一种实时制备CO气体的方法及装置.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103771416 A (43)申请公布日 2014.05.07 CN 103771416 A (21)申请号 201310683551.8 (22)申请日 2013.12.12 C01B 31/18(2006.01) C21D 1/74(2006.01) (71)申请人 西安航天动力机械厂 地址 710025 陕西省西安市田王街特字一号 14 号 (72)发明人 张焱 张曦宁 李敏 杜英军 张立武 王维 朱晓冬 周转红 余大兵 何楠 邓军风 尚勇 孙晓峰 龚远峦 杨艳艳 沈菊延 朱赟 (74)专利代理机构 西北工业大学专利中心 61204 代理人 慕安荣 (54) 。

2、发明名称 一种实时制备 CO 气体的方法及装置 (57) 摘要 一种实时制备CO气体的方法及装置。 所述实 时制备含量为210%CO气体的装置包括筒体、 支 板、 接管、 收缩段、 支盘和硅酸铝纤维毡。筒体的 下端有锥度为 30 度的收缩段， 筒体的上端端口焊 接有支盘。 装料管的一端穿过支盘上的过孔， 装入 筒体内。 排气管的一端穿过支盘上的过孔， 装入筒 体内。 进气管的一端穿过支盘上的过孔， 装入筒体 内。在制备所述 CO 气体时， 为防止超高强度钢热 处理氢脆， 解决现有热处理保护气氛中的含氢问 题， 本发明采用 CO 气体取代了 H2， 实现了产品在 可控气氛中的无氧化热处理。 (5。

3、1)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103771416 A CN 103771416 A 1/1 页 2 1. 一种实时制备 CO 气体的装置， 其特征在于， 包括筒体、 支板、 接管、 收缩段、 支盘和硅 酸铝纤维毡 ； 所述筒体的下端焊接有收缩段， 所述筒体的上端端口焊接有支盘 ； 装料管的一端穿过 支盘上的过孔， 装入筒体内 ； 排气管的一端穿过支盘上的过孔， 装入筒体内 ； 进气管的一端 穿过支盘上的过孔， 装入筒体内 ； 所述装。

4、料管、 排气管和进气管在支盘上的位置呈三角形分 布 ； 支板位于筒体内 1/5 处， 并固定在装料管的端口上 ； 所述支板上有出料孔， 并且该出料 孔的中心与装料管的中心重合 ； 所述排气管位于的筒体内的孔口位于与支板上方， 并与所 述支板上表面之间有间隙 ； 所述排气管的孔口与所述支板上的气孔相对应 ； 进气管位于的 筒体内一端穿过支板上的过孔至筒体内 ； 在支板上表面与支盘下表面之间的空隙处填充有 硅酸铝纤维毡。 2. 如权利要求 1 所述实时制备 CO 气体的装置， 其特征在于， 所述筒体下端的收缩段内 表面的锥度为 30 。 3. 如权利要求 1 所述实时制备 CO 气体的装置， 其特。

5、征在于， 所述排气管包括弯管和均 布有通气孔的直管 ； 所述直管上通气孔的孔径为23mm， 在直管每个圆周截面上均布有10 个孔， 相邻孔轴向的中心距为 10mm。 4. 一种利用权利要求 1 所述实时制备 CO 气体的装置， 实时制备含量为 2 10% 的 CO 气体的方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： 步骤 1， 添加活性炭 ； 所述的活性炭用木炭或椰壳制成， 将活性炭由 CO 反应罐的进料口 中加入 CO 反应罐内， 直至将所述 CO 反应罐加满 ； 步骤 2， CO 反应罐加热 ； 将 CO 反应罐加热至 750 900 ； 向 CO 反应罐内通入膜制氮 产生的工业氮气 ； 所述氮。

6、气的流量为510m3/h ； 所述氮气的浓度为99.099.9% ； 通入氮 气后， CO 反应罐内的活性炭与氮气中的微量氧反应生成 CO 和氮气的混合气 ； 步骤 3， 过滤 ； 对得到的 CO 和氮气的混合气进行过滤， 去除 CO 和氮气的混合气的粉尘 ； 将经过过滤的 CO 和氮气的混合气排出至有冷却水套的管路中 ； 步骤 4 冷却 ； 通过有冷却水套的管路对经过过滤的 CO 和氮气的混合气进行冷却， 得到 含量为 2 10% 的 CO ； 冷却中， 冷却水套中循环水的压力为 0.3 0.5MPa， 流量为 1.5m3/h ； 经过过滤的 CO 和氮气的混合气出口的压力为 0.2 0.6。

7、MPa， 流量为 5 10m3/h。 权 利 要 求 书 CN 103771416 A 2 CN 103771416 A 1/3 页 3 一种实时制备 CO 气体的方法及装置 技术领域 0001 本发明涉及一种可控气氛热处理用的无氢氮基保护气氛中实时制备 CO 气体的方 法及装置。 背景技术 0002 为使高强度钢和超高强度钢发挥高强度和优异塑性和韧性的要求， 通常这些材料 都需要经过热处理才能发挥出材料本身优异的性能。热处理的发展方向为少无氧化热处 理， 真空热处理和氮基气氛保护热处理是研究的重点。目前有文献报导的氮基可控气氛热 处理均采用氮气加还原性气体 H2作为保护气氛， 以消除气氛中的。

8、残余氧气， 达到无氧化热 处理的目的。 但超高强度钢因整体强度较高， 对氢脆很敏感， 所以在生产和使用中应避免接 触含氢介质及气氛， 防止氢脆的产生。为此， 以 CO 气体取代含氢气氛作为热处理的保护气 氛。 0003 目前国内生产 CO 气体主要采用气体分离的方法。CO 气体作为一些工业燃烧或裂 解反应的多余产物， 通过使用一些催化剂来分离出 CO 气， 从而得到纯度较高的 CO 气体。但 所述气体分离方法不能实时生产， 须将生产的 CO 存储在压力容器中以备使用。由于 CO 无 色无味， 有毒， 存储使用中有较大的安全隐患， 给使用带来诸多不便。 发明内容 0004 为克服现有技术中存在的。

9、存储使用中有较大的安全隐患的不足， 本发明提出了一 种实时制备 CO 气体的方法及装置。 0005 本发明包括筒体、 支板、 接管、 收缩段、 支盘和硅酸铝纤维毡。 0006 所述筒体的下端焊接有收缩段， 该收缩段内表面的锥度为 30 度 ； 所述筒体的上端 端口焊接有支盘。装料管的一端穿过支盘上的过孔， 装入筒体内。排气管的一端穿过支盘 上的过孔， 装入筒体内。进气管的一端穿过支盘上的过孔， 装入筒体内。所述装料管、 排气 管和进气管在支盘上的位置呈三角形分布。支板位于筒体内 1/5 处， 并固定在装料管的端 口上 ； 所述支板上有出料孔， 并且该出料孔的中心与装料管的中心重合。 所述排气管。

10、位于的 筒体内的孔口位于与支板上方， 并与所述支板上表面之间有间隙 ； 所述排气管的孔口与所 述支板上的气孔相对应。进气管位于的筒体内一端穿过 支板上的过孔至筒体内。在支板 上表面与支盘下表面之间的空隙处填充有硅酸铝纤维毡。 0007 所述排气管包括弯管和均布有通气孔的直管。所述直管上通气孔的孔径为 2 3mm， 在直管每个圆周截面上均布有 10 个孔， 相邻孔轴向的中心距为 10mm。 0008 本发明还提出了一种所述实时制备CO气体的装置， 实时制备含量为210%的CO 气体的方法， 包括以下步骤 ： 0009 步骤1， 添加活性炭。 所述的活性炭用木炭或椰壳制成， 将活性炭由CO反应罐的。

11、进 料口中加入 CO 反应罐内， 直至将所述 CO 反应罐加满。 0010 步骤 2， CO 反应罐加热。将 CO 反应罐进行加热至 800 850。向 CO 反应罐内 说 明 书 CN 103771416 A 3 CN 103771416 A 2/3 页 4 通入膜制氮产生的工业氮气。所述氮气的流量为 5 10m3/h ； 所述氮气的浓度为 98.5 99.0%。通入氮气后， CO 反应罐内的活性炭与氮气中的微量氧反应生成 CO 和氮气的混合 气。 0011 步骤 3， 过滤。对得到的 CO 和氮气的混合气进行过滤， 去除 CO 和氮气的混合气的 粉尘。将经过过滤的 CO 和氮气的混合气排出。

12、至有冷却水套的管路中。 0012 步骤 4 冷却。通过有冷却水套的管路对经过过滤的 CO 和氮气的混合气进行冷却， 得到含量为 2 10% 的 CO。冷却中， 冷却水套中循环水的压力为 0.3 0.5MPa， 流量为 1.5m3/h。经过过滤的 CO 和氮气的混合气出口的压力为 0.4 0.6MPa， 流量为 5 10m3/ h。 0013 为防止超高强度钢热处理氢脆， 解决现有热处理保护气氛中的含氢问题， 本发明 提供了一种无氢氮基保护气氛， 采用CO气体取代了H2。 为提供CO气体， 设计制造了一种CO 气体实时制备装置。采用该装置不仅实现了 CO 气体的现场制备， 还提供了一种热处理用无。

13、 氢氮基保护气氛， 实现了产品在可控气氛中的无氧化热处理。 0014 本发明采用耐热不锈钢制作罐体， 离心铸造而成， 经过压力容器设计单位详细计 算， 即保证了耐高温的要求， 又解决了罐体承压的问题， 顺利产出了 CO 气， 其流量和气氛浓 度均能够满足生产需要。 附图说明 0015 图 1 为实时制备 CO 气体装置的结构示意图 ； 0016 图 2 为图 1 的俯视图 ； 0017 图 3 为收缩段示意图 ； 0018 图 4 为接管示意图 ； 0019 1. 法兰 ； 2. 法兰盖 ； 3. 收缩段 ； 4. 筒体 ； 5. 支板 ； 6. 接管 ； 7. 支盘 ； 8. 法兰盘 ； 9。

14、. 平盖板 ； 10. 硅酸铝纤维毡 ； 11. 排气口 ； 12. 装料口 ； 13. 进气口 ； 14. 排渣口 ； 15. 热电 偶 ； 16. 电阻丝 ； 7. 炉体 ； 18. 活性炭。 0020 具体实施方式 0021 实施例一 0022 本实施例是一种实时制备 CO 气体的装置， 包括筒体 4、 支板 5、 接管 6、 收缩段 3、 支 盘 7 和硅酸铝纤维毡 10。 0023 所述筒体 4 的下端焊接有收缩段 3， 所述筒体 4 的上端端口焊接有支盘 7。装料管 18 的一端穿过支盘 7 上的偏心过孔， 装入筒体 4 内。排气管 6 的一端穿过支盘 7 上的偏心 过孔， 装入筒。

15、体 4 内。进气管 19 的一端穿过支盘 7 上的偏心过孔， 装入筒体 4 内。所述装 料管 18、 排气管 6 和进气管 19 在支盘 7 上的位置呈三角形分布。支板 5 位于筒体 4 内 1/5 处， 并焊接在装料管 18 的端口上 ； 所述支板 5 上有出料孔， 并且该出料孔的中心与装料管 18 的中心重合。所述排气管 6 位于的筒体 4 内的孔口位于与支板 5 上方， 并与所述支板 5 上表面之间有 5mm 的间隙 ； 所述排气管 6 的孔口与所述支板 5 上的气孔相对应。进气管 19 位于的筒体 4 内一端穿过支板 5 上的过孔， 至筒体 4 内 2/3 处。在支板 5 上表面与支盘。

16、 7 下表面之间的空隙处填充有硅酸铝纤维毡 10。 0024 筒体 4 的下端固连有收缩段 3。所述收缩段 3 内表面的锥度为 30 度。收缩段 3 的 说 明 书 CN 103771416 A 4 CN 103771416 A 3/3 页 5 出口固定有法兰盖 2。 0025 所述排气管 6 包括弯管和均布有通气孔的直管。所述直管上通气孔的孔径为 2-3mm， 在直管每个圆周截面上均布有 10 个孔， 相邻孔轴向的中心距为 10mm。本实施例中， 排气管 6 的孔径为 2mm。 0026 进气管的管径为 20mm， 装料管的管径为 40mm。 0027 实施例二 0028 本实施例是利用所述。

17、实时制备含量为 CO 气体的装置， 实时制备含量为 2 10% 的 CO 气体的方法， 包括以下步骤 ： 0029 步骤1， 添加活性炭。 所述的活性炭用木炭或椰壳制成， 本实施例中采用木炭制成。 将活性炭由 CO 反应罐的进料口 12 中加入 CO 反应罐内， 直至将所述 CO 反应罐加满。将 CO 反应罐的进料口密封。 0030 步骤 2， CO 反应罐加热。通过加热炉将 CO 反应罐进行加热至 800 850。向 CO 反应罐内通入膜制氮产生的工业氮气。所述氮气的流量为 5 10m3/h ； 所述氮气的浓度为 98.5 99.0%。通入氮气后， CO 反应罐内的活性炭与氮气中的微量氧反应。

18、生成 CO 和氮气 的混合气。本实施例中， 所述氮气的流量为 5m3/h ； 所述氮气的浓度为 99.0%。 0031 步骤 3， 过滤。对得到的 CO 和氮气的混合气进行过滤， 去除 CO 和氮气的混合气的 粉尘。将经过过滤的 CO 和氮气的混合气排出至有冷却水套的管路中。 0032 步骤 4 冷却。通过有冷却水套的管路对经过过滤的 CO 和氮气的混合气进行冷却， 得到 CO 含量为 2 10% 的保护气体。冷却中， 冷却水套中循环水的压力为 0.3 0.5MPa， 流量为 1.5m3/h。经过过滤的 CO 和氮气的混合气出口的压力为 0.4 0.6MPa， 流量为 5 10m3/h。本实施。

19、例中， 冷却水套中循环水的压力为 0.4MPa， 流量为 1.5m3/h。经过过滤的 CO 和氮气的混合气出口的压力为 0.6MPa， 流量为 5m3/h。 0033 本发明还提出了其他实时制备 CO 气体的实施例 3 5， 其具体过程与实施例一的 过程相同。各实施例中， 制备参数如表所示 ： 0034 说 明 书 CN 103771416 A 5 CN 103771416 A 1/3 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103771416 A 6 CN 103771416 A 2/3 页 7 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103771416 A 7 CN 103771416 A 3/3 页 8 图 4 说 明 书 附 图 CN 103771416 A 8 CN 103771416 A 。