BE497446A

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Publication number: BE497446A
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Description

       

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  PERFECTIONNEMENTS RELATIFS AU TRAITEMENT DE MÉTAUX. 



   L'invention concerne la production d'atmosphères non-oxydantes à utiliser dans des opérations métallurgiques. 



   L'utilisation d'air enrichi en oxygène dans des hauts-fourneaux et d'autres opérations métallurgiques s'accroît et on a recours à des instal- lations de liquéfaction d'air pour la production del'oxygène nécessaire. 



  En outre? on produit déjà de grandes quantités d'oxygène par liquéfaction de l'air pour d'autres buts. Ces installations de liquéfaction produisent comme sous - produit de l'azote contenant une certaine quantité d'oxygène, par exemple jusque 5% et plus, et qu'on rejettre en grandes quantités. Les con- ditions économiques de l'opération seraient améliorées si l'azote obtenu com- me sous-produit trouvait un emploi. Un débouché consiste à l'utiliser comme atmosphère non-oxydante réglée dans des opérations métallurgiques de traite- ment thermique.. Tel est particulièrement le cas quand les installations de liquéfaction sont voisines de l'endroit où s'effectuent ces opérations métal- lurgiques, en plus de la conduite des hauts-fourneaux.

   Cependant, à cause de la teneur relativement élevée en oxygène de cet azote,   on,ne   l'a pas utilisé jusqu'à présent à ces opérations de traitement thermique. 



   La présente invention procure un moyen d'utiliser économiquement cet azote obtenu comme sous-produit. 



   Suivant la présente invention, on produit un gaz non-oxydant con- venant à l'emploi dans des opérations métallurgiques, en faisant passer l'azo- te provenant d'une installation de liquéfaction ou de fractionnement d'air et contenant de l'oxygène, par exemple à des teneurs s'élevant jusque 5% en volume, en même temps qu'une quantité suffisante de gaz contenant de l'hydro- gène produit par   cracking     d'ammoniac$!   sur un catalyseur de réduction à tempé- rature élevée, pour transformer l'oxygène libre en vapeur   d'eau.   



   On peut produire de l'hydrogène par dissociation d'ammoniac par un moyen approprié   quelcorque.   On crée une source d'hydrogène très satisfai- sante par la dissociation d'ammoniac dans des appareils du genre décrit dans 

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 le Brevet belge n  416.893. où l'on chauffa par de la chaleur radiante une chambre de catalyseur contenant un catalyseur granulé compre- nant de l'oxyde de fer fondu promu par exemple par de l'alumine et de la mag- nésie, pour provoquer la dissociation d'ammoniac qu'on fait passer à travers là chambre de catalyseur. 



     On   peut utiliser comme catalyseur de réduction un catalyseur quel- conque, efficace pour la réduction de l'oxygène en eau, par exemple du pla- tine sur du gel de   silice.   D'autres catalyseurs convenables consistent en treillis d'un alliage de fer contenant en poids   18%   de chrome, 8% de nickel et 1% de chacun des éléments tungstène et vandium.   On   peut également utiliser 'des treillis de cuivre ou de palladium.   On   peut utiliser avantageusement un ou plusieurs de ces catalyseurs dans un brûleur dit à régénération du genre décrit dans le Brevet belge n  406.698. 



   Les gaz   non-oxydants   produits de cette façon conviennent particu- lièrement bien au recuit brillant et au traitement superficiel de métaux. 



  En partant d'un azote obtenu comme sousproduit contenant jusque 5% d'oxygène en volume,on peut produire un gaz. convenantà ces deux dernières opérations en mélangeant l'azote impur à 18% de son volume d'un gaz ammoniac dissocié comprenant de l'azote et de l'hydrogène à travers un brûleur contenant un ca- talyseur en treillis de cuivre métallique fonctionnant à une température   d'en-   viron   600 C.   



   Dans le procédé de l'invention, on peut régler l'élévation de la température et empêcher la production d'un mélange explosif d'oxygène et hy- drogène en remettant en circulation et mélangeant à l'azote impur des produits   inertes du brûleur Le rapport molaire H2 : O2 dans le gaz qui passe sur le catalyseur de réduction doit être d'au moins 2 : l, et peut être plus élevé   .si on désire obtenir une atmosphère finale réductriceo 
Il peut être désirable pour certains traitements thermiques de séparer la vapeur d'eau produite par la réaction entre l'hydrogène et l'oxygène, en même temps que toute autre vapeur d'eau déjà présente dans le gaz, et on peut effectuer cette opération de fagon satisfaisante en fai- sant passer le gaz sur un adsorbant solide de vapeur d'eau, tel que l'alumine ou le gel de   silice.   



   REVENDICATIONS



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  IMPROVEMENTS RELATED TO THE TREATMENT OF METALS.



   The invention relates to the production of non-oxidizing atmospheres for use in metallurgical operations.



   The use of oxygen enriched air in blast furnaces and other metallurgical operations is increasing and air liquefaction plants are being used for the production of the necessary oxygen.



  In addition? large amounts of oxygen are already produced by liquefying air for other purposes. These liquefaction plants produce as a by-product nitrogen containing a certain quantity of oxygen, for example up to 5% and more, and which is released in large quantities. The economics of the operation would be improved if the nitrogen obtained as a by-product was used. One outlet consists in using it as a regulated non-oxidizing atmosphere in metallurgical heat treatment operations. This is particularly the case when the liquefaction installations are close to the place where these metallurgical operations are carried out, in addition to the operation of blast furnaces.

   However, due to the relatively high oxygen content of this nitrogen, it has not been used so far in these heat treatment operations.



   The present invention provides a means of economically using this nitrogen obtained as a by-product.



   According to the present invention, a non-oxidizing gas suitable for use in metallurgical operations is produced by passing nitrogen from an air liquefaction or fractionation plant and containing nitrogen. oxygen, for example in contents of up to 5% by volume, together with a sufficient quantity of gas containing hydrogen produced by ammonia cracking $! over a high temperature reduction catalyst to convert free oxygen into water vapor.



   Hydrogen can be produced by dissociating ammonia by any suitable means. A very satisfactory source of hydrogen is created by the dissociation of ammonia in apparatus of the kind described in

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 Belgian Patent No. 416,893. in which a catalyst chamber containing a granulated catalyst comprising molten iron oxide promoted for example by alumina and magnesia, is heated with radiant heat to cause the dissociation of ammonia which is passed through the catalyst chamber.



     Any catalyst effective for the reduction of oxygen to water, for example platinum on silica gel, can be used as the reduction catalyst. Other suitable catalysts consist of a mesh of an iron alloy containing by weight 18% chromium, 8% nickel and 1% each of the elements tungsten and vandium. Copper or palladium lattices can also be used. One or more of these catalysts can advantageously be used in a so-called regeneration burner of the type described in Belgian Patent No. 406,698.



   The non-oxidizing gases produced in this way are particularly well suited for bright annealing and surface treatment of metals.



  Starting from a nitrogen obtained as a by-product containing up to 5% oxygen by volume, a gas can be produced. suitable for the latter two operations by mixing the impure nitrogen to 18% of its volume of a dissociated ammonia gas comprising nitrogen and hydrogen through a burner containing a metallic copper mesh catalyst operating at a temperature of about 600 C.



   In the process of the invention, the rise in temperature can be controlled and the production of an explosive mixture of oxygen and hydrogen can be prevented by recirculating and mixing with impure nitrogen inert products of the burner. molar ratio H2: O2 in the gas passing over the reduction catalyst must be at least 2: 1, and can be higher. if it is desired to obtain a final reducing atmosphere.
It may be desirable for some heat treatments to separate the water vapor produced by the reaction between hydrogen and oxygen, along with any other water vapor already present in the gas, and this can be done. satisfactorily by passing the gas over a solid water vapor adsorbent, such as alumina or silica gel.



   CLAIMS

Claims

l.- Process for the production of a non-oxidizing gas suitable for use in metallurgical operations, characterized in that nitrogen is passed from a liquefaction or fractionation plant. 'air and containing oxygen, together with a sufficient quantity of hydrogen-containing gas obtained by dissociating ammonia, over a reduction catalyst at elevated temperature, to convert the free oxygen in water vapor., 2. A process according to claim 1, characterized in that the ammonia is dissociated to produce the gas containing hydrogen, by passing it at high temperature through a catalyst chamber containing a catalyst comprising 1. molten iron oxide and promoting amounts of alumina and magnesia,

by heating the catalyst chamber with radiant heat.

3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the reduction catalyst comprises platinum, or a lattice of an iron alloy containing, by weight, 18% chromium, 8% nickel, 1% tungsten and 1% vanadiyum or a copper or palladium sieve.

4, - Process suzvant claim 1, 2 or 3, characterized in that the nitrogen from a de- liquefaction or air fractionation plant contains up to 5% oxygen by volume.

5. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the molar ratio of hydrogen to oxygen, in the gas passing over the reduction catalyst, is at least 2: <Desc / Clms Page number 3> 6. A process according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the gas is treated, after passing through the reduction catalyst, to remove the water vapor. 70- Process for the production of a non-oxidizing gas suitable for use in metallurgical operations, characterized in that nitrogen is added from a liquefaction or fractionation plant. air and containing up to 5% oxygen by volume, 18% of its volume of a gas containing substantially hydrogen and nitrogen,

obtained by dissociation of ammonia, the mixture is passed over a copper mesh maintained at 600 C to cause the formation of water vapor from the oxygen contained in the nitrogen and from the hydrogen added.

80- Non-oxidizing gas produced by the process according to any one of the preceding claims