JPS61149425A - 雰囲気ガス製造方法とその装置 - Google Patents
雰囲気ガス製造方法とその装置Info
- Publication number
- JPS61149425A JPS61149425A JP59278360A JP27836084A JPS61149425A JP S61149425 A JPS61149425 A JP S61149425A JP 59278360 A JP59278360 A JP 59278360A JP 27836084 A JP27836084 A JP 27836084A JP S61149425 A JPS61149425 A JP S61149425A
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- Japan
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- gas
- hydrocarbon fuel
- reaction tube
- endothermic
- combustion burner
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/122—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by capturing or storing CO2
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Industrial Gases (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
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は各種金属の熱処理炉等においそ使用される還元
性の吸熱型ガス及びＮ、を主成分とする中性ガスを同時
に製造することができる雰囲気ガス製造方法とその装置
に関するものである。
性の吸熱型ガス及びＮ、を主成分とする中性ガスを同時
に製造することができる雰囲気ガス製造方法とその装置
に関するものである。
（従来の技術）
鉄鋼の焼鈍炉に代表される熱処理炉等の雰囲気ガスとし
ては還元性の吸熱型ガスと中性のＮ、ガスとが混合され
、あるいは目的に応じて単独で用いられることが多い、
このため従来は第２図に示されるように電気炉（３０）
の内部に触媒反応管（３１）を設置し、その内部に炭化
水素系燃料と空気との混合気を供給して触媒燃焼させ、
排ガスを冷却器（３２）により冷却してＣＯとＨ２とを
主成分とする還元性ガスを製造するとともにガスボンベ
（３３）からＮ２ガスを供給して両者を適宜混合して雰
囲気ガスとして使用していたが、Ｎ２ガスのコストが高
くつく欠点があった。そこで大型の熱処理炉等において
はＰＳＡ法、ＮＸガス法等によるＮ２を主成分とする中
性ガス製造装置を併設して雰囲気ガスを製造しているが
、吸熱型ガスと中性ガスとを別々の装置で製造するため
設備が大型化するうえやはり中性ガスのコストが高くつ
く欠点があった。
ては還元性の吸熱型ガスと中性のＮ、ガスとが混合され
、あるいは目的に応じて単独で用いられることが多い、
このため従来は第２図に示されるように電気炉（３０）
の内部に触媒反応管（３１）を設置し、その内部に炭化
水素系燃料と空気との混合気を供給して触媒燃焼させ、
排ガスを冷却器（３２）により冷却してＣＯとＨ２とを
主成分とする還元性ガスを製造するとともにガスボンベ
（３３）からＮ２ガスを供給して両者を適宜混合して雰
囲気ガスとして使用していたが、Ｎ２ガスのコストが高
くつく欠点があった。そこで大型の熱処理炉等において
はＰＳＡ法、ＮＸガス法等によるＮ２を主成分とする中
性ガス製造装置を併設して雰囲気ガスを製造しているが
、吸熱型ガスと中性ガスとを別々の装置で製造するため
設備が大型化するうえやはり中性ガスのコストが高くつ
く欠点があった。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は上記のような従来の問題点を解決し、１基の装
置によって吸熱型ガスと中性ガスとを同時にかつ低コス
トで製造することができる雰囲気ガス製造方法とその装
置を目的として完成されたものである。
置によって吸熱型ガスと中性ガスとを同時にかつ低コス
トで製造することができる雰囲気ガス製造方法とその装
置を目的として完成されたものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明は炭化水素系燃料と空気との混合気が導入される
触媒反応管をその周囲から表面燃焼バーナーにより加熱
し、触媒反応管の内部で炭化水素系燃料を触媒燃焼させ
てＣＯとＨｚを主成分とする還元性の吸熱型ガスを得る
一方、表面燃焼バーナーの排ガス中に残留酸素を消費す
るに相当する炭化水素系燃料を混合し、これを触媒反応
器中で接触燃焼させて残留酸素を消費させたうえ更にＣ
Ｏ２、Ｎ２０等を除去することにより前記吸熱型ガスと
同時にＮ２を主成分とする中性ガスを得ることを特徴と
する雰囲気ガス製造方法に関する第１の発明と、円筒状
の燃焼面を備えた表面燃焼バーナーの中心部に触媒反応
管を貫通させ、これらの表面燃焼バーナーと触媒反応管
には炭化水素系燃料と空気との混合気を供給する混合気
供給管をそれぞれ接続するとともに、触媒反応管からの
排ガス出口には冷却器を備えた吸熱型ガス導入ラインを
連設し、また前記表面燃焼バーナーの排ガス出口には炭
化水素系燃料混合器、触媒反応器及び吸着塔を順次備え
た中性ガス導出ラインを連設したことを特徴とする雰囲
気ガス製造装置に関する第２の発明とからなるものであ
る。
触媒反応管をその周囲から表面燃焼バーナーにより加熱
し、触媒反応管の内部で炭化水素系燃料を触媒燃焼させ
てＣＯとＨｚを主成分とする還元性の吸熱型ガスを得る
一方、表面燃焼バーナーの排ガス中に残留酸素を消費す
るに相当する炭化水素系燃料を混合し、これを触媒反応
器中で接触燃焼させて残留酸素を消費させたうえ更にＣ
Ｏ２、Ｎ２０等を除去することにより前記吸熱型ガスと
同時にＮ２を主成分とする中性ガスを得ることを特徴と
する雰囲気ガス製造方法に関する第１の発明と、円筒状
の燃焼面を備えた表面燃焼バーナーの中心部に触媒反応
管を貫通させ、これらの表面燃焼バーナーと触媒反応管
には炭化水素系燃料と空気との混合気を供給する混合気
供給管をそれぞれ接続するとともに、触媒反応管からの
排ガス出口には冷却器を備えた吸熱型ガス導入ラインを
連設し、また前記表面燃焼バーナーの排ガス出口には炭
化水素系燃料混合器、触媒反応器及び吸着塔を順次備え
た中性ガス導出ラインを連設したことを特徴とする雰囲
気ガス製造装置に関する第２の発明とからなるものであ
る。
次に本発明を第１図のフローシートを参照しつつ更に詳
細に説明すると、（１）は円筒状の燃焼面（２）を内部
に備えた表面燃焼バーナー、（３）はその中心部を貫通
するように設置された触媒反応管である。表面燃焼バー
ナー（１）は金網等の保形部材の内表面にセラミックフ
ァイバーの積重体を積層した円筒状の燃焼面（２）を備
えたものであり、また触媒反応管（３）は例えば、Ｃ３
ＨＩ＋１．５０□＋５．６ Ｎ ｚ−３Ｇ Ｏ＋ ４
Ｈｚ ＋５．６Ｎオの吸熱反応を促進させるＮｉ触媒を
内蔵したものである。これらの表面燃焼バーナー＋１１
と触媒反応管（３）にはＬＰＧ、ＬＮＧ、プロパンガス
等の炭化水素系燃料と空気との混合気を供給する混合気
供給管（４）、（５）がそれぞれ接続され、特に表面燃
焼バーナー（１）への混合気供給管（４）には空気比を
１．０〜１．１に調整する混合器（６）が設けられてい
る。触媒反応管（３）の上端の排ガス出口には冷却器（
７）を備えた吸熱ガス導出ライン（８）が連設されてお
り、また、表面燃焼バーナー（１）の上部の排気ガス出
口には好ましくは冷却器（９）を通したのち、炭化水素
系燃料混合器（工０）、ｐｔ、Ｐｄ等の接触燃焼触媒が
充填された触媒反応器（１１）、冷却器（１２）及び好
ましくはゼオライトよりなる吸着塔（１３）を順次備え
た中性ガス導出ライン（１４）が連設されている。この
ような装置により雰囲気ガスを製造するには、触媒反応
管（３）の内部へ混合気供給管（５）を介してＬＰＧ、
、ＬＮＧ、ブμパンガス等の炭化水素系燃料と空気との
混合気を供給するとともに、その外周に位置する円筒状
の燃焼面を備えた表面燃焼バーナー（１）に混合気供給
管（４）を通じて空気比が１．０−１．１の混合気を供
給して燃焼させ、触媒反応管（３）を周囲から約１００
０℃に加熱する。この結果、触媒反応管〔３）の内部で
炭化水素系燃料は触媒燃焼してＣｏ、Ｈ，、を主成分と
し多少のＨｚ Ｏを含んだ吸熱型ガスに変化するのでこ
れを冷却器（７）により０℃付近まで冷却してＨ２Ｏを
除去すれば露点が０℃の還元性の吸熱型ガスが得られる
。一方、表面燃焼バーナー（１）の排ガスは好ましくは
冷却器（９）によって３００〜５００℃程度まで冷却さ
れ、炭化水素系燃料混合器（１０）によって排ガス中の
残留酸素を完全に消費するに相当する炭化水素系燃料が
混合されたうえ触媒反応器（１１）の内部で接触燃焼し
て残留酸素を完全に消費し、更に冷却器（１２）で室温
付近まで冷却され、吸着塔（１３）でＣＯ２及びＨｚ
Ｏを除去されて中性ガスとなる。このようにして吸熱型
ガスと中性ガスとがひとつの装置により同時に製造され
るのでこれらのガスを単独で、あるいは混合して雰囲気
ガスとして使用することができ、また中性ガスの製造に
は吸熱型ガスを製造するための加熱源として使用される
表面燃焼バーナーの排ガスを利用するので、全体として
雰囲気ガスの製造コストを極めて低く抑えることができ
る利点がある。
細に説明すると、（１）は円筒状の燃焼面（２）を内部
に備えた表面燃焼バーナー、（３）はその中心部を貫通
するように設置された触媒反応管である。表面燃焼バー
ナー（１）は金網等の保形部材の内表面にセラミックフ
ァイバーの積重体を積層した円筒状の燃焼面（２）を備
えたものであり、また触媒反応管（３）は例えば、Ｃ３
ＨＩ＋１．５０□＋５．６ Ｎ ｚ−３Ｇ Ｏ＋ ４
Ｈｚ ＋５．６Ｎオの吸熱反応を促進させるＮｉ触媒を
内蔵したものである。これらの表面燃焼バーナー＋１１
と触媒反応管（３）にはＬＰＧ、ＬＮＧ、プロパンガス
等の炭化水素系燃料と空気との混合気を供給する混合気
供給管（４）、（５）がそれぞれ接続され、特に表面燃
焼バーナー（１）への混合気供給管（４）には空気比を
１．０〜１．１に調整する混合器（６）が設けられてい
る。触媒反応管（３）の上端の排ガス出口には冷却器（
７）を備えた吸熱ガス導出ライン（８）が連設されてお
り、また、表面燃焼バーナー（１）の上部の排気ガス出
口には好ましくは冷却器（９）を通したのち、炭化水素
系燃料混合器（工０）、ｐｔ、Ｐｄ等の接触燃焼触媒が
充填された触媒反応器（１１）、冷却器（１２）及び好
ましくはゼオライトよりなる吸着塔（１３）を順次備え
た中性ガス導出ライン（１４）が連設されている。この
ような装置により雰囲気ガスを製造するには、触媒反応
管（３）の内部へ混合気供給管（５）を介してＬＰＧ、
、ＬＮＧ、ブμパンガス等の炭化水素系燃料と空気との
混合気を供給するとともに、その外周に位置する円筒状
の燃焼面を備えた表面燃焼バーナー（１）に混合気供給
管（４）を通じて空気比が１．０−１．１の混合気を供
給して燃焼させ、触媒反応管（３）を周囲から約１００
０℃に加熱する。この結果、触媒反応管〔３）の内部で
炭化水素系燃料は触媒燃焼してＣｏ、Ｈ，、を主成分と
し多少のＨｚ Ｏを含んだ吸熱型ガスに変化するのでこ
れを冷却器（７）により０℃付近まで冷却してＨ２Ｏを
除去すれば露点が０℃の還元性の吸熱型ガスが得られる
。一方、表面燃焼バーナー（１）の排ガスは好ましくは
冷却器（９）によって３００〜５００℃程度まで冷却さ
れ、炭化水素系燃料混合器（１０）によって排ガス中の
残留酸素を完全に消費するに相当する炭化水素系燃料が
混合されたうえ触媒反応器（１１）の内部で接触燃焼し
て残留酸素を完全に消費し、更に冷却器（１２）で室温
付近まで冷却され、吸着塔（１３）でＣＯ２及びＨｚ
Ｏを除去されて中性ガスとなる。このようにして吸熱型
ガスと中性ガスとがひとつの装置により同時に製造され
るのでこれらのガスを単独で、あるいは混合して雰囲気
ガスとして使用することができ、また中性ガスの製造に
は吸熱型ガスを製造するための加熱源として使用される
表面燃焼バーナーの排ガスを利用するので、全体として
雰囲気ガスの製造コストを極めて低く抑えることができ
る利点がある。
（実施例）
Ｎｉ触媒が充填された触媒反応管（３）の内部へプロパ
ンガスと空気との混合気を供給する一方、表面燃焼バー
ナー（１）へ空気比が１．０５に調整されたプロパンガ
スと空気との混合気を送り込み表面温度約１１００℃で
表面燃焼させた。この結果、触媒反応管（３）は約１０
００℃に保持されて吸熱反応が進行し、その８００〜９
００℃の排出ガスを冷却器（７）で０℃まで冷却してＨ
２Ｏを除去し、ＣＯ２０〜２５％、Ｈ２３２〜４０％、
ＣＯ□０．１ ％、ＣＨａｏ、０４％、露点０℃の還元
性の吸熱型ガス５Ｎｍ／Ｈｒを得た。また、表面燃焼バ
ーナー（１）からの排ガスは温度９００℃、Ｏｚ１％、
ｃｏ２１２％、Ｈ，Ｏｌ ５％、残部Ｎ２の組成を有す
るものであるが、これを冷却器（９）で４５０℃まで冷
却し、次いで１％の残留酸素を完全に消費するに相当す
る割合のプロパンガスを炭化水素系燃料混合器（１０）
により注入混合し、２ ｇ／Ｒの白金を含有する白金触
媒が充填された触媒反応器（１１）の内部で接触燃焼さ
せて０□濃度を実質的にゼロとし、更に冷却器（１２）
で２０〜３０℃に冷却し、ゼオライトよりなる吸着塔（
１３）でＣｏｇとＨ，Ｏを吸着除去してｏｚｌＯＰＰＭ
以下、Ｃｏ□ １１０００ＰＰ以下、残部ＮＺ 、露点
−４０℃の中性ガス４５ Ｎ ｎ（／ Ｈｒを製造した
。このようにして同時に得られた吸熱型ガス５Ｎポ／
Ｈｒと中性ガス４５Ｎｎ？／Ｈｒとを混合し、Ｃ０５％
、Ｈｚ ８％、残部Ｎ２の雰囲気ガス５０ Ｎ ｎ？
／ Ｈｒとして熱処理炉に注入し、０．４％のＣを含
む中炭素ＷＩ４４００ ｋｇ ／ ｄ ａｙを８００℃
で焼鈍するに使用した。焼鈍品の品質は従来のＮ２ガス
をガスボンベから供給する方法に依った場合と変らず、
雰囲気ガス製造コストは全体で約３０％節減された。
ンガスと空気との混合気を供給する一方、表面燃焼バー
ナー（１）へ空気比が１．０５に調整されたプロパンガ
スと空気との混合気を送り込み表面温度約１１００℃で
表面燃焼させた。この結果、触媒反応管（３）は約１０
００℃に保持されて吸熱反応が進行し、その８００〜９
００℃の排出ガスを冷却器（７）で０℃まで冷却してＨ
２Ｏを除去し、ＣＯ２０〜２５％、Ｈ２３２〜４０％、
ＣＯ□０．１ ％、ＣＨａｏ、０４％、露点０℃の還元
性の吸熱型ガス５Ｎｍ／Ｈｒを得た。また、表面燃焼バ
ーナー（１）からの排ガスは温度９００℃、Ｏｚ１％、
ｃｏ２１２％、Ｈ，Ｏｌ ５％、残部Ｎ２の組成を有す
るものであるが、これを冷却器（９）で４５０℃まで冷
却し、次いで１％の残留酸素を完全に消費するに相当す
る割合のプロパンガスを炭化水素系燃料混合器（１０）
により注入混合し、２ ｇ／Ｒの白金を含有する白金触
媒が充填された触媒反応器（１１）の内部で接触燃焼さ
せて０□濃度を実質的にゼロとし、更に冷却器（１２）
で２０〜３０℃に冷却し、ゼオライトよりなる吸着塔（
１３）でＣｏｇとＨ，Ｏを吸着除去してｏｚｌＯＰＰＭ
以下、Ｃｏ□ １１０００ＰＰ以下、残部ＮＺ 、露点
−４０℃の中性ガス４５ Ｎ ｎ（／ Ｈｒを製造した
。このようにして同時に得られた吸熱型ガス５Ｎポ／
Ｈｒと中性ガス４５Ｎｎ？／Ｈｒとを混合し、Ｃ０５％
、Ｈｚ ８％、残部Ｎ２の雰囲気ガス５０ Ｎ ｎ？
／ Ｈｒとして熱処理炉に注入し、０．４％のＣを含
む中炭素ＷＩ４４００ ｋｇ ／ ｄ ａｙを８００℃
で焼鈍するに使用した。焼鈍品の品質は従来のＮ２ガス
をガスボンベから供給する方法に依った場合と変らず、
雰囲気ガス製造コストは全体で約３０％節減された。
（発明の効果）
本発明は以上の説明からも明らかなように、ひとつの装
置によって吸熱型ガスと中性ガスとを同時にかつ低コス
トで製造できるものであるうえ、従来の雰囲気ガス製造
装置に対比して装置全体を小型化することができる利点
をも有するものであるから、炭素網、銅、アルミニウム
等の金属及びそれらの合金の焼鈍、焼入、焼なまし、ろ
う付は等に使用される熱処理炉のための雰囲気ガス製造
に好適なものとして広〈産業の発展に寄与するものであ
る。
置によって吸熱型ガスと中性ガスとを同時にかつ低コス
トで製造できるものであるうえ、従来の雰囲気ガス製造
装置に対比して装置全体を小型化することができる利点
をも有するものであるから、炭素網、銅、アルミニウム
等の金属及びそれらの合金の焼鈍、焼入、焼なまし、ろ
う付は等に使用される熱処理炉のための雰囲気ガス製造
に好適なものとして広〈産業の発展に寄与するものであ
る。
第１図は本発明の雰囲気ガス製造方法のフローシート、
第２図は従来のフローシートである。 （１）：表面燃焼バーナー、（３）：触媒反応管、（４
）、（５）：混合気供給管、（７）：冷却器、 （１０
） ：炭化水素系燃料混合器、（１１）：触媒反応器
、（１３）：吸着塔。
第２図は従来のフローシートである。 （１）：表面燃焼バーナー、（３）：触媒反応管、（４
）、（５）：混合気供給管、（７）：冷却器、 （１０
） ：炭化水素系燃料混合器、（１１）：触媒反応器
、（１３）：吸着塔。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、炭化水素系燃料と空気との混合気が導入される触媒
反応管をその周囲から表面燃焼バーナーにより加熱し、
触媒反応管の内部で炭化水素系燃料を触媒燃焼させてＣ
ＯとＨ＿２を主成分とする還元性の吸熱型ガスを得る一
方、表面燃焼バーナーの排ガス中に残留酸素を消費する
に相当する炭化水素系燃料を混合し、これを触媒反応器
中で接触燃焼させて残留酸素を消費させたうえ更にＣＯ
＿２、Ｈ＿２Ｏ等を除去することにより前記吸熱型ガス
と同時にＮ＿２を主成分とする中性ガスを得ることを特
徴とする雰囲気ガス製造方法。 ２、円筒状の燃焼面を備えた表面燃焼バーナーの中心部
に触媒反応管を貫通させ、これらの表面燃焼バーナーと
触媒反応管には炭化水素系燃料と空気との混合気を供給
する混合気供給管をそれぞれ接続するとともに、触媒反
応管からの排ガス出口には冷却器を備えた吸熱型ガス導
出ラインを連設し、また前記表面燃焼バーナーの排ガス
出口には炭化水素系燃料混合器、触媒反応器及び吸着塔
を順次備えた中性ガス導出ラインを連設したことを特徴
とする雰囲気ガス製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59278360A JPS61149425A (ja) | 1984-12-25 | 1984-12-25 | 雰囲気ガス製造方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59278360A JPS61149425A (ja) | 1984-12-25 | 1984-12-25 | 雰囲気ガス製造方法とその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61149425A true JPS61149425A (ja) | 1986-07-08 |
Family
ID=17596250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59278360A Pending JPS61149425A (ja) | 1984-12-25 | 1984-12-25 | 雰囲気ガス製造方法とその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61149425A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000072404A (ja) * | 1998-08-28 | 2000-03-07 | Osaka Gas Co Ltd | 水素−窒素混合ガスの製造方法およびその装置 |
| JP2011181490A (ja) * | 2009-12-17 | 2011-09-15 | Topsoee Fuel Cell As | 燃料を低酸素ガスおよび／または高水素ガスに転化するためのガス発生器および方法 |
| JP2012032113A (ja) * | 2010-08-02 | 2012-02-16 | Air Liquide Japan Ltd | 熱処理雰囲気ガスの供給装置および供給方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4979993A (ja) * | 1972-12-11 | 1974-08-01 | ||
| JPS5029489A (ja) * | 1973-02-14 | 1975-03-25 |
-
1984
- 1984-12-25 JP JP59278360A patent/JPS61149425A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4979993A (ja) * | 1972-12-11 | 1974-08-01 | ||
| JPS5029489A (ja) * | 1973-02-14 | 1975-03-25 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000072404A (ja) * | 1998-08-28 | 2000-03-07 | Osaka Gas Co Ltd | 水素−窒素混合ガスの製造方法およびその装置 |
| JP2011181490A (ja) * | 2009-12-17 | 2011-09-15 | Topsoee Fuel Cell As | 燃料を低酸素ガスおよび／または高水素ガスに転化するためのガス発生器および方法 |
| JP2012032113A (ja) * | 2010-08-02 | 2012-02-16 | Air Liquide Japan Ltd | 熱処理雰囲気ガスの供給装置および供給方法 |
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