本实用新型涉及一种金属热处理保护气体制备装置，尤其是甲醇低温裂解装置。
背景技术：
在金属热处理行业、新能源研发、金相实验室等领域中，随着现代工业对热处理加工质量要求的提高，热处理设备普遍采用保护气氛以实现工件的少无氧化及少无脱碳。
现有的甲醇类保护气氛制备主要采用高温裂设备，该设备需要在高温条件下裂解反应制备保护气氛，设备投入成本高、能耗高、反应温度的均匀性差导致裂解不充分或过烧裂解、管道容易因积碳而堵塞，故障率高；另有一种低温裂解设备采用油浴式结构，该类结构比较复杂，且使用温度受油的沸点限制，使用效率不高。
技术实现要素：
为解决上述问题，本实用新型提供一种结构简单、温度范围大、裂解效率高、能耗低、不易积碳的甲醇低温裂解装置，具体技术方案为：
甲醇低温裂解装置，包括裂解反应器和冷凝器，所述裂解反应器的进液口通过三通接头分别与氮气瓶和甲醇储液罐连接，裂解反应器的出气口与冷凝器连接，冷凝器的出口与出气流量计连接；所述裂解反应器上装有加热装置。
优选的，所述加热装置为电加热管，电加热管安装在裂解反应器的顶部，裂解反应器上还装有温度传感器。
优选的，所述甲醇储液罐与安装在进液口的三通接头之间装有进液计量泵；所述氮气瓶与安装在进液口的三通接头之间装有进气流量计。
优选的，所述进液计量泵与进液口之间装有背压阀。
优选的，所述出气流量计和进气流量计均为玻璃转子流量计。
优选的，所述冷凝器的出口与出气流量计之间装有安全泄压阀。
优选的，所述冷凝器的出口与出气流量计之间装有压力表。
优选的，所述冷凝器上装有冷凝风扇。
优选的，所述冷凝器的底部装有冷凝收集室，冷凝收集室的底部装有阀门。
现有的裂解反应器包括相互连通的汽化室和裂解反应室，汽化室装有进液口，裂解反应室装有裂解触媒、加热装置和出气口。现有的加热装置采用油加热，结构比较复杂，而且使用温度受油的沸点限制，最高温度为290℃。因此将油加热改为电加热，结构简单、最高加热温度能提高到390℃，同时温度控制精确、维护方便、使用效率提高、能耗低、仅约为高温裂解能耗的20-25％。
进液计量泵、加热装置、温度传感器和冷凝风扇均与控制系统连接。控制系统通过进液计量泵控制甲醇进液量；控制系统通过温度传感器和加热装置控制裂解反应器的裂解温度，能够保持恒定的裂解温度；控制系统控制风扇对冷凝器进行风冷。
进液计量泵提高甲醇进液压力，以及防止氮气压力过高导致甲醇回流。
冷凝器使升温过程中未能充分裂解的甲醇蒸汽冷凝，避免堵塞热处理设备的高温进气管道。冷凝后的甲醇进入冷凝收集室，然后回流到甲醇储液罐。
安全泄压阀保证系统在安全压力下运行，防止发生事故。
背压阀能保持系统所需压力，使计量泵能正常输出流量。
玻璃转子流量计方便调节流量。
通入氮气避免了低温区间甲醇不裂解的情况，提高了设备裂解的效率。氮气不仅保护反应堆，同时能把后续使用设备中的空气排出。
甲醇低温裂解装置产生的甲醇裂解混合气体应用范围广，适用于中、高、低各类碳钢、合金钢的热处理保护，光亮无氧化。
甲醇裂解混合气可作为载气搭配甲烷、丙酮等富化气使用。
结构简单，使用维护方便。
使用温度可高达390度。
进液计量泵将甲醇输送至裂解反应器，甲醇在裂解反应器的工作温度内完成裂解，裂解温度通常为260℃-280℃。氮气由进气流量计调节至一定流量后按工艺要求进入裂解反应器。裂解后的混合气体在冷凝器充分冷却，然后通过出气流量计，并由管道送至各使用设备或存储装置，出气流量计调节出气量。
工作时，加热装置对裂解反应器进行加热，然后通入高纯氮气，当加热设定温度时，停止充入氮气，进液计量泵将甲醇从甲醇储液罐中抽出，经过背压阀后流入裂解反应器的汽化室汽化，汽化后的甲醇蒸汽进入裂解反应室，甲醇蒸汽经过处于裂解温度的触媒，甲醇蒸汽与触媒充分接触并裂解反应，甲醇最终裂解为氢气和一氧化碳，氢气和一氧化碳组成的混合气体经冷凝器冷凝，冷凝降低含水量，同时回收未能充分裂解的甲醇蒸汽，冷凝后的混合气体通过气体流量计输出至热处理设备。
甲醇低温裂解装置通过裂解反应器进行低温裂解，使用效率提高，能耗大大降低，仅约为高温裂解能耗的20-25％；裂解产生的混合气体应用范围广，裂解气的碳势高达1.0％，可以用作表面处理的渗碳气氛，可作为载气搭配氮气、甲烷、丙酮等富化气使用，适用于中高低各类碳钢、合金钢的热处理保护、光亮无氧化。
与现有技术相比本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型提供的甲醇低温裂解装置结构简单、使用维护方便、温度控制精确、使用温度跨度大、能进行低温裂解、裂解效率高、能耗低、裂解产生的混合气体气氛均匀、应用范围广、裂解气的碳势高达1.0％。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，甲醇低温裂解装置，包括裂解反应器11和冷凝器21；裂解反应器11的进液口14通过三通接头分别与氮气瓶和甲醇储液罐连接，甲醇储液罐与进液口14之间还装有进液计量泵12和背压阀13；氮气瓶与进液口14之间装有进气流量计；裂解反应器11的出气口15与冷凝器21连接，冷凝器21上装有冷凝风扇，冷凝器21的出口与出气流量计31连接，出气流量计31与混合器出气口连接；冷凝器21的出口与出气流量计31之间还装有安全泄压阀32和压力表33；所述裂解反应器11上装有加热装置16，加热装置16为电加热管，电加热管安装在裂解反应器11的顶部，裂解反应器11上还装有温度传感器。
冷凝器21的底部还装有冷凝收集室22，冷凝收集室22的底部装有阀门23。
出气流量计31和进气流量计均为玻璃转子流量计。
工作时，加热装置16对裂解反应器11进行加热，然后通入高纯氮气，当加热设定温度时，停止充入氮气，进液计量泵12将甲醇从甲醇储液罐中抽出，经过背压阀13后流入裂解反应器11的汽化室汽化，汽化后的甲醇蒸汽进入裂解反应室，甲醇蒸汽经过处于裂解温度的触媒，甲醇蒸汽与触媒充分接触并裂解反应，甲醇最终裂解为氢气和一氧化碳，氢气和一氧化碳组成的混合气体经冷凝器21 冷凝，冷凝降低含水量，同时回收未能充分裂解的甲醇蒸汽，冷凝后的混合气体通过出气流量计31输出至热处理设备。
甲醇低温裂解装置用于轴承钢盘条等温球化光亮退火：
退火温度为830℃，热处理使用设备为辊底式连续退火炉，保护气氛为氮甲醇气氛，即甲醇裂解气和氮气。
使用状态说明：轴承钢进行冷态拉拔之前需要进行球化组织退火，降低材料脆性，提高韧性。材料开始加热后先使用氮气置换，当炉膛温度升至750℃后开始进甲醇裂解气。此时裂解气由甲醇低温裂解装置的混合器出气口进入炉膛与氮气形成氮甲醇混合保护气。炉内被盘条带入的少部分氧气，在高温条件下与裂解气燃烧生成H2O和CO2，随着保护气的不断进入，氧化性气体逐渐被置换出炉外。在轴承钢退火的全过程进行无氧化保护。退火后的产品光亮无氧化脱碳。
甲醇低温裂解装置用于轴承套圈连续淬火保护：
淬火温度为860℃；热处理使用设备为网带式连续淬火炉；保护气氛为甲醇裂解气氛。
使用状态说明：轴承零件的热处理都需要气氛保护，一般使用还原性气氛。在没有气氛或者气氛中氧化性气氛比例高的情况下，产品会出现表面脱碳，氧化，变形等问题。如果过多的使用富化气，则会使产品表面和炉壁出现积碳，并使产品表面硬度不均匀。
空炉升温后，温度到达750℃以后打开甲醇低温裂解装置，并开始制备混合气体。根据产品的工艺要求调节甲醇低温裂解装置的产气量。混合气体进入炉内并在炉口形成火帘。此时炉内已处于一个无氧的状态，可放入轴承套圈零件进行热处理。轴承套圈带入炉内的水分和氧气会在炉口被燃烧并迅速被置换出炉。部分产品由于含碳量和工艺要求的不同，还可以适当加入丙烷、甲烷等富化气以增加气氛碳势。经测定使用甲醇低温裂解装置制备的甲醇裂解混合气淬火的产品，其表面硬度合格，表面含碳量均匀，且表面光亮。