一種傳質(zhì)交換裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種傳質(zhì)交換裝置，包括發(fā)生裝置和與發(fā)生裝置相連接的汽化器，所述發(fā)生裝置包括柜式結(jié)構(gòu)的機箱、設(shè)置在機箱內(nèi)的電解槽、設(shè)置在機箱內(nèi)且一端與電解槽相連接的陰極氣液分離裝置、設(shè)置在機箱內(nèi)且一端與電解槽相連接的陽極氣液分離裝置以及設(shè)置在機箱內(nèi)且一端與換熱器殼程循環(huán)出口端相連接的吸附系統(tǒng)。本實用新型生產(chǎn)的氫氣純度高、不含雜質(zhì)、耗電少、高效安全、滿足金屬材料表面光亮退火要求。
【專利說明】一種傳質(zhì)交換裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于熱處理設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，主要適用于鐵及鐵基合金、銅及銅基合金的冷軋板、帶、管、絲等金屬材料表面光亮退火過程，具體涉及一種傳質(zhì)交換裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]光亮熱處理又叫光亮退火(bright annealing)。
[0003]光亮退火:是指在熱處理過程中(主要是淬火和退火)，采用氣體保護或者是真空狀態(tài)，避免或減少被熱處理的工件表面與氧氣接觸而發(fā)生氧化，從而達到工件表面的光亮或相對光亮。一般來說，鐵及鐵基合金的冷軋板、帶、管、絲等金屬材料表面光亮退火是在保護氣氛中實現(xiàn)的，銅及銅基合金的冷軋板、帶、管、絲等金屬材料表面光亮退火也是在保護氣氛中實現(xiàn)的。
[0004]光亮退火時，保護氣氛有單一的惰性氣體氬或氦，也有混合氣體CO-H2-N2-CO2 (DX)，N2-H2 (HNX)，N2-CO2-H2等，這些混合氣體中的成分經(jīng)過調(diào)整能使金屬材料退火過程中的氧化與還原、脫碳與滲碳速度相等，從而實現(xiàn)金屬材料的無氧化和無脫碳的退火，退火后金屬材料表面有不可見的氧化膜，保護金屬光澤，光亮退火取決于H20、CO2, H2氣氛和Fe的氧化還原反應(yīng)，N2和其他惰性氣體是鋼的中性保護氣氛，其中N2應(yīng)用最多，但必須除去其中的氧性化氣氛，方能起到良好的保護作用，一般常用N2與H2的混合保護氣氛。
[0005]目前金屬材料表面光亮退火時，大都采用一種冷卻氣體一液氨。液氨經(jīng)高溫分解后會產(chǎn)生75 %?80 %的氫氣和20 %?25 %的氮氣。氨燃燒氣氛是一種氮基可控氣氛，可用于鐵基合金、銅基合金等材料的表面光亮退火，正火，淬火，回火，釬焊及時效等多種熱處理的保護氣氛，又可作為粉末冶金的還原和燒結(jié)氣氛，使得金屬經(jīng)過熱處理后能保持金屬材料表面原有的光亮度。液氨及氨氣是有毒、易燃氣體，CAS:7664-41-7，屬國家安監(jiān)部門重點監(jiān)管的危險化學(xué)品之一，使用單位必須專人持證上崗，如儲存量超過臨界量將構(gòu)成重大危險源；使用時操作不當或發(fā)生泄漏會造成人員中毒、爆炸和環(huán)境污染；液氨分解出來的氫氣也屬易燃易爆氣體，如操作或使用不當，也極易產(chǎn)生爆炸，造成重大人員和財產(chǎn)損失；液氨分解時需要消耗大量的能源，使得光亮退火工藝成本居高不下。
[0006]隨著生活水平的提高，人們對產(chǎn)品材質(zhì)及表面質(zhì)量提出了更高的要求，不銹鋼制作的產(chǎn)品在日常生活中隨處可見，而且不銹鋼制品越來越多，不銹鋼表面光亮，而且耐蝕，不銹帶鋼要達到BA板的要求，必須非常嚴格地控制爐內(nèi)保護氣氛，不銹帶鋼的主要合金成分為Fe、Cr、N1、Mn、T1、Si等，在退火溫度范圍內(nèi)，F(xiàn)e、Ni的氧化不是主要問題，但Cr、Mn、S1、Ti的氧化區(qū)間恰好在加熱溫度范圍內(nèi)，正是Cr、Mn、S1、Ti這些合金元素的氧化影響了帶鋼的表面光亮度，特別是鉻的氧化使帶鋼表面脫鉻，會降低不銹鋼的耐蝕性。
[0007]傳統(tǒng)金屬材料表面光亮退火時保護氣氛大多采用液氨分解實現(xiàn)，采用液氨分解既危險且成本高，所以急需安全、高效、成本低的保護氣氛替代品，特別是保護氣氛替代品的控制設(shè)備及過程控制方法。
[0008]中國專利CN201210408034.5公開了一種傳質(zhì)交換器，它包括反應(yīng)管、管道、控制閥、顯示器和電路控制部分，反應(yīng)管的進口管道與氫氣管道和傳質(zhì)氣體管道連通，氫氣管道和傳質(zhì)氣體管道上分別設(shè)有氫氣和傳質(zhì)氣體的流量控制裝置，反應(yīng)管內(nèi)的進口端設(shè)有加熱設(shè)備，反應(yīng)管內(nèi)置設(shè)有分子篩，反應(yīng)管的出口管道與過濾器連接后由混合氣體管道引入退火爐內(nèi)。
[0009]上述專利取代了傳統(tǒng)以氨氣做為唯一保護氣氛的方式，該專利采用了多種惰性氣體與氫氣的混合氣體作為保護氣氛，但是在實施過程中還存在諸多問題，例如氫氣純度低，在氣體混合反應(yīng)過程中混雜有大量氧氣，氣體干燥不充分，電能消耗多，存在一定水分，氣體在流通過程中混合了管道內(nèi)的灰塵雜質(zhì)，從而影響金屬材料表面光亮退火效果。
實用新型內(nèi)容
[0010]本實用新型的目的是為了解決上述技術(shù)的不足，提供一種氫氣純度高、不含雜質(zhì)、耗電少、高效安全、滿足光亮退火要求的傳質(zhì)交換裝置。
[0011]本實用新型解決上述問題所采用的技術(shù)方案是:一種傳質(zhì)交換裝置，包括發(fā)生裝置和與發(fā)生裝置相連接的汽化器，所述發(fā)生裝置包括柜式結(jié)構(gòu)的機箱、設(shè)置在機箱內(nèi)的電解槽、設(shè)置在機箱內(nèi)且一端與電解槽相連接的陰極氣液分離裝置、設(shè)置在機箱內(nèi)且一端與電解槽相連接的陽極氣液分離裝置、設(shè)置在機箱內(nèi)且一端與陰極氣液分離裝置相連接的氣體洗滌裝置、設(shè)置在機箱內(nèi)且一端與氣體洗滌裝置相連接的反應(yīng)管、設(shè)置在機箱內(nèi)且一端與反應(yīng)管入口端相連接的換熱器以及設(shè)置在機箱內(nèi)且一端與換熱器殼程循環(huán)出口端相連接的吸附系統(tǒng)，所述吸附系統(tǒng)包括若干個串聯(lián)/并聯(lián)的吸附筒或者若干個串聯(lián)與并聯(lián)混合的吸附筒；所述汽化器包括汽化器支架和設(shè)置在汽化器支架內(nèi)的汽化器管。
[0012]進一步的，所述吸附筒包括設(shè)置在機箱內(nèi)且一端與換熱器殼程循環(huán)出口端相連接的第二吸附筒、設(shè)置在機箱內(nèi)且一端與換熱器殼程循環(huán)出口端相連接的第四吸附筒、設(shè)置在機箱內(nèi)且一端與第二吸附筒相連接的第一吸附筒以及設(shè)置在機箱內(nèi)且一端與第四吸附筒相連接的第三吸附筒。
[0013]進一步的，所述傳質(zhì)交換裝置還包括設(shè)置在機箱內(nèi)且一端與第一吸附筒及第三吸附筒相連接的除塵器以及設(shè)置在機箱內(nèi)且一端與除塵器相連接并且另一端與退火爐相連接的露點傳感器。
[0014]進一步的，所述反應(yīng)管入口端和所述換熱器內(nèi)循環(huán)出口端之間設(shè)有流量計，所述反應(yīng)管出口端與所述換熱器內(nèi)循環(huán)入口端相連接。
[0015]更進一步的，所述反應(yīng)管和吸附筒內(nèi)均設(shè)有分子篩。
[0016]更進一步的，所述吸附筒內(nèi)設(shè)有加熱裝置。
[0017]本實用新型使得多元混合氣體中含氫適量，使得傳質(zhì)交換裝置使用時更加安全；氣液分離后，液體回流到電解槽內(nèi)，電解液能夠循環(huán)使用，節(jié)約原料，耗電少；氫氣經(jīng)氣體洗滌裝置洗滌，使氫氣內(nèi)含有的殘堿及雜質(zhì)被清洗去除掉，使得氫氣純度高、不含雜質(zhì)；除塵器相連接在露點傳感器前端，可除去多元混合氣體內(nèi)雜質(zhì)，多元混合氣體經(jīng)過換熱器的殼程循環(huán)通道后進入吸附系統(tǒng)，經(jīng)過加熱裝置加熱，多元混合氣體內(nèi)的雜質(zhì)和水分被吸附，使得雜質(zhì)更少，氫氣純度更高，從而滿足金屬材料表面光亮退火要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]構(gòu)成本說明書的一部分、用于進一步理解本實用新型的附圖示出了本實用新型的優(yōu)選實施例，并與說明書一起用來說明本實用新型的原理。
[0019]圖1為本實用新型提供的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本實用新型提供的發(fā)生裝置后視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本實用新型提供的發(fā)生裝置側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為本實用新型提供的流程示意圖。
[0023]其中，附圖標記:
[0024]I為發(fā)生裝置、2為機箱、3為電解槽、4為陰極氣液分離裝置、5為氣體洗滌裝置、6為除塵器、7為換熱器、8為自動控制閥件、9為傳質(zhì)氣體管道、10為反應(yīng)管、11為分子篩、300為吸附系統(tǒng)、310為吸附筒、311為第一吸附筒、312為第二吸附筒、313為第三吸附筒、314為第四吸附筒、16為汽化器支架、17為汽化器出氣口、18為斷路器組件、19為繼電器組件、20為PLC組件、21為流量計、22為陽極氣液分離裝置、23為加熱裝置、24為汽化器、25為傳質(zhì)入口、26為汽化器管、27為露點傳感器。

【具體實施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明，但是本實用新型可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0026]參考圖1至圖3，如圖1所示的一種傳質(zhì)交換裝置，其中，所述傳質(zhì)交換裝置包括發(fā)生裝置I和與發(fā)生裝置I相連接的汽化器24。
[0027]如圖1所示，發(fā)生裝置I由柜式結(jié)構(gòu)的機箱2、設(shè)置在機箱2內(nèi)的電解槽3、設(shè)置在機箱2內(nèi)且一端與電解槽3相連接的陰極氣液分離裝置4、設(shè)置在機箱2內(nèi)且一端與電解槽3相連接的陽極氣液分離裝置22、設(shè)置在機箱2內(nèi)且一端與陰極氣液分離裝置4相連接的氣體洗滌裝置5、設(shè)置在機箱2內(nèi)且一端與氣體洗滌裝置5相連接的反應(yīng)管10、設(shè)置在機箱2內(nèi)且一端與反應(yīng)管10入口端相連接的換熱器7以及設(shè)置在機箱2內(nèi)且一端與換熱器7殼程循環(huán)出口端相連接的吸附系統(tǒng)300。
[0028]如圖2所示吸附系統(tǒng)300包括四個吸附筒310(未示出)；反應(yīng)管10和吸附筒310 (未示出)內(nèi)均設(shè)有分子篩11 ;吸附筒310內(nèi)設(shè)有加熱裝置23。
[0029]如圖2所示吸附筒310包括設(shè)置在機箱2內(nèi)且一端與換熱器7殼程循環(huán)出口端相連接的第二吸附筒312、設(shè)置在機箱2內(nèi)且一端與換熱器7殼程循環(huán)出口端相連接的第四吸附筒314、設(shè)置在機箱2內(nèi)且一端與第二吸附筒312相連接的第一吸附筒311以及設(shè)置在機箱2內(nèi)且一端與第四吸附筒314相連接的第三吸附筒313，第二吸附筒312和第一吸附筒311為串聯(lián)連接，第四吸附筒314和第三吸附筒313也為串聯(lián)連接，上述兩串聯(lián)后的吸附筒310再并聯(lián)連接在一起，這樣使得多元混合氣體內(nèi)的雜質(zhì)和水分被充分吸附，提高氣體純度。
[0030]如圖1和2所示，在機箱2內(nèi)且一端與第一吸附筒311及第三吸附筒313相連接的除塵器6、設(shè)置在機箱2內(nèi)且一端與除塵器6相連接并且另一端與退火爐相連接的露點傳感器27。
[0031]反應(yīng)管10入口端和換熱器7內(nèi)循環(huán)出口端之間設(shè)有流量計21，反應(yīng)管10出口端與換熱器7內(nèi)循環(huán)入口端相連接，換熱器7內(nèi)循環(huán)入口端設(shè)有傳質(zhì)氣體管道9。
[0032]如圖3所示機箱2內(nèi)還設(shè)有斷路器組件18、繼電器組件19和PLC組件20。
[0033]如圖3所示汽化器24由汽化器支架16和設(shè)置在汽化器支架16內(nèi)的汽化器管26組成，汽化器24上設(shè)有兩個傳質(zhì)入口 25，汽化器24上設(shè)有汽化器出氣口 17。
[0034]參考圖4，如圖4所示的一種傳質(zhì)交換方法，包括以下步驟:
[0035]生產(chǎn)準備步驟SlO:將裝有低溫液體的杜瓦罐連接在汽化器24的傳質(zhì)入口 25端，開啟閥門使低溫液體進入汽化器24內(nèi)氣化形成惰性混合氣體；
[0036]啟動步驟Sll:連接總電源，開啟設(shè)備電源，開啟電解槽3使電解槽3工作，同時汽化器24內(nèi)的惰性混合氣體通過換熱器7的內(nèi)循環(huán)通道進入自動控制閥件8 ;所述換熱器7殼程循環(huán)通道內(nèi)的多元混合氣體與換熱器7內(nèi)循環(huán)通道內(nèi)的惰性混合氣體在經(jīng)過換熱器7時實現(xiàn)熱量交換，這樣減少能源消耗，提高能源利用率；
[0037]氣液分離步驟S12:陽極氣液分離裝置22將氧氣和液體進行分離，陰極氣液分離裝置4將氫氣和液體進行分離，氣液分離后，氫氣進入氣體洗滌裝置5內(nèi)洗滌；
[0038]優(yōu)選地，氣液分離步驟S12具體為:陽極氣液分離裝置22將氧氣和液體進行分離，氣液分離后，氧氣通過陽極氣液分離裝置22上的出氣管道排出，液體回流到電解槽3內(nèi)，陰極氣液分離裝置4將氫氣和液體進行分離，氣液分離后，液體回流到電解槽3內(nèi)，氫氣進入氣體洗滌裝置5內(nèi)洗滌，氫氣經(jīng)氣體洗滌裝置5洗滌，使氫氣內(nèi)含有的殘堿及雜質(zhì)被清洗去除掉；
[0039]混合程序S13:經(jīng)洗滌裝置5洗滌后的氫氣進入反應(yīng)管10內(nèi)，在PLC組件20控制下，自動控制閥件8開啟，惰性混合氣體進入反應(yīng)管10內(nèi)與氫氣混合形成多元混合氣體，氫氣占多元混合氣體的比例為4%?25% ；
[0040]優(yōu)選地，混合程序S13具體為:經(jīng)洗滌裝置5洗滌后的氫氣進入反應(yīng)管10內(nèi)，在PLC組件20控制下，自動控制閥件8開啟，惰性混合氣體進入反應(yīng)管10內(nèi)與氫氣混合形成多元混合氣體，加熱裝置23加熱，使多元混合氣體內(nèi)的殘留氧氣被消耗徹底去除，氫氣占多元混合氣體的比例為4%?25%，氫氣與惰性混合氣體混合時溫度為50°C?200°C，這樣可以充分消耗殘留氧氣；
[0041]吸附程序S14:多元混合氣體經(jīng)過換熱器7的殼程循環(huán)通道后進入吸附系統(tǒng)300，低氫氣氛時，02〈10 - 4、露點為〈一 50°C;進入退火爐內(nèi)的多元混合氣體的平衡常數(shù)KP =H2/H20, KP 分為 5 X 102 ?5 X 103 或 6 X 102 ?6 X 103 或 7 X 102 ?7 X 103 ;進入退火爐內(nèi)的多元混合氣體工作時溫度1°C?30°C ；
[0042]優(yōu)選地，吸附程序S14具體為:多元混合氣體經(jīng)過換熱器7的殼程循環(huán)通道后進入吸附系統(tǒng)300，在PLC組件20控制下，加熱裝置23加熱，多元混合氣體內(nèi)的雜質(zhì)和水分被吸附，分子篩11再生時溫度為100°C?300°C，低氫氣氛時，02〈10 — 4、露點為〈一 50°C;進入退火爐內(nèi)的多元混合氣體的平衡常數(shù)KP = H2/H20, KP分為5 X 102?5 X 103或6 X 102?6X 103或7X 102?7X 103，氫氣的流量是惰性混合氣體的瞬時流量，PLC組件20接受到流量計21的信號，流量計21的流量數(shù)值經(jīng)PLC組件20運算，PLC組件20依據(jù)設(shè)定參數(shù)判斷，對電解槽3的功率實現(xiàn)自動控制，這樣既可以控制氫氣的流量，還可以節(jié)省電能，H20的含量依靠PLC組件20和露點傳感器27實現(xiàn)控制；進入退火爐內(nèi)的多元混合氣體工作時溫度 1°C?30°C。
[0043]凈化程序S15:經(jīng)過吸附后的多元混合氣體進入除塵器6內(nèi)進行凈化，凈化后的多元混合氣體經(jīng)過露點傳感器27進入退火爐，進入退火爐內(nèi)的多元混合氣體露點為一30°C?一 60°C，露點影響B(tài)A板的耐蝕性，隨著露點的提高，BA板的耐蝕性明顯降低，露點越高，保護氣氛的含H20量就越高，會加速Cr的高溫氧化，這種高溫氧化膜對BA板的耐蝕性不利，多元混合氣體中H20的含量依靠PLC組件20和露點傳感器27實現(xiàn)控制，凈化后的多元混合氣體塵埃顆粒為0.5 μ，塵埃顆粒< 3.5粒/L,凈化后的多元混合氣體含油量^ Ippm0
[0044]以上僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種傳質(zhì)交換裝置，其特征在于，包括發(fā)生裝置(I)和與發(fā)生裝置(I)相連接的汽化器(24), 所述發(fā)生裝置(I)包括柜式結(jié)構(gòu)的機箱(2)、設(shè)置在機箱(2)內(nèi)的電解槽(3)、設(shè)置在機箱(2)內(nèi)且一端與電解槽(3)相連接的陰極氣液分離裝置(4)、設(shè)置在機箱(2)內(nèi)且一端與電解槽(3)相連接的陽極氣液分離裝置(22)、設(shè)置在機箱(2)內(nèi)且一端與陰極氣液分離裝置(4)相連接的氣體洗滌裝置(5)、設(shè)置在機箱(2)內(nèi)且一端與氣體洗滌裝置(5)相連接的反應(yīng)管(10)、設(shè)置在機箱(2)內(nèi)且一端與反應(yīng)管(10)入口端相連接的換熱器(7)以及設(shè)置在機箱(2)內(nèi)且一端與換熱器(7)殼程循環(huán)出口端相連接的吸附系統(tǒng)(300)，所述吸附系統(tǒng)(300)包括若干個串聯(lián)/并聯(lián)的吸附筒(310)或者若干個串聯(lián)與并聯(lián)混合的吸附筒(310)； 所述汽化器(24)包括汽化器支架(16)和設(shè)置在汽化器支架(16)內(nèi)的汽化器管(26)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳質(zhì)交換裝置，其特征在于，所述吸附筒(310)包括設(shè)置在機箱(2)內(nèi)且一端與換熱器(7)殼程循環(huán)出口端相連接的第二吸附筒(312)、設(shè)置在機箱(2)內(nèi)且一端與換熱器(7)殼程循環(huán)出口端相連接的第四吸附筒(314)、設(shè)置在機箱(2)內(nèi)且一端與第二吸附筒(312)相連接的第一吸附筒(311)以及設(shè)置在機箱(2)內(nèi)且一端與第四吸附筒(314)相連接的第三吸附筒(313)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳質(zhì)交換裝置，其特征在于，還包括設(shè)置在機箱(2)內(nèi)且一端與第一吸附筒(311)及第三吸附筒(313)相連接的除塵器(6)以及設(shè)置在機箱(2)內(nèi)且一端與除塵器(6)相連接并且另一端與退火爐相連接的露點傳感器(27)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳質(zhì)交換裝置，其特征在于，所述反應(yīng)管(10)入口端和所述換熱器(7)內(nèi)循環(huán)出口端之間設(shè)有流量計(21)，所述反應(yīng)管(10)出口端與所述換熱器(7)內(nèi)循環(huán)入口端相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的傳質(zhì)交換裝置，其特征在于，所述反應(yīng)管(10)和吸附筒(310)內(nèi)均設(shè)有分子篩(11)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳質(zhì)交換裝置，其特征在于，所述吸附筒(310)內(nèi)設(shè)有加熱裝置(23)。
【文檔編號】C21D1/26GK204058527SQ201420439682
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】李銘玨 申請人:李銘玨