JPH04286171A - 炭酸ガスレーザー用のガスを再生する装置 - Google Patents
炭酸ガスレーザー用のガスを再生する装置Info
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- JPH04286171A JPH04286171A JP3049657A JP4965791A JPH04286171A JP H04286171 A JPH04286171 A JP H04286171A JP 3049657 A JP3049657 A JP 3049657A JP 4965791 A JP4965791 A JP 4965791A JP H04286171 A JPH04286171 A JP H04286171A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/584—Recycling of catalysts
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炭酸ガスレーザー装置
で使用した混合ガスを再使用できるように触媒を用いて
再生する方法と、その再生方法を実施する装置に関する
。 本発明はさらに、この触媒のＮＯｘ による被毒
を解消して再活性化する方法と、被毒を低減する前処理
の方法をも包含する。
で使用した混合ガスを再使用できるように触媒を用いて
再生する方法と、その再生方法を実施する装置に関する
。 本発明はさらに、この触媒のＮＯｘ による被毒
を解消して再活性化する方法と、被毒を低減する前処理
の方法をも包含する。
【０００２】
【従来の技術】高出力、高パルスの炭酸ガスレーザー装
置のレーザーガスとして、通常、Ｈｅ，Ｎ２およびＣＯ
２を約８：１：１の体積比で混合したガスを使用してい
る。 放電によりＣＯ２の一部はＣＯとＯ２に分解し
、それらがガス中に存在したままであると、レーザーの
出力が低下し、アーク放電の原因となる。
置のレーザーガスとして、通常、Ｈｅ，Ｎ２およびＣＯ
２を約８：１：１の体積比で混合したガスを使用してい
る。 放電によりＣＯ２の一部はＣＯとＯ２に分解し
、それらがガス中に存在したままであると、レーザーの
出力が低下し、アーク放電の原因となる。
【０００３】フレッシュガスを供給すれば常に高出力が
保てるが、レーザー用混合ガスの大部分を占めるＨｅは
高価なガスであり、必要な混合ガスの全量をフレッシュ
ガスでレーザー装置に供給するのでは、ランニングコス
トが膨大なものとなる。 このため、炭酸ガスレーザ
ー装置で混合ガス中に生成したＣＯとＯ２とを再結合さ
せてＣＯ２に戻し、そのガスを再使用することが試みら
れている。 この反応を積極的に実施するためには、
貴金属触媒が有効であることが知られている。
保てるが、レーザー用混合ガスの大部分を占めるＨｅは
高価なガスであり、必要な混合ガスの全量をフレッシュ
ガスでレーザー装置に供給するのでは、ランニングコス
トが膨大なものとなる。 このため、炭酸ガスレーザ
ー装置で混合ガス中に生成したＣＯとＯ２とを再結合さ
せてＣＯ２に戻し、そのガスを再使用することが試みら
れている。 この反応を積極的に実施するためには、
貴金属触媒が有効であることが知られている。
【０００４】発明者らは、炭酸ガスレーザー装置で使用
した混合ガスを繰り返し使用できるように再生する工業
的な手段を提供することを意図して研究し、ＣＯおよび
Ｏ２を含有する混合ガスを、できるだけ低い温度領域の
再結合反応で再生させ、わずかなエネルギー消費をもっ
て再使用可能にする方法を見出して、すでに提案した（
特願平１−２２２４９３）。
した混合ガスを繰り返し使用できるように再生する工業
的な手段を提供することを意図して研究し、ＣＯおよび
Ｏ２を含有する混合ガスを、できるだけ低い温度領域の
再結合反応で再生させ、わずかなエネルギー消費をもっ
て再使用可能にする方法を見出して、すでに提案した（
特願平１−２２２４９３）。
【０００５】その方法は、炭酸ガスレーザー装置で使用
した混合ガスを予熱したのち触媒と接触させて混合ガス
中のＣＯとＯ２とを反応させ、その際に反応熱を未反応
の混合ガスの予熱に利用し、ついで反応後の混合ガスを
レーザー発振に使用できる温度まで冷却し、除塵してレ
ーザー装置に循環させることからなる。 この再生方
法を実施する好適な反応条件は、反応温度８０〜２００
℃、接触反応器における混合ガスの空塔速度４，０００
〜１４，０００Ｈｒ−１である。 加圧下の実施は、
反応温度を一層低くすることを可能にし、また装置の小
型化をも可能にするので、推奬される態様である。
とくに、５ｋｇ／ｃｍ・Ｇ以上の圧力下で実施すると、
常温に近い予熱温度（約４０℃）でも効率よく反応させ
ることができ、予熱器や冷却器の負担が著しく軽くなる
。
した混合ガスを予熱したのち触媒と接触させて混合ガス
中のＣＯとＯ２とを反応させ、その際に反応熱を未反応
の混合ガスの予熱に利用し、ついで反応後の混合ガスを
レーザー発振に使用できる温度まで冷却し、除塵してレ
ーザー装置に循環させることからなる。 この再生方
法を実施する好適な反応条件は、反応温度８０〜２００
℃、接触反応器における混合ガスの空塔速度４，０００
〜１４，０００Ｈｒ−１である。 加圧下の実施は、
反応温度を一層低くすることを可能にし、また装置の小
型化をも可能にするので、推奬される態様である。
とくに、５ｋｇ／ｃｍ・Ｇ以上の圧力下で実施すると、
常温に近い予熱温度（約４０℃）でも効率よく反応させ
ることができ、予熱器や冷却器の負担が著しく軽くなる
。
【０００６】この方法は一応の成功をおさめたが、長時
間にわたって運転した場合、とくにレーザー出力を高く
得る条件で実施したときには、触媒活性が低下してガス
の再生が不十分になることが観測された。
間にわたって運転した場合、とくにレーザー出力を高く
得る条件で実施したときには、触媒活性が低下してガス
の再生が不十分になることが観測された。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、炭酸
ガスレーザー装置で使用した混合ガスを繰り返し使用で
きるように再生する工業的方法であって、触媒活性が長
時間持続するような再生方法を提供すること、活性が低
下した触媒を再活性化する方法、および活性の低下を低
減する触媒の前処理方法を提供することにある。 そ
のような方法を実施する装置を提供することもまた、本
発明の目的に含まれる。
ガスレーザー装置で使用した混合ガスを繰り返し使用で
きるように再生する工業的方法であって、触媒活性が長
時間持続するような再生方法を提供すること、活性が低
下した触媒を再活性化する方法、および活性の低下を低
減する触媒の前処理方法を提供することにある。 そ
のような方法を実施する装置を提供することもまた、本
発明の目的に含まれる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の炭酸ガスレーザ
ー用ガスの再生方法は、炭酸ガスレーザー用のＨｅ−Ｎ
２−ＣＯ２混合ガスを再使用のために再生する方法であ
って、レーザー装置で使用した混合ガス中のＣＯとＯ２
およびＮＯｘ を、２００℃を超え３５０℃までの温度
で貴金属触媒と接触反応させ、発生した反応熱を未反応
の混合ガスの予熱に利用し、ついで反応後の混合ガスを
レーザー発振に使用できる温度まで冷却し、除塵してレ
ーザー装置に循環させることからなる。 混合ガスを
触媒層を通過させる空塔速度は、４，０００〜１５，０
００ｈ−１が適当である。
ー用ガスの再生方法は、炭酸ガスレーザー用のＨｅ−Ｎ
２−ＣＯ２混合ガスを再使用のために再生する方法であ
って、レーザー装置で使用した混合ガス中のＣＯとＯ２
およびＮＯｘ を、２００℃を超え３５０℃までの温度
で貴金属触媒と接触反応させ、発生した反応熱を未反応
の混合ガスの予熱に利用し、ついで反応後の混合ガスを
レーザー発振に使用できる温度まで冷却し、除塵してレ
ーザー装置に循環させることからなる。 混合ガスを
触媒層を通過させる空塔速度は、４，０００〜１５，０
００ｈ−１が適当である。
【０００９】本発明の触媒の再活性化方法は、上記の混
合ガス再生方法を実施し、レーザー放電後の混合ガスに
含まれていたＮＯｘ に被毒して活性が低下した触媒を
再活性化するため、温度４００〜５００℃において、０
．２〜０．８％のＣＯおよび０．１〜０．４％のＯ２を
含有し残部がＨｅからなる再活性化用ガスを触媒層に通
過させることからなる。
合ガス再生方法を実施し、レーザー放電後の混合ガスに
含まれていたＮＯｘ に被毒して活性が低下した触媒を
再活性化するため、温度４００〜５００℃において、０
．２〜０．８％のＣＯおよび０．１〜０．４％のＯ２を
含有し残部がＨｅからなる再活性化用ガスを触媒層に通
過させることからなる。
【００１０】本発明の触媒の前処理方法は、上記の混合
ガス再生方法の実施に先立って、温度６０〜１５０℃に
おいて、１０００〜３０００ｐｐｍ のＣＯを含有する
Ｈｅ−Ｎ２−ＣＯ２混合ガスまたはＨｅガスを触媒層に
通過させることからなる。 空塔速度は１００〜５０
０ｈ−１が適当である。
ガス再生方法の実施に先立って、温度６０〜１５０℃に
おいて、１０００〜３０００ｐｐｍ のＣＯを含有する
Ｈｅ−Ｎ２−ＣＯ２混合ガスまたはＨｅガスを触媒層に
通過させることからなる。 空塔速度は１００〜５０
０ｈ−１が適当である。
【００１１】上記の混合ガス再生方法、触媒再活性化方
法および触媒前処理法を実施する本発明の炭酸ガスレー
ザー用ガスを再生する装置は、図１に示すように、炭酸
ガスレーザー装置（７）で使用した混合ガスを予熱する
ガス／ガス熱交換器（２）、ガス加熱器（３）、混合ガ
ス中のＣＯとＯ２およびＮＯｘを反応させるための触媒
を充填した、加熱手段を有する反応器（４）、反応後の
混合ガスを冷却するガス冷却器（５）、および冷却後の
混合ガスから除塵をするフィルター（６）を順に接続し
、再生したガスをレーザー装置に循環させる手段たとえ
ばブロア（１）を設け、さらに触媒を充填した反応器（
４）に対してＨｅ−ＣＯ−Ｏ２の触媒再活性化用混合ガ
スを供給する手段（９）を加えてなる。 図１におい
て、符号（１０）はガス分析装置である。
法および触媒前処理法を実施する本発明の炭酸ガスレー
ザー用ガスを再生する装置は、図１に示すように、炭酸
ガスレーザー装置（７）で使用した混合ガスを予熱する
ガス／ガス熱交換器（２）、ガス加熱器（３）、混合ガ
ス中のＣＯとＯ２およびＮＯｘを反応させるための触媒
を充填した、加熱手段を有する反応器（４）、反応後の
混合ガスを冷却するガス冷却器（５）、および冷却後の
混合ガスから除塵をするフィルター（６）を順に接続し
、再生したガスをレーザー装置に循環させる手段たとえ
ばブロア（１）を設け、さらに触媒を充填した反応器（
４）に対してＨｅ−ＣＯ−Ｏ２の触媒再活性化用混合ガ
スを供給する手段（９）を加えてなる。 図１におい
て、符号（１０）はガス分析装置である。
【００１２】本発明で使用する反応器は、自己熱交換型
、すなわち反応後のガスがもつ熱で反応前のガスを加熱
する操作が反応器自体の中で行なわれるタイプのものが
適当である。 触媒の再活性化は４００〜５００℃で
行なわれるため、この程度の高温に耐えなければならな
い。
、すなわち反応後のガスがもつ熱で反応前のガスを加熱
する操作が反応器自体の中で行なわれるタイプのものが
適当である。 触媒の再活性化は４００〜５００℃で
行なわれるため、この程度の高温に耐えなければならな
い。
【００１３】本発明で使用する触媒は、ＣＯの酸化触媒
として知られている、Ｐｔ，Ｒｈ，Ｐｄなどの貴金属を
、アルミナやシリカなどの担体に担持させたものが適当
である。 中でも、Ｐｔ−Ａｌ２Ｏ３触媒が最適であ
る。 貴金属の含有量は、通常、０．３〜５％である
。
として知られている、Ｐｔ，Ｒｈ，Ｐｄなどの貴金属を
、アルミナやシリカなどの担体に担持させたものが適当
である。 中でも、Ｐｔ−Ａｌ２Ｏ３触媒が最適であ
る。 貴金属の含有量は、通常、０．３〜５％である
。
【００１４】ガス冷却器およびフィルターは、既知のも
のの中から反応条件やガス量により適宜選択する。
フィルターは、粒径０．１μｍ以上のダストの除去率９
９．９９％以上のものが望ましい。
のの中から反応条件やガス量により適宜選択する。
フィルターは、粒径０．１μｍ以上のダストの除去率９
９．９９％以上のものが望ましい。
【００１５】本発明のガス再生装置を炭酸ガスレーザー
装置に取り付けて使用するとき、混合ガスの全量を循環
させることも可能であるが、再生装置の負荷を軽減して
再生ガス中のＣＯおよびＯ２の蓄積を回避したい場合に
は、図１に示すように使用後のガスの一部を放出し、そ
れに代る量の新しい混合ガスをボンベ（８）などから補
給する態様をえらぶこともできる。 触媒の再生や前
処理に用いるガスは、レーザー装置を通して供給するよ
うにすれば簡便である。
装置に取り付けて使用するとき、混合ガスの全量を循環
させることも可能であるが、再生装置の負荷を軽減して
再生ガス中のＣＯおよびＯ２の蓄積を回避したい場合に
は、図１に示すように使用後のガスの一部を放出し、そ
れに代る量の新しい混合ガスをボンベ（８）などから補
給する態様をえらぶこともできる。 触媒の再生や前
処理に用いるガスは、レーザー装置を通して供給するよ
うにすれば簡便である。
【００１６】
【作用】炭酸ガスレーザー用のＨｅ−Ｎ２−ＣＯ２混合
ガス中では、放電により下式に従ってＣＯとＯ２とが発
生する。 ＣＯ２＋ｅ−＝ＣＯ＋Ｏ＋ｅ−
（１）Ｏ＋Ｏ＝Ｏ２
（２）そこで、触媒を
用いてこのＣＯとＯ２との間に下式の反応をさせ、ＣＯ
２を再生する。 ＣＯ＋０．５Ｏ２＝ＣＯ２
（３）この反応を接触する触媒の活性が比較的
速やかに低下する理由を追求したところ、放電により下
式に従ってＮＯおよびＮＯ２（以下ＮＯｘ であらわす
）が発生し、Ｎ２＋ｅ−＝Ｎ＋Ｎ＋ｅ−
（４）Ｎ＋Ｏ＝ＮＯ
（５）
ＮＯ＋Ｏ＝ＮＯ２
（６）このＮＯｘ が触媒の活性点に強
固に吸着する被毒現象であることが判明した。ＮＯｘ
の発生は、レーザー出力が低い条件下のガスの使用では
ごく微量であって、これまで問題にされなかったが、レ
ーザー出力を高めると無視できない量に達する。 Ｎ
Ｏｘ による被毒は、さきの発明で採用した低い反応温
度（８０〜２００℃）において著しい。
ガス中では、放電により下式に従ってＣＯとＯ２とが発
生する。 ＣＯ２＋ｅ−＝ＣＯ＋Ｏ＋ｅ−
（１）Ｏ＋Ｏ＝Ｏ２
（２）そこで、触媒を
用いてこのＣＯとＯ２との間に下式の反応をさせ、ＣＯ
２を再生する。 ＣＯ＋０．５Ｏ２＝ＣＯ２
（３）この反応を接触する触媒の活性が比較的
速やかに低下する理由を追求したところ、放電により下
式に従ってＮＯおよびＮＯ２（以下ＮＯｘ であらわす
）が発生し、Ｎ２＋ｅ−＝Ｎ＋Ｎ＋ｅ−
（４）Ｎ＋Ｏ＝ＮＯ
（５）
ＮＯ＋Ｏ＝ＮＯ２
（６）このＮＯｘ が触媒の活性点に強
固に吸着する被毒現象であることが判明した。ＮＯｘ
の発生は、レーザー出力が低い条件下のガスの使用では
ごく微量であって、これまで問題にされなかったが、レ
ーザー出力を高めると無視できない量に達する。 Ｎ
Ｏｘ による被毒は、さきの発明で採用した低い反応温
度（８０〜２００℃）において著しい。
【００１７】本発明では、ＮＯｘ の吸着の度合が低い
、もっと高い反応温度（２００〜３５０℃）をえらぶこ
とにより、長時間にわたって触媒の再生作用を持続させ
る。
、もっと高い反応温度（２００〜３５０℃）をえらぶこ
とにより、長時間にわたって触媒の再生作用を持続させ
る。
【００１８】活性の低下が著しくなった場合は、触媒に
吸着したＮＯｘ を、Ｈｅ−ＣＯ−Ｏ２混合ガスにより
、つぎの式に従って分解することにより、ＮＯ＋ＣＯ＝
０．５Ｎ２＋ＣＯ２ （７）ＮＯ
２＝０．５Ｎ２＋Ｏ２
（８）被毒を解消して触媒を再活性化し、炭酸ガ
スレーザー用混合ガスを再生する操作をさらに繰り返す
ことを可能にする。
吸着したＮＯｘ を、Ｈｅ−ＣＯ−Ｏ２混合ガスにより
、つぎの式に従って分解することにより、ＮＯ＋ＣＯ＝
０．５Ｎ２＋ＣＯ２ （７）ＮＯ
２＝０．５Ｎ２＋Ｏ２
（８）被毒を解消して触媒を再活性化し、炭酸ガ
スレーザー用混合ガスを再生する操作をさらに繰り返す
ことを可能にする。
【００１９】
【実験例】図２に示す構成の実験装置を組み立て、触媒
の活性、被毒および再生の状況をしらべた。 図
において、符号（１１）はガス混合器、（１２）はガス
加熱器、（１３）は反応器、（１４）は保圧弁、（１５
）はガス分析装置、そして（１６）はガスメータである
。 触媒は、下記の仕様のものを使用した。 Ｐｔ−Ａｌ２Ｏ３（Ｐｔ担持量４．３ｇ／ｌ）粒状
（粒度 ３±０．３ｍｍ） カサ密度 ０．３６ｋｇ／ｌ 細孔容積（ＢＥＴ） １．４ｃｍ３／ｇＮ２ガスおよ
び２種の混合ガス（Ｎ２＋ＮＯ／ＮＯ２およびＨｅ＋Ｃ
Ｏ＋Ｏ２）をボンベから供給し、所定の流量で混合器（
１１）に送り、混合ガスを加熱器（１２）で所定の温度
に加熱して反応器（１３）へ送る。 反応器を出たガ
スは保圧弁（１４）を通り、ガスメータ（１６）で総流
量を測定してから排気系へ送って処理する。 ガス分析は、保圧弁を出たところに設けた装置（１
５）で行なった。
の活性、被毒および再生の状況をしらべた。 図
において、符号（１１）はガス混合器、（１２）はガス
加熱器、（１３）は反応器、（１４）は保圧弁、（１５
）はガス分析装置、そして（１６）はガスメータである
。 触媒は、下記の仕様のものを使用した。 Ｐｔ−Ａｌ２Ｏ３（Ｐｔ担持量４．３ｇ／ｌ）粒状
（粒度 ３±０．３ｍｍ） カサ密度 ０．３６ｋｇ／ｌ 細孔容積（ＢＥＴ） １．４ｃｍ３／ｇＮ２ガスおよ
び２種の混合ガス（Ｎ２＋ＮＯ／ＮＯ２およびＨｅ＋Ｃ
Ｏ＋Ｏ２）をボンベから供給し、所定の流量で混合器（
１１）に送り、混合ガスを加熱器（１２）で所定の温度
に加熱して反応器（１３）へ送る。 反応器を出たガ
スは保圧弁（１４）を通り、ガスメータ（１６）で総流
量を測定してから排気系へ送って処理する。 ガス分析は、保圧弁を出たところに設けた装置（１
５）で行なった。
【００２０】まず、Ｎ２中ＮＯ濃度１００ｐｐｍ のガ
スをＳｖ＝５０００ｈ−１の流速で送り、温度を２０℃
，５０℃，１５０℃と変えて、吸着経時変化をみた。
２０℃および５０℃では５分間程度で反応器出口にＮ
Ｏが検出される破過が認められたたが、１５０℃におい
ては破過まで約１０分間かかることが観測され、温度が
高くなるほど破過時間は長くなることがわかった。
スをＳｖ＝５０００ｈ−１の流速で送り、温度を２０℃
，５０℃，１５０℃と変えて、吸着経時変化をみた。
２０℃および５０℃では５分間程度で反応器出口にＮ
Ｏが検出される破過が認められたたが、１５０℃におい
ては破過まで約１０分間かかることが観測され、温度が
高くなるほど破過時間は長くなることがわかった。
【００２１】次に、活性点をＮＯで被毒させたのち、Ｈ
ｅ−ＣＯ−Ｏ２（ＣＯ／Ｏ２＝２／１）混合ガスを流し
て、活性が回復するか否かをしらべた。 Ｎ２中ＮＯ
を５８．１ｐｐｍ含むガスを８８℃で１４０分間流通さ
せたところ、ＣＯ＋Ｏ２の反応に対する触媒活性は極端
に低下した。 Ｎ２ガス単独を１００℃で７分間流通
させたところ、一時的な活性の回復がみられたが、短時
間で悪化し、結局、活性は５０％程度しか回復しなかっ
た。
ｅ−ＣＯ−Ｏ２（ＣＯ／Ｏ２＝２／１）混合ガスを流し
て、活性が回復するか否かをしらべた。 Ｎ２中ＮＯ
を５８．１ｐｐｍ含むガスを８８℃で１４０分間流通さ
せたところ、ＣＯ＋Ｏ２の反応に対する触媒活性は極端
に低下した。 Ｎ２ガス単独を１００℃で７分間流通
させたところ、一時的な活性の回復がみられたが、短時
間で悪化し、結局、活性は５０％程度しか回復しなかっ
た。
【００２２】反応温度の影響をしらべるため、図３の条
件で実験した。 はじめにＨｅ−ＣＯガスで前処理し
た触媒にＮＯ被毒（上記のＮ２中ＮＯを５８．１ｐｐｍ
含有するガスで）を飽和まで行ない、Ｈｅ−ＣＯ−Ｏ
２混合ガス（ＣＯ／Ｏ２＝２／１）を８０℃で流したと
ころ、初期の２時間ほどは活性が認められたが、その後
は急激に悪化した。 ６時間後にＮ２ガスを３３０℃
で６時間流してみたが、活性は回復しなかった。
件で実験した。 はじめにＨｅ−ＣＯガスで前処理し
た触媒にＮＯ被毒（上記のＮ２中ＮＯを５８．１ｐｐｍ
含有するガスで）を飽和まで行ない、Ｈｅ−ＣＯ−Ｏ
２混合ガス（ＣＯ／Ｏ２＝２／１）を８０℃で流したと
ころ、初期の２時間ほどは活性が認められたが、その後
は急激に悪化した。 ６時間後にＮ２ガスを３３０℃
で６時間流してみたが、活性は回復しなかった。
【００２３】反応温度を２００℃に高め、Ｈｅ−ＣＯ−
Ｏ２混合ガス（ＣＯ：０．６０％，Ｏ２：０．３０％，
残りＨｅ）をＳｖ＝５０００ｈ−１の流速で流したとこ
ろ、活性は初期の値に戻った。 図３のグラフにおい
て、１９時間後に一時的に活性が低下したのは、ガスを
流さず一昼夜放置したのち試験を再開したからであって
、吸着されたＣＯやＯ２が触媒上を移動して活性点をつ
ぶしたためと考えられる。
Ｏ２混合ガス（ＣＯ：０．６０％，Ｏ２：０．３０％，
残りＨｅ）をＳｖ＝５０００ｈ−１の流速で流したとこ
ろ、活性は初期の値に戻った。 図３のグラフにおい
て、１９時間後に一時的に活性が低下したのは、ガスを
流さず一昼夜放置したのち試験を再開したからであって
、吸着されたＣＯやＯ２が触媒上を移動して活性点をつ
ぶしたためと考えられる。
【００２４】続いて、上記と同じ条件でＮＯ被毒をさせ
たのち、やはり上記と同じ混合ガス組成と温度、流速の
条件で、触媒の再生をはかった。 その結果を図４に
示す。このグラフから、３０時間以上経過後も、触媒は
十分な活性を保ってＣＯ＋Ｏ２の反応を進めていること
がわかる。
たのち、やはり上記と同じ混合ガス組成と温度、流速の
条件で、触媒の再生をはかった。 その結果を図４に
示す。このグラフから、３０時間以上経過後も、触媒は
十分な活性を保ってＣＯ＋Ｏ２の反応を進めていること
がわかる。
【００２５】炭酸ガスレーザー用ガスの使用後の組成に
近いガスを３種供給し、反応器出口のＣＯおよびＮＯを
分析して、図５の結果を得た。 触媒活性はあまり変
化せず、高く保たれた。 ＣＯが比較的多いのは、Ｎ
Ｏ＋ＣＯ＝０．５Ｎ２＋ＣＯ２ ＣＯ＋０．５Ｏ２＝ＣＯ２ の反応にくらべて、 ＮＯ＋０．５Ｏ２＝ＮＯ２ ＮＯ２＝０．５Ｎ２＋Ｏ２ の反応が優先的に起るためと考えられる。 ＮＯ濃度
が低く抑えられることは、使用後のレーザーガス中にＮ
Ｏｘ が発生していても、触媒の劣化は起らず長時間使
用できることを期待させる。
近いガスを３種供給し、反応器出口のＣＯおよびＮＯを
分析して、図５の結果を得た。 触媒活性はあまり変
化せず、高く保たれた。 ＣＯが比較的多いのは、Ｎ
Ｏ＋ＣＯ＝０．５Ｎ２＋ＣＯ２ ＣＯ＋０．５Ｏ２＝ＣＯ２ の反応にくらべて、 ＮＯ＋０．５Ｏ２＝ＮＯ２ ＮＯ２＝０．５Ｎ２＋Ｏ２ の反応が優先的に起るためと考えられる。 ＮＯ濃度
が低く抑えられることは、使用後のレーザーガス中にＮ
Ｏｘ が発生していても、触媒の劣化は起らず長時間使
用できることを期待させる。
【００２６】
【実施例１】図１に示した構成の装置において、円筒形
の反応器を使用しその底にメッシュを置き、０．５％Ｐ
ｔ−Ａｌ２Ｏ３触媒１２リットルを充填して、その上に
ラシヒリングを充填した。 触媒層中に温度センサー
を置き、層の上部（ガス入口側）、中部、下部（ガス出
口側）における温度の経時変化をみることによって、各
部分の反応に対する活性がどう変化するかを知ることが
できるようにした。 この反応器を炭酸ガスレーザー
装置と組み合わせ、Ｈｅ−Ｎ２−ＣＯ２混合ガスをマス
フローコントロールバルブによりレーザー装置へ供給し
た。 そのガスの一部をとり出し、上記の再生装置に
ブロアで送った。 送られたガスは熱交換器で熱回収
した上で加熱器により加熱され、２５０〜３００℃で反
応器に入り、触媒層で副生成物の再結合反応を行なった
のち、熱交換器をへて冷却器へ移り、レーザーチャンバ
ー温度以下に冷却される。 冷却されたガスはフィル
ターで粉塵を除去したのち、レーザー装置へ戻される。
の反応器を使用しその底にメッシュを置き、０．５％Ｐ
ｔ−Ａｌ２Ｏ３触媒１２リットルを充填して、その上に
ラシヒリングを充填した。 触媒層中に温度センサー
を置き、層の上部（ガス入口側）、中部、下部（ガス出
口側）における温度の経時変化をみることによって、各
部分の反応に対する活性がどう変化するかを知ることが
できるようにした。 この反応器を炭酸ガスレーザー
装置と組み合わせ、Ｈｅ−Ｎ２−ＣＯ２混合ガスをマス
フローコントロールバルブによりレーザー装置へ供給し
た。 そのガスの一部をとり出し、上記の再生装置に
ブロアで送った。 送られたガスは熱交換器で熱回収
した上で加熱器により加熱され、２５０〜３００℃で反
応器に入り、触媒層で副生成物の再結合反応を行なった
のち、熱交換器をへて冷却器へ移り、レーザーチャンバ
ー温度以下に冷却される。 冷却されたガスはフィル
ターで粉塵を除去したのち、レーザー装置へ戻される。
【００２７】反応器の触媒層の温度を３００℃に保ち、
循環させるガスの量を変化させて、反応器の入口および
出口におけるＮＯｘ を分析し、ガス変換率およびＯ２
反応率を算出した。 その結果を、表１にまとめて示
す。
循環させるガスの量を変化させて、反応器の入口および
出口におけるＮＯｘ を分析し、ガス変換率およびＯ２
反応率を算出した。 その結果を、表１にまとめて示
す。
【００２８】
【表１】
【００２９】次に、０．６％のＣＯ２、０．３％のＯ２
とともにＮＯを２６ｐｐｍ または１６２ｐｐｍ 含有
するＨｅ−Ｎ２−ＣＯ２ガスを、種々の温度で反応器に
供給した。 空塔速度は５００ｈ−１である。 Ｃ
Ｏの反応率およびＮＯの反応率は、図６に示すような温
度変化をみせた。 このデータから、２００℃を超え
る温度では急激に反応率が高まることが明らかである。 この効果は２４０〜２５０℃で飽和するので、それ
以上の高温の採用はメリットがない。 反応温度の上
限値３５０℃は、コントロールの容易さなどを考慮して
実用的見地から定めたものである。
とともにＮＯを２６ｐｐｍ または１６２ｐｐｍ 含有
するＨｅ−Ｎ２−ＣＯ２ガスを、種々の温度で反応器に
供給した。 空塔速度は５００ｈ−１である。 Ｃ
Ｏの反応率およびＮＯの反応率は、図６に示すような温
度変化をみせた。 このデータから、２００℃を超え
る温度では急激に反応率が高まることが明らかである。 この効果は２４０〜２５０℃で飽和するので、それ
以上の高温の採用はメリットがない。 反応温度の上
限値３５０℃は、コントロールの容易さなどを考慮して
実用的見地から定めたものである。
【００３０】
【実施例２】前記の実施例で述べたように、Ｎ２中ＮＯ
を５８．１ｐｐｍ含むガスを８８℃で１４０分間流通さ
せることにより触媒を被毒させた後、この触媒に対して
、０．６５％のＣＯと０．３０％のＯ２とを含有するＨ
ｅ−ＣＯ−Ｏ２ガスを、温度４００℃、空塔速度２，０
００ｈ−１の条件で３時間流通させて触媒の再活性化を
行なった。
を５８．１ｐｐｍ含むガスを８８℃で１４０分間流通さ
せることにより触媒を被毒させた後、この触媒に対して
、０．６５％のＣＯと０．３０％のＯ２とを含有するＨ
ｅ−ＣＯ−Ｏ２ガスを、温度４００℃、空塔速度２，０
００ｈ−１の条件で３時間流通させて触媒の再活性化を
行なった。
【００３１】続いて、０．６％のＣＯ、０．３％のＯ２
に加えて６６．４ｐｐｍのＮＯを含有するＨｅ−ＣＯ−
Ｏ２混合ガス（レーザーガスの使用後の状態に相当）を
、温度２７０℃、空塔速度５，０００ｈ−１の条件で流
通させてガスの再生処理をした。ＣＯの反応率およびＮ
Ｏの反応率は図７に示すとうりであって、長時間にわた
って１００％またはそれに近いレベルに保たれているこ
とから、上記の触媒再活性化の有効なことが確認された
。
に加えて６６．４ｐｐｍのＮＯを含有するＨｅ−ＣＯ−
Ｏ２混合ガス（レーザーガスの使用後の状態に相当）を
、温度２７０℃、空塔速度５，０００ｈ−１の条件で流
通させてガスの再生処理をした。ＣＯの反応率およびＮ
Ｏの反応率は図７に示すとうりであって、長時間にわた
って１００％またはそれに近いレベルに保たれているこ
とから、上記の触媒再活性化の有効なことが確認された
。
【００３２】
【実施例３】反応器に新しい触媒を充填して、そこへ１
０００ｐｐｍのＣＯを含有するＨｅガスを、温度１５０
℃、空塔速度３００ｈ−１の条件で１時間流通させる、
触媒の前処理を行なった。
０００ｐｐｍのＣＯを含有するＨｅガスを、温度１５０
℃、空塔速度３００ｈ−１の条件で１時間流通させる、
触媒の前処理を行なった。
【００３３】その後、０．６％のＣＯ、０．３％のＯ２
に加えて６３．６ｐｐｍのＮＯを含有するＨｅ−ＣＯ−
Ｏ２混合ガス（同じくレーザーガスの使用後のもの）を
、温度２４０〜２５０℃、空塔速度５，０００ｈ−１の
条件で流通させ、再生処理を行なった。 ＣＯの反応
率は、図８にみるように長時間１００％に維持されてい
た。この処理を行なわなかった触媒の活性は、図８にあ
わせて示したとおりであり、３〜４時間の運転で活性の
低下が認められた。
に加えて６３．６ｐｐｍのＮＯを含有するＨｅ−ＣＯ−
Ｏ２混合ガス（同じくレーザーガスの使用後のもの）を
、温度２４０〜２５０℃、空塔速度５，０００ｈ−１の
条件で流通させ、再生処理を行なった。 ＣＯの反応
率は、図８にみるように長時間１００％に維持されてい
た。この処理を行なわなかった触媒の活性は、図８にあ
わせて示したとおりであり、３〜４時間の運転で活性の
低下が認められた。
【００３４】
【発明の効果】本発明の混合ガス再生技術によれば、炭
酸ガスレーザー装置において使用後のレーザー用ガスを
繰り返して使用でき、レーザー操作のランニングコスト
の低下がはかれるという、さきの発明の効果を長期にわ
たって確保することができる。触媒の前処理法がこれを
助け、ＮＯｘ による被毒を低減する。 触媒再活性
化の方法は、被毒により活性の低下した触媒を再活性化
して、繰り返し使用することを可能にする。 レーザ
ーガス再生のための設備費は低廉であり、装置の設置ス
ペースも小さい。
酸ガスレーザー装置において使用後のレーザー用ガスを
繰り返して使用でき、レーザー操作のランニングコスト
の低下がはかれるという、さきの発明の効果を長期にわ
たって確保することができる。触媒の前処理法がこれを
助け、ＮＯｘ による被毒を低減する。 触媒再活性
化の方法は、被毒により活性の低下した触媒を再活性化
して、繰り返し使用することを可能にする。 レーザ
ーガス再生のための設備費は低廉であり、装置の設置ス
ペースも小さい。
【図１】 本発明のレーザー用ガス再生装置の構成を
説明するためのフローチャート。
説明するためのフローチャート。
【図２】 本発明の完成に至る実験に使用した装置の
フローチャート。
フローチャート。
【図３】 本発明のための実験のデータであって、レ
ーザー用ガス再生装置のＰｔ−Ａｌ２Ｏ３触媒がＮＯ被
毒後に、高い反応温度において活性を回復することを示
すグラフ。
ーザー用ガス再生装置のＰｔ−Ａｌ２Ｏ３触媒がＮＯ被
毒後に、高い反応温度において活性を回復することを示
すグラフ。
【図４】 同じく本発明のための実験のデータであっ
て、図３の実験に続いて行なったガス再生が、長時間持
続することを示すグラフ。
て、図３の実験に続いて行なったガス再生が、長時間持
続することを示すグラフ。
【図５】 やはり本発明のための実験のデータであっ
て、使用後のレーザーガスに近い組成のガスを本発明に
従って再生処理した結果を示すグラフ。
て、使用後のレーザーガスに近い組成のガスを本発明に
従って再生処理した結果を示すグラフ。
【図６】 本発明の混合ガス再生に関する実施例のデ
ータであって、ＮＯを含有するレーザーガスを再生処理
したときの、ＣＯの反応率およびＮＯの反応率の温度変
化を示すグラフ。
ータであって、ＮＯを含有するレーザーガスを再生処理
したときの、ＣＯの反応率およびＮＯの反応率の温度変
化を示すグラフ。
【図７】 本発明の触媒再活性化に関する実施例のデ
ータであって、再活性化した触媒を用いてＮＯを含有す
るレーザーガスの再生を行なったときの、ＣＯの反応率
およびＮＯの反応率の経時変化を示すグラフ。
ータであって、再活性化した触媒を用いてＮＯを含有す
るレーザーガスの再生を行なったときの、ＣＯの反応率
およびＮＯの反応率の経時変化を示すグラフ。
【図８】 本発明の触媒前処理に関する実施例のデー
タであって、前処理を施した触媒と施さない触媒とを用
いてＮＯを含有するレーザーガスの再生を行なったとき
の、ＣＯの反応率の経時変化を示すグラフ。
タであって、前処理を施した触媒と施さない触媒とを用
いてＮＯを含有するレーザーガスの再生を行なったとき
の、ＣＯの反応率の経時変化を示すグラフ。
１ ブロア
２ 熱交換器
３ ガス加熱器
４ 反応器
５ 冷却器
６ フィルター
７ レーザー装置
８ レーザー用混合ガスボンベ
９ 触媒再活性化ガスボンベ
Claims (5)
- 【請求項１】 炭酸ガスレーザー用のＨｅ−Ｎ２−Ｃ
Ｏ２混合ガスを再使用のために再生する方法であって、
レーザー装置で使用した混合ガスを、２００℃を超え３
５０℃までの温度で貴金属触媒と接触させて、使用後の
混合ガス中のＣＯとＯ２およびＮＯｘ を反応させ、発
生した反応熱を未反応の混合ガスの予熱に利用し、つい
で反応後の混合ガスをレーザー発振に使用できる温度ま
で冷却し、除塵してレーザー装置に循環させることから
なる再生方法。 - 【請求項２】 炭酸ガスレーザー用のＨｅ−Ｎ２−Ｃ
Ｏ２混合ガスを再使用のために再生する請求項１に記載
の再生方法を実施し、レーザー放電時にＣＯおよびＯ２
の発生と同時に発生したＮＯｘ に被毒して活性が低下
した触媒を再活性化する方法であって、温度４００〜５
００℃において、０．２〜０．８％のＣＯおよび０．１
〜０．４％のＯ２を含有し残部がＨｅからなる再活性化
用ガスを触媒層に通過させることからなる触媒の再活性
化方法。 - 【請求項３】 炭酸ガスレーザー用のＨｅ−Ｎ２−Ｃ
Ｏ２混合ガスを再使用のために再生する請求項１に記載
の再生方法に使用する触媒の前処理方法であって、触媒
の使用に先立って、温度６０〜１５０℃において、１０
００〜３０００ｐｐｍ のＣＯを含有するＨｅ−Ｎ２−
ＣＯ２混合ガスまたはＨｅガスを触媒層に通過させるこ
とからなる触媒前処理方法。 - 【請求項４】 炭酸ガスレーザー用のＨｅ−Ｎ２−Ｃ
Ｏ２混合ガスを再使用のために再生する装置であって、
レーザー装置で使用した混合ガスを予熱するガス加熱器
、予熱された混合ガス中のＣＯとＯ２およびＮＯｘ を
反応させるための貴金属触媒を充填した、加熱手段を有
する反応器、反応後の混合ガスを冷却するガス冷却器、
および冷却後の混合ガスから除塵をするフィルターを順
に接続し、再生したガスをレーザー装置に循環させる手
段を設け、さらに触媒を充填した反応器に対してＨｅ−
ＣＯ−Ｏ２の触媒再活性化用混合ガスを供給する手段を
加えてなる再生装置。 - 【請求項５】 触媒として、アルミナ担持白金触媒を
使用した請求項４の再生装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3049657A JP3002281B2 (ja) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | 炭酸ガスレーザー用のガスを再生する装置 |
| CA002062708A CA2062708C (en) | 1991-03-14 | 1992-03-11 | Method and apparatus for regenerating gas used in carbon dioxide laser generator |
| US08/364,197 US5841804A (en) | 1991-03-14 | 1994-12-27 | Method and apparatus for regenerating gas used in carbon dioxide laser generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3049657A JP3002281B2 (ja) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | 炭酸ガスレーザー用のガスを再生する装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04286171A true JPH04286171A (ja) | 1992-10-12 |
| JP3002281B2 JP3002281B2 (ja) | 2000-01-24 |
Family
ID=12837258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3049657A Expired - Lifetime JP3002281B2 (ja) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | 炭酸ガスレーザー用のガスを再生する装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3002281B2 (ja) |
| CA (1) | CA2062708C (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06152006A (ja) * | 1992-11-10 | 1994-05-31 | Jgc Corp | 炭酸ガスレーザー用ガスの再生方法 |
| JPH0766475A (ja) * | 1993-08-31 | 1995-03-10 | Jgc Corp | 炭酸ガスレーザ装置及びその運転方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5841804A (en) * | 1991-03-14 | 1998-11-24 | Jgc Corporation | Method and apparatus for regenerating gas used in carbon dioxide laser generator |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6453484A (en) * | 1987-08-25 | 1989-03-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Oscillation of carbon dioxide gas laser |
| JPH01111388A (ja) * | 1987-10-26 | 1989-04-28 | Toshiba Corp | ガスレーザ装置におけるガス再生循環装置 |
-
1991
- 1991-03-14 JP JP3049657A patent/JP3002281B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-03-11 CA CA002062708A patent/CA2062708C/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6453484A (en) * | 1987-08-25 | 1989-03-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Oscillation of carbon dioxide gas laser |
| JPH01111388A (ja) * | 1987-10-26 | 1989-04-28 | Toshiba Corp | ガスレーザ装置におけるガス再生循環装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06152006A (ja) * | 1992-11-10 | 1994-05-31 | Jgc Corp | 炭酸ガスレーザー用ガスの再生方法 |
| JPH0766475A (ja) * | 1993-08-31 | 1995-03-10 | Jgc Corp | 炭酸ガスレーザ装置及びその運転方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2062708A1 (en) | 1992-09-15 |
| CA2062708C (en) | 1999-05-04 |
| JP3002281B2 (ja) | 2000-01-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19970107 |