Эндотермическая атмосфера.

Продукты неполного сжигания углеводородных газов при коэффициенте расхода воздуха α = 0,25÷0,30 получили наименование — эндотермическая контроли­руемая атмосфера (эндогаз).

При сжигании углеводородных газов в камере сжигания (ре­торте) выделяется недостаточно тепла и для поддержания необхо­димой температуры для протекания эндотермических реакций тре­буется внешний подогрев реторты до температуры порядка 1050° С. Для ускорения реакции в реторту помещают катализатор.

Эндотермическая атмосфера может быть использована для всех термических и химико-термических процессов, причем состав ат­мосферы удобно регулировать по точке росы. Точкой росы назы­вается температура начала конденсации водяных паров из газо­вой смеси.

Если сжигать природный газ с коэффициентом избытка возду­ха, равным 0,25, то в составе продуктов горения будут газы-восста­новители СО и Н₂, и полученный состав эндогаза станет слабо на­углероживающей атмосферой. Если сжигать природный газ при коэффициенте избытка воздуха больше 0,25, то получим нейтраль­ную атмосферу. Таким образом, регулируя коэффициент избытка воздуха, можно получить атмосферу с различной интенсивностью науглероживания, нейтральную или обезуглероживающую.

Сталь с различным содержанием углерода может находиться в равновесии с эндогазовой атмосферой при определенном количестве в ней С0₂ и Н₂О, обезуглероживающих сталь. Так как данно­му количеству С0₂ в атмосфере всегда соответствует определенное количество Н₂О, то контроль атмосферы можно осуществлять по одному из этих компонентов.

На рис. 5 показана типовая технологическая схема установок для приготовления эндотермической контролируемой атмосферы.

Рис. 5. Типовая схема получения эндотермической атмосферы:

1–регулятор давления, 2 —кран. 3 — вентиль с электромагнитным приво­дом, 4 — камера для очистки серы, 5 и 10 — холодильники, 6 —регулятор ну­левого давления, 7-смеситель, 8 — верхний холодильник реторты, 9 и 12– ротаметры, 11 – измеритель влажности, 13 – фильтр. 14 и 16 — тягонапоромеры, 15 —водяной затвор, /7 —нижнее уплотнение реторты, 18 — воздуш­ный фильтр, 19 — газогенератор. 20 — регулировочный кран, 21 — исполнитель­ный механизм, 22 — заслонка, 23 — регулятор давления, 24 — газодувка

Природный газ или испаренный пропан-бутан поступает в установку под давлением 1962—2533 Па (200—350 мм вод. ст.) через централизованный газораспределительный пункт, или регулятор давления.

Газ через регулятор давления 1 поступает в камеру сероочистки 4при температуре до 350° С, заполненную серопоглотителем цинкохромовой смесью), а затем в трубчатом холодильнике 5 охлаждается и смешивается с воздухом. Газовоздушная смесь, прой-дя ротаметры 9 и регулятор нулевого давления 6, поступает в смеситель 7, куда одновременно через фильтр 18 и ротаметр из атмос-феры засасывается воздух. Образовавшаяся газовоздушная смесь газодувкой подается в реторту 8 газогенератора 19, где на катали-заторе на никелевой основе ГИАП-3 при температуре внешнего обогрева 1050°С идет процесс приготовления эндотермической атмосферы.

Эндогаз во избежание выделения углерода подвергают ускорен-ному охлаждению в водоохлаждаемой роторте 8 на выходе из газогенератора и в трубчатом холодильнике 10. Охлажденный газ направляют потребителям. Для контроля точки росы небольшое количество газа по газопроводу непрерывно поступает в измеритель влажности 11, который автоматически оп-, ределяет точку росы и фиксирует ее значение на ленте.

Давление газа 1962—2940 Па (200—300 мм вод.ст.). Точка ро­сы —5 до 11° С (268—284 К).

Достоинства эндотермической атмосферы: простота получения и универсальность применения. Недостатком является взрывоопасность, особенно при низких температурах.

При цементации до содержания в поверхностном слое 0,75—0,85% С в эту атмосферу добавляют 10—15% природного газа (углеводородов) или 3—8% сжиженной пропанбутановой смеси. Для нитроцементации до содержания в поверхностном слое 0,5% С к этой эндотермической атмосфере добавляют 5% СН₄ и 5—20% NH₃ (точка росы 5⁰С).

В эндотермических генераторах получают атмосферы типа КГ-ВО. Для получения эндотермических атмосфер разработаны ус­тановки (генераторы) типов: ЭН-16, ЭН-16Г, ЭН-30, ЭН-60, ЭН-бОГ, ЭН-125 и ЭН-250Г (цифры показывают производитель­ность установки, м³/ч; буква Г указывает, что обогрев генератора газовый).