PT91642B

PT91642B - Processo para o estabelecimento de uma atmosferade tratamento num dispositivo de tratamento termico

Info

Publication number: PT91642B
Application number: PT91642A
Authority: PT
Inventors: Reinhard Strige; Andreas Dey
Original assignee: Linde Ag
Priority date: 1988-09-08
Filing date: 1989-09-06
Publication date: 1995-08-09
Also published as: DE58901774D1; DE3830559C1; ES2033500T3; EP0364709B1; EP0364709A1; ATE77841T1; PT91642A

Description

Descrição da patente de invenção de LINDE AKTIE?'GESELLSCHAFT, alemã, industrial e comercial, com sede em Abraham-Lincoln-Strasse 21, D-62OO

Wiesbaden, Republica Federal Alemã, (inventores; Dipl,Ing. Reinhard Strige e Dipl. Ing, Andreas Dey, residentes na Alemanha Ocidental) para PROCESSO PARA 0 ESTABELECIMEN

TO	DE	UMA	ATMOSFERA DE TRATA-
ΜΞ	ΝΤΌ	NUM	DISFOSITIVO DE TRA-

TAMEMTO TÍRMICO

Descrição

A Dresente invenção rerere-se a um processo para o estabelecimento de uma atmosfera de tratamento num dispositivo de tratamento térmico mediante a decomposição térmica de produtos de base introduzidos na câmara de tratamento do dispositivo de tratamento térmico.

São conhecidos processos para o estabelecimento de atmosferas de tratamento, em especial do domínio do tratamento térmico de peças metálicas que, por um lado, geram a partir de gas natural c ar. em geradores de gás situados no exterior do dispositivo de tratamento térmico ou em tubos de aço catalisadores integrados no interior

do dispositivo do tratamento térmico, um gás de tratamento apropriado. ?_o ^r outro lado, são conhecidos processos nos quais, mediante a introdução de azoto e metanol na câmara de tratamento de um dispositivo de tratamento térmico, se prepara uma atmosfera de tratamento apropriada (ver o estado da técnica e o processo na patente DE 30 19 830 32). Os processos mencionados em primeiro lugar tem no entanto o inconveniente de serem relativamente pouco flexíveis, quer relativamente às quantidades de gás de tratamento, quer relativamente à composição dos gases de tratamento. Estes inconvenientes são de facto eliminados nos processos mencionados em segundo lugar, mas estes processos são menos favoráveis do ponto de vista económico, devido ao elevado custo em especial do metanol. São ainda conhecidos processos nos quais a câmara de tratamento do dispositivo de tratamento térmico são alimentados directamente com gás natural e ar, mas neste processo são necessárias grandes despesas de análise e regulação.

O objecto da presente invenção é portanto o de proporcionar um processo económico com elevada flexibilidade e de realização simples.

S_egundo a presente invenção, o problema resolve-se introduzindo-se na câmara de tratamento do dispositivo de tratamento térmico, simultaneamente e adjacentes uns aos outros, hidrocarbonetos gasosos, álcool, ar e azoto, mais concretamente numa relação estequeométrica relativa tal que a soma S das relações entre as massas dos vários produtos de base iniciais m e a massa do produto inicial ar , n L isto é

η = 1 tenha um valor compreendido entre O, 2 e 4, de preferência entre 0,5 e 2,0. Isso significa que resulta um gás de tratamen-

to substancialmente constituído por monóxido de carbono, hidrogénio e azoto, ao qual pode além disso acrescentar-se, por outra adição de azoto, uma fracção qualquer de azoto acima da fracção já existente no ar.

processo segundo a presente invenção representa um processo que tem muitas das vantagens dos processos conhecidos. Por um lado, o processo preposto aproveita a vantagem económica de manter para o estabelecimento da atmosfera de tratamento a utilização de hidrocarbonetos baratos, ou sejam, por exemplo, gás natural, metano, propano, butano, enquanto que, por outro lado, se mantém a simplicidade de manter sem os inconvenientes mencionados inicialmente a formação da atmosfera pela introdução dos produtos de base em proporções em torno das relações estequiométricas exactas. Além disso mostrou-se que o desenvolvimento das reaccões foi influenciada positivamente, de acordo com o conhecimento da Requerente, pela introdução conjunta dos produtos de base, em especial de hidrocarbonetos gasosos e álcool. Na câmara de tratamento do dispositivo de tratamento térmico são então necessários temperaturas de cerca de 700°G ou supireores.

Duas combinações fundamentais de materiais de base iniciais para a realização do processo segundo a presente invenção são:

CH₃OH + CH₄ +(1/2 0₂ + 1,9 N ) +2,1 N^

H₂ +

4N + 2 CO ar

CH₃OH +C₃Kg + (0₂ +3,8 N₂) +2,2 N₂—4C0 + 6H₂ + 6N₂

Uma comparação com o processo conhecido do azoto-metanol, no qual o metanol e o azoto não introduzidos numa câmara de tratamento como segue:

2CH OH + 4

200 + 4H + 4N₂, mostra que com o processo segundo a presente invenção pode reduzir-se o custo de produtos caros, como o metanol e o azoto, de cerca de metade, mediante a utilização de materiais de base adicionais baratos, tais como os hidrocarbonetos gasosos e o ar, para obter um gás de tratamento de valor semelhante. Em contrapartida mantem-se a flexibilidade, quer no ponto de vista da quantidade, quer da composição.

Para a realização do processo segundo a presente invenção, numa variante de realização da presente invenção vantajosa, o álcool é pulverizado com azoto e/ou gás e introduzido no forno, sendo introduzidos directamente adjacentes ao mesmo os outros produtos de base, em quantidade apropriadas envolvendo como um manto o jacto da pulverização.

Obtem-se desse modo condições boas de mistura e de reacção para os produtos de base do gás de tratamento.

Numa variante, regula-se o potencial de carbono da atmosfera de tratamento produzida segundo a presente invenção sobre as fracções introduzidas de gás natural e/ou da ar, sendo a regulação efectuada pela medição de uma grandeza característica do potencial de carbono da atmosfera e pela variação adequada de uma ou das duas fracções em questão.

A influencia sobre o potencial de carbono pode no entanto também obter-se por uma adição cornple mentar de um outro produto de hidrocarbonetos, em especial de outros hidrocarbonetos gasosos, para o dispositivo de tratamento térmico, sendo o potencial de carbono da atmosfera regulado por meio de uma grandeza característica do potencial de carbono, tal como o teor de, por exemplo, dióxido de

Δ.

carbono, água ou hidrogénio na atmosfera.

A_s formas de realização seguintes são variantes vantajosas e aperfeiçoamentos vantajosos da presente invenção. Numa primeira versão, o álcool é evaporado antes de ser introduzido no dispositivo de tratamento térmico e misturado com os outros produtos iniciais sob a forma gasosa, sendo esta mistura pré-preparada introduzida na câmara de tratamento. A conversão dos materiais de base pode, segundo a presente invenção, também fazer-se auxiliada por um catalisador, mais concretamente fazendo a reacçâo dos hidrocarbonetos gasosos com o ar, imediatamente quando da entrada na câmara de tratamento, auxiliada por um catalisador colocado nesse local, ou evaporando-se o álcool antes de ser fornecido ao dispositivo de tratamento térmico e misturando—o com os outros produtos de base sob a forma gasosa e fazendc reagir esta mistura imediatamente guando da entrada na câmara de tratamento com o auxílio de um catalisador aí colocado, para obter o gás de tratamento.

Estas variantes com catalisadores são particularmente vantajosas nos processos realizados no limiar inferior de temperaturas e garantem a reacção completa dos produtos iniciais de base.

Descreve-se a seguir, com referência ao desenho anexo esquemático, a título de exemplo, a produção de gás de tratamento segundo a presente invenção.

Num forno (1), do qual na figura apenas se representa uma parte da parede, desemboca um tubo (10). Através de uma primeira peça de entrada (5) e de uma segunda peça de entrada (6) com uma caixa de empanque (7) com a vedação (8) e a porca de capa (9), é ligado um intector (2) ao tubo (10). 0 injector (2) entra no tubo (10) coaxialmente, a uma certa distância do tubo (10), e com o tubo (11) da segunda peça de entrada, mais ou menos até ao nível da face in- 5 terior da parede do forno. Às peças de entrada (5) e (6) podem acoplar-sa condutas de alimentação para cada ura dos gases de base iniciais. 0 injector (2) possui duas entradas (3) e (4). Através da entrada (3), o injector é alimentado com azoto, de maneira regulável, através de uma conduta não representada. 0 azoto entra com velocidade elevada num injector misturador e aspira então, através da entrada (4) e eventualmente através de uma conduta não representada, metanol. A mistura sob a forma de nevoeiro de azoto com gotícuias de metanol escoa-se no interior do injector (2) com eleva da velocidade para o forno e entra neste sob a forma de um jacto. Quando da entrada no forno, o jacto é envolvido, como por um manto, por uma mistura prévia de gás natural e ar, que é introduzida através da peça de entrada (6), com o tubo respectivo (11). Através da peça de entrada (5) é além disso conduzido mais azoto até ser obtida uma certa fracção do azoto. Em principio é também possível uma outra utilização das duas entradas e igualmente uma pulverização do álcool com ar.

caudal de todos estes fluxos neste dispositivo de injecção e em principio ajustável. Pode assim regular-se à vontade o gás de tratamento substancialmente constituido por monóxido de carbono, hidrogénio e azoto, em especial relativamente ao seu potencial de carbono. Um aumento da fracção dos hidrocarbonstos gasosos na mistura inicial conduz então em principio a um aumento do potencial de carbono e, pelo contrário, o aumento da fracção de ar conduz a uma diminuição do potencial de carbono. Medindo uma grandeza indicadora do potencial de carbono na atmosfera de tratamento e regulando apropriadamente um ou mais dos gases de base iniciais que tenha influencia substancial no potencial de carbono, obtem-se a possibilidade de regulação de uma atmosfera de tratamento gerada segundo a presente invenção.

O processo segundo a presente invenção é apropriada assim em especial para fazer o recozimento carbo6

nizante ou neutro relativamente a carbonização de peças metálicas de ferro em curso de fabrico e - com uma regulação apropriada - pode também utilizar-se para operações de recozimento descarbonizante. 0 processo segundo a presonte invenção representa pois um processo com múltiplas aplicações e economicamente favorável.

R5IVINDICAÇOES

- 1- Processo para o estabelecimento de uma atmosfera de tratamento num dispositivo de tratamento térmico mediante a decomposição térmica de materiais de base iniciais introduzidos na câmara de tratamento do dispositivo de tratamento térmico, caracterizado por se introduzirem simultaneamente e adjacentes uns aos outros hidrocarbonetos gasosos, álcool, ar s azoto na câmara de tratamento de um dispositivo de tratamento térmico, mais precisamente numa relação estequiométrica relativa tal Que a soma S das relações entre as massas dos materiais de base iniciais individuais m_n e a massa do material de base inicial ar m./ isto á

ter um valor compreendido e tre O,2 e 4, de preferôncia entre 0,5 e 2,0.

- 2â -

Claims

nizante ou neutro relativamente â carbonização de peças metálicas de ferro em curso de fabrico e - com uma regulação apropriada - pode também utilizar-se para operações de recozimento descarbonizante. 0 processo segundo a presente invenção representa pois um processo com múltiplas aplicações e economicamente favorável. REIVINDICAÇÕES 13 - Processo para o estabelecimento de uma atmosfera de tratamento num dispositivo de tratamento térmico mediante a decomposição térmica de materiais de base iniciais introduzidos na câmara de tratamento do dispositivo de tratamento térmico, caracterizado por se introduzirem simultaneamente e adjacentes uns aos outros Mdrocaríbo-netos gasosos, álcool, ar e azoto na câmara de tratamento de um dispositivo de tratamento térmico, mais precisamente numa relação esteguiométrica relativa tal £[ue a soma S das relações entre as massas dos materiais de base iniciais individuais mn e a massa do material de base inicial ar m./ isto é L,

ter um valor compreendido e tre 0,2 e 4, de preferôncia entre 0,5 e 2,0. 7
- 2« - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o álcool ser pulverizado com azoto e/ou ar e introduzido na forno, sendo os outros materiais de base iniciais, em quantidades apropriadas, também introduzidos no forno directa,mente adjacentes ao mesmo, de modo a envolver como um manto de maneira adequada o jacto da pulverização. - 3a - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por se regular o potencial de carbono do gás de tratamento através da fracção da gás natural e/ou da fracção de ar fornecidas, sendo a regulação do potencial de carbono da atmosfera feita com o auxílio de uma grandeza da atmosfera indicadora do nível de carbono, por variação de uma ou das duas fracções referidas. /i a Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 e 2, caracterizado por a regulação do potencial de carbono ser feita por uma adição complementar de um outro produto de hidrocarbonetos, em especial, de um outro hidrocarboneto gasoso, sendo o potencial de carbono da atmosfera regulado, por variação da adição complementar do hidrocarboneto adicional. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o álcool ser vaporiza- S do antes do seu fornecimento para o dispositivo de tratamento térmico e ser misturado com os outros materiais de base iniciais sob a forma gasosa, sendo esta mistura introduzida na câmara de tratamento. - 5* - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado por a reacçSo dos hidro-carbonetos gasosos com o ar ser realizada imediatamente quando da entrada na câmara de tratamento, auxiliada por um catalisador aí colocado. - 7a - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o álcool ser vaporizado antes de ser fornecido para o dispositivo de tratamento térmico e misturado com os outros materiais de base iniciais sob a forma gasosa e por esta mistura ser transformada no gás de tratamento imsdiatamente quando da entrada na câmara de tratamento com o auxílio de um catalisador ai colocado. A requerente reivindica a prioridade do pedido alemão apresentado em 8 de Satembro de 1338 sob o in2 P 38 30 559.3. Lisboa,6 de Setembro de 1989 0 AGE3TE 0EICIAI DA FBOFREEDADE PÍDrSTELLL 9 RESUMO "PROCESSO PARA Ο Ξ3ΤΑ3ΞLE CIMENTO DE UMA ATMOSFERA DE TRATAMENTO NUM DISPOSITIVO DE TRATAMENTO TÉRMICO" Γ'\ A invenção refere-se a um processo para .o estabelecimento de uma atmosfera de tratamento num dispositivo de tratamento térmico por meio da decomposição térmica de produtos de base introduzidos na câmara de tratamento do dispositivo de tratamento térmico. Obtem-se um processo com custos favoráveis, flexível e de realização simples mediante a introdução simultânea e adjacente de hi-drocarbonetos gasosos, álcool, ar e azoto na câmara de tratamento do dispositivo de tratamento térmico, sendo os produtos de base introduzidos numa relação esteguiométrica mútua de modo tal que a soma 3 das relações das massas dos produtos de base m para a massa do produto de base ar rn , ou n L sej a 3 m _ n S η = 1 m_ tenha um valor compreendido entre O.2 e 0.4, de preferência entre 0,5 e 2,0.