JPS61149426A - 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
- JPS61149426A JPS61149426A JP59278361A JP27836184A JPS61149426A JP S61149426 A JPS61149426 A JP S61149426A JP 59278361 A JP59278361 A JP 59278361A JP 27836184 A JP27836184 A JP 27836184A JP S61149426 A JPS61149426 A JP S61149426A
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- Japan
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- gas
- reaction tube
- endothermic
- catalytic reaction
- combustion burner
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- Pending
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- 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
- 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て使用される還元
性の吸熱型ガス及びＮ２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Ｎ２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Ｎ２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４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Ｈｔ 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Ｎ！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Ｎ２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４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Ｈｔ 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Ｎ！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酸化触媒入りの表面燃焼バー
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Ｈ８を主成分とする還元性の吸
熱型ガスを得る一方、酸化触媒の作用によりＯ２濃度を
実質的にゼロとされた表面燃焼バーナーの排ガスから更
にＣＯｌ、Ｈ２０等を除去することにより前記吸熱型ガ
スと同時にＮｔ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、酸
化触媒入りの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
の排ガス出口には冷却器と吸着塔とを備えた中性ガス導
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酸化触媒入りの表面燃焼バー
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Ｈ８を主成分とする還元性の吸
熱型ガスを得る一方、酸化触媒の作用によりＯ２濃度を
実質的にゼロとされた表面燃焼バーナーの排ガスから更
にＣＯｌ、Ｈ２０等を除去することにより前記吸熱型ガ
スと同時にＮｔ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、酸
化触媒入りの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
の排ガス出口には冷却器と吸着塔とを備えた中性ガス導
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白金、パラジウム、ニッケル、アル
ミニウム、鉄等の酸化触媒とともに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Ｃ！ＨＩ＋１．５０＝＋５．６Ｎｚ→３ＣＯ＋
４）ｆ冨 ＋５．６Ｎ、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（
１）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ンの上部の排気ガス出口には冷却器
（９）と吸着塔（ｌＯ）とを順次備えた中性ガス導出ラ
イン（１１）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、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と
ともに、その外周に位置する円筒状の燃焼面（２）を備
えた酸化触媒入りの表面燃焼バーナー（１１に混合気供
給管（４）を通じて空気比が０．６〜１．０好ましくは
、０９〜１．０の混合気を供給して排ガス中のＯ３濃度
が実質的にゼロとなるよう完全に燃焼させ、触媒反応管
（３）を周囲から約１０００℃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Ｃ０５Ｈｚを主成分とし多少のＨ，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ＨｔＯ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＋１１
の排ガスは酸化触媒の作用により完全燃焼して０□濃度
が実質的にゼロとなっているので、これを冷却器（９）
で室温付近まで冷却し、好ましくはゼオライトよりなる
吸着塔（１０）でＣＯ□及びＨ２０を除去すれば高純度
のＮ２を主成分とする中性ガスとなる。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、Ｎ２を主
成分とする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（１）の
酸化触媒の作用によりｏｚｔＭ度を実質的にゼロとされ
た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白金、パラジウム、ニッケル、アル
ミニウム、鉄等の酸化触媒とともに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Ｃ！ＨＩ＋１．５０＝＋５．６Ｎｚ→３ＣＯ＋
４）ｆ冨 ＋５．６Ｎ、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（
１）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ンの上部の排気ガス出口には冷却器
（９）と吸着塔（ｌＯ）とを順次備えた中性ガス導出ラ
イン（１１）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、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と
ともに、その外周に位置する円筒状の燃焼面（２）を備
えた酸化触媒入りの表面燃焼バーナー（１１に混合気供
給管（４）を通じて空気比が０．６〜１．０好ましくは
、０９〜１．０の混合気を供給して排ガス中のＯ３濃度
が実質的にゼロとなるよう完全に燃焼させ、触媒反応管
（３）を周囲から約１０００℃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Ｃ０５Ｈｚを主成分とし多少のＨ，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ＨｔＯ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＋１１
の排ガスは酸化触媒の作用により完全燃焼して０□濃度
が実質的にゼロとなっているので、これを冷却器（９）
で室温付近まで冷却し、好ましくはゼオライトよりなる
吸着塔（１０）でＣＯ□及びＨ２０を除去すれば高純度
のＮ２を主成分とする中性ガスとなる。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、Ｎ２を主
成分とする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（１）の
酸化触媒の作用によりｏｚｔＭ度を実質的にゼロとされ
た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、白金酸化触媒
入りの表面燃焼バーナー（１）へ空気比が１．０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゛０□濃度が実質的にゼロとなるまで
完全に表面燃焼させた。この結果、触媒反応管（３）は
約１０００℃に保持されて吸熱反応が進行し、その８０
０〜９００℃の排出ガスを冷却器（７）で０℃まで冷却
してＨｌＯを除去し、Ｃ０２０〜２５％、Ｈ２３２〜４
０％、ｃｏｔｏ、１％、ＣＨ，０，０４％、露点０℃の
還元性の吸熱型ガス５ Ｎ ｇ ／ Ｈｒを得た。また
、表面燃焼バーナーｆｉｌからの排ガスは温度９００℃
、０Ｏ２１０ＰＰ以下、Ｃ０２１２％、ＨｚＯ１５％、
残部Ｎ２の組成を有するものであるが、これを冷却器（
９）で２０〜３０℃に冷却し、吸着塔（１０）でＣＯｚ
とＮ２０を吸着除去して○ｚｌＯＰＰＭ以下、ＣＯｚ
ｌＯ００ＰＰＭ以下、残部Ｎ２、露点−４０℃のＮ２ガ
ス４５ Ｎｒｄ／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５ Ｎ ｃｄ ／ Ｈｒと中性ガ
ス４５ Ｎ ｒｒｒ ／ Ｈｒとを混合し、ＣＯ５％、
Ｈｔ ８％、残部Ｎ２の雰囲気ガス５ＯＮ＋ｙｒ／Ｈ
ｒとして熱処理炉に注入し、０．４％のＣを含む中炭素
網４００ｋｇ／ｄａｙを８００℃で焼鈍するに使用した
。焼鈍品の品質は従来の中性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８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、白金酸化触媒
入りの表面燃焼バーナー（１）へ空気比が１．０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゛０□濃度が実質的にゼロとなるまで
完全に表面燃焼させた。この結果、触媒反応管（３）は
約１０００℃に保持されて吸熱反応が進行し、その８０
０〜９００℃の排出ガスを冷却器（７）で０℃まで冷却
してＨｌＯを除去し、Ｃ０２０〜２５％、Ｈ２３２〜４
０％、ｃｏｔｏ、１％、ＣＨ，０，０４％、露点０℃の
還元性の吸熱型ガス５ Ｎ ｇ ／ Ｈｒを得た。また
、表面燃焼バーナーｆｉｌからの排ガスは温度９００℃
、０Ｏ２１０ＰＰ以下、Ｃ０２１２％、ＨｚＯ１５％、
残部Ｎ２の組成を有するものであるが、これを冷却器（
９）で２０〜３０℃に冷却し、吸着塔（１０）でＣＯｚ
とＮ２０を吸着除去して○ｚｌＯＰＰＭ以下、ＣＯｚ
ｌＯ００ＰＰＭ以下、残部Ｎ２、露点−４０℃のＮ２ガ
ス４５ Ｎｒｄ／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５ Ｎ ｃｄ ／ Ｈｒと中性ガ
ス４５ Ｎ ｒｒｒ ／ Ｈｒとを混合し、ＣＯ５％、
Ｈｔ ８％、残部Ｎ２の雰囲気ガス５ＯＮ＋ｙｒ／Ｈ
ｒとして熱処理炉に注入し、０．４％のＣを含む中炭素
網４００ｋｇ／ｄａｙを８００℃で焼鈍するに使用した
。焼鈍品の品質は従来の中性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８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Ｎ２を主成分とする中性ガスと
を同時にかつ低コストで製造できるものであるうえ、酸
化触媒を含ませた表面燃焼バーナーにより０□濃度が実
質的にゼロの排ガスを得られるので従来の雰囲気ガス製
造装置に鮪比して装置全体を極めて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−１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Ｎ２を主成分とする中性ガスと
を同時にかつ低コストで製造できるものであるうえ、酸
化触媒を含ませた表面燃焼バーナーにより０□濃度が実
質的にゼロの排ガスを得られるので従来の雰囲気ガス製
造装置に鮪比して装置全体を極めて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−１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）：酸化触媒入りの表面燃焼バーナー、（３）：触
媒反応管、（４）、（５）：混合気供給管、（７）：冷
却器、（１０）：吸着塔。
第２図は従来のフローシートである。 （１）：酸化触媒入りの表面燃焼バーナー、（３）：触
媒反応管、（４）、（５）：混合気供給管、（７）：冷
却器、（１０）：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酸化触媒入りの表面燃焼バーナー
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Ｈ＿２を主成分とする還元性の吸熱
型ガスを得る一方、酸化触媒の作用によりＯ＿２濃度を
実質的にゼロとされた表面燃焼バーナーの排ガスから更
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、酸化触媒入りの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冷却器と吸着塔とを備えた中性
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 |
|---|---|---|---|
| JP59278361A JPS61149426A (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 |
|---|---|---|---|
| JP59278361A JPS61149426A (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 |
|---|---|
| JPS61149426A true JPS61149426A (ja) | 1986-07-08 |
Family
ID=17596266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59278361A Pending JPS61149426A (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) | JPS61149426A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03109933A (ja) * | 1989-09-22 | 1991-05-09 | Ngk Insulators Ltd | 燃料電池システムの燃料改質装置 |
| JPH03205303A (ja) * | 1989-09-22 | 1991-09-06 | Ngk Insulators Ltd | 燃料電池システムの燃料改質装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4979993A (ja) * | 1972-12-11 | 1974-08-01 |
-
1984
- 1984-12-25 JP JP59278361A patent/JPS61149426A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4979993A (ja) * | 1972-12-11 | 1974-08-01 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03109933A (ja) * | 1989-09-22 | 1991-05-09 | Ngk Insulators Ltd | 燃料電池システムの燃料改質装置 |
| JPH03205303A (ja) * | 1989-09-22 | 1991-09-06 | Ngk Insulators Ltd | 燃料電池システムの燃料改質装置 |
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