酮输送进设备，必须先用泵泵到一定的高度或者使用一定压力的气体输送，而天然气只需经过适当地减压，便可直接输送进设备。3.2、管理简便使用甲醇、丙酮必须建造通风良好的介质房，而建造介质房就会存在安全隐患，给安全工作带来麻烦；使用天然气便避免了建造介质房的麻烦，且建造成本低廉，即使万一地面发生火情，管路电磁阀自动切断，不会出现火灾。3.3、产品质量提高甲醇、丙酮为液态介质，滴入设备后，有一个气化分解的过程，甲醇内还有很多水、有机硫、无
6、机硫使得介质管道容易积聚碳黑，据可靠信息：有些厂订购了甲醇净化设备使质量稳定提高，从而使得工件表面不光洁；而天然气属气态介质，进入设备后无需气化过程，直接分解成无氧参加的活性碳和氢气等，不易结碳，工件表面干净；渗碳件表面层非马氏体组织大大下降，一般在有效硬化深0.81.2时，齿节部位5m左右（浅腐蚀），表面层硬度（HV1转换）HRC61以上。见图2-43.4、生产成本降低下表是爱协林单推连续炉正常投入生产后所消耗的天然气记录：日期当前储量/m3总消耗量/m3每小时消耗量（m3/h）1#表2#表2009.6.11041402009.6.244847.33335.2804.82.52009.7.7
7、4184.33237.0761.62.5天然气市场价按3.0元/m3算，则爱协林连续炉介质使用成本为3.0元/m32.5m3/h=7.5元/h下面再将老区Ipsen炉介质使用成本粗略估算一下。甲醇 4000Kg/月4.2元/Kg=16800元/月，丙酮1600Kg/月14.6元/Kg=23360元/月，液化气800kg/月5.5元/Kg=4400元/月，则Ipsen连续炉介质使用成本为（16800元/月+23360元/月+4400元/月）30天24h=61.89元/h由以上对比数据可以明显地看出，使用天然气作为热处理渗碳介质等比甲醇丙酮节省成本。节约估算：（61.89元/小时-7.5元/小时）
8、24h30天12月 =469900元/年，所用设备9个月内收回投资。3.5、碳黑积聚少从实际使用情况来看，目前爱协林连续炉投入使用约半年，自从将备用的甲醇丙酮管道拆除后，便没有积聚过碳黑，从窥视孔观察炉膛，没有明显碳黑，出炉工件亦无附着碳黑。出现光亮银灰色无炭黑。淬火油也无污染而清亮。4、使用过程中要重点注意的事项4.1、净化的天然气城市民用天然气情况天然气技术要求（SY7514-88）IIIIIIIV总硫mg/m3150270480480H2Smg/m3620CO2%33水份无游离水天然气能够进行渗碳的前提条件是其纯度必须大于95%，且含硫量小于10mg/m3（含硫、含水越低越好）1.2，因
9、为硫、水对管道及设备腐蚀严重，使热处理气源耗量大增，产品质量下降。因此需要对天然气进行净化，我公司经过多方调研也知道很多单位在招标工作中由于净化后的指标和保持该指标的服役寿命10年以上；市场上各式各样脱硫、净化天然气等制造单位均望而止步，不敢接标。最终采用市场上成熟的已在德国、美国、日本、韩国在华企业大量应用的中国人发明专利“天然气净化设备”对城市天然气进行净化。该设备特点 投资较低：本法脱硫与采用二步法脱除天然气中有机硫和无机硫相比，其初期脱硫效果就低于该发明专利，半年后二步法效果越来越低（硫只吃不吐，还产生水，并出现肠梗阻）。二步法脱硫中Fe2O3ZnO2等混合固态法或湿碱法脱无机硫带来很
10、多水份，对热处理渗碳气氛很不利，旧法活性炭脱除天然气中的有机硫一般50次再生就失效，本设备投资缩小1/2以上，占地缩小2/3以上，投产后运行费用低，净化效果好。天然气净化前后效果对比类型单位无机硫有机硫水份（露点）CO2石油汞净化前100250241100100净化后13-400.5无无注：外界压力很低时，不会出现肠梗阻现象；当外界天然气气矿脱硫设备检修其无机硫高达1100mg/M3时，缩短再生周期就行，不会停产。（由于外界气源含硫波动很大，现已经有6家西气东输用户验证。一般再生吐污10小时，有的客户再生72小时吐完污气 此数据为微量水份检测仪检测，若用露点仪-60。净化剂寿命长（服役能力）：
11、重庆机床厂已使用19年，目前还能达到上述指标的服役能力。该厂使用净化气源热处理设备至今只小修未大修节约价值可观。我公司使用净化设备净化后的天然气无臭鸡蛋气味，火焰呈蓝色，经化验总硫1mg/M3以下，证明净化效果稳定非常好。净化罐采用的净化剂对天然气中的杂质有机硫、无机硫、水、石油、汞等：进行化学反应、电化学反应、物理吸附、物理过滤，当吸收饱和后，就需要进行再生，我公司采用的是使用压缩空气对净化罐进行再生，由于再生需要加热（约350），这样一些顽固硫化物特别是有机硫中的四氢噻吩才能完全析出，同时析出水、油、汞，但是这样就带来一个问题，在析出硫化物的同时，净化剂所吸附的水经加热解析变为的水汽经过长
12、长的管道便冷凝成水，经积聚后由管道燃烧口喷出，从而浇灭气体发生器的点火嘴和废气排放火焰，造成气体发生器停止工作。经过对问题详细细致的分析研究，我们讨论得出一个简便易行且行之有效的方案对管道进行简单改造，便可轻松解决上述难题，附简图如下。由上图可以明显看出，在原管路上作简单改装，将弯头改成相应大小的三通，再连接适当长度的带梯度的管道，在管道末端装上一个球阀，便可以解决喷水问题。当水蒸气冷凝成水时，便会积存在改造后的储管内，隔几个小时将球阀打开放一下水即可（实际经验是大约3小时放水一次）。建议增加一个水气分离器在再生管道上。（研发制造单位已经增加安装一个水气分离器）。4.2、工艺调整一般的贯通式连
13、续炉，炉前废气排放量要大于炉后废气排放量，比例约为7:3，从而保证设备安全以及产品质量，这样各区的介质流量应该是从前到后逐渐减少，爱协林连续炉在遵守这一大的守则前提下，经过反复调整，将保温区的介质流量略微提高，从而确保保温区的碳势，同时天然气也得到充分分解（定碳结果与仪表显示基本吻合）。4.3、减压阀在使用天然气的过程中，还要重点注意的一项就是使用的压力，首先要与渗碳炉厂家进行详细对接，清楚设备所需要的流量以及压力，然后再结合工厂的未来计划，最后考虑适当的余量，诸多综合因素组合形成最终对天然气公司所需要的天然气压力以及流量的要求。由于城市天然气使用的是中压（0.020.07MPa），而渗碳炉上
14、使用的压力仅为35Kpa，因此需要适当减压，选用减压阀时一定要告诉厂家减压前的压力和减压后的压力，这样才能确保选用合适的减压阀。4.4、检漏由于天然气属易燃易爆气体，虽然免除了建造介质房等麻烦，但在使用过程中还是不能掉以轻心，对管道要定期检漏，一般一个月一次，对活结、弯头、球阀等接头部位要重点检查，检查方式有多种，可以采用肥皂水，也可使用专业厂家生产的类似手机大小的便携式CH4气体检漏仪。对压力表及相应的配套设施要经常检查，如发现漏气现象应及时处理。4.5、突然停气天然气用来渗碳以及废气点火，当出现突然断气时应作何处理？此问题已与天然气公司作过反复交流，从理论上来说，只要事先9个小时确知停气时间便可将损失降到最低，而实际情况是，我们总会确保管道内储存的天然气足够9个小时使用，即使是突然停气也不会带来重大损失。除了客观原因造成停气之外，也有可能因误操作等原因而使得控制主管道通断的电磁阀断开，处理办法是：手动打开电磁阀，启动气体发生器，调节露点，待露点稳定后，送气。4.6、气体发生器需定期清理气体发生器是吸热式气氛的制造者，对其的保养维护至关重要，日常重要的维护点有循环水过滤网、探头、阻火器、马达阀等，如发现罐前压与罐后压相差大于1Kpa时应立即清理碳黑，每周清理一次碳黑过滤罐和碳黑过滤器，擦拭露点观
