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天然气替代丙烷气制备可控气氛的研究

马安君  
【摘要】: 可控气氛的制备是可控气氛热处理的一道重要工序。利用天然气在可控气氛热处理行业替代原有的丙烷气或者丙烷+丁烷混合气,既节约企业原料气消耗成本又缓解当今日益严重的能源问题。 针对吸热式可控气氛发生炉工艺参数的设定,以物料守恒、化学平衡条件为基础,建立气态烷烃制备吸热式可控气氛的产气成分数学模型,利用matlab对其进行计算求解,分析了在原料气改变之后,对产气成分的影响。 分析结果表明,原料气由丙烷气改为天然气,气氛中各成分均有一定的变化:CO和H_2的含量分别由23%和31%变化为20%和41%,CO_2含量由0.5~0.9%变为0.1~0.3%,H_2O含量由0.3~0.8%变为0.1~0.6%,同时CO_2和H_2O的含量随温度的变化而存在波动。在此基础上,论文结合碳势的控制原理及稳定性的要求,计算了同一温度下,不同工况下CO_2含量的变化情况,得出天然气制备吸热式可控气氛的最优工作温度范围:1050~1100℃。通过能量平衡计算,对原料气改变之后,发生炉的热效率进行分析,结果表明利用天然气为原料气时,热效率得到明显的提高,由45~68%提高到54~89%。 气态烷烃制备吸热式可控气氛成分分析的通用模型为利用天然气替代传统原料气应用于可控气氛热处理行业提供了理论依据和预测手段。


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