JPH0566883B2 - - Google Patents

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JPH0566883B2
JPH0566883B2 JP60275765A JP27576585A JPH0566883B2 JP H0566883 B2 JPH0566883 B2 JP H0566883B2 JP 60275765 A JP60275765 A JP 60275765A JP 27576585 A JP27576585 A JP 27576585A JP H0566883 B2 JPH0566883 B2 JP H0566883B2
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JP
Japan
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gas
catalyst
retort
air
heat treatment
Prior art date
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Application number
JP60275765A
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Japanese (ja)
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JPS62158101A (en
Inventor
Yoshasu Fujitani
Hideaki Muraki
Shinichi Matsunaga
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Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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Publication of JPH0566883B2 publication Critical patent/JPH0566883B2/ja
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    • Y02P20/121

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  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ブタン等の炭化水素を部分酸化し
て、水素と一酸化炭素とを含有する熱処理用ガス
を製造する方法に関するものである。 〔従来技術〕 水素と一酸化炭素とを含有する熱処理用ガス
は、ガス浸炭法の浸炭用ガスあるいは金属粉末焼
結時に用いる還元性雰囲気ガス等として使用され
ている。 この熱処理用ガスを使用する方法として、例え
ば、ギヤー等の鋼製部分の表面硬化法であるガス
浸炭法がある。この方法は、850〜950℃の浸炭炉
中に被処理材としての鋼製品を配置すると共に、
この中へ水素と一酸化炭素とを含有する浸炭用ガ
スを導入し、鋼製部品の表面に炭素を固溶したオ
ーステナイトの硬い層を形成させる方法である。 上記浸炭用ガスは、一般にブタン、天然ガス等
の炭化水素と空気とを、触媒を充填したガス変成
レトルト内に導入することにより製造している。
上記ガス変成レトルト中の触媒としては、多孔質
担体にニツケルやコバルト等を担持して成るもの
を使用している。上記ガス変成レトルト内では、
空気中の酸素による炭化水素の部分酸化が触媒に
より促進され、一酸化炭素と水素とを含有する浸
炭用ガスが生成する。 しかしながら、この方法は、1100〜1200℃とい
う高温下において行なうため、ガス変成レトルト
の操作、耐久性に問題がある。また、浸炭炉の温
度は上記のごとく900℃程度であるため、上記高
温下で発生した高温の浸炭用ガスはこれを冷却し
て使用に供さねばならず、熱エネルギーの面で損
失がある。 一方、上記方法により低温で浸炭用ガスを製造
しようとすると、生成ガス中のメタン(CH4)や
二酸化炭素(CO2)の不純物が副生しやすくな
る。特に浸炭用ガスには、CH4やCO2の不純物が
少ないことが要求されており、上記従来方法に
は、改良すべき点が残されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、従来の問題に鑑みなされたものであ
り、850〜1000℃という低温下において、効率よ
く、しかも不純物の少ない熱処理用ガスを製造す
ることができる方法を提供しようとするものであ
る。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、触媒を充填したガス変成レトルト内
に空気及び炭化水素を導入することにより該炭化
水素を部分酸化して一酸化炭素と水素とを含有す
る熱処理用ガスを製造する方法において、上記触
媒はアルミナ・マグネシアスピネルと30モル%以
下のアルミナ、マグネシアの一方または双方とか
ら成る担体にコバルトを担持して成ると共に上記
ガス変成レトルトの内径/上記触媒の粒径の比が
6〜60となる粒径を有する粒状体のものであり、
上記ガス変成レトルト内の温度は850〜1000℃で
あり、上記ガス変成レトルト内に導入する空気及
び炭化水素は空気過剰率1.01〜1.10であることを
特徴とする熱処理用ガスの製造方法である。 本発明において、ガス変成レトルトに充填する
触媒は、空気と炭化水素との反応を促進するもの
であり、該触媒としては、アルミナ・マグネシア
スピネルとアルミナ、マグネシアの一方または双
方とから成る担体にコバルトを担持して成るもの
を使用する。なお、上記担体は、アルミナ・マグ
ネシア(MgAl2O4)スピネルが70モル%以上を
占め、一方アルミナ(Al2O3)、マグネシア
(MgO)の一方または双方が30モル%以下におい
て存在するものである。 上記構成の触媒は、1000℃以下という低温にお
いて、非常に高い活性と耐久性を有しており、し
かもその機械的強度も高い。なお、上記触媒の担
体中にAl2O3およびMgOがほとんど存在しない場
合であつても、上記の特性を有している。 また、上記担体は、その平均細孔径が0.01〜2μ
mの多孔質体であることが好ましい。かかる範囲
の多孔質体は、触媒の活性をより一層向上させる
ことができる。また、上記触媒成分であるコバル
トの担持量は、上記担体に対して2〜12重量%
(以下wt%とする)の範囲とすることが好まし
い。該担持量が2wt%より少ない場合触媒活性が
低くなり、また12wt%を越える場合その担持量
に見合うだけの活性の向上が見られない。 本発明において使用する触媒の形状は、熱膨張
(ひずみ)による触媒の崩壊をさけるため粒状体
とする。また、粒状体の触媒の粒径は、充填する
ガス変成レトルトの内径と該触媒の粒径との比
(レトルトの内径/触媒の粒径)が6〜60の範囲
となるようにする。かかる比が6未満では空気と
炭化水素とのガスのすぬけが多くなり、反応が進
行しにくい(実施例参照)。また、かかる比が60
を越える場合には、レトルト内の圧力損失が大き
くなり、操作上好ましくない。 次に、上記の触媒を調製する方法についてその
例を説明する。 まず、担体の調製としては、Al2O3粉末とMgO
粉末との混合粉末の成形体を加熱焼成して、両者
を反応させる方法がある。なお、粒状体の触媒と
するため、上記混合粉末の成形体を粒状体として
おくのが望ましい。上記の加熱焼成により、
MgAl2O4スピネルが生成する。しかして、該ス
ピネルは、Al2O3とMgOとが等モル量反応して生
成するのであるから、前記混合粉末中にAl2O3
るいはMgOを等モル量より過剰に配合しておく
ことにより、Al2O3あるいはMgOを加熱焼結後の
担体中に残存させることができる。また、Al2O3
およびMgOを未反応のまま残存させることによ
り、担体中にAl2O3およびMgOの双方を含有させ
ることができる。なお、Al2O3とMgOとの等モル
量は、重量比で示すとMgOに対するAl2O3
(Al2O3/MgO)の量が2.5重量倍の場合に相当す
る。 上記に関して具体例を示せば、実施例1に示す
ように、γ−Al2O3粉末60モル%とMgO粉末40モ
ル%の混合粉末を焼結することにより、MgOは
γ−Al2O3と完全に反応し、過剰のγ−Al2O3
焼結中にα−Al2O3に変化し、担体中に残存す
る。従つて担体中にはMgAl2O4スピネル80モル
%、α−Al2O320モル%を占めるようになる。 また、平均細孔径が0.01〜2μmの多孔質体から
成る担体を得るためには、Al2O3粉末として0.01
〜2μmの平均粒径を有するものを用いる。また、
MgO粉末は、焼結多孔質体中においてAl2O3粉末
の最適な接合剤とも言うべきもので、その粒径は
特に限定するものではないが、担体の孔径をほぼ
均一なものとするためには、0.1〜50μmの平均粒
径を有するものを使用するのが望ましい。ここに
「平均粒径」とは重量平均粒径を意味する。なお、
Al2O3は、α−Al2O3、γ−Al2O3等いかなる種類
のAl2O3を使用してもよい。 また、前記混合粉末の成形体の加熱焼成は1000
〜1600℃の範囲において行なうのがよい。上記範
囲内であれば、優れた耐熱性、強度を有する担体
を得ることができる。 次に、上記担体に触媒成分たるコバルトを担持
させるに当つては、通常の触媒成分の担持の場合
と同様に行ない、例えば、硝酸コバルト、硫酸コ
バルト、塩化コバルト等の触媒成分を形成するた
めの原料の溶液中に、上記担体を浸漬し、乾燥、
焼成する。 上記触媒が充填して成るガス変成レトルトに空
気と炭化水素との導入ガスを導入する際、レトル
ト内の温度は850〜1000℃の範囲にする。1000℃
より高温になると、その後の浸炭処理等の熱処理
用ガスを利用する場合に該ガスを冷却する必要が
あり、エネルギー的に効率が悪い。また、850℃
より低温では、空気中の酸素と炭化水素との反応
が進行しにくい。 また、空気と炭化水素とから成る導入ガスの空
気過剰率は、1.01〜1.10とする。ここで、空気過
剰率とは、空気中の酸素と炭化水素とが反応し
て、完全に水素と一酸化炭素とに変化するために
要する空気量(理論空気量)に対する供給空気量
の割合(供給空気量/理論空気量の比)である。
本発明においては、空気過剰率が1.01未満では熱
処理ガス中の副生するメタン(CH4)ガスの量が
増加し、逆に1.10を越える場合には、副生する二
酸化炭素(CO2)ガスの量が増加する。 更に、ガス変成レトルト内に空気と炭化水素と
の導入ガスを導入する空間速度(SV)は、1000
〜20000hr-1の範囲とするのが望ましい。SVが
1000hr-1未満では、反応により生成した生成物の
触媒層中に滞在する時間が長すぎて、触媒上に炭
素析出をきたしやすい。また、SVが20000hr-1
越える場合には、炭化水素を完全に部分酸化でき
ない。 以上のように、本発明により製造した熱処理用
ガスは、浸炭用ガス、金属粉末焼結時に用いる還
元性雰囲気ガス等として用いることができる。特
に、CH4やCO2の不純物の少ないガスを必要とす
る浸炭処理用として使用する場合には有効に働く
ことができる。 例えば、本発明により製造した熱処理用ガスを
ガス浸炭法における浸炭用ガスとして使用する場
合、該熱処理用ガスを温度850〜950℃、SV2000
〜12000hr-1において浸炭炉中へ導入するのが望
しい。 〔発明の効果〕 本発明によれば、850〜1000℃という低温で、
水素と一酸化炭素とから成る熱処理用ガスを製造
することができる。従つて、本発明により製造さ
れた熱処理用ガスを浸炭用ガスとして使用する場
合、冷却して使用する必要はない。 また、本発明によれば、メタンや二酸化炭素の
副生量の少ない熱処理用ガスを製造することがで
きる。従つて、不純物の少ないことが要求される
浸炭用ガスとして、本発明にかかる熱処理用ガス
は、特に優れたものである。 更に、本発明によれば、ガス変成レトルト内へ
空気と炭化水素とを、高い空間速度で導入するこ
とができ、少ない触媒量で多量の熱処理用ガスを
製造することができる。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を説明する。 実施例 1 平均粒径1μmのγ−アルミナ(Al2O3)粉末
と、平均粒径50μmのマグネシア(MgO)粉末と
を60:40の割合(モル%)で混合し、これを粒径
約2mmφの球状ペレツトに成形した。次に、上記
ペレツトを1350℃で加熱。焼結し、多孔質担体を
作製した。該担体は、MgAl2O4スピネル80モル
%、α−アルミナ20モル%であつた。 次に、硝酸コバルトの水溶液に上記担体を浸漬
し、乾燥後、1350℃、空気中で10時間焼成し、本
発明にかかる触媒を調製した。 なお、該触媒は、粒径2mmφのペレツトであ
り、コバルトが6.5wt%担持させたものである。 次に、上記触媒10mlを内径18mmφのガス変成レ
トルトに充填し、レトルトの外側より加熱炉で
930℃に加熱した。そして、所定の組成比のブタ
ンと空気との混合ガスをSV12000hr-1でレトルト
内に供給した。ガスクロマトグラフイーにより、
生成ガス中の水素(H2)、一酸化炭素(CO)、メ
タン(CH4)、二酸化炭素(CO2)、メタン以外の
炭素水素(NHC)を測定した。その結果を第1
図に示す。 なお、図の横軸の空気過剰率とは、ブタンを完
全に一酸化炭素と水素とに部分酸化するのに要す
る空気量(理論空気量)に対する供給空気量の割
合を示す。 第1図より明らかなように、空気過剰率が1.01
〜1.10の範囲内であれば、CH4とCO2との副生量
の少ないH2とCOとから成る熱処理用ガスを製造
できることがわかる。 また、比較のため、粒径2mmφのムライト
(3Al2O3・2SiO2)担体に7.7wt%のニツケルを担
持させた触媒を用いて、上記と同様にして熱処理
用ガスを製造した。その結果を第2図に示す。比
較例では、生成ガス中にCH4とCO2との副生量が
多くなつている。 実施例 2 MgAl2O4スピネル82モル%、α−アルミナ18
モル%から成る担体にコバルトを6.0wt%担持し
た粒径8〜12mmφのペレツト状触媒を調製した。
該触媒30を内径120mmφのガス変成レトルトに
充填し、ブタンと空気との混合ガスを
SV6000hr-1で上記レトルト内に供給した。その
際、混合ガスの空気過剰率及びレトルト内の加熱
温度を変化させた。生成ガス中のCO2とCH4との
副生量を測定し、その結果を第3図に示す。 第3図より明らかなように、混合ガスの空気過
剰率が1.01〜1.10、温度が850〜1000℃の範囲内
でCH4とCO2との副生量の少ない熱処理用ガスを
製造できることがわかる。 実施例 3 MgAl2O4スピネル80モル%、α−アルミナ20
モル%から成る担体にコバルトを7.7wt%担持し
た触媒であり、粒径が2〜3mmφ、8〜12mmφ及
び30mmφの3種類のものを使用して、以下のよう
に熱処理用ガスを製造した。 すなわち、上記3種類の触媒をそれぞれ2、
ガス変成レトルトに充填し、レトルト内の温度
930℃、SV5000hr-1で空気過剰率1.07のブタンと
空気との混合ガスを上記レトルト内に供給した。
生成したガス中の組成を表に示す。なお、表に
は、レトルトの内径Dと触媒の粒径dと比(D/
d)も示してある。 表より明らかなように、レトルトの内径Dと触
媒の粒径dとの比(D/d)が本発明の範囲内で
あれば、CH4とCO2の副生量の非常に少ない熱処
理用ガスを製造できることがわかる。 なお、浸炭用ガスとしては、不純物の非常に少
ないものが必要とされている。従つて、表より明
らかなように、D/dを本発明の範囲にすること
により、CO2とCH4の副生量が少なく、本発明方
法は、特に浸炭用ガスの製造に極めて適している
ことがわかる。 【表】
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for partially oxidizing hydrocarbons such as butane to produce a heat treatment gas containing hydrogen and carbon monoxide. [Prior Art] A heat treatment gas containing hydrogen and carbon monoxide is used as a carburizing gas in a gas carburizing method or as a reducing atmosphere gas used during metal powder sintering. An example of a method using this heat treatment gas is a gas carburizing method, which is a surface hardening method for steel parts such as gears. This method involves placing a steel product as the material to be treated in a carburizing furnace at 850 to 950°C, and
This is a method in which a carburizing gas containing hydrogen and carbon monoxide is introduced into the steel part to form a hard layer of austenite containing carbon as a solid solution on the surface of the steel part. The above carburizing gas is generally produced by introducing a hydrocarbon such as butane or natural gas and air into a gas conversion retort filled with a catalyst.
As the catalyst in the gas conversion retort, a catalyst made of a porous carrier supporting nickel, cobalt, etc. is used. Inside the above gas conversion retort,
Partial oxidation of hydrocarbons by oxygen in the air is promoted by the catalyst, producing carburizing gas containing carbon monoxide and hydrogen. However, since this method is carried out at a high temperature of 1100 to 1200°C, there are problems with the operation and durability of the gas conversion retort. Furthermore, as the temperature of the carburizing furnace is approximately 900°C as mentioned above, the high-temperature carburizing gas generated at the above-mentioned high temperature must be cooled before use, resulting in a loss in terms of thermal energy. . On the other hand, when carburizing gas is produced at low temperatures by the above method, impurities such as methane (CH 4 ) and carbon dioxide (CO 2 ) in the generated gas are likely to be produced as by-products. In particular, the carburizing gas is required to have a small amount of impurities such as CH 4 and CO 2 , and the conventional methods described above still have points to be improved. [Problems to be solved by the invention] The present invention was made in view of the conventional problems, and is capable of efficiently producing a heat treatment gas with few impurities at a low temperature of 850 to 1000°C. It is intended to provide a method. [Means for Solving the Problems] The present invention provides heat treatment that partially oxidizes hydrocarbons by introducing air and hydrocarbons into a gas conversion retort filled with a catalyst to contain carbon monoxide and hydrogen. In the method for producing gas for industrial use, the catalyst comprises cobalt supported on a carrier consisting of alumina/magnesia spinel and 30 mol% or less of alumina and/or magnesia, and the inner diameter of the gas conversion retort/the diameter of the catalyst It is a granular material having a particle size with a particle size ratio of 6 to 60,
The method for producing a heat treatment gas is characterized in that the temperature in the gas conversion retort is 850 to 1000°C, and the air and hydrocarbons introduced into the gas conversion retort have an air excess ratio of 1.01 to 1.10. In the present invention, the catalyst charged in the gas conversion retort is one that promotes the reaction between air and hydrocarbons, and the catalyst is a carrier consisting of alumina/magnesia spinel and one or both of alumina and magnesia, and cobalt. Use a device that supports In addition, the above-mentioned carrier is one in which alumina/magnesia (MgAl 2 O 4 ) spinel accounts for 70 mol % or more, while one or both of alumina (Al 2 O 3 ) and magnesia (MgO) is present in an amount of 30 mol % or less. It is. The catalyst with the above structure has extremely high activity and durability at low temperatures of 1000° C. or lower, and also has high mechanical strength. Note that even when almost no Al 2 O 3 and MgO are present in the catalyst carrier, the catalyst has the above characteristics. In addition, the above carrier has an average pore diameter of 0.01 to 2μ.
It is preferable that it is a porous body of m. A porous body within this range can further improve the activity of the catalyst. In addition, the amount of cobalt that is the catalyst component supported is 2 to 12% by weight based on the carrier.
(hereinafter referred to as wt%). If the supported amount is less than 2 wt%, the catalyst activity will be low, and if it exceeds 12 wt%, the activity will not improve commensurately with the supported amount. The shape of the catalyst used in the present invention is granular in order to avoid collapse of the catalyst due to thermal expansion (strain). Further, the particle size of the granular catalyst is such that the ratio between the inner diameter of the gas shift retort to be filled and the particle size of the catalyst (inner diameter of retort/particle diameter of catalyst) is in the range of 6 to 60. If the ratio is less than 6, there will be a large amount of gas leakage between air and hydrocarbon, making it difficult for the reaction to proceed (see Examples). Also, this ratio is 60
If it exceeds , the pressure loss within the retort will increase, which is unfavorable for operation. Next, an example of a method for preparing the above catalyst will be explained. First, to prepare the carrier, Al 2 O 3 powder and MgO
There is a method of heating and firing a molded body of a mixed powder with a powder to cause the two to react. In addition, in order to use the catalyst in the form of granules, it is desirable that the molded body of the above-mentioned mixed powder be made into granules. By heating and baking the above,
MgAl 2 O 4 spinel is produced. Since the spinel is produced by the reaction of equimolar amounts of Al 2 O 3 and MgO, it is necessary to mix Al 2 O 3 or MgO in excess of the equimolar amount in the mixed powder. This allows Al 2 O 3 or MgO to remain in the carrier after heating and sintering. Also, Al 2 O 3
By leaving MgO and MgO unreacted, both Al 2 O 3 and MgO can be contained in the carrier. In addition, the equimolar amount of Al 2 O 3 and MgO is expressed as a weight ratio of Al 2 O 3 to MgO.
This corresponds to a case where the amount of (Al 2 O 3 /MgO) is 2.5 times the weight. To give a specific example regarding the above, as shown in Example 1, by sintering a mixed powder of 60 mol% γ-Al 2 O 3 powder and 40 mol % MgO powder, MgO is converted into γ-Al 2 O 3 The excess γ-Al 2 O 3 changes to α-Al 2 O 3 during sintering and remains in the carrier. Therefore, MgAl 2 O 4 spinel accounts for 80 mol % and α-Al 2 O 3 accounts for 20 mol % in the carrier. In addition, in order to obtain a carrier made of a porous material with an average pore diameter of 0.01 to 2 μm, 0.01 μm as Al 2 O 3 powder is required.
Use particles having an average particle size of ~2 μm. Also,
MgO powder can be said to be the optimal binder for Al 2 O 3 powder in the sintered porous body, and its particle size is not particularly limited, but it is necessary to make the pore size of the carrier almost uniform. It is desirable to use particles having an average particle size of 0.1 to 50 μm. The "average particle size" herein means the weight average particle size. In addition,
Any type of Al 2 O 3 such as α-Al 2 O 3 or γ-Al 2 O 3 may be used as Al 2 O 3 . In addition, the heating and firing of the molded body of the mixed powder is 1000
It is preferable to carry out the heating in the range of ~1600°C. Within the above range, a carrier having excellent heat resistance and strength can be obtained. Next, in order to support cobalt as a catalyst component on the above-mentioned carrier, it is carried out in the same manner as in the case of supporting a normal catalyst component. The above carrier is immersed in a raw material solution, dried,
Fire. When the introduction gases of air and hydrocarbons are introduced into the gas conversion retort filled with the above catalyst, the temperature inside the retort is set in the range of 850 to 1000°C. 1000℃
When the temperature is higher, it is necessary to cool the gas for subsequent heat treatment such as carburization, which is inefficient in terms of energy. Also, 850℃
At lower temperatures, the reaction between oxygen in the air and hydrocarbons is less likely to proceed. Further, the excess air ratio of the introduced gas consisting of air and hydrocarbons is set to 1.01 to 1.10. Here, the excess air ratio is the ratio of the amount of supplied air to the amount of air (theoretical air amount) required for the oxygen and hydrocarbons in the air to react and completely change into hydrogen and carbon monoxide ( (ratio of supplied air amount/theoretical air amount).
In the present invention, when the excess air ratio is less than 1.01, the amount of by-product methane (CH 4 ) gas in the heat treatment gas increases, and on the other hand, when it exceeds 1.10, the amount of by-product carbon dioxide (CO 2 ) gas increases. The amount of increases. Furthermore, the space velocity (SV) at which the introduction gas of air and hydrocarbons is introduced into the gas conversion retort is 1000.
It is desirable to set it in the range of ~20000hr -1 . SV is
If it is less than 1000 hr -1 , the time for the products produced by the reaction to stay in the catalyst layer is too long, which tends to cause carbon deposition on the catalyst. Furthermore, when the SV exceeds 20000 hr -1 , hydrocarbons cannot be completely partially oxidized. As described above, the heat treatment gas produced according to the present invention can be used as a carburizing gas, a reducing atmosphere gas used during metal powder sintering, and the like. In particular, it can work effectively when used for carburizing, which requires gas with low impurities such as CH 4 and CO 2 . For example, when the heat treatment gas produced according to the present invention is used as a carburizing gas in a gas carburizing method, the heat treatment gas is
It is preferable to introduce it into the carburizing furnace at ~12000 hr -1 . [Effect of the invention] According to the present invention, at a low temperature of 850 to 1000°C,
A heat treatment gas consisting of hydrogen and carbon monoxide can be produced. Therefore, when using the heat treatment gas produced according to the present invention as a carburizing gas, there is no need to cool it before use. Further, according to the present invention, it is possible to produce a gas for heat treatment with a small amount of by-products of methane and carbon dioxide. Therefore, the heat treatment gas according to the present invention is particularly excellent as a carburizing gas that is required to contain few impurities. Further, according to the present invention, air and hydrocarbons can be introduced into the gas conversion retort at a high space velocity, and a large amount of heat treatment gas can be produced with a small amount of catalyst. [Examples] Examples of the present invention will be described below. Example 1 γ-alumina (Al 2 O 3 ) powder with an average particle size of 1 μm and magnesia (MgO) powder with an average particle size of 50 μm were mixed at a ratio of 60:40 (mol%), and this was mixed with a particle size of approx. It was molded into spherical pellets with a diameter of 2 mm. Next, heat the above pellets at 1350℃. This was sintered to produce a porous carrier. The support was 80 mol% MgAl2O4 spinel and 20 mol% alpha-alumina . Next, the above-mentioned carrier was immersed in an aqueous solution of cobalt nitrate, dried, and then calcined in air at 1350°C for 10 hours to prepare a catalyst according to the present invention. The catalyst was a pellet with a particle size of 2 mm, and 6.5 wt% of cobalt was supported on the catalyst. Next, 10ml of the above catalyst was filled into a gas conversion retort with an inner diameter of 18mmφ, and heated in a heating furnace from the outside of the retort.
Heated to 930°C. Then, a mixed gas of butane and air having a predetermined composition ratio was supplied into the retort at a SV of 12000 hr -1 . By gas chromatography,
Hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO), methane (CH 4 ), carbon dioxide (CO 2 ), and carbon-hydrogen (NHC) other than methane in the generated gas were measured. The result is the first
As shown in the figure. Note that the excess air ratio on the horizontal axis in the figure indicates the ratio of the amount of supplied air to the amount of air (theoretical air amount) required to completely partially oxidize butane into carbon monoxide and hydrogen. As is clear from Figure 1, the excess air ratio is 1.01.
It can be seen that within the range of ~1.10, a heat treatment gas consisting of H 2 and CO with a small amount of CH 4 and CO 2 by-products can be produced. For comparison, a heat treatment gas was produced in the same manner as above using a catalyst in which 7.7 wt% of nickel was supported on a mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ) carrier having a particle size of 2 mmφ. The results are shown in FIG. In the comparative example, the amount of by-products CH 4 and CO 2 in the generated gas is large. Example 2 MgAl 2 O 4 spinel 82 mol%, α-alumina 18
A pellet-like catalyst having a particle size of 8 to 12 mmφ was prepared by supporting 6.0 wt % of cobalt on a carrier consisting of mol %.
The catalyst 30 was packed into a gas conversion retort with an inner diameter of 120 mmφ, and a mixed gas of butane and air was heated.
It was supplied into the above retort at SV6000hr -1 . At that time, the excess air ratio of the mixed gas and the heating temperature in the retort were varied. The amount of CO 2 and CH 4 by-products in the generated gas was measured, and the results are shown in Figure 3. As is clear from Figure 3, it is possible to produce a heat treatment gas with a small amount of CH 4 and CO 2 by-products when the air excess ratio of the mixed gas is in the range of 1.01 to 1.10 and the temperature is in the range of 850 to 1000°C. . Example 3 MgAl 2 O 4 spinel 80 mol%, α-alumina 20
A heat treatment gas was produced in the following manner using catalysts in which 7.7 wt % of cobalt was supported on a carrier consisting of mol % and having particle sizes of 2 to 3 mmφ, 8 to 12 mmφ, and 30 mmφ. That is, each of the above three types of catalysts was used at 2,
Fill the gas conversion retort and check the temperature inside the retort.
A mixed gas of butane and air with an excess air ratio of 1.07 was supplied into the retort at 930°C and SV5000hr -1 .
The composition of the generated gas is shown in the table. In addition, the table shows the inner diameter D of the retort, the particle diameter d of the catalyst, and the ratio (D/
d) is also shown. As is clear from the table, if the ratio (D/d) between the inner diameter D of the retort and the particle size d of the catalyst is within the range of the present invention, it can be used for heat treatment with very small amounts of CH 4 and CO 2 by-products. It turns out that gas can be produced. Note that a carburizing gas that contains very few impurities is required. Therefore, as is clear from the table, by setting D/d within the range of the present invention, the amount of by-products of CO 2 and CH 4 is small, and the method of the present invention is particularly suitable for producing carburizing gas. I know that there is. 【table】

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1及び2図は、それぞれ実施例1の本発明及
び比較例により製造した熱処理用ガス中の組成を
示す図、第3図は、実施例2において製造した熱
処理用ガス中のCH4とCO2との副生量を示す図で
ある。
Figures 1 and 2 are diagrams showing the composition of the heat treatment gas produced according to the present invention in Example 1 and the comparative example, respectively, and Figure 3 shows the composition of CH 4 and CO in the heat treatment gas produced in Example 2. 2 is a diagram showing the amount of by-products with No. 2 .

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 触媒を充填したガス変成レトルト内に空気及
び炭化水素を導入することにより該炭化水素を部
分酸化して一酸化炭素と水素とを含有する熱処理
用ガスを製造する方法において、上記触媒はアル
ミナ・マグネシアスピネルと30モル%以下のアル
ミナ、マグネシアの一方または双方とから成る担
体にコバルトを担持して成ると共に上記ガス変成
レトルトの内径/上記触媒の粒径の比が6〜60と
なる粒径を有する粒状体のものであり、上記ガス
変成レトルト内の温度は850〜1000℃であり、上
記ガス変成レトルト内に導入する空気及び炭化水
素は空気過剰率1.01〜1.10であることを特徴とす
る熱処理用ガスの製造方法。 2 上記ガス変成レトルト内への空気及び炭化水
素の導入は、空間速度1000〜20000hr-1であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の熱処
理用ガスの製造方法。
[Claims] 1. A method for producing a heat treatment gas containing carbon monoxide and hydrogen by partially oxidizing hydrocarbons by introducing air and hydrocarbons into a gas conversion retort filled with a catalyst. The catalyst has cobalt supported on a carrier consisting of alumina/magnesia spinel and 30 mol% or less of alumina and/or magnesia, and the ratio of the inner diameter of the gas conversion retort to the particle size of the catalyst is 6 to 6. The temperature inside the gas conversion retort is 850 to 1000°C, and the air and hydrocarbons introduced into the gas conversion retort have an air excess ratio of 1.01 to 1.10. A method for producing a heat treatment gas, characterized in that: 2. The method for producing a heat treatment gas according to claim 1, wherein the air and hydrocarbons are introduced into the gas conversion retort at a space velocity of 1,000 to 20,000 hr -1 .
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