DE102008029001B3

DE102008029001B3 - Verfahren und Einrichtung zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstoffen

Info

Publication number: DE102008029001B3
Application number: DE200810029001
Authority: DE
Inventors: Hendrik Dr. Grobler; Peter Haase; Bernd Dr. Edenhofer
Original assignee: Ipsen International GmbH
Current assignee: Ipsen International GmbH
Priority date: 2008-06-20
Filing date: 2008-06-20
Publication date: 2009-09-17
Anticipated expiration: 2028-06-21
Also published as: US8313586B2; EP2135961A3; RU2009123209A; CN101608294B; CN101608294A; EP2135961A2; JP2010001567A; PL2135961T3; US20090314388A1; EP2135961B1

Abstract

Die Erfindung umfasst ein Schutzgasrezirkulationssystem mit Verfahren und Einrichtung für die Gasaufkohlung von Werkstoffen in einem Industrieofen (1), in dem die Komponenten Kohlenstoffdioxid, Sauerstoff und Wasserdampf mit zugeführtem Reaktionsgas zu Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff katalytisch reagieren, um bereits "verbrauchtes" Schutzgas als in einem Aufbereitungsraum (3) "aufbereitetes" Schutzgas dann wieder an einer oder mehreren Stellen (2.1) in einen Behandlungsraum (2) einzuspeisen, so dass sich ein realer Kreisprozess einstellt und die Gasaufkohlung kontinuierlich unter Einsparung an Schutzgas ablaufen kann (Fig.).

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Wärmebehandlung durch Aufkohlung von metallischen Werkstoffen in einem Wärmebehandlungsofen mittels Schutzgas, wie z. B. Kohlenstoffmonoxid, Wasserstoff, Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid und Stickstoff.
Stand der Technik
Zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstoffen ist es schon bekannt, Katalysatoren für Wärmebehandlungsöfen zu verwenden, um die Reaktionskinetik durch Katalysatorunterstützung zu beschleunigen.
U. a. sind in der DE 36 32 577 A1 Katalysatorbetten, in der DE 38 88 814 T2 katalysatorartige Auskleidungen mit netzartigen Strukturen von Öfen, in der DE 40 05 710 C1 Ni, Mn, Cr u. Fe enthaltende vollmetallische Oxidationskatalysatoren und in der DE 44 16 469 C1 ein zweistufiges Nitrocarburieren mittels Ni- o. Cu-Katalysator beschrieben.
Auch in der DE 691 33 356 T2 geht die Fachwelt davon aus, Katalysatoren in Wärmebehandlungsöfen für Gasaufkohlungsverfahren zu verwenden.
Die weiterentwickelten Technologien verwendeten entsprechend der DE 690 13 997 T2 in katalytisches Rührwerk in Ofenatmosphären, nach der DE 694 01 425 T2 in Katalysatorteil auf Nickeloxidbasis in Öfen für die Wärmebehandlung und entsprechend der DE 299 08 528 U1 eine mit einer Wärmebehandlungsanlage verbundene Katalysatoreinheit.
Verfolgt man den Entwicklungstrend weiter, so läßt sich feststellen, daß

– gemäß der GB 1,069,531 A die Wärmebehandlung von Metallen in karbonisierter Atmosphäre,
– gemäß der US 3,620,518 A die Behandlung der Oberflächen von Werkstücken in Härteöfen mit Katalysatorauskleidung aus Ni-Oxid, welches auf die keramische Innenwand aufgebracht ist und die verfügbare Oberfläche vergrößert,
– entsprechend der US 4,294,436 A mit einem Ofen zur Wärmebehandlung von Metallteilen mit Schutzatmosphäre in Öfen mit katalytischen Wänden aus Ni,
– nach der US 5,645,808 A die katalytische Oxidation mit Karbon-Verbunden in Gasströmen und
– nach der US 2006/0081567 A1 mit einer Plasma unterstützten Werkstoffbehandlung sowie
– nach der JP 62199761 A

Zusammengefaßt sind demnach Verfahren und Öfen zur Gasaufkohlung, die

– feuerfeste Auskleidungen,
– metallische Katalysatoren aus Ni, Cu, Mn, Cr, Fe usw. wie auch Platin,
– katalytische Schichten auf Keramikauskleidungen,
– netzartige Katalysatorauskleidungen sowie
– katalytische Rührwerke und/oder
– Oberflächenvergrößerungen der katalytischen Auskleidung

All diese Verfahren und Einrichtungen setzen

– der Einsparung von Schutzgas, Reduzierung von Heizenergieverlusten und
– einer bedarfsgerechten Zuführung von z. B. C/Erdgas für die Aufkohlung sowie
– einer Regelung des C-Potentials im Schutzgas sowie nicht regelbare/unerwünschte Reaktionen auszuschließen,

Nach diesem dokumentierten Stand der Technik ordnet sich der praxisgemäße Ablauf bei der Wärmebehandlung von metallischen Werkstoffen unter Schutzgas wie bei der Gasaufkohlung so ein, daß der Wärmebehandlungsofen mit einem reduzierenden Schutzgas begast wird. Dieses Schutzgas besteht in der Regel aus Kohlenstoffmonoxid, Wasserstoff, Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid und Stickstoff. Die Begasungseinleitung findet in der Heizkammer statt. Im Allgemeinen ist an diese Heizkammer eine weitere so genannte kalte Behandlungskammer angeschlossen. Getrennt sind beide Kammern in der Regel durch eine gasdurchlässige Tür. Das in die Heizkammer eingespeiste Gas gelangt somit auch in die kalte Behandlungskammer. Aus dieser wird das Schutzgas dann an einer Abbrandstelle ausgeleitet, durch einen Zündbrenner sicher gezündet und verbrannt.
Hierbei handelt es sich um einen kontinuierlichen Spülprozess mit ständigen hohen Gasverlusten an der Abbrandstelle der kalten Behandlungskammer.
Diese Art der kontinuierlichen Spülung des Wärmebehandlungsofens ist aber derzeit notwendig, um erstens nach Türöffnungen in den Ofen eingedrungene, unerwünschte Gase, wie z. B. Luft, wieder aus dem Ofen herauszuspülen bzw. auch schnelle C-Potentialänderungen (Atmosphärenwechsel) vornehmen zu können und zweitens, um ein quasistationäres Gleichgewicht in der Heizkammer aufrechtzuerhalten. Ohne kontinuierliche Spülung würden in der Heizkammer, als Produkte der Kohlungsreaktionen mit den Bauteilen, die Konzentrationen von Kohlenstoffdioxid, Sauerstoff und Wasserdampf stetig ansteigen, da die Rückbildungsreaktionen mit ebenfalls eingespeistem Erdgas langsamer ablaufen, als die Kohlungsreaktionen. Das würde bedeuten, dass der Kohlenstoffpegel immer weiter abfiele, obwohl als Reaktionsgas z. B. Erdgas zur Anreicherung eingeleitet wird. Erst durch diese Spülung, d. h. Aufrechterhaltung von konstanten Gaskonzentrationen in Bezug auf CO und HZ, wird das Kohlenstoffpotential regelbar.
Die praktischen Erkenntnisse bestätigen die oben skizzierten Nachteile der bisherigen Verfahren, wonach der permanente hohe Gasverlust durch die Spülung des Ofens, der energetische Verlust des Schutzgasheizwertes und auch der Verlust an Prozesswärme durch das offene System eintreten.
Somit geht bei der Aufkohlung daher ein weitaus höherer Kohlenstoffmassenstrom durch das Spülen verloren, als überhaupt benötigt wird, um die Werkstoffe wie Bauteile aufzukohlen.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung allgemein bekannter Ofenkonstruktionen und Katalysatoren ein Verfahren und eine Einrichtung zur Wärmebehandlung zur Aufkohlung von metallischen Werkstoffen in einem Wärmebehandlungsofen mittels Schutzgas, wie z. B. Kohlenstoffmonoxid, Wasserstoff, Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid und Stickstoff, zu entwickeln, wobei Schutzgas eingespart wird, Heizenergieverluste reduziert werden, ein Kohlenwasserstoff wie z. B. Erdgas bedarfsgerecht zur Aufkohlung zugeführt wird und das C-Potential im Schutzgas regelbar ist sowie nicht regelbare/unerwünschte Reaktionen ausgeschlossen werden.
Die Erfindung zielt deshalb auf ein Schutzgasrezirkulationssystem für die Gasaufkohlung. Hier besteht die heiße Ofenkammer aus einem Behandlungsraum und einem Aufbereitungsraum mit dem so genannten Katalysatorbett, in dem die Komponenten Kohlenstoffdioxid, Sauerstoff und Wasserdampf mit einem zugeführtem Kohlenwasserstoff wie z. B. Erdgas wieder zu Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff katalytisch reagieren.
Vorteilhaft ist die Wiederaufbereitung von bereits „verbrauchtem” Schutzgas, d. h. eines Schutzgases mit einem niedrigen C-Potential. Da die Rückbildungsreaktionen aber ohne Katalysatorunterstützung nicht schnell genug ablaufen, müssen diese mit einem geeigneten Katalysator, wie z. B. Nickel- oder Platin beschleunigt werden.
Die C-Potentialregelung mittels Atmosphärenanalyse, z. B. mit Hilfe einer Sauerstoffsonde und einem CO-Analysator, und Temperaturmessung soll in dem Aufbereitungsraum erfolgen. Das „aufbereitete” Schutzgas kann dann wieder an einer oder mehreren Stellen in dem Behandlungsraum eingespeist werden, so dass sich ein realer Kreisprozess einstellt und die Gasaufkohlung fortgeführt wird.
Einrichtungsseitige Voraussetzungen für dieses Rezirkulationssystem sind eine gasdichte Innentür und ein gasdichtes Ventil am Abbrand. Der Abbrand muss nach wie vor bei unzulässigen Druckanstiegen im Ofen öffnen, um den Betriebsdruck zu regulieren. Der vorgeschlagene Arbeitsdruck liegt zwischen 10 und 100 mm WS oder 1 bis 10 mbar.
Um bei Betriebsdruckabfall wieder den Druck anzuheben, können z. B. Erdgas und Luft oder Schutzgas in geeigneter Menge zugeführt werden.
Für den Fall einer unzulässig hohen Wasserstoffkonzentration im Ofen, die bei der Einspeisung einer großen Menge an Kohlenwasserstoff entstehen kann, muss der Wasserstoff durch geeignete Maßnahmen aus dem Prozess entfernt werden.
Die Vorteile des Verfahrens sind eine massive Einsparung an Schutzgas. Die Heizenergieverluste durch Abbrennen können auf ein Minimum reduziert werden. Es muss auch in jeder Kohlenstoffübertragungsphase des Aufkohlungsprozesses nur soviel Kohlenstoff in Form von Erdgas eingespeist werden, wie für die Gasaufkohlung benötigt wird.
Ein weiterer Vorteil besteht in der Regelung des C-Potentials in einem vom Behandlungsgut getrennten Raum. Aufkohlungen an Bauteilen aufgrund von unmittelbarer Kohlenwasserstoff-Dissoziation sind daher ausgeschlossen.
Die Gasführung muss isotherm verlaufen, um unerwünschte Reaktionen wie z. B. Russausfall zu vermeiden.
Somit verschmilzt funktionell eine C-Potential geregelte katalytische In-Situ-Schutzgaserzeugung in Kombination mit einer Strömungsrezirkulation in einem Wärmebehandlungsofen zu einem überraschend neuartigen Effekt mit den dargestellten vorteilhaften Wirkungen.
In Abgrenzung zum analysierten Stand der Technik wird die Erfindung demnach durch ein neues Verfahren bestimmt, bei dem Schutzgas rückgewonnen wird, in dem

a) in einem ein Katalysatorbett aufweisenden Aufbereitungsraum eines Industrieofens die Komponenten Kohlenstoffdioxid, Sauerstoff und Wasserdampf mit zugeführtem Kohlenwasserstoff als Reaktionsgas, wie z. B. Erdgas, zu Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff katalytisch reagieren und
b) nach dieser Reaktion das Schutzgas ein erhöhtes C-Potential aufweist und das C-Potential geregelt wird, wobei
c) die katalytische Reaktion durch die Verwendung eines Katalysators, wie z. B. Nickel oder Platin beschleunigt wird, und
d) das so aufbereitete Schutzgas rezirkulierend der Behandlungskammer wieder zugeführt wird.

Erfindungsgemäß läuft in den Verfahrensstufen der Aufkohlung die Kohlenstoffübertragung auf die Werkstücke in der Heizkammer gemäß den Reaktionen 2CO → C + CO₂ CO + H₂ → C + H₂O CO → C + 0,5O₂, ab, wobei der C-Pegel fällt und Vol.-% CO₂, H₂O und O₂ ansteigen.
Am Katalysatorbett des Aufbereitungsraums, wie z. B. unterhalb des Behandlungsraums, erfolgt die Anreicherung gemäß den Reaktionen 2CH₄ + O₂ → 2CO + 4H₂ CH₄ + CO₂ → 2CO + 2H₂ CH₄ + H₂O → CO + 3H₂, wobei hiernach der C-Pegel ansteigt und Vol.-% CO₂, H₂O und O₂ abfallen.
Dabei ist eine Regelung des C-Potentials in dem Aufbereitungsraum am Katalysatorbett vorgesehen.
Ggf. ist das Schutzgas an einer Abbrandstelle abzuführen, wenn der Abbrand bei unzulässigen Druckanstiegen erfolgen muß, um den Betriebsdruck zu regulieren oder wenn ein kurzzeitiger Spülprozeß dies erfordert.
Der Arbeitsdruck liegt bei vorzugsweise 1 ... 10 mbar.
Bei Betriebsdruckabfall können das Kohlenwasserstoffgas und Luft oder Schutzgas entsprechend zugeführt werden.
Verfahrenstypisch ist, daß im Einzelnen die Verfahrensstufen der Wärmebehandlung mit den Stufen der Schutzgasrückgewinnung verknüpft sind.
Das Verfahren kann dadurch ausgebildet werden, daß ein entstehender Überschuß von H₂ separierbar ist, ohne den Verfahrensablauf störend zu beeinflussen.
Verfahrensgemäß ist vorgesehen, die zwangsumgewälzte Gasführung isotherm durchzuführen, um unerwünschte Reaktionen, wie Rußbildung zu vermeiden.
Insgesamt stellt sich verfahrensgemäß ein realer Kreisprozeß ein, indem das aufbereitete Schutzgas in die Behandlungskammer zur Gasaufkohlung rezirkulierend eingespeist wird.
In Erfüllung der Aufgabenstellung bringt das Verfahren den Effekt, daß besonders in jeder Kohlenstoffübertragungsphase des Aufkohlungsprozesses nur soviel Kohlenstoff in Form von z. B. Erdgas eingespeist wird, wie für die Gasaufkohlung benötigt wird und Aufkohlungen an Werkstücken auf Grund von CH₄-Dissoziation ausgeschlossen sind.
Gegenüber den eingangs untersuchten Lösungen zum Stand der Technik, in denen die Ausbildungen und Funktionen der Katalysatoren im Vordergrund der Weiterentwicklungen standen, wurde mit der verfahrensgemäßen Erfindung ein qualitativ neuer Prozeßeffekt der Gasführung erschlossen.
Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einem Industrieofen mit einem ein Katalysatorbett aufweisenden Aufbereitungsraum umfaßt

a) einen C-Potentialregler mit Gasanalyse, wie z. B. mittels O₂-Sonde und CO-Analysator und Temperaturmesser, welche mit dem Katalysatorbett korrespondieren,
b) einen Umwälzer für den Kreislauf des rezirkulierenden Schutzgases mit geregelter Zuführung von Luft und -Erdgas oder einem anderen Kohlenwasserstoff,
c) ein gasdichtes Ventil zu einer Abbrandstelle mit Druckregler und der Funktion einer Zubegasung bei Druckabfall, wobei besagte Bauteile in einem Regelkreis funktionell integriert sind, und
d) eine gasdichte Innentür zwischen der den Behandlungsraum und den Aufbereitungsraum umfassenden Heizkammer und nachfolgender Abschreckkammer.

Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Zeichnung zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Industrieofens wie Wärmebehandlungsofen mit schematischer Darstellung des Verfahrens und der erfindungswesentlichen Merkmale der Einrichtung
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Die Zeichnung umreißt in vereinfachter Darstellung einen in der Praxis gebräuchlichen Industrieofen 1, der als Heizkammer einen Behandlungsraum 2 und einen Aufbereitungsraum 3 mit Katalysatorbett umfaßt und eine zugeordnete Abschreckkammer 8 aufweist.
Der Aufbereitungsraum 3 mit Katalysatorbett ist funktionell mit dem Behandlungsraum 2 verbunden, er kann aber lokal getrennt sein, was hier nicht näher dargestellt ist.
Als Werkstoffe und Konstruktionen für das Katalysatorbett können die aus dem bekannten Stand der Technik bekannten Werkstoffe und Konstruktionen zur Anwendung gelangen, so auch die aus dem Automobilbau bekannten Systeme von Katalysatoren.
Erfindungstypisch hingegen ist, daß eine im Industrieofen 1 vorgesehene Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Wärmebehandlung durch Aufkohlung von metallischen Werkstoffen mittels des erfindungsgemäß rückgewonnenen Schutzgases

a) einen C-Potentialregler 5 mit O₂-Sonde 5.1, CO-Analysator 5.2 und einen Temperaturmesser 5.3, welche mit dem Katalysatorbett 3 korrespondieren,
b) einen Umwälzer 4 für den Kreislauf des rezirkulierenden Schutzgases mit geregelter Zuführung von Luft und -Erdgas und
c) ein gasdichtes Ventil 6.1 zu einer Abbrandstelle 6 mit Druckregler 6.2 und der Funktion einer Zubegasung bei Druckabfall

Besagte Bauteile bilden einen funktionellen Regelkreis R, der für die Einrichtung erfindungswesentlich ist.
Verfahrenstechnisch ist es zweckmäßig, dem Behandlungsraum 2 mehrere Einspeisestellen 2.1 für die Einspeisung des rückgewonnenen Schutzgases zuzuführen.
Eine gasdichte Innentür 7 befindet sich zwischen der Heizkammer und nachfolgender Abschreckkammer 8, auch sie ist gegenüber den im Stand der Technik beschriebenen so genannten offenen Systemen wie mit gasdurchlässigen Türen ebenfalls erfindungswesentlich für das Verfahren und unterstützt das System des Regelkreises R.
Das neue Verfahren, bei dem Schutzgas rückgewonnen wird, läuft in dem erfindungsgemäß wie oben eingerichteten Industrieofen 1 nach folgenden Verfahrensschritten ab:
In dem das Katalysatorbett aufweisenden Aufbereitungsraum 3 des Industrieofens 1 reagieren die als Schutzgas zugeführten Komponenten Kohlenstoffdioxid, Sauerstoff und Wasserdampf mit einem zugeführtem Reaktionsgas wie Erdgas zu Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff katalytisch.
Das C-Potential wird bedarfsweise mittels des C-Potentialreglers 5 mit O₂-Sonde 5.1, CO-Analysator 5.2 und Temperaturmesser 5.3 so geregelt, daß das aufbereitete Schutzgas rezirkulierend dem Behandlungsraum 2 an z. B. mehreren Einspeisestellen 2.1 wieder zugeführt werden kann.
In dem Behandlungsraum 2 laufen dabei die Reaktionen gemäß 2CO → C + CO₂ CO + H₂ → C + H₂O CO → C + 0,5O₂, ab, wobei der C-Pegel fällt und Vol.-% CO₂, H₂O und O₂ ansteigen.
Am Katalysatorbett, d. h. im Aufbereitungsraum 3, der sich im unteren Teil der Heizkammer befinden kann, erfolgt dann wieder die Anreicherung gemäß den Reaktionen 2CH₄ + O₂ → 2CO + 4H₂ CH₄ + CO₂ → 2CO + 2H₂ CH₄ + H₂O → CO + 3H₂, wobei hiernach der C-Pegel ansteigt und Vol.-% CO₂, H₂O und O₂ abfallen.
Diese Reaktionen erfüllen somit die Bedingungen der erfindungsgemäß gewollten Rückgewinnung von Schutzgas, welches nun rezirkulierend in den Wärmebehandlungsprozeß eingebunden ist.
Dabei ist die Regelung des C-Potentials in dem Aufbereitungsraum 3 am Katalysatorbett vorgesehen, um einen bedarfsgerechten C-Pegel einzustellen.
Ggf. kann das Schutzgas zu einer Abbrandstelle dann geleitet, gezündet und abgebrannt werden, wenn der Abbrand bei unzulässigen Druckanstiegen erfolgen muß, um den Betriebsdruck zu regulieren bzw. ein kurzzeitiger Spülprozeß dies erfordert.
Dies kann auch der Fall sein, wenn z. B. in der Aufheizphase die Behandlungskammer gespült werden muss, um prozessschädigende Fremdschoffe zu entfernen oder auch um einen Gaswechsel im Prozess durchzuführen, um z. B. das C-Potential schnell von 1,3%C auf 0,6%C abzusenken.
Der Arbeitsdruck kann vorzugsweise bei 1 ... 10 mbar liegen, wobei höhere Drücke möglich sind.
Bei Betriebsdruckabfall können als Reaktionsgas z. B. Erdgas und Luft oder Schutzgas entsprechend zugeführt werden.
Vorteilhaft ist, daß im Einzelnen die Verfahrensstufen der Wärmebehandlung mit den Stufen der Schutzgasrückgewinnung verknüpft sind, wodurch der eigentliche Wärmebehandlungsprozeß weiter kontinuierlich und verzögerungsfrei ablaufen kann.
Der verfahrensbedingt möglicherweise anfallende Überschuß von H₂ ist problemlos separierbar, ohne daß der Verfahrensablauf unterbrochen werden muß.
Verfahrensgemäß ist vorgesehen, die mittels des Umwälzers 4 zwangsumgewälzte Gasführung isotherm durchzuführen, um unerwünschte Reaktionen, wie Rußbildung zu vermeiden.
Insgesamt stellt sich somit verfahrensgemäß ein geregelter realer Kreisprozeß ein, indem das aufbereitete Schutzgas in die Behandlungs-/Heizkammer 2 zur Gasaufkohlung von hier nicht dargestellten Werkstoffen rezirkulierend eingespeist wird.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die innerbetriebliche Erprobung hat die beschriebenen Vorteile und anwenderseitige Verwertbarkeit der Erfindung sowie ihre verfahrens- und einrichtungsseitige Realisierung in einem Industrieofen bestätigt.

1: Industrieofen
2: Behandlungsraum (der Heizkammer)
2.1: Einspeisestelle
3: Aufbereitungsraum mit Katalysatorbett (der Heizkammer)
4: Umwälzer
5: C-Potentialregler
5.1: O₂-Sonde
5.2: CO-Analysator
5.3: Temperaturmesser
6: Abbrandstelle
6.1: gasdichtes Ventil
6.2: Druckregler
7: gasdichte Innentür
8: Abschreckkammer
R: Regelkreis

Claims

Verfahren zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstoffen durch Aufkohlung in einem Wärmebehandlungsofen, der als Industrieofen (1) eine Heizkammer und eine Abschreckkammer (8) aufweist, mittels Schutzgas, bei dem zur Rückgewinnung von Schutzgas a) in einem ein Katalysatorbett aufweisenden Aufbereitungsraum (3) der Heizkammer des Industrieofens (1) die Komponenten des Schutzgases, umfassend Kohlenstoffdioxid, Sauerstoff und Wasserdampf mit zugeführtem Kohlenwasserstoff als Reaktionsgas zu Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff katalytisch reagieren und b) nach dieser Reaktion das Schutzgas ein geregeltes C-Potential aufweist, wobei c) die Reaktion durch die Verwendung eines Katalysators am Katalysatorbett beschleunigt wird und d) das so aufbereitete Schutzgas rezirkulierend einem Behandlungsraum (2) der Heizkammer wieder zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Katalysator Nickel oder Platin aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder aktiven Kohlenstoffübertragungsphase des Aufkohlungsprozesses nur soviel Kohlenstoff in Form eines Reaktionsgases wie Erdgas eingespeist wird, wie für die Gasaufkohlung benötigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß • bei einer Aufkohlung in dem Behandlungsraum (2) die Reaktionen 2CO → C + CO₂ CO + H₂ → C + H₂O CO → C + 0,5O₂, ablaufen, wobei dann der C-Pegel fällt und Vol.-% CO₂, H₂O und O₂ ansteigen, und • im Aufbereitungsraum (3) am Katalysatorbett eine Anreicherung gemäß den Reaktionen 2CH₄ + O₂ → 2CO + 4H₂ CH₄ + CO₂ → 2CO + 2H₂ CH₄ + H₂O → CO + 3H₂, stattfindet, wobei hier der C-Pegel ansteigt und Vol.-% CO₂, H₂O und O₂ abfallen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das C-Potential in dem Aufbereitungsraum (3) am Katalysatorbett mittels Gasanalyse geregelt wird und eine Temperaturmessung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas zu einer Abbrandstelle dann geleitet, gezündet und abgebrannt wird, wenn ein unzulässiger Druckanstieg vorliegt, wobei somit der Betriebsdruck reguliert wird, oder wenn ein kurzzeitiger Spülprozeß dies erfordert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsdruck bei vorzugsweise 1 bis 10 mbar liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betriebsdruckabfall Reaktionsgas und Luft oder Schutzgas entsprechend zugeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein eventuell entstehender Überschuß von H₂ separiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwangsumgewälzte Gasführung durchgeführt wird, die zur Vermeidung unerwünschter Reaktionen wie Rußbildung isotherm verläuft.
Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 10 in einem Wärmebehandlungsofen wie Industrieofen (1), der eine Heizkammer mit einem Behandlungsraum (2) und einen ein Katalysatorbett aufweisenden Aufbereitungsraum (3) umfaßt sowie eine Abschreckkammer (8) aufweist, gekennzeichnet durch a) einen eine Gasanalyse ausführenden und mit dem Aufbereitungsraum (3) korrespondierenden C-Potentialregler (5), b) einen Umwälzer (4) für den Kreislauf eines rezirkulierenden Schutzgases mit geregelter Zuführung von Luft und Reaktionsgas, c) ein gasdichtes Ventil (6.1) zu einer Abbrandstelle (6) mit Druckregler (6.2) und der Funktion einer Zubegasung bei Druckabfall, wobei besagte Bauteile a) bis c) in einen Regelkreis (R) funktionell integriert sind, und d) eine die Heizkammer zur Abschreckkammer (8) gasdicht abschließende Innentür (7).
Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Behandlungsraum (2) mehrere Einspeisestellen (2.1) für die Einspeisung des rückgewonnenen Schutzgases aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbereitungsraum (3) mit Katalysatorbett von dem Behandlungsraum (2) lokal getrennt ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der C-Potentialregler 5 eine O₂-Sonde 5.1, einen CO-Analysator 5.2 und einen Temperaturmesser 5.3 umfaßt.