JPS6146239A - 雰囲気ガス製造装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は雰囲気ガスを製造する装置に関し、さらに詳
しくは接触燃焼により雰囲気ガスを製造し、雰囲気炉に
供給するａｉａｃｍする。

（従来の技術） 最近ｌｌＩ素含素置有量い還元性の雰囲気ガスを製造す
る方法として、たとえば特開昭５″７−１４３８号公報
に示されるように、酸化触媒による接触燃焼を利用して
可燃分を含むガスを無炎で完全燃焼させる方法が提案さ
れている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが上記方法においては、一般に酸化触媒として白
金やパラジウム等の貴金属を使用しているので、触媒の
温度が約７００℃以上になると触媒の劣化が著しく、触
媒を頻繁に交換する必要があるため保守の手間と費用が
かさみ、雰囲気ガスの製造コストを引上げる要因となっ
ていた。

この発明は上記従来の欠点を解消するもので、躾媒の寿
命が延び雰囲気ガスの製造コストの低減隼を達成できる
とともに、雰囲気ガスを使用する雰囲気炉における省エ
ネルギ化を達成できる雰囲気ガス製造装置を提供しよう
とするものである。

（問題点を解決するための手段） しかしてこの発明に係る雰囲気ガス製造装置は、ガスが
流通可能な担体に触媒を担持させてなる触媒体を内蔵し
、酸素および燃料を含有する流入ガスを接触燃焼させ低
酸素濃度ガスとして流出させる接触燃焼器と、上記低酸
素濃度ガスを冷却除湿する後処理装置とをそなえた雰囲
気ガス製造装置において、上記触媒体冷却用の熱交換器
を上記接触燃焼器に設け、上記後処理装置のガス出口を
上記熱交−換器の入口に接続して上記雰囲気ガスの全部
または一部を上記熱交換器に尋人する冷却ガス管路と、
上記熱交換器の出口を雰囲気炉に接続する雰囲気ガス供
給管とをそなえたことを特徴とする雰囲気ガス製造装置
である。

（作用） この発明の雰囲気ガス製造装置においては、後処理装置
を流出した低温の雰囲気ガスの全部または一部は、冷却
ガス管路により接触燃焼器に設けた熱交換器に導入され
て接触燃焼器内の燃焼ガスおよび触媒体を冷却し、また
熱交換器の通過により昇温した雰囲気ガスは雰囲気ガス
供給管により雰囲気炉に供給される。

（実施例） 以下第１図および第２図によってこの発明の一実施例を
説明する。

第１図において、１は無酸化雰囲気中で材料の熱処理を
おこなう雰囲気炉で、材料の加熱源としてラジアントチ
ューブ（図示しない）を用いるものであり、このラジア
ントチューブの燃焼排ガスＧおよび燃焼排ガス中に残留
する酸素と反応する化学量論以上の助燃用燃料Ｆは混合
器２に供給されるようになっている。混合器２の出口は
接触燃焼器３に接続されている。接触燃焼器３は第２図
に示すように筒体４内に間隔をおいて好ましくは２個以
上の触媒体５および６を内蔵し、・また筒体４の外側を
外筒７で包囲して二重円筒式の熱交換器８を形成しであ
る。触媒体５および６は、セラミックハニカム等から成
る通気性を有する担体に白金、パラジウムなどの貴金属
触媒を担持させた　　　！ものである。接触燃焼器３の
ガス出口９には、好ましくは除湿用の水冷式の冷却器と
、さらに必要に応じて露点調節用の冷凍礪およびＣＯ２
除去用の吸着塔等とをそなえてなる後処理装置１０が接
続しである。後処理装置１０のガス出口と熱交換器８の
入口１１は冷却ガス管路１２で接□続され、また熱交換
器８の出口１３に接続された雰囲気ガス供給管１４は、
雰囲気炉１に接続されている。

１５は後処理装置１０からのガスを直接雰囲気ガス供給
管１４に合流させるバイパス管路である。

また１６および１７は両管路１２および１５のガス流ｍ
調節用の流量調節弁である。

−上記構成の雰囲気ガス製造装置１８においては、数％
以下の酸素を含む燃焼排ガスＧと該燃焼排ガスＧ中に含
まれる酸素と反応する化学量論以上の助燃用燃料Ｆの混
合ガスＭが接触燃焼器３内に供給８れ、触媒体５および
６を通過する際に触媒作用により燃焼して酸素弁を消費
し、゛低酸素濃度ガスとして後処理装置１０に供給され
る。後処理装置１０により冷却され水分等を除去された
雰囲気ガスＡの全部または一部は、冷却ガス管路１２を
経て熱交換器８内を流通して、接触燃焼器３内を流通す
るガスＢおよび各触媒体５および６を冷却する。これに
よって上流側の触媒体５および下流側の触媒体６は、い
ずれも約６００℃以下の温度に維持することができ、触
媒の劣化を防止できる。

なお雰囲気ガスの製造量および後処理装置１０を流出す
るガス温度等に応じて流量調節弁１６お：＾び１７の開
度を−節し、各触媒体の最高温度を所定値以下に維持す
る。一方熱交換器８を通過した雰囲気ガスＡはガスＢと
の熱交換により約２５０℃程度ｉ昇−し、雰囲気ガス供
給管１４を経て雰囲気炉１内に供給されるので、雰囲気
炉１における加熱用燃料の節減をはかることができるの
である。　　　　゛ 第３図は触媒体冷却用の熱交換器として多管式の熱交換
器２０を用いた実ｔＭ態様を示し、この熱交換器２０は
触媒体５と６の中間部において筒体４内に内装される。

上流側の触媒体５における燃焼により約６００℃程度に
昇温したガスＢは、熱交換器２０部を通過する際に主と
して対流熱伝達により（低温の雰囲気ガスＡによって）
奪熱されて温度降下し、この降温したガスＢにより間接
的に下流側の触媒体６が冷却されるので該触媒体６の温
度も約６００℃以下に維持されるのである。

なお後処理装置１０として冷凍機をも用いる場合は、雰
囲気ガスＡは約４℃程度に降温するため熱交換器８また
は２０において大きな熱交換（６）が得られφ。−従っ
て、たとえば上流側の触媒体５に低温活性が高い白金や
パラジウムなどの貴金属触媒を用いて接触燃焼を開始さ
せ、次いでガスＢおよび耐熱性が高く安価な酸化ニッケ
ルや酸化第二鉄などの卑金属触媒を用いた下流側の触媒
体６を冷却しつつ接触燃焼をおこなわせて残留酸素の消
費をおこなうようにしてもよく、この場合は触媒体のコ
スト低減をはかることができる。また第２図の熱交換器
８を上流側の触媒体５付近のみを包囲する範囲に設けて
、この触媒体５には貴金属触媒を用い、下流側の触媒体
６には卑金属触媒を用いることもでき、この場合も触媒
体のコストが低減化される。

この発明は上記実施例に限定されるものではなく、たと
えば燃焼排ガスＧとしては、雰囲気炉以外の燃焼装置で
発生したガスを用いてもよい。また接触燃焼器内の触媒
体の個数は１個あるいは３個以上としてもよい。さらに
接触燃焼器に設りる熱交換器どしては上記形式以外のも
のを用いてもよい。

（発明の効果） 以上説明したようにこの発明によれば、接触燃焼器に設
けた熱交換器内を流通する低温の雰囲気ガスにより触媒
の昇温が抑制されるので触媒の寿命が延び、触媒体の頻
繁な交換が不要となって雰囲気ガスの製造コストの低減
化を達成できるとともに、雰囲気ガスは熱交換器の通過
により昇温して雰囲気炉に供給されるので、雰囲気炉に
お【プる加熱用燃料あるいは電力等の節減をはかること
ができ省エネルギ化が達成される。

【図面の簡単な説明】

Ｐ５１図はこの発明の一実施例を示す雰囲気ガス　　　
　□製造装置の系統図、第２図は第１図における接触燃
焼器の断面図、第３図は接触燃焼器の他の実施ｇＩＡ様
を示す断面図である。 ３・・・接触燃焼器、４・・・筒体、５・・・触媒体、
６・・・触媒体、７・・・外筒、８・・・熱交換器、１
ｏ・・・後処理装置、１２・・・冷却ガス管路、１４・
・・雰囲気ガス供給管、１８・・・雰囲気ガス製造装置
、２ｏ・・・熱交換器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガスが流通可能な担体に触媒を担持させてなる触媒体を
   内蔵し、酸素および燃料を含有する流入ガスを接触燃焼
   させ低酸素濃度ガスとして流出させる接触燃焼器と、上
   記低酸素濃度ガスを冷却除湿する後処理装置とをそなえ
   た雰囲気ガス製造装置において、上記触媒体冷却用の熱
   交換器を上記接触燃焼器に設け、上記後処理装置のガス
   出口を上記熱交換器の入口に接続して上記雰囲気ガスの
   全部または一部を上記熱交換器に導入する冷却ガス管路
   と、上記熱交換器の出口を雰囲気炉に接続する雰囲気ガ
   ス供給管とをそなえたことを特徴とする雰囲気ガス製造
   装置。