JP2008169049A - Method and apparatus for producing carburizing gas containing high concentration carbon monoxide - Google Patents
Method and apparatus for producing carburizing gas containing high concentration carbon monoxide Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008169049A JP2008169049A JP2007000846A JP2007000846A JP2008169049A JP 2008169049 A JP2008169049 A JP 2008169049A JP 2007000846 A JP2007000846 A JP 2007000846A JP 2007000846 A JP2007000846 A JP 2007000846A JP 2008169049 A JP2008169049 A JP 2008169049A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- gas
- carburizing gas
- carbon monoxide
- monoxide concentration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、浸炭ガスの製造方法及びその製造装置に関し、特に、一酸化炭素濃度の高い浸炭ガスを製造する方法及びその装置に関する。 The present invention relates to a carburizing gas manufacturing method and an apparatus for manufacturing the same, and more particularly to a method and an apparatus for manufacturing a carburizing gas having a high carbon monoxide concentration.
そして、このような浸炭処理に使用される浸炭ガスを発生させる方法として、メタンなどの炭化水素化合物と空気の混合ガスである原料ガスを高温に保持されたニッケル触媒層を有する浸炭ガス生成装置に流通させて、空気に含まれる酸素と炭化水素を触媒反応させることで、一酸化炭素と水素を含む浸炭ガスを生成する方法が広く行われてきた。この場合、浸炭に使用する浸炭ガスは、通常ＲＸガスと呼ばれ、例えば、メタンを原料に用いた場合は、一酸化炭素：水素：窒素の割合は、体積比で約２０：４０：４０の割合となる。
一方、近年、一酸化炭素濃度の高い浸炭ガスが浸炭に関しては有効であることから、一酸化炭素濃度の高い浸炭ガスを効率よく生成する方法が求められている。
And as a method of generating carburizing gas used for such carburizing treatment, a carburizing gas generating apparatus having a nickel catalyst layer in which a raw material gas that is a mixed gas of a hydrocarbon compound such as methane and air is maintained at a high temperature. A method of generating a carburizing gas containing carbon monoxide and hydrogen by causing a reaction between oxygen and hydrocarbons contained in the air through a catalytic reaction has been widely performed. In this case, the carburizing gas used for carburizing is usually called RX gas. For example, when methane is used as a raw material, the ratio of carbon monoxide: hydrogen: nitrogen is about 20:40:40 by volume. It becomes a ratio.
On the other hand, in recent years, since carburizing gas with a high carbon monoxide concentration is effective for carburizing, a method for efficiently generating a carburizing gas with a high carbon monoxide concentration is required.
このため、例えば特許文献１では、原料ガスとして炭化水素化合物と二酸化炭素、酸素、等の混合ガスを使用した一酸化炭素濃度の高い浸炭ガスの生成方法が提案されている。
ところが、特許文献１に示されているような一酸化炭素濃度の高い浸炭ガスの生成方法では、高一酸化炭素濃度の浸炭ガスは得られるものの、原料ガスに二酸化炭素を供給するための二酸化炭素供給装置が別に必要であったり、また、浸炭ガスを生成するための温度を燃料ガス等を燃焼させて保持するような場合には、発生した二酸化炭素は自然界に放出するしかなく、再利用できないなどの問題があると考えられる。
However, in the method for producing a carburizing gas having a high carbon monoxide concentration as disclosed in
本発明は、上記課題を解決するものであり、一酸化炭素濃度の高い浸炭ガスを得る方法及びその装置を提供するとともに、装置系で発生した二酸化炭素を再利用でき、自然界に放出する二酸化炭素を少なくできる高一酸化炭素濃度の浸炭ガスの製造方法及びその装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above problems, and provides a method and apparatus for obtaining a carburizing gas having a high carbon monoxide concentration, and carbon dioxide generated in the apparatus system can be reused and released to nature. An object of the present invention is to provide a method and apparatus for producing a carburizing gas having a high carbon monoxide concentration capable of reducing the amount of carbon dioxide.
上述の目的を達成するために、請求項１に記載の本発明は、反応管に二酸化炭素吸収材を充填し、この反応管に浸炭ガス生成装置で生成した一酸化炭素と水素とを含む浸炭ガスを流通させ、二酸化炭素吸収材から二酸化炭素を放出させ、二酸化炭素吸収材から放出された二酸化炭素と浸炭ガスの反応により、一酸化炭素濃度の高い高一酸化炭素濃度浸炭ガスを生成することを特徴としている。
In order to achieve the above-described object, the present invention according to
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載した発明において、前記高一酸化炭素濃度浸炭ガスを浸炭炉に流通させ浸炭処理を行うときに発生するオフガスを燃焼させ、その燃焼ガスに含まれる二酸化炭素を他の反応管に充填した二酸化炭素吸収材で吸収することを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the high carbon monoxide concentration carburizing gas is passed through a carburizing furnace to burn off gas generated when carburizing treatment is performed, and the combustion gas is used as the combustion gas. The carbon dioxide contained therein is absorbed by a carbon dioxide absorbent filled in another reaction tube.
請求項３に記載の本発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記オフガスの燃焼を前記高一酸化炭素濃度浸炭ガスを製造する際の温度保持に利用することを特徴としている。 A third aspect of the present invention is characterized in that, in the first or second aspect of the invention, the combustion of the off gas is used for maintaining a temperature when the high carbon monoxide concentration carburizing gas is produced.
請求項４に記載の本発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、浸炭ガス生成装置において、浸炭ガス生成の際に発生した二酸化炭素を前記他の反応管に充填した二酸化炭素吸収材で吸収することを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, in the carburizing gas generating device, the carbon dioxide generated during the carburizing gas generation is filled in the other reaction tube. It is characterized by absorbing with a carbon dioxide absorbent.
請求項５に記載の本発明は、反応管に炭化水素化合物から浸炭ガスを生成するための触媒と、二酸化炭素吸収材とを充填し、この反応管に炭化水素化合物と酸素とを含む浸炭ガス生成用原料ガスを流通させることで浸炭ガスを生成し、さらに、二酸化炭素吸収材から二酸化炭素を放出させ、二酸化炭素吸収材から放出された二酸化炭素と浸炭ガスとの反応により、一酸化炭素濃度の高い高一酸化炭素濃度浸炭ガスを生成することを特徴としている。
The present invention according to
請求項６に記載の本発明は、請求項５に記載した発明において、前記高一酸化炭素濃度浸炭ガスを浸炭炉に流通させ浸炭処理を行うときに発生するオフガスを燃焼させ、その燃焼ガスに含まれる二酸化炭素を他の反応管に充填した二酸化炭素吸収材で吸収することを特徴としている。 According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to the fifth aspect, the high carbon monoxide concentration carburizing gas is circulated through a carburizing furnace to burn off gas generated when carburizing treatment is performed, and the combustion gas is used as the combustion gas. The carbon dioxide contained therein is absorbed by a carbon dioxide absorbent filled in another reaction tube.
請求項７に記載の本発明は、請求項５または６に記載した発明において、前記オフガスの燃焼を前記高一酸化炭素濃度浸炭ガスを製造する際の温度保持に利用することを特徴としている。
The present invention described in
請求項８に記載した本発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載した発明において、前記浸炭ガス、または浸炭ガス生成用原料ガスを前記反応管に流通する際に、反応管の温度を９００℃〜１１００℃に保持することを特徴とし、請求項９に記載した本発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載した発明において、前記二酸化炭素吸収材が、二酸化炭素の吸収を９００℃〜１１００℃の温度で行うことを特徴としている。
The present invention described in
請求項１０に記載した本発明は、請求項１から９のいずれか１項に記載した発明において、前記二酸化炭素吸収材が、アルカリ土類金属の酸化物もしくはアルカリ土類金属酸化物を含有する複合酸化物であることを特徴とし、請求項１１に記載した本発明は、請求項１０に記載した発明において、前記二酸化炭素吸収材が、Ｂａ２ＴｉＯ４系複合酸化物を主たる成分とするものであることを特徴としている。
The invention described in
請求項１２に記載した本発明は、請求項１から１１のいずれか１項に記載した発明において、前記二酸化炭素吸収材、または前記二酸化炭素吸収材と触媒との混合物を流動させながら反応させることを特徴としている。
The invention described in
また、請求項１３に記載の本発明は、二酸化炭素吸収材を充填した反応管を具備した高一酸化炭素濃度浸炭ガスの製造装置であって、前記反応管に浸炭ガス生成装置を連結して設置し、前記反応管に浸炭ガス生成装置で生成した一酸化炭素と水素を含む浸炭ガスを流通させ、二酸化炭素吸収材から二酸化炭素を放出させるとともに、二酸化炭素吸収材から放出された二酸化炭素と浸炭ガスの反応により、一酸化炭素濃度の高い高一酸化炭素濃度浸炭ガスを生成するように構成したことを特徴としている。
Further, the present invention according to
請求項１４に記載した本発明は、請求項１３に記載した発明において、二酸化炭素吸収材を充填した少なくとも２本の反応管を具備した高一酸化炭素濃度浸炭ガスの製造装置であって、少なくとも１本の反応管では、浸炭ガス生成装置と浸炭炉の間に連結して設置し、前記浸炭ガス生成装置で生成した浸炭ガスを流通させ、二酸化炭素吸収材から二酸化炭素を放出させるとともに、二酸化炭素吸収材から放出された二酸化炭素と浸炭ガスの反応により、一酸化炭素濃度の高い高一酸化炭素濃度浸炭ガスを生成し、また、他の少なくとも１本の反応管では、浸炭炉のオフガスを燃焼させた際に発生する二酸化炭素を二酸化炭素吸収材で吸収させ、この反応を少なくとも２本の反応管に連結された導入路を切替えることで、交互に行わせるように構成したことを特徴としている。
The present invention described in
請求項１５に記載した本発明は、請求項１３または１４に記載した発明において、前記オフガスの燃焼を前記高一酸化炭素濃度浸炭ガスを製造する際の温度保持に利用するように構成したことを特徴としている。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the invention according to the thirteenth or fourteenth aspect, the off-gas combustion is used to maintain a temperature when producing the high carbon monoxide concentration carburizing gas. It is a feature.
請求項１６に記載した本発明は、請求項１３から１５のいずれか１項に記載した発明において、浸炭ガス生成装置において、浸炭ガス生成の際に発生した二酸化炭素を前記他の少なくとも１本の反応管に充填した二酸化炭素吸収材で吸収することを特徴としている。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the thirteenth to fifteenth aspects of the present invention, in the carburizing gas generating device, carbon dioxide generated during carburizing gas generation is converted into the at least one other carbon dioxide. It is characterized by absorption with a carbon dioxide absorbent filled in a reaction tube.
請求項１７に記載した本発明は、炭化水素化合物から浸炭ガスを生成するための触媒と、二酸化炭素吸収材とを充填した反応管に、炭化水素化合物と酸素を含む浸炭ガス生成用原料ガスを流通させることで浸炭ガスを生成し、さらに、二酸化炭素吸収材から二酸化炭素を放出させるとともに、二酸化炭素吸収材から放出された二酸化炭素と浸炭ガスとの反応により、一酸化炭素濃度の高い高一酸化炭素濃度浸炭ガスを生成するように構成したことを特徴としている。
In the present invention described in
請求項１８に記載した本発明は、請求項１７に記載した発明において、炭化水素化合物から浸炭ガスを生成するための触媒と、二酸化炭素吸収材とを充填した少なくとも２本の反応管を具備した高一酸化炭素濃度浸炭ガス製造装置であって、少なくとも１本の反応管は、浸炭炉を連結して設置し、炭化水素化合物と酸素とを含む浸炭ガス生成用原料ガスを流通させることで浸炭ガスを生成し、さらに、二酸化炭素吸収材から二酸化炭素を放出させるとともに、二酸化炭素吸収材から放出された二酸化炭素と浸炭ガスとの反応により、一酸化炭素濃度の高い高一酸化炭素濃度浸炭ガスを生成し、また、他の少なくとも１本の反応管には、浸炭炉のオフガスを燃焼させた燃焼ガスを流通し、前記燃焼ガスに含まれる二酸化炭素を二酸化炭素吸収材に吸収させ、この反応を少なくとも２本の反応管に連結された導入路を切り替えることで、交互に行わせることを特徴としている。
The present invention described in
請求項１９に記載した本発明は、請求項１７または１８に記載した発明において、前記オフガスの燃焼を前記高一酸化炭素濃度浸炭ガスを製造する際の温度保持に利用することを特徴としている。
The present invention described in
請求項２０に記載した本発明は、請求項１３から１９のいずれか１項に記載した発明において、前記浸炭ガス、または前記浸炭ガス生成用原料ガスを前記反応管に流通させる際に、反応管の温度を９００℃〜１１００℃に保持するように構成したことを特徴とし、請求項２１に記載した本発明は、請求項１３から２０のいずれか１項に記載した発明において、前記二酸化炭素吸収材による二酸化炭素の吸収を９００℃〜１１００℃の温度で行うようにしたことを特徴としている。
The present invention described in
請求項２２に記載した本発明は、請求項１３から２１のいずれか１項に記載した発明において、前記二酸化炭素吸収材が、アルカリ土類金属の酸化物もしくはアルカリ土類金属酸化物を含有する複合酸化物であることを特徴とし、請求項２３に記載した本発明は、請求項２２に記載した発明において、前記二酸化炭素吸収材が、Ｂａ２ＴｉＯ４系複合酸化物を主たる成分とするものを用いることを特徴としている。
The invention described in claim 22 is the invention described in any one of
請求項２４に記載した本発明は、請求項１３から２３のいずれか１項に記載した発明において、前記二酸化炭素吸収材、または二酸化炭素吸収材と触媒の混合物を流動装置で流動させながら反応を促進させることを特徴としている。 According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the thirteenth to twenty-third aspects, the carbon dioxide absorbent or the mixture of the carbon dioxide absorbent and the catalyst is reacted while flowing in a fluidizer. It is characterized by promoting.
請求項１に記載の本発明では、反応管に二酸化炭素吸収材を充填し、この反応管に浸炭ガス生成装置で生成した一酸化炭素と水素とを含む浸炭ガスを流通させ、二酸化炭素吸収材から二酸化炭素を放出させ、二酸化炭素吸収材から放出された二酸化炭素と浸炭ガスを反応させるようにしたので、一酸化炭素濃度の高い高一酸化炭素濃度浸炭ガスを生成することができる。 In the first aspect of the present invention, a carbon dioxide absorbent is filled in a reaction tube, and a carburizing gas containing carbon monoxide and hydrogen generated by a carburizing gas generator is circulated in the reaction tube, and the carbon dioxide absorbent Since carbon dioxide is released from the carbon dioxide and carbon dioxide released from the carbon dioxide absorbent and the carburizing gas are reacted, a high carbon monoxide concentration carburizing gas having a high carbon monoxide concentration can be generated.
すなわち、反応管の内部では、二酸化炭素吸収材が二酸化炭素を放出(二酸化炭素吸収材の再生)するとともに、下記式(１)で表される逆シフト反応が起こり、一酸化炭素が生成されるので、一酸化炭素濃度を高めることができる。
ＣＯ2 ＋ Ｈ2 → ＣＯ ＋ Ｈ2Ｏ (１)
また、浸炭ガス生成装置としては、メタンなどの炭化水素化合物と空気の混合ガスからなる原料ガスを高温に保持された触媒層を流通させることで、一酸化炭素と水素を含む浸炭ガスを生成するような通常の浸炭ガス生成装置を用いることができる。
That is, inside the reaction tube, the carbon dioxide absorbent releases carbon dioxide (regeneration of the carbon dioxide absorbent), and a reverse shift reaction represented by the following formula (1) occurs to produce carbon monoxide. Therefore, the carbon monoxide concentration can be increased.
CO 2 + H 2 → CO + H 2 O (1)
Moreover, as a carburizing gas generating device, a carburizing gas containing carbon monoxide and hydrogen is generated by circulating a catalyst layer in which a raw material gas composed of a mixed gas of a hydrocarbon compound such as methane and air is maintained at a high temperature. Such a normal carburizing gas generating apparatus can be used.
請求項２に記載の本発明では、請求項１に記載の発明の構成において、前記高一酸化炭素濃度浸炭ガスを浸炭炉に流通させ浸炭処理を行うときに発生するオフガスを燃焼させ、その燃焼ガスに含まれる二酸化炭素を他の反応管に充填した二酸化炭素吸収材で吸収させるようにしたので、発生する二酸化炭素を高一酸化炭素濃度浸炭ガスを生成するための原料として再利用することができる。 According to the second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect of the present invention, the off-gas generated when the carburizing treatment is performed by circulating the high carbon monoxide concentration carburizing gas through the carburizing furnace, and the combustion Since carbon dioxide contained in the gas is absorbed by the carbon dioxide absorbent filled in other reaction tubes, the generated carbon dioxide can be reused as a raw material for generating high carbon monoxide concentration carburizing gas. it can.
請求項３に記載の本発明では、請求項１または２に記載の発明の構成において、前記オフガスの燃焼を前記高一酸化炭素濃度浸炭ガスを製造する際の温度保持に利用するようにしたので、エネルギーの省力が可能となる。 According to the third aspect of the present invention, in the configuration of the first or second aspect of the present invention, the combustion of the off gas is used for maintaining the temperature when the carburized gas with a high carbon monoxide concentration is produced. Energy savings are possible.
請求項４に記載の本発明では、請求項１から３のいずれか１項の発明において、浸炭ガス生成装置において、浸炭ガス生成の際に発生した二酸化炭素を前記他の反応管に充填した二酸化炭素吸収材で吸収するようにしたので、さらに二酸化炭素の再利用が可能になる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the carbon dioxide generated during the carburizing gas generation in the carburizing gas generating device is filled with the carbon dioxide that is filled in the other reaction tube. Since it is absorbed by the carbon absorbent, carbon dioxide can be reused.
請求項５に記載の本発明では、反応管に炭化水素化合物から浸炭ガスを生成するための触媒と、二酸化炭素吸収材とを充填し、この反応管に炭化水素化合物と酸素とを含む浸炭ガス生成用原料ガスを流通させることで浸炭ガスを生成し、さらに、二酸化炭素吸収材から二酸化炭素を放出させ、二酸化炭素吸収材から放出された二酸化炭素と浸炭ガスとの反応により、一酸化炭素濃度の高い高一酸化炭素濃度浸炭ガスを生成するようにしたので、一酸化炭素濃度の高い浸炭ガスを生成することができる。
In this invention of
また、反応管に炭化水素化合物から浸炭ガスを生成するための触媒を有しているので、反応管内部で浸炭ガスを生成することができ、外部に別に浸炭ガス生成装置を設置する必要がない。
さらにまた、炭化水素化合物から浸炭ガスを生成するための触媒としては、メタンなどの炭化水素化合物と空気の混合ガスからなる原料ガスを高温に保持された触媒層を流通させることで、一酸化炭素と水素とを含む浸炭ガスを生成するような通常の浸炭ガス生成装置に使用される触媒を用いることができ、好適にはニッケル触媒を用いることができる。
In addition, since the reaction tube has a catalyst for generating carburizing gas from a hydrocarbon compound, the carburizing gas can be generated inside the reaction tube, and there is no need to install a carburizing gas generating device outside. .
Furthermore, as a catalyst for generating a carburized gas from a hydrocarbon compound, carbon monoxide is circulated through a catalyst layer in which a raw material gas composed of a mixture of a hydrocarbon compound such as methane and air is maintained at a high temperature. The catalyst used for the normal carburizing gas production | generation apparatus which produces | generates the carburizing gas containing hydrogen and hydrogen can be used, A nickel catalyst can be used suitably.
請求項６に記載の本発明では、請求項５の発明において、前記高一酸化炭素濃度浸炭ガスを浸炭炉に流通させ浸炭処理を行うときに発生するオフガスを燃焼させ、その燃焼ガスに含まれる二酸化炭素を他の反応管に充填した二酸化炭素吸収材で吸収するようにしたので、発生する二酸化炭素を高一酸化炭素濃度浸炭ガスを生成するための原料として再利用することができるようになる。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the off-gas generated when the carburizing treatment is performed by circulating the high carbon monoxide concentration carburizing gas through the carburizing furnace is included in the combustion gas. Since carbon dioxide is absorbed by a carbon dioxide absorbent filled in another reaction tube, the generated carbon dioxide can be reused as a raw material for producing a high carbon monoxide concentration carburizing gas. .
請求項７に記載の本発明では、請求項５または６の発明において、前記オフガスの燃焼を前記高一酸化炭素濃度浸炭ガスを製造する際の温度保持に利用するようにしたので、エネルギーの省力が可能となる。 According to the seventh aspect of the present invention, in the invention of the fifth or sixth aspect, the combustion of the off gas is used for maintaining the temperature when producing the high carbon monoxide concentration carburizing gas. Is possible.
請求項８に記載の本発明では、請求項１から７のいずれか１項に記載した発明において、浸炭ガス、または浸炭ガス生成用原料ガスを反応管に流通する際に、反応管の温度を９００℃〜１１００℃に保持したので、二酸化炭素の放出などの反応と、前述の逆シフト反応とを効率よく行うことができる。
In the present invention described in
請求項９に記載の本発明では、請求項１から８のいずれか１項に記載した発明の構成において、二酸化炭素吸収材による二酸化炭素の吸収を９００℃〜１１００℃の温度で行うようにしたので、二酸化炭素の吸収と放出とを同じ温度域で行うことができる。
In the present invention described in
請求項１０に記載の本発明では、請求項１から９のいずれか１項に記載した発明の構成において、二酸化炭素吸収材として、アルカリ土類金属の酸化物若しくはアルカリ土類金属酸化物を含有する複合酸化物を用いるように、また、請求項１１に記載の本発明では、請求項１０に記載の発明の構成において、二酸化炭素吸収材として、Ｂａ２ＴｉＯ４系複合酸化物を主たる成分とするものを用いるようにしたので、高温条件下で、高一酸化炭素濃度浸炭ガスの生成を行うことができるようになる。
In the present invention described in
二酸化炭素吸収材としては、例えば、Ｂａ、Ｃａ、ＳｒやＴｉを含む酸化物、もしくは複合酸化物を用いることができる。このなかで、例えば、Ｂａ２ＴｉＯ４はチタン酸バリウム(ＢａＴｉＯ３)を炭酸バリウム(ＢａＣＯ３)の存在下に焼成し、下記の化学式(２)で示されるような反応を生起させることにより得ることができる。
ＢａＴｉＯ３ ＋ＢａＣＯ３ → Ｂａ２ＴｉＯ４ ＋ ＣＯ２ ↑ (２)
そして、Ｂａ２ＴｉＯ４系複合酸化物は、特定の条件下で、下記の化学式(３)の反応により二酸化炭素を吸収し、ＢａＴｉＯ３になる。
Ｂａ２ＴｉＯ４ ＋ ＣＯ２ → ＢａＴｉＯ３ ＋ＢａＣＯ３ (３)
また、二酸化炭素を吸収することで生じたＢａＴｉＯ３ とＢａＣＯ３は、所定の条件下で下記の化学式(４)の反応により二酸化炭素を放出してＢａ２ＴｉＯ４に
戻る。
ＢａＴｉＯ３ ＋ＢａＣＯ３ → Ｂａ２ＴｉＯ４ ＋ ＣＯ２ (４)
As the carbon dioxide absorbent, for example, an oxide containing Ba, Ca, Sr or Ti, or a composite oxide can be used. Among these, for example, Ba 2 TiO 4 is obtained by firing barium titanate (BaTiO 3 ) in the presence of barium carbonate (BaCO 3 ) and causing a reaction represented by the following chemical formula (2). be able to.
BaTiO 3 + BaCO 3 → Ba 2 TiO 4 + CO 2 ↑ (2)
Then,
Ba 2 TiO 4 + CO 2 → BaTiO 3 + BaCO 3 (3)
Further, BaTiO 3 and BaCO 3 generated by absorbing carbon dioxide release carbon dioxide by the reaction of the following chemical formula (4) under a predetermined condition and return to Ba 2 TiO 4 .
BaTiO 3 + BaCO 3 → Ba 2 TiO 4 + CO 2 (4)
すなわち、本発明で好適に用いられるＢａ２ＴｉＯ４系複合酸化物は、この化学式(３)及び化学式(４)の反応を利用して二酸化炭素の吸収・放出を行うことができる。
これらの反応は、周囲の二酸化炭素ガス分圧により、放出あるいは吸収のどちらかの反応が起こる。例えば、９００℃の場合、二酸化炭素ガス分圧が５ vol％以上のとき、二酸化炭素を吸収し、二酸化炭素ガス分圧が５ vol％以下の時、二酸化炭素の放出が起こる。本発明の高一酸化炭素濃度の浸炭ガス生成では、同じ温度にもかかわらず、二酸化炭素吸収材に流通するガスの二酸化炭素ガス分圧によって、吸収・放出のいずれかの反応を起こすことができる。
That is, the Ba 2 TiO 4 -based composite oxide preferably used in the present invention can absorb and release carbon dioxide using the reactions of the chemical formulas (3) and (4).
These reactions can be either released or absorbed depending on the partial pressure of the surrounding carbon dioxide gas. For example, at 900 ° C., carbon dioxide is absorbed when the carbon dioxide gas partial pressure is 5 vol% or more, and carbon dioxide is released when the carbon dioxide gas partial pressure is 5 vol% or less. In the carburizing gas generation of the high carbon monoxide concentration of the present invention, either the absorption or the release reaction can be caused by the carbon dioxide gas partial pressure of the gas flowing through the carbon dioxide absorbent regardless of the same temperature. .
請求項１２に記載の本発明では、請求項１から１１のいずれか１項に記載した発明の構成において、二酸化炭素吸収材、または、二酸化炭素吸収材と触媒の混合物を流動装置で流動させながら反応を促進させるようにしているので、各反応を効率よく行わせることができる。なお、二酸化炭素吸収材、または、二酸化炭素吸収材と触媒の混合物を流動させる方式としては、反応管の内部を羽状のもので攪拌したり、振動を与えるなどの方法を適用することができる。
In the present invention described in
請求項１３に記載の本発明では、二酸化炭素吸収材を充填した反応管を具備した高一酸化炭素濃度浸炭ガスの製造装置であって、前記反応管に浸炭ガス生成装置を連結して設置し、前記反応管に浸炭ガス生成装置で生成した一酸化炭素と水素を含む浸炭ガスを流通させ、二酸化炭素吸収材から二酸化炭素を放出させるとともに、二酸化炭素吸収材から放出された二酸化炭素と浸炭ガスの反応により、一酸化炭素濃度の高い高一酸化炭素濃度浸炭ガスを生成するように構成しているので、簡単な構成の装置でありながら一酸化炭素濃度の高い高一酸化炭素濃度浸炭ガスを生成することができる。
The invention according to
請求項１４に記載の本発明では、請求項１３に記載した発明の構成において、二酸化炭素吸収材を充填した少なくとも２本の反応管を具備した高一酸化炭素濃度浸炭ガスの製造装置であって、少なくとも１本の反応管では、浸炭ガス生成装置と浸炭炉の間に連結して設置し、前記浸炭ガス生成装置で生成した浸炭ガスを流通させ、二酸化炭素吸収材から二酸化炭素を放出させるとともに、二酸化炭素吸収材から放出された二酸化炭素と浸炭ガスの反応により、一酸化炭素濃度の高い高一酸化炭素濃度浸炭ガスを生成し、また、他の少なくとも１本の反応管では、浸炭炉のオフガスを燃焼させた際に発生する二酸化炭素を二酸化炭素吸収材で吸収させ、この反応を少なくとも２本の反応管に連結された導入路を切替えることで、交互に行わせるようにしているので、浸炭処理時に発生する二酸化炭素を高一酸化炭素濃度浸炭ガスを生成するための原料として再利用することができる。
The present invention according to
請求項１５に記載の本発明では、請求項１３または１４に記載した発明の構成において、前記オフガスの燃焼を前記高一酸化炭素濃度浸炭ガスを製造する際の温度保持に利用するようにしたので、エネルギーの省力が可能となる。
In the present invention described in
請求項１６に記載の本発明では、請求項１３から１５のいずれか１項に記載の発明の構成において、浸炭ガス生成装置において、浸炭ガス生成の際に発生した二酸化炭素を前記他の少なくとも１本の反応管に充填した二酸化炭素吸収材で吸収するようにしたので、簡単な構成の装置でありながら、さらに二酸化炭素が再利用できるようになる。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the configuration of the invention according to any one of the thirteenth to fifteenth aspects, in the carburizing gas generating device, carbon dioxide generated during carburizing gas generation is changed to the at least one other. Since it is absorbed by the carbon dioxide absorbent filled in the reaction tube of the book, carbon dioxide can be reused even though the apparatus has a simple configuration.
請求項１７に記載の本発明では、炭化水素化合物から浸炭ガスを生成するための触媒と、二酸化炭素吸収材とを充填した反応管に、炭化水素化合物と酸素を含む浸炭ガス生成用原料ガスを流通させることで浸炭ガスを生成し、さらに、二酸化炭素吸収材から二酸化炭素を放出させるとともに、二酸化炭素吸収材から放出された二酸化炭素と浸炭ガスとの反応により、一酸化炭素濃度の高い高一酸化炭素濃度浸炭ガスを生成するように構成しているので、別途浸炭ガス生成装置を設ける必要がなく、高一酸化炭素濃度浸炭ガスを生成する装置として、構成を簡素化することができる。
In the present invention described in
請求項１８に記載の本発明では、請求項１７に記載した発明の構成において、炭化水素化合物から浸炭ガスを生成するための触媒と、二酸化炭素吸収材とを充填した少なくとも２本の反応管を具備した高一酸化炭素濃度浸炭ガス製造装置であって、少なくとも１本の反応管は、浸炭炉を連結して設置し、炭化水素化合物と酸素とを含む浸炭ガス生成用原料ガスを流通させることで浸炭ガスを生成し、さらに、二酸化炭素吸収材から二酸化炭素を放出させるとともに、二酸化炭素吸収材から放出された二酸化炭素と浸炭ガスとの反応により、一酸化炭素濃度の高い高一酸化炭素濃度浸炭ガスを生成し、また、他の少なくとも１本の反応管には、浸炭炉のオフガスを燃焼させた燃焼ガスを流通し、前記燃焼ガスに含まれる二酸化炭素を二酸化炭素吸収材に吸収させ、この反応を少なくとも２本の反応管に連結された導入路を切り替えることで、交互に行わせるようにしているので、浸炭処理時に発生する二酸化炭素を高一酸化炭素濃度浸炭ガスを生成するための原料として再利用することができるようになる。
In the present invention described in
請求項１９に記載の本発明では、請求項１７または１８に記載した発明の構成において、前記オフガスの燃焼を前記高一酸化炭素濃度浸炭ガスを製造する際の温度保持に利用するように構成したので、エネルギーの省力が可能になる。
According to the present invention described in
請求項２０に記載の本発明では、請求項１３から１９のいずれか１項に記載の発明の構成において、前記浸炭ガス、または前記浸炭ガス生成用原料ガスを前記反応管に流通させる際に、反応管の温度を９００℃〜１１００℃に保持するように構成しているので、二酸化炭素の放出などの反応と、前述の二酸化炭素と水素から一酸化炭素と水とを生成する逆シフト反応とを効率よく行うことができる。また、請求項２１に記載の本発明では、請求項１３から２０のいずれか１項に記載の発明の構成において、前記二酸化炭素吸収材による二酸化炭素の吸収を９００℃〜１１００℃の温度で行うようにしているので、二酸化炭素の吸収と放出とを同じ温度域で行うことができることになる。
In the present invention described in
請求項２２に記載の本発明では、請求項１３から２１のいずれか１項に記載した発明の構成において、前記二酸化炭素吸収材が、アルカリ土類金属の酸化物もしくはアルカリ土類金属酸化物を含有する複合酸化物で構成され、請求項２３に記載の本発明では、請求項２２に記載の発明の構成において、前記二酸化炭素吸収材としてＢａ２ＴｉＯ４系複合酸化物を主たる成分とするものを用いるようにしていることから、高温条件下で、高一酸化炭素濃度浸炭ガスの生成を行うことができるようになる。さらに、請求項２４に記載の本発明では、請求項１３から２３のいずれか１項に記載した発明の構成において、前記二酸化炭素吸収材、または二酸化炭素吸収材と触媒の混合物を流動装置で流動させながら反応を促進させるようにしていることから、各反応を効率よく行わせることができる。
According to a twenty-second aspect of the present invention, in the configuration of the invention according to any one of the thirteenth to twenty-first aspects, the carbon dioxide absorbent includes an alkaline earth metal oxide or an alkaline earth metal oxide. In the present invention according to claim 23, the main component is a Ba 2 TiO 4 composite oxide as the carbon dioxide absorbent in the structure of the invention according to claim 22. Therefore, the high carbon monoxide concentration carburizing gas can be generated under high temperature conditions. Furthermore, in the present invention described in claim 24, in the configuration of the invention described in any one of
図１は、本発明の一実施形態を示す高一酸化炭素濃度浸炭ガス製造装置の概略構成図である。
図１の高一酸化炭素濃度浸炭ガスの製造装置は、二酸化炭素吸収材を充填した２本の反応管と、浸炭炉のオフガスを燃焼するためのガスバーナを具備している。
また、図中において各符号は、浸炭ガス生成装置(１)、浸炭炉(２)、二酸化炭素吸収材(３)(７)、反応管(４)(８)、高一酸化炭素濃度浸炭ガス生成装置(５)、オフガス燃焼バーナー(６)、原料ガス供給路(９)、浸炭ガス供給路(10)、高一酸化炭素濃度浸炭ガス供給路(11)、オフガス供給路(12)、オフガス燃焼用空気供給路(13)、燃焼ガス供給路(14)、排気ガス通路(15)、浸炭ガス生成装置の燃焼ガス供給路(18)、オフガスの燃焼ガス供給路(19)、流路切換え弁(20)である。また、図中において、実線の矢印は、原料ガス、浸炭ガス、高一酸化炭素濃度浸炭ガスの流れを、破線の矢印は、燃焼ガスの流れを示している。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a high carbon monoxide concentration carburizing gas production apparatus showing an embodiment of the present invention.
The high carbon monoxide concentration carburizing gas production apparatus shown in FIG. 1 includes two reaction tubes filled with a carbon dioxide absorbent and a gas burner for burning off-gas of the carburizing furnace.
Further, in the figure, each symbol indicates a carburizing gas generator (1), a carburizing furnace (2), a carbon dioxide absorbent (3) (7), a reaction tube (4) (8), a high carbon monoxide concentration carburizing gas. Generator (5), off-gas combustion burner (6), raw material gas supply path (9), carburized gas supply path (10), high carbon monoxide concentration carburized gas supply path (11), off-gas supply path (12), off-gas Combustion air supply path (13), combustion gas supply path (14), exhaust gas path (15), combustion gas supply path for carburized gas generator (18), off-gas combustion gas supply path (19), flow path switching Valve (20). In the figure, solid line arrows indicate the flow of the raw material gas, carburizing gas, and high carbon monoxide concentration carburizing gas, and broken line arrows indicate the flow of the combustion gas.
図１の高一酸化炭素濃度浸炭ガス生成装置(５)では、予め二酸化炭素を吸収させた二酸化炭素吸収材(３)を充填した反応管(４)を浸炭ガス生成装置(１)と浸炭炉(２)の間に設置して構成してある。二酸化炭素吸収材(３)としては、例えば、Ｂａ２ＴｉＯ４系複合酸化物を主たる成分とするものを用いることができる。浸炭ガス生成装置(１)には、原料ガス供給路(９)を介して炭化水素化合物と酸素を含む浸炭ガス生成用原料ガスを供給し、浸炭ガスを生成する。次に、反応管(４)に、浸炭ガス生成装置(１)で生成した浸炭ガスを、浸炭ガス供給路(10)を介して流通させることによって、反応管(４)内で二酸化炭素吸収材(３)から二酸化炭素を放出させ、この二酸化炭素と浸炭ガスを反応させることによって、高一酸化炭素濃度浸炭ガスを生成することができる。 In the high carbon monoxide concentration carburizing gas generating apparatus (5) of FIG. 1, a reaction tube (4) filled with a carbon dioxide absorbent (3) that has previously absorbed carbon dioxide is used as a carburizing gas generating apparatus (1) and a carburizing furnace. It is installed between (2). As the carbon dioxide absorbent (3), for example, a material mainly composed of a Ba 2 TiO 4 -based composite oxide can be used. A carburizing gas generating raw material gas containing a hydrocarbon compound and oxygen is supplied to the carburizing gas generating device (1) through the raw material gas supply path (9) to generate carburizing gas. Next, the carbon dioxide absorbent is generated in the reaction tube (4) by circulating the carburized gas generated by the carburizing gas generator (1) through the carburizing gas supply passage (10) through the reaction tube (4). By releasing carbon dioxide from (3) and reacting this carbon dioxide with the carburizing gas, a high carbon monoxide concentration carburizing gas can be generated.
生成した高一酸化炭素濃度浸炭ガスは、高一酸化炭素濃度浸炭ガス供給路(11)を介して、浸炭炉(２)に供給され、この浸炭炉(２)内でワークに浸炭処理を施す。
浸炭炉(２)からのオフガスは、高一酸化炭素濃度浸炭ガス生成装置(５)内に配置したオフガス燃焼バーナー(６)に、オフガス供給路(12)を介して供給され、高一酸化炭素濃度浸炭ガス生成装置(５)内で燃焼させる。その燃焼により生じる熱エネルギーを高一酸化炭素濃度浸炭ガス生成装置(５)内の温度雰囲気を高温雰囲気に維持するための熱源として利用するようにしている。
The generated high carbon monoxide concentration carburizing gas is supplied to the carburizing furnace (2) via the high carbon monoxide concentration carburizing gas supply passage (11), and the workpiece is carburized in the carburizing furnace (2). .
The off-gas from the carburizing furnace (2) is supplied to the off-gas combustion burner (6) disposed in the high carbon monoxide concentration carburizing gas generator (5) through the off-gas supply path (12), and the high carbon monoxide is supplied. It burns in the concentration carburizing gas generator (5). The thermal energy generated by the combustion is used as a heat source for maintaining the high temperature atmosphere in the high carbon monoxide concentration carburizing gas generator (5).
また、高一酸化炭素濃度浸炭ガス生成装置(５)内でオフガスを燃焼させることにより生じた燃焼ガスは、オフガスの燃焼ガス供給路(19)と燃焼ガス供給路(14)を介して、高一酸化炭素濃度浸炭ガス生成装置(５)内に配置されているもう一方の反応管(８)に送り込み、充填されている二酸化炭素吸収材(７)により、燃焼ガス中の二酸化炭素を吸収させてから、排気ガス通路(15)を介して系外に取り出すようにしている。また、二酸化炭素吸収材(７)としても、Ｂａ２ＴｉＯ４系複合酸化物を主たる成分とするものを用いることができる。
また、浸炭ガス生成装置(１)の温度を保持するために発生した燃料ガスを、浸炭ガス生成装置の燃焼ガス供給路(18)と燃焼ガス供給路(14)を介して、浸炭炉(２)のオフガスを燃焼させた燃焼ガスと一緒に流通させるようにしてもよい。
The combustion gas generated by burning off-gas in the high carbon monoxide concentration carburizing gas generating device (5) passes through the off-gas combustion gas supply passage (19) and the combustion gas supply passage (14). The carbon monoxide concentration carburizing gas generator (5) is fed into the other reaction tube (8), and carbon dioxide in the combustion gas is absorbed by the filled carbon dioxide absorber (7). Then, it is taken out of the system through the exhaust gas passage (15). Further, as the carbon dioxide absorbent (7), a material mainly composed of a Ba 2 TiO 4 composite oxide can be used.
In addition, the fuel gas generated to maintain the temperature of the carburizing gas generator (1) is supplied to the carburizing furnace (2) via the combustion gas supply path (18) and the combustion gas supply path (14) of the carburizing gas generation apparatus. ) Off gas may be circulated together with the burned combustion gas.
次に、反応管(４)において二酸化炭素吸収材による二酸化炭素の放出が完了した段階で、流路切換え弁(20)を切換えて、逆に、反応管(８)には浸炭ガス生成装置(１)で生成した浸炭ガスが供給されるように、また、反応管(４)には浸炭炉(２)からのオフガスを燃焼させることにより生じた燃焼ガスが供給されるようにする。
このような切換えを行なうことによって、今度は逆に、反応管(８)内で高一酸化炭素濃度の浸炭ガスの生成を、また、反応管(４)内では二酸化炭素吸収材(３)による二酸化炭素の吸収を生起させることができるようになる。
Next, when the release of carbon dioxide by the carbon dioxide absorbent is completed in the reaction tube (4), the flow path switching valve (20) is switched, and conversely, the carburizing gas generator ( The carburizing gas generated in 1) is supplied, and the reaction tube (4) is supplied with the combustion gas generated by burning off-gas from the carburizing furnace (2).
By performing such switching, this time, conversely, the generation of carburizing gas having a high carbon monoxide concentration in the reaction tube (8) and the carbon dioxide absorbent (3) in the reaction tube (4) are produced. It becomes possible to cause absorption of carbon dioxide.
本発明の高一酸化炭素濃度浸炭ガスの製造装置では、このようなサイクルを繰り返すように構成されているので、浸炭処理の際に発生するオフガスの燃焼ガスに含まれる二酸化炭素を回収し、回収した二酸化炭素を高一酸化炭素濃度浸炭ガスを生成するための原料として再利用することが可能になる。 Since the high carbon monoxide concentration carburizing gas production apparatus of the present invention is configured to repeat such a cycle, the carbon dioxide contained in the off-gas combustion gas generated during the carburizing process is recovered and recovered. Carbon dioxide can be reused as a raw material for producing a high carbon monoxide concentration carburizing gas.
図２は、本発明の異なる実施形態を示す高一酸化炭素濃度浸炭ガス製造装置の概略構成図である。
図２の高一酸化炭素濃度浸炭ガスの製造装置は、二酸化炭素吸収材と炭化水素化合物から浸炭ガスを生成するための触媒を充填した２本の反応管と、浸炭炉のオフガスを燃焼するためのガスバーナを具備している。
また、図中において各符号は、浸炭炉(２)、二酸化炭素吸収材(３)(７)、反応管(４)(８)、高一酸化炭素濃度浸炭ガス生成装置(５)、オフガス燃焼バーナー(６)、原料ガス供給路(９)、高一酸化炭素濃度浸炭ガス供給路(11)、オフガス供給路(12)、オフガス燃焼用空気供給路(13)、燃焼ガス供給路(14)、排気ガス通路(15)、触媒(16)(17)、流路切換え弁(20)である。また、図中において、実線の矢印は、原料ガス、高一酸化炭素濃度浸炭ガスの流れを、破線の矢印は、燃焼ガスの流れを示している。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a high carbon monoxide concentration carburizing gas production apparatus showing a different embodiment of the present invention.
The high carbon monoxide concentration carburizing gas production apparatus of FIG. 2 is for burning two reaction tubes filled with a catalyst for generating carburizing gas from a carbon dioxide absorbent and a hydrocarbon compound, and off-gas of the carburizing furnace. The gas burner is equipped.
Also, in the figure, each symbol is a carburizing furnace (2), carbon dioxide absorbent (3) (7), reaction tube (4) (8), high carbon monoxide concentration carburizing gas generator (5), off-gas combustion. Burner (6), raw material gas supply path (9), high carbon monoxide concentration carburizing gas supply path (11), offgas supply path (12), offgas combustion air supply path (13), combustion gas supply path (14) An exhaust gas passage (15), catalysts (16) and (17), and a flow path switching valve (20). Further, in the figure, solid arrows indicate the flow of the raw material gas and high carbon monoxide concentration carburizing gas, and broken arrows indicate the flow of the combustion gas.
図２の高一酸化炭素濃度浸炭ガス生成装置(５)では、予め二酸化炭素を吸収させた二酸化炭素吸収材(３)と触媒(16)とを充填した反応管(４)を浸炭炉(２)を連結して設置してある。二酸化炭素吸収材(３)としては、例えば、Ｂａ２ＴｉＯ４系複合酸化物を主たる成分とするものを用いることができる。反応管(４)には、原料ガス供給路(９)を介して、炭化水素化合物と酸素を含む浸炭ガス生成用原料ガスを流通させることによって、反応管(４)内で浸炭ガスを生成するとともに、二酸化炭素吸収材(３)から二酸化炭素を放出させ、この二酸化炭素と浸炭ガスとを反応させることによって、高一酸化炭素濃度浸炭ガスを生成することができる。 In the high carbon monoxide concentration carburizing gas generator (5) of FIG. 2, a reaction tube (4) filled with a carbon dioxide absorbent (3) and a catalyst (16) that has previously absorbed carbon dioxide is used as a carburizing furnace (2). ) Are connected. As the carbon dioxide absorbent (3), for example, a material mainly composed of a Ba 2 TiO 4 -based composite oxide can be used. A carburizing gas is generated in the reaction tube (4) by circulating a carburizing gas generating raw material gas containing a hydrocarbon compound and oxygen through the raw material gas supply path (9) in the reaction tube (4). At the same time, carbon dioxide is released from the carbon dioxide absorbent (3), and the carbon dioxide and the carburizing gas are allowed to react with each other, whereby a high carbon monoxide concentration carburizing gas can be generated.
生成した高一酸化炭素濃度浸炭ガスは、高一酸化炭素濃度浸炭ガス供給路(11)を介して、浸炭炉(２)に供給され、この浸炭炉(２)内でワークに浸炭処理を施す。
浸炭炉(２)からのオフガスは、高一酸化炭素濃度浸炭ガス生成装置(５)内に配置したオフガス燃焼バーナー(６)に、オフガス供給路(12)を介して供給され、高一酸化炭素濃度浸炭ガス生成装置(５)内で燃焼させる。その燃焼により生じる熱エネルギーを高一酸化炭素濃度浸炭ガス生成装置(５)内の温度雰囲気を高温雰囲気に維持するための熱源として利用するようにしている。
The generated high carbon monoxide concentration carburizing gas is supplied to the carburizing furnace (2) via the high carbon monoxide concentration carburizing gas supply passage (11), and the workpiece is carburized in the carburizing furnace (2). .
The off-gas from the carburizing furnace (2) is supplied to the off-gas combustion burner (6) disposed in the high carbon monoxide concentration carburizing gas generator (5) through the off-gas supply path (12), and the high carbon monoxide is supplied. It burns in the concentration carburizing gas generator (5). The thermal energy generated by the combustion is used as a heat source for maintaining the high temperature atmosphere in the high carbon monoxide concentration carburizing gas generator (5).
また、高一酸化炭素濃度浸炭ガス生成装置(５)内でオフガスを燃焼させることにより生じた燃焼ガスは、燃焼ガス供給路(14)を介して、高一酸化炭素濃度浸炭ガス生成装置(５)内に配置されているもう一方の反応管(８)に送り込み、充填されている二酸化炭素吸収材(７)により、燃焼ガス中の二酸化炭素を吸収させてから、排気ガス通路(15)を介して系外に取り出すようにしている。また、二酸化炭素吸収材(７)としても、Ｂａ２ＴｉＯ４系複合酸化物を主たる成分とするものを用いることができる。 Further, the combustion gas generated by burning off-gas in the high carbon monoxide concentration carburizing gas generator (5) passes through the combustion gas supply path (14), and the high carbon monoxide concentration carburizing gas generator (5). ) Is sent to the other reaction tube (8) arranged in the interior of the gas pipe, and carbon dioxide in the combustion gas is absorbed by the filled carbon dioxide absorbent (7), and then the exhaust gas passage (15) is opened. Through the system. Further, as the carbon dioxide absorbent (7), a material mainly composed of a Ba 2 TiO 4 composite oxide can be used.
次に、反応管(４)において二酸化炭素吸収材による二酸化炭素の放出が完了した段階で、流路切換え弁(20)を切換えて、逆に、反応管(８)には炭化水素化合物と酸素とを含む浸炭ガス生成用原料ガスが供給されるように、また、反応管(４)には浸炭炉(２)からのオフガスを燃焼させることにより生じた燃焼ガスが供給されるようにする。
このような切換えを行なうことによって、今度は逆に、反応管(８)内で高一酸化炭素濃度の浸炭ガスの生成を、また、反応管(４)内では二酸化炭素吸収材(３)による二酸化炭素の吸収を生起させることができるようになる。
Next, when the release of carbon dioxide by the carbon dioxide absorbent is completed in the reaction tube (4), the flow path switching valve (20) is switched, and conversely, the reaction tube (8) is filled with hydrocarbon compound and oxygen. The reaction tube (4) is supplied with combustion gas generated by burning off gas from the carburizing furnace (2).
By performing such switching, this time, conversely, the generation of carburizing gas having a high carbon monoxide concentration in the reaction tube (8) and the carbon dioxide absorbent (3) in the reaction tube (4) are produced. It becomes possible to cause absorption of carbon dioxide.
本発明の高一酸化炭素濃度浸炭ガスの製造装置では、このようなサイクルを繰り返すように構成されているので、浸炭処理の際に発生するオフガスの燃焼ガスに含まれる二酸化炭素を回収し、回収した二酸化炭素を高一酸化炭素濃度浸炭ガスを生成するための原料として再利用することが可能になる。 Since the high carbon monoxide concentration carburizing gas production apparatus of the present invention is configured to repeat such a cycle, the carbon dioxide contained in the off-gas combustion gas generated during the carburizing process is recovered and recovered. Carbon dioxide can be reused as a raw material for producing a high carbon monoxide concentration carburizing gas.
これら、図１、図２で示した実施形態においては、二酸化炭素吸収材(３)(７)に対する二酸化炭素の放出、吸収は９００℃以上の高温で行うことが好ましい。 In the embodiments shown in FIGS. 1 and 2, the release and absorption of carbon dioxide with respect to the carbon dioxide absorbents (3) and (7) are preferably performed at a high temperature of 900 ° C. or higher.
また、前記二酸化炭素吸収材(３)(７)あるいは二酸化炭素吸収材(３)(７)と触媒(16)(17)の混合物を流動装置(図示略)を用いて流動させながら二酸化炭素の放出、又は吸収をさせるようにしてもよい。 The carbon dioxide absorbent (3) (7) or the mixture of the carbon dioxide absorbent (3) (7) and the catalyst (16) (17) is fluidized using a fluidizer (not shown). Release or absorption may be performed.
さらに、反応管(４)(８)内に充填する二酸化炭素吸収材(３)(７)として、Ｂａ２ＴｉＯ４系複合酸化物を主たる成分とするものを使用しているが、この二酸化炭素吸収材(３)(７)として、二酸化炭素吸収能力を有するアルカリ土類金属の酸化物もしくはアルカリ土類金属酸化物を含有する複合酸化物を使用することもできる。 Further, as the carbon dioxide absorbent (3) (7) to be filled in the reaction tubes (4) and (8), a material mainly composed of Ba 2 TiO 4 -based composite oxide is used. As the absorbents (3) and (7), an oxide of an alkaline earth metal having a carbon dioxide absorption ability or a composite oxide containing an alkaline earth metal oxide can be used.
外部に伝熱ヒータを備えた内径２２mm、長さ３００mmのステンレス容器で形成した反応管内に、平均粒径２mmのＢａ２ＴｉＯ４焼結体を二酸化炭素吸収材として８８g(約４０ml)を充填し、１６Ｎl／ｈで窒素ガスを流通させ、伝熱ヒータにより、窒素ガス入口温度を９００℃に制御した。 A reaction tube formed of a stainless steel container having an inner diameter of 22 mm and a length of 300 mm equipped with an external heat transfer heater is filled with 88 g (about 40 ml) of a Ba 2 TiO 4 sintered body having an average particle diameter of 2 mm as a carbon dioxide absorbent. The nitrogen gas was circulated at 16 Nl / h, and the nitrogen gas inlet temperature was controlled at 900 ° C. by the heat transfer heater.
流通させた窒素ガスの温度が安定した後、二酸化炭素ガスを４Ｎl／ｈの速度で流通させ、二酸化炭素の吸収を行った。この場合の二酸化炭素濃度は、２０ Vol％であった。 After the temperature of the circulated nitrogen gas was stabilized, carbon dioxide gas was circulated at a rate of 4 Nl / h to absorb carbon dioxide. The carbon dioxide concentration in this case was 20 Vol%.
この二酸化炭素を吸収させた二酸化炭素吸収材に対して、二酸化炭素吸収材の温度を９００℃に制御しつつ、メタンガスと空気とを原料として生成した浸炭ガスを２０Ｎl／ｈの流通量で流通させ、高一酸化炭素濃度浸炭ガスの生成を行なった。生成したガスの組成をガス分析装置(島津製作所製ガスクロマトグラフ)で測定し、二酸化炭素、一酸化炭素、水素、及び窒素の比率を求めた。 With respect to the carbon dioxide absorbent that has absorbed carbon dioxide, the carburized gas produced using methane gas and air as raw materials is circulated at a flow rate of 20 Nl / h while controlling the temperature of the carbon dioxide absorbent at 900 ° C. A high carbon monoxide concentration carburizing gas was generated. The composition of the produced gas was measured with a gas analyzer (gas chromatograph manufactured by Shimadzu Corporation), and the ratio of carbon dioxide, carbon monoxide, hydrogen, and nitrogen was determined.
反応管内部の二酸化炭素吸収材の温度を９５０℃に制御した以外は、前記実施例１と同じ方法により、高一酸化炭素濃度浸炭ガスの生成を行なった。生成したガスの組成を、同じようにガス分析装置で測定し、二酸化炭素、一酸化炭素、水素、及び窒素の比率を求めた。 A high carbon monoxide concentration carburizing gas was generated by the same method as in Example 1 except that the temperature of the carbon dioxide absorbent inside the reaction tube was controlled at 950 ° C. The composition of the generated gas was similarly measured with a gas analyzer, and the ratio of carbon dioxide, carbon monoxide, hydrogen, and nitrogen was determined.
外部に伝熱ヒータを備えた内径２２mm、長さ３００mmのステンレス容器で形成した反応管内に、平均粒径２mmのＢａ２ＴｉＯ４焼結体を二酸化炭素吸収材として８８g(約４０ml)と、改質触媒(Ｎi系触媒)６４g(約４０ml)とを充填し、１６Ｎl／ｈで窒素ガスを流通させ、伝熱ヒータにより、窒素ガス入口温度を９５０℃に制御した。 In a reaction tube formed of a stainless steel container having an inner diameter of 22 mm and a length of 300 mm equipped with an external heat transfer heater, a Ba 2 TiO 4 sintered body having an average particle diameter of 2 mm was adjusted to 88 g (about 40 ml) as a carbon dioxide absorbent. The catalyst was charged with 64 g (about 40 ml) of a solid catalyst (Ni catalyst), nitrogen gas was circulated at 16 Nl / h, and the nitrogen gas inlet temperature was controlled to 950 ° C. by a heat transfer heater.
流通させた窒素ガスの温度が安定した後、二酸化炭素ガスを４Ｎl／ｈの速度で流通させ、二酸化炭素の吸収を行った。この場合の二酸化炭素濃度は、２０ Vol％であった。 After the temperature of the circulated nitrogen gas was stabilized, carbon dioxide gas was circulated at a rate of 4 Nl / h to absorb carbon dioxide. The carbon dioxide concentration in this case was 20 Vol%.
この二酸化炭素を吸収させた二酸化炭素吸収材と改質触媒との混合体に対して、この混合体の温度を９５０℃に制御しつつ、メタンガスと空気とをその体積比率が１：２.５の混合ガスを２０Ｎl／ｈの流通量で流通させ、高一酸化炭素濃度浸炭ガスの生成を行なった。生成したガスの組成を同じようにガス分析装置で測定し、二酸化炭素、一酸化炭素、水素、及び窒素の比率を求めた。 The volume ratio of methane gas to air is 1: 2.5 while the temperature of the mixture is controlled at 950 ° C. with respect to the mixture of the carbon dioxide absorbent that has absorbed carbon dioxide and the reforming catalyst. Was mixed at a flow rate of 20 Nl / h to generate a high carbon monoxide concentration carburizing gas. The composition of the generated gas was similarly measured with a gas analyzer, and the ratio of carbon dioxide, carbon monoxide, hydrogen, and nitrogen was determined.
上記３つの実施例での測定結果を表１に示す。
また、比較例として、実施例１で用いたメタンガスと空気とを原料として生成した浸炭ガスの組成を示す。
Moreover, the composition of the carburizing gas produced | generated using the methane gas and air which were used in Example 1 as a raw material as a comparative example is shown.
上記の表から、二酸化炭素を吸収している二酸化炭素吸収材に浸炭ガスあるいは、浸炭ガスの原料ガスを流通させることにより、浸炭ガス中の一酸化炭素濃度を高めることができることが分かる。また、９００℃よりも低い温度で処理をした場合には、式(１)に示した逆シフト反応が進行しにくいため、一酸化炭素の濃度を高める効果が十分ではない。 From the above table, it can be seen that the carbon monoxide concentration in the carburizing gas can be increased by circulating the carburizing gas or the raw material gas of the carburizing gas through the carbon dioxide absorbing material absorbing carbon dioxide. In addition, when the treatment is performed at a temperature lower than 900 ° C., the reverse shift reaction shown in the formula (1) does not proceed easily, so that the effect of increasing the concentration of carbon monoxide is not sufficient.
また、得られたガス中には２.７〜５.９ vol％の二酸化炭素を含有するが、二酸化炭素吸収材の後段に逆シフト触媒を充填することにより、二酸化炭素濃度を低下させることが可能であり、また、例えば、ガス精製装置を設置して二酸化炭素を除去することも可能である。 Moreover, although the obtained gas contains 2.7 to 5.9 vol% carbon dioxide, the concentration of carbon dioxide can be lowered by filling a reverse shift catalyst downstream of the carbon dioxide absorbent. It is also possible to remove carbon dioxide by installing a gas purification device, for example.
本発明は、浸炭装置だけでなく、高濃度の一酸化炭素を必要とする場合にも利用することができる。 The present invention can be used not only in a carburizing apparatus but also when a high concentration of carbon monoxide is required.
１…浸炭ガス生成装置、２…浸炭炉、３・７…二酸化炭素吸収材、４・８…反応管、５…高一酸化炭素濃度浸炭ガス生成装置、６…オフガス燃焼バーナー、９…原料ガス供給路、10…浸炭ガス供給路、11…浸炭ガス導入路、12…オフガス供給路、13…オフガス燃焼用空気供給路、14…燃焼ガス供給路、15…排気ガス通路、16・17…触媒、18…浸炭ガス生成装置の燃焼ガス供給路、19…オフガスの燃焼ガス供給路、20…流路切換え弁。
DESCRIPTION OF
Claims (24)
前記反応管に浸炭ガス生成装置を連結して設置し、
前記反応管に浸炭ガス生成装置で生成した一酸化炭素と水素を含む浸炭ガスを流通させ、
二酸化炭素吸収材から二酸化炭素を放出させるとともに、二酸化炭素吸収材から放出された二酸化炭素と浸炭ガスの反応により、一酸化炭素濃度の高い高一酸化炭素濃度浸炭ガスを生成するように構成したことを特徴とする高一酸化炭素濃度浸炭ガスの製造装置。 An apparatus for producing a high carbon monoxide concentration carburizing gas comprising a reaction tube filled with a carbon dioxide absorbent,
A carburizing gas generator is connected to the reaction tube and installed.
Circulating a carburizing gas containing carbon monoxide and hydrogen generated by a carburizing gas generator in the reaction tube;
Carbon dioxide is released from the carbon dioxide absorbent, and high carbon monoxide concentration carburized gas with a high carbon monoxide concentration is generated by the reaction between the carbon dioxide released from the carbon dioxide absorbent and the carburizing gas. High carbon monoxide concentration carburizing gas production equipment.
少なくとも１本の反応管では、浸炭ガス生成装置と浸炭炉の間に連結して設置し、前記浸炭ガス生成装置で生成した浸炭ガスを流通させ、二酸化炭素吸収材から二酸化炭素を放出させるとともに、二酸化炭素吸収材から放出された二酸化炭素と浸炭ガスの反応により、一酸化炭素濃度の高い高一酸化炭素濃度浸炭ガスを生成し、
また、他の少なくとも１本の反応管では、浸炭炉のオフガスを燃焼させた際に発生する二酸化炭素を二酸化炭素吸収材で吸収させ、
この反応を少なくとも２本の反応管に連結された導入路を切替えることで、交互に行わせることを特徴とする請求項１３に記載の高一酸化炭素濃度浸炭ガスの製造装置。 An apparatus for producing a high carbon monoxide concentration carburizing gas comprising at least two reaction tubes filled with a carbon dioxide absorbent,
In at least one reaction tube, the carburizing gas generator and the carburizing furnace are connected and installed, the carburizing gas generated by the carburizing gas generator is circulated, and carbon dioxide is released from the carbon dioxide absorbent. By the reaction between carbon dioxide released from the carbon dioxide absorbent and the carburizing gas, high carbon monoxide concentration carburizing gas with high carbon monoxide concentration is generated,
In another at least one reaction tube, carbon dioxide generated when the off-gas of the carburizing furnace is burned is absorbed by the carbon dioxide absorbent,
14. The apparatus for producing a high carbon monoxide concentration carburizing gas according to claim 13, wherein the reaction is alternately performed by switching an introduction path connected to at least two reaction tubes.
少なくとも１本の反応管は、浸炭炉を連結して設置し、
炭化水素化合物と酸素とを含む浸炭ガス生成用原料ガスを流通させることで浸炭ガスを生成し、さらに、二酸化炭素吸収材から二酸化炭素を放出させるとともに、二酸化炭素吸収材から放出された二酸化炭素と浸炭ガスとの反応により、一酸化炭素濃度の高い高一酸化炭素濃度浸炭ガスを生成し、
また、他の少なくとも１本の反応管には、浸炭炉のオフガスを燃焼させた燃焼ガスを流通し、前記燃焼ガスに含まれる二酸化炭素を二酸化炭素吸収材に吸収させ、
この反応を少なくとも２本の反応管に連結された導入路を切り替えることで、交互に行わせることを特徴とする請求項１７に記載の高一酸化炭素濃度浸炭ガスの製造装置。 A high carbon monoxide concentration carburizing gas production apparatus comprising at least two reaction tubes filled with a catalyst for generating a carburizing gas from a hydrocarbon compound and a carbon dioxide absorbent,
At least one reaction tube is connected to a carburizing furnace,
Carburizing gas is generated by circulating a carburizing gas generating raw material gas containing a hydrocarbon compound and oxygen, and further, carbon dioxide is released from the carbon dioxide absorbent, and carbon dioxide released from the carbon dioxide absorbent By reacting with the carburizing gas, high carbon monoxide concentration carburizing gas with high carbon monoxide concentration is generated,
Further, in the other at least one reaction tube, a combustion gas obtained by burning off-gas of the carburizing furnace is circulated, and carbon dioxide contained in the combustion gas is absorbed by the carbon dioxide absorbent,
18. The apparatus for producing a high carbon monoxide concentration carburizing gas according to claim 17, wherein the reaction is alternately performed by switching an introduction path connected to at least two reaction tubes.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007000846A JP2008169049A (en) | 2007-01-05 | 2007-01-05 | Method and apparatus for producing carburizing gas containing high concentration carbon monoxide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007000846A JP2008169049A (en) | 2007-01-05 | 2007-01-05 | Method and apparatus for producing carburizing gas containing high concentration carbon monoxide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008169049A true JP2008169049A (en) | 2008-07-24 |
Family
ID=39697504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007000846A Pending JP2008169049A (en) | 2007-01-05 | 2007-01-05 | Method and apparatus for producing carburizing gas containing high concentration carbon monoxide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2008169049A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010194534A (en) * | 2009-02-02 | 2010-09-09 | Murata Mfg Co Ltd | Catalyst for reverse shift reaction, method for producing the same and method for producing synthetic gas |
-
2007
- 2007-01-05 JP JP2007000846A patent/JP2008169049A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010194534A (en) * | 2009-02-02 | 2010-09-09 | Murata Mfg Co Ltd | Catalyst for reverse shift reaction, method for producing the same and method for producing synthetic gas |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Song et al. | Nitrogen transfer of fuel-N in chemical looping combustion | |
| JP7319499B2 (en) | Ammonia decomposition equipment | |
| EP4257543A1 (en) | Ammonia decomposition device | |
| WO2022153719A1 (en) | Ammonia decomposition apparatus | |
| JP6268327B2 (en) | Calcium sulfate loop cycle for acid gas combustion and power generation | |
| EA032617B1 (en) | Sulphur recovery process with concurrent hydrogen production | |
| Ning et al. | Investigation into compound CaSO4 oxygen carrier for chemical-looping combustion | |
| US7985704B2 (en) | Method of regenerating absorbent | |
| EP2940156B1 (en) | Molten iron manufacturing apparatus and molten iron manufacturing method | |
| US8974699B2 (en) | Method for producing synthesis gases | |
| JP4613180B2 (en) | Method and apparatus for producing high carbon monoxide concentration synthesis gas | |
| JP2008169049A (en) | Method and apparatus for producing carburizing gas containing high concentration carbon monoxide | |
| JP2011213545A (en) | Method for producing synthesis gas and method for producing reduced iron | |
| JP2010082611A (en) | Decomposition method of carbon dioxide | |
| JP4835070B2 (en) | Carbon dioxide absorbent having steam reforming catalyst function, method for producing the same, and method for reforming fuel gas in hydrogen production system | |
| CN103433055A (en) | Preparation method of deoxidization catalyst and method for deoxidization by use of deoxidization catalyst | |
| JP2008189480A (en) | Method and apparatus for manufacturing high concentration hydrogen and synthesis gas with high concentration carbon monoxide | |
| BG109348A (en) | Method for the processing of natural gas into fuels | |
| EP3801866A1 (en) | Reactor for heating a gas and uses thereof | |
| KR20150109413A (en) | Method and apparatus for sequestering carbon dioxide from a spent gas | |
| KR102579471B1 (en) | System and process for producing syngas and carbon monoxide using dioxide dry sorbents | |
| JPWO2008038484A1 (en) | Carbon dioxide separation and recovery method | |
| JP5555913B2 (en) | N2O and NOx emission suppression method in combustion apparatus | |
| JP2016196520A (en) | Tar reforming apparatus | |
| JP2009007208A (en) | Method for calcining calcium carbonate |