Может ли природный газ заменить пропан при науглероживании?

Процесс науглероживания - это специальный процесс производства подшипников из науглероженной стали.

На стоимость производства подшипников влияет длительность цикла их переработки и потребление сырьевого газа.

В течение долгого времени науглероженные стальные детали подшипников нашей компании подвергались науглероживанию с использованием пропана в качестве насыщающего газа, который имеет высокую стоимость производства.

Использование природного газа в термообработке в контролируемой атмосфере для замены первоначального пропана или пропано-декабутановой смеси для науглероживания может не только сэкономить затраты предприятий на потребление сырого газа, но и облегчить все более серьезную энергетическую проблему сегодняшнего дня.

Исследования по использованию природного газа в качестве науглероживающего агента для науглероживания в Китае начались в 1980-х годах.

После более чем 30 лет развития соответствующие технологии контроля атмосферы и технологические процессы в основном достигли зрелости.

Но в настоящее время распространенной областью применения является, в основном, науглероживающая обработка зубчатых изделий.

Хотя некоторые предприятия начали использовать природный газ в качестве науглероживающего агента для подшипниковой продукции, эта технология не получила широкого распространения в отрасли.

Наша пропановая станция была построена в 1980-х годах.

Есть два 43-метровых3 резервуары для хранения пропана и 10 м3 резервуар для остаточной жидкости, компрессорная, два устройства газификации, два комплекта устройств сброса давления, около 2000 м наружных подземных магистралей (DN125) и восемь камер сброса давления пропана.

Общий расход газа составляет 11,5~24,5 т/месяц.

В последние годы в процессе эксплуатации трубопроводная сеть часто дает течь из-за коррозии, что создает потенциальную угрозу безопасности для компании.

В то же время, с развитием и производственными потребностями компании и коммерческим развитием прилегающих территорий, необходимо срочно решить проблему замены газа для термообработки.

Подготовка контролируемой атмосферы с помощью природного газа вместо пропана

1. Сравнение уравнений химических реакций двух исходных газов

Принцип процесса термообработки науглероживания на природном газе аналогичен процессу на пропане.

Основное уравнение реакции приготовления эндотермической атмосферы с помощью природного газа:

CH4+2.38air→CO+2H2+1.88N2   (1)

В формуле NiO2 катализатор, CH4 обогащенный газ, а температура реакции составляет ≥ 1000 ℃.

Из приведенной выше формулы видно, что соотношение науглероженного природного газа и воздуха составляет 1:2,38, в то время как реальная ситуация обычно составляет 1:2,5, или даже выше, поскольку природный газ содержит не только метан, но и пропан и другие соединения с более высокими содержание углерода и вредных примесей.

Справочник по подготовке атмосферы RX приведен в таблице 1.

Кроме того, механизмом науглероживания природного газа является CH4 → Cобъявление+H2 Cобъявление активированный уголь.

Основное уравнение реакции для приготовления эндотермической атмосферы с помощью газа пропана имеет вид:

C3H8+7.14air→3CO+4H2+5.64N2    (2)

В формуле NiO2 катализатор, C3H8 обогащенный газ, а температура реакции составляет ≥ 1000 ℃.

Для достижения более высокого углеродного потенциала в печи науглероживания в печь добавляют обогащенный газ (газообразные алканы, такие как пропан или метан).

Когда пропан добавляется в эндотермическую контролируемую атмосферу для обогащения, пропан немедленно вступает в реакцию при рабочей температуре печи для термообработки (800~950 ℃):

C3H8→2[C]+CH4+2H(3)

CO2, H2O, CO и H2 в эндотермической атмосфере реагируют с водяным газом:

CO+ H2O=CO2+H2  (4)

Во время науглероживания CO и H2 расходуются, а CO2 и H2O генерируются.

CO+H2=[C]+H2O (5)

2CO=[C]+CO2               (6)

Добавление насыщенного газа (CH4), в свою очередь, будет потреблять CO2 и H2O, добавьте CO и H2и способствуют реакции науглероживания.

Формула реакции:

CH4+CO2=2CO+H            (7)

CH4+H2O=CO+3H          (8)

Добавьте насыщенный газ (C3H8), пропан под воздействием высокой температуры образует метан, который затем участвует в реакции науглероживания.

Формула реакции:

C3H8=2[C]+2H2+CH4        (9)

C3H8=[C]+2CH4            (10)

2. Сравнение продуктов двух газов

Из таблицы 2 видно, что по сравнению с пропановым газом, природный газ и пропановый газ имеют одинаковый принцип реакции, и состав образующейся атмосферы не сильно отличается, за исключением того, что доля вводимого воздуха разная.

Поэтому после перехода на природный газ объем работ по переоборудованию и настройке технологического процесса становится меньше, что способствует повышению качества продукции и сокращению производственного цикла.

Результаты показывают, что при использовании природного газа в качестве сырья тепловой КПД значительно повышается, с 45%~68% до 54%~89%.

Поэтому в качестве эндотермической атмосферы при производстве термообработки решено использовать природный газ, заменив им сжиженный газ пропан.

В таблице 2 показан расход газа, необходимый для различных видов добычи.

Таблица 1 Справочные данные по подготовке атмосферы RX

Добыча газа/м3. h-125323742566166
Природный газ/м3. h-15.06.57.58.511.512.513.5
Воздух/м3. h-11216182.1283033

Примечания:

  • Температура производства газа: 1000~1040 ℃;
  • Природный газ: воздух=1: 2,4;
  • Точка росы: - 2~5 ℃.

Таблица 2 Состав эндотермического газа, приготовленного из различных исходных газов (объемная доля) (%)

Тип атмосферыCO2COH2CH4H2ON2
природный газ0.320.738.70.40.639.8
пропан0.323320.40.639.8

Термообработка деталей методом науглероживания природного газа

Природный газ используется для термической обработки науглероживания.

Цикл загрузки непрерывной газовой науглероживающей печи составляет 46 минут, а материал - G20CrNi2МоА.

Технологический процесс представлен в таблице 3. Результаты контроля физических образцов науглероженных деталей (образцы, вырезанные из феррулов) приведены в табл. 4.

Из таблицы 4 видно, что все показатели природного газа после науглероживания соответствуют техническим требованиям.

Таблица 3 Параметры процесса науглероживания

Зоны науглероживанияЗона отопленияЗона сильной проницаемости 1Зона сильной проницаемости 1Зона диффузииЗона охлаждения при закалке
Температура/℃920930930925880
Углеродный потенциал (%)1.31.31.20.90

Таблица 4 Данные контроля физических образцов

Серийный номерГлубина упрочненного слоя/ммСодержание углерода на поверхности (%)Крупнозернистый карбид на поверхности/составеПоверхностная сеть карбид/сортГлубина обезуглероживание слой/мм
12.40.85110
22.40.85110
32.30.8110
42.40.85110
52.50.85110
62.40.85110
72.40.85110
82.50.85110
92.30.8110
Техническое требование2.3~2.90.80~1.051~21~3≤0.06

Сравнение энергосбережения и сокращения выбросов между пропаном и природным газом

1. Энергосберегающий эффект

Цена газа пропана составляет около 4000 юаней/т (поставляется компанией ENN Gas), а скорость газификации - около 550 Нм.3/т, что эквивалентно 7,27 Нм3.

Ожидается, что цена на природный газ составит 2,88 юаня/Нм3, а цена в пересчете на пропан в соответствии с коэффициентом замещения составляет 6,05 юаней/Нм3.

Годовое потребление пропана в нашей компании составляет 220 т, а стоимость - 220 × 550 × 7,27 = 879670 юаней.

Если заменить пропан природным газом, то годовой расход природного газа составит 220 × 550 × 2,1 = 254100 Нм3, стоимость 254100 × 2,88=731808 юаней, а годовая экономия газа составляет 879670-731808 ≈ 148000 юаней.

А в условиях постоянного напряжения нефтяных ресурсов цена имеет тенденцию к постоянному росту.

Таким образом, с точки зрения состава расхода сырьевого газа, использование природного газа в качестве источника газа для приготовления управляемого науглероживающего газа может значительно снизить затраты на расход сырьевого газа.

2. Эффект снижения выбросов и безопасность

При сжигании пропана выделяется 3,1 кг углекислого газа на килограмм, а при сжигании природного газа - 2,3 кг углекислого газа на килограмм.

Использование природного газа для термообработки науглероживания снижает выбросы углекислого газа примерно на 25% по сравнению с пропаном.

Кроме того, в случае утечки природный газ не будет скапливаться на земле, взмывая в небо, что не создаст потенциальной угрозы безопасности.

Предел взрываемости природного газа выше, чем у пропана.

Заключение

Природный газ используется для замены первоначального газа пропана в термообработке в контролируемой атмосфере для науглероживания.

Его трансформация оборудования и пусконаладочные работы невелики, что не только экономит затраты предприятия на потребление сырого газа, но и облегчает все более серьезную энергетическую проблему сегодняшнего дня.

В то же время это позволяет сократить человеческие и материальные затраты на обеспечение безопасности, сэкономить запланированную землю и улучшить цивилизационное строительство компании на прилегающих территориях.

Не забывайте, что делиться - значит заботиться! : )
Шейн
Автор

Шейн

Основатель MachineMFG

Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.

Далее

Освоение CAD/CAM: Основные технологии с пояснениями

Основные концепции автоматизированного проектирования и автоматизированного производства Автоматизированное проектирование и автоматизированное производство (CAD/CAM) - это комплексная и технически сложная дисциплина системного инжиниринга, которая включает в себя такие различные области, как компьютерная [...]...

Виртуальное производство: Концепции и принципы

Концепция виртуального производства Виртуальное производство (ВП) - это фундаментальная реализация реального производственного процесса на компьютере. В нем используются технологии компьютерного моделирования и виртуальной реальности, поддерживаемые высокопроизводительными [...]...

Понимание гибких производственных систем: Руководство

Гибкая производственная система (FMS) обычно использует принципы системной инженерии и групповой технологии. Она объединяет станки с числовым программным управлением (ЧПУ) (обрабатывающие центры), координатно-измерительные машины, системы транспортировки материалов, [...]...

Изучение 4 передовых методов нанофабрикации

Подобно тому, как производственные технологии играют важнейшую роль в различных областях, технология нанофабрикации занимает ключевое место в сфере нанотехнологий. Технология нанофабрикации включает в себя множество методов, в том числе механические [...].

Сверхточная обработка: Виды и технологии

Сверхточная обработка относится к прецизионным производственным процессам, в которых достигаются чрезвычайно высокие уровни точности и качества поверхности. Ее определение относительно и меняется по мере развития технологий. В настоящее время эта технология позволяет достичь [...].

Выбор правильного приспособления для ЧПУ: Типы и советы

В настоящее время механическую обработку можно разделить на две группы в зависимости от серийности производства: Среди этих двух категорий, первая составляет около 70-80% от общей стоимости продукции механической обработки [...]...

Топ-4 метода специальной обработки в современном машиностроении

В этой статье в основном представлены несколько зрелых методов специальной обработки. I. Обработка электрическим разрядом (EDM) EDM - это метод обработки токопроводящих материалов, использующий явление электрической коррозии во время [...]...

Что такое обработка с ЧПУ? Виды, преимущества, недостатки и этапы обработки

Что такое обработка с ЧПУ? Числовое программное управление (ЧПУ) - это метод управления движением и операциями обработки на станках с помощью оцифрованной информации. Станки с числовым программным управлением, часто сокращенно называемые [...]...

Изучение высокоскоростной резки: Обзор технологий и применение

Обработка резанием остается наиболее распространенным методом механической обработки, играющим важную роль в механическом производстве. С развитием производственных технологий технология обработки резанием претерпела значительный прогресс в [...].

Топ-7 новых инженерных материалов: Что нужно знать

Под передовыми материалами понимаются недавно исследованные или находящиеся в стадии разработки материалы, обладающие исключительными характеристиками и особыми функциональными свойствами. Эти материалы имеют огромное значение для развития науки и техники, [...]...

Методы расширения металла: Исчерпывающее руководство

Формирование выпуклости подходит для различных типов заготовок, таких как чашки глубокой вытяжки, разрезанные трубы и прокатные конические сварные изделия. Классификация по средствам формования выпуклости Методы формования выпуклости можно разделить [...].
MachineMFG
Поднимите свой бизнес на новый уровень
Подпишитесь на нашу рассылку
Последние новости, статьи и ресурсы, еженедельно отправляемые в ваш почтовый ящик.

Свяжитесь с нами

Вы получите наш ответ в течение 24 часов.