JPH0418009B2 - - Google Patents
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- JPH0418009B2 JPH0418009B2 JP59003228A JP322884A JPH0418009B2 JP H0418009 B2 JPH0418009 B2 JP H0418009B2 JP 59003228 A JP59003228 A JP 59003228A JP 322884 A JP322884 A JP 322884A JP H0418009 B2 JPH0418009 B2 JP H0418009B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
- C21D1/76—Adjusting the composition of the atmosphere
- C21D1/763—Adjusting the composition of the atmosphere using a catalyst
-
- 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
- Y02P20/10—Process efficiency
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Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、吸熱型ガス変成装置に関し、詳しく
は、鋼部品の焼入れ・焼もどし、あるいは、浸炭
焼入等の熱処理時に使用する吸熱型ガスを、低温
活性触媒を用いて850〜950℃の比較的低温で変成
させることのできる吸熱型ガス変成装置にかか
る。 〔従来技術〕 鋼部品の焼入れ・焼もどし、あるいは、浸炭焼
入等の熱処理時に用いる吸熱型ガスは、従来、い
わゆる、RXガス発生炉と呼ばれる、吸熱型ガス
変成装置によつて製造されている。 そして、このRXガス発生炉は、ニツケル触媒
を充填し、850〜1100℃の高温に保持したレトル
ト内へ、メタン（CH4）、エタン（C3H8）、ブタ
ン（C4H10）等の炭化水素ガスと、空気との混合
ガスを送給し、CO，H2，N2を主成分とし、微量
のCH4，H2Ｏ，Ｃを含む、吸熱型ガスを変成さ
せるものである。 ところで、上記従来のRXガス発生炉に用いら
れるニツケル触媒に比して、比較的低温の850〜
950℃で活性なコバルト触媒を使用した場合、従
来のニツケル触媒使用時には、850〜1100℃の高
温でしか反応させることのできなかつた吸熱型ガ
ス変成反応を、850〜950℃の比較的低温にて、上
述のニツケル触媒と同様の吸熱型ガスを変成でき
ることが明らかとなつた。 さて、炭化水素ガスとして、ブタンに例をとつ
て、その変成反応を観察すると、レトルト内で
は、 C4H10＋2O2＋7.52N2→4CO＋5H2＋7.52N2な
る反応が進行し、この時、以下の平衡反応が維持
されている。 H2＋CO2CO＋H2Ｏ CH4＋CO22CO＋2H2 CH4＋H2ＯCO＋3H2 従つて、各成分の間には、CO≒23％，H2≒29
％，CH4＝微量〜0.2％，CO2＝微量〜2.0％、残
部N2で、互いに平衡状態にある。 そして、ブタンと空気との混合比を変化させる
と、その混合比に応じて、CH4，CO2，H2Ｏ等
の平衡値は変化する。 同時に、CO，H2，N2等の平衡値も変化する
が、その割合は少ない。 ところで、この従来の吸熱型ガス変成法におい
ては、炭化水素ガスと空気の混合ガスが、触媒と
接触して変成反応が進行する前に、炭化水素ガス
が熱分解して、すす(C)を生成すると、平衡状態が
くずれて平衡ガスが得られなくなり、CO，CO2
によるカーボンポテンシヤルの制御が困難となる
欠点がある。 さらに、上述のようにして生成されたすす(C)が
触媒に付着して、触媒活性の低下をきたすという
欠点がある。 上述のような、上述技術の欠点を、具体的な従
来装置に基づいて説明すると、第１図において、
ブタン１の0.86l／minと空気２の8.6l／minから
なる混合ガスを、930℃のレトルト６に送給する
と、100c.c.の触媒７のもとで、15l／minの吸熱型
ガス３が変成できるものである。 ここで、従来の変成装置では、レトルト６にお
ける炭化水素ガスの熱分解を防止するため、急速
加熱部６ａは、細径パイプ数本からなる多管構造
として、加熱炉からの熱を吸収しやすくし、ガス
の急速加熱を促進するようにしてある。 すなわち、この急速加熱部６ａでは、下記のよ
うなブタンの熱分解反応； C4H10→Ｃ↓2CH4＋H2 によるすす(C)の生成を抑制するため、空気、ブタ
ンの混合ガスを急速加熱する必要がある。 しかし、従来の吸熱型ガス変成装置のレトルト
６では、上述のように、細径パイプの多管構造と
して、急速加熱を促進すべく考慮されているもの
の、すす(C)の生成を、完全には抑制することがで
きない欠点がある。 〔発明の目的〕 本発明は、鋼部品の熱処理用雰囲気等に用いる
吸熱型ガスを従来のニツケル触媒に比して低温で
活性なコバルト触媒を用いて予め高温に加熱され
た空気に、直接、室温の炭化水素ガスを混合させ
て、炭化水素ガスを伝熱効率よく加熱し、炭化水
素ガスの加熱速度を速めることによつて、炭化水
素ガスの熱分解を確実に抑制でき、しかも、炭化
水素ガスと空気とを混合しやすい構造とすること
によつて触媒反応による平衡状態の吸熱型ガス
を、効率よく変成することができる、吸熱型ガス
変成装置を提供することを目的としている。 〔発明の構成〕 このような目的は、本発明によれば、触媒を充
填し、高温に保持されたレトルト内において、空
気とブタン等の炭化水素ガスとを供給し、混合さ
せて、吸熱型ガスを変成させる吸熱型ガス変成装
置であつて、 前記レトルトはラバール管状に中央部に絞り部
を有する筒形状をなし、加熱炉内に配設されると
ともに、該レトルト内を前記絞り部を境界とし
て、空気余熱室と触媒を充填した触媒充填部にメ
ツシユ状隔膜にて区画し、レトルトの空気余熱室
側端部には、空気供給源からの供給空気量を測
定・制御する流量計を経て、空気予熱室に送給す
る空気供給管が連結され、また、レトルト内触媒
充填室の前記絞り部側には、加熱炉の炉壁部に配
設された冷却構造を有する断熱材を貫通して配設
され、ブタン等の炭化水素ガス供給量を測定・制
御する流量計を経て、炉外配管によつて導かれた
多方向からの複数の、ブタン等の炭化水素ガス供
給管が連結され、さらに、レトルトの触媒充填室
側端部には、変成された変成ガスを冷却するクー
ラーを有する構造としたことを特徴とした吸熱型
ガス変成装置によつて達成される。 〔発明の作用〕 以下、本発明の作用について説明する。 本発明の吸熱型ガス変成装置と従来の吸熱型ガ
ス変成装置の違いは、炭化水素ガスとしてのブタ
ン加熱構造およびその供給構造にある。 従来の吸熱型ガス変成装置では、室温ブタンを
その10倍の容積の室温空気とともに急速加熱する
構造としているため、ブタンの加熱速度が遅くな
るが、本発明の吸熱型ガス変成装置では、予め高
温に加熱されたブタン量の10倍の容積の空気が、
直接、室温のブタンと接触してブタンを加熱する
ため、伝熱効率が非常によく、従つてブタンの加
熱速度が速くなることから、ブタンの熱分解を十
分に抑制でき、平衡状態の吸熱型ガスを変成する
ことができるのである。 さらに、本発明の吸熱型ガス変成装置において
は、ブタンが空気と混合される以前に単独に加熱
されることを防止するため、ブタン供給管と炉の
間に断熱材が配設されており、かつ、その断熱材
は水冷却される構造となつている。 また、本発明の吸熱型ガス変成装置において
は、空気とブタンを均一に混合させる必要がある
ことから、第２図に示すように、空気とブタンの
合流部において、レトルト６の絞り部６ｄを形成
して、この絞り部６ｄに多方向からブタンを供給
して、均一な混合ガスとして触媒充填室６ｂへ送
給する構造としている。 〔実施例〕 以下、添付図面に基づいて、本発明の実施例を
説明する。 第２図に、本発明の吸熱型ガス変成装置の概略
図を示す。 なお、同実施例において、前記第１図の従来例
と、同一または相当部分については、第１図と同
一の符号を付することにより説明を省略する。 また、この実施例では、炭化水素ガスとして、
ブタンに例をとつて説明する。 本発明の吸熱型ガス変成装置の構成は、第２図
から明らかなように、ブタン流量計４、空気流量
計５、空気予熱室６a′と触媒充填室６ｂが、耐熱
性メツシユ状隔膜６ｃによつて区画されたレトル
ト６、触媒７、クーラ８、加熱炉９からなつてい
る。 そして、従来の吸熱型ガス変成装置と異なる点
は、ブタン１の供給構造である。 さらに、本発明の吸熱型ガス変成装置のポイン
トとして、空気２とブタン１を均一に混合させる
必要があることから、空気２とブタン１の合流部
において、レトルト６の絞り部６ｄを形成し、そ
こへ直交する４方向からブタン１を供給し、均一
な混合ガスとして、触媒充填室６ｂに送給する構
造としている。 このようにして本発明の吸熱型ガス変成装置で
は、空気予熱室６ｄにおいて、930℃の高温に加
熱した、空気２の8.6l／min中に、炉外配管によ
つて室温に保持された、ブタン１の0.86l／min
を、加熱炉９を貫通して配設された断熱材１０に
穿設された直交する４方向の孔から供給し、触媒
充填室６ｂにおいて、ブタン１を急速に加熱した
後、酸素過剰率を1.05として、空気２と混合させ
て、コバルト触媒７により変成された組成を下表
に示す。
は、鋼部品の焼入れ・焼もどし、あるいは、浸炭
焼入等の熱処理時に使用する吸熱型ガスを、低温
活性触媒を用いて850〜950℃の比較的低温で変成
させることのできる吸熱型ガス変成装置にかか
る。 〔従来技術〕 鋼部品の焼入れ・焼もどし、あるいは、浸炭焼
入等の熱処理時に用いる吸熱型ガスは、従来、い
わゆる、RXガス発生炉と呼ばれる、吸熱型ガス
変成装置によつて製造されている。 そして、このRXガス発生炉は、ニツケル触媒
を充填し、850〜1100℃の高温に保持したレトル
ト内へ、メタン（CH4）、エタン（C3H8）、ブタ
ン（C4H10）等の炭化水素ガスと、空気との混合
ガスを送給し、CO，H2，N2を主成分とし、微量
のCH4，H2Ｏ，Ｃを含む、吸熱型ガスを変成さ
せるものである。 ところで、上記従来のRXガス発生炉に用いら
れるニツケル触媒に比して、比較的低温の850〜
950℃で活性なコバルト触媒を使用した場合、従
来のニツケル触媒使用時には、850〜1100℃の高
温でしか反応させることのできなかつた吸熱型ガ
ス変成反応を、850〜950℃の比較的低温にて、上
述のニツケル触媒と同様の吸熱型ガスを変成でき
ることが明らかとなつた。 さて、炭化水素ガスとして、ブタンに例をとつ
て、その変成反応を観察すると、レトルト内で
は、 C4H10＋2O2＋7.52N2→4CO＋5H2＋7.52N2な
る反応が進行し、この時、以下の平衡反応が維持
されている。 H2＋CO2CO＋H2Ｏ CH4＋CO22CO＋2H2 CH4＋H2ＯCO＋3H2 従つて、各成分の間には、CO≒23％，H2≒29
％，CH4＝微量〜0.2％，CO2＝微量〜2.0％、残
部N2で、互いに平衡状態にある。 そして、ブタンと空気との混合比を変化させる
と、その混合比に応じて、CH4，CO2，H2Ｏ等
の平衡値は変化する。 同時に、CO，H2，N2等の平衡値も変化する
が、その割合は少ない。 ところで、この従来の吸熱型ガス変成法におい
ては、炭化水素ガスと空気の混合ガスが、触媒と
接触して変成反応が進行する前に、炭化水素ガス
が熱分解して、すす(C)を生成すると、平衡状態が
くずれて平衡ガスが得られなくなり、CO，CO2
によるカーボンポテンシヤルの制御が困難となる
欠点がある。 さらに、上述のようにして生成されたすす(C)が
触媒に付着して、触媒活性の低下をきたすという
欠点がある。 上述のような、上述技術の欠点を、具体的な従
来装置に基づいて説明すると、第１図において、
ブタン１の0.86l／minと空気２の8.6l／minから
なる混合ガスを、930℃のレトルト６に送給する
と、100c.c.の触媒７のもとで、15l／minの吸熱型
ガス３が変成できるものである。 ここで、従来の変成装置では、レトルト６にお
ける炭化水素ガスの熱分解を防止するため、急速
加熱部６ａは、細径パイプ数本からなる多管構造
として、加熱炉からの熱を吸収しやすくし、ガス
の急速加熱を促進するようにしてある。 すなわち、この急速加熱部６ａでは、下記のよ
うなブタンの熱分解反応； C4H10→Ｃ↓2CH4＋H2 によるすす(C)の生成を抑制するため、空気、ブタ
ンの混合ガスを急速加熱する必要がある。 しかし、従来の吸熱型ガス変成装置のレトルト
６では、上述のように、細径パイプの多管構造と
して、急速加熱を促進すべく考慮されているもの
の、すす(C)の生成を、完全には抑制することがで
きない欠点がある。 〔発明の目的〕 本発明は、鋼部品の熱処理用雰囲気等に用いる
吸熱型ガスを従来のニツケル触媒に比して低温で
活性なコバルト触媒を用いて予め高温に加熱され
た空気に、直接、室温の炭化水素ガスを混合させ
て、炭化水素ガスを伝熱効率よく加熱し、炭化水
素ガスの加熱速度を速めることによつて、炭化水
素ガスの熱分解を確実に抑制でき、しかも、炭化
水素ガスと空気とを混合しやすい構造とすること
によつて触媒反応による平衡状態の吸熱型ガス
を、効率よく変成することができる、吸熱型ガス
変成装置を提供することを目的としている。 〔発明の構成〕 このような目的は、本発明によれば、触媒を充
填し、高温に保持されたレトルト内において、空
気とブタン等の炭化水素ガスとを供給し、混合さ
せて、吸熱型ガスを変成させる吸熱型ガス変成装
置であつて、 前記レトルトはラバール管状に中央部に絞り部
を有する筒形状をなし、加熱炉内に配設されると
ともに、該レトルト内を前記絞り部を境界とし
て、空気余熱室と触媒を充填した触媒充填部にメ
ツシユ状隔膜にて区画し、レトルトの空気余熱室
側端部には、空気供給源からの供給空気量を測
定・制御する流量計を経て、空気予熱室に送給す
る空気供給管が連結され、また、レトルト内触媒
充填室の前記絞り部側には、加熱炉の炉壁部に配
設された冷却構造を有する断熱材を貫通して配設
され、ブタン等の炭化水素ガス供給量を測定・制
御する流量計を経て、炉外配管によつて導かれた
多方向からの複数の、ブタン等の炭化水素ガス供
給管が連結され、さらに、レトルトの触媒充填室
側端部には、変成された変成ガスを冷却するクー
ラーを有する構造としたことを特徴とした吸熱型
ガス変成装置によつて達成される。 〔発明の作用〕 以下、本発明の作用について説明する。 本発明の吸熱型ガス変成装置と従来の吸熱型ガ
ス変成装置の違いは、炭化水素ガスとしてのブタ
ン加熱構造およびその供給構造にある。 従来の吸熱型ガス変成装置では、室温ブタンを
その10倍の容積の室温空気とともに急速加熱する
構造としているため、ブタンの加熱速度が遅くな
るが、本発明の吸熱型ガス変成装置では、予め高
温に加熱されたブタン量の10倍の容積の空気が、
直接、室温のブタンと接触してブタンを加熱する
ため、伝熱効率が非常によく、従つてブタンの加
熱速度が速くなることから、ブタンの熱分解を十
分に抑制でき、平衡状態の吸熱型ガスを変成する
ことができるのである。 さらに、本発明の吸熱型ガス変成装置において
は、ブタンが空気と混合される以前に単独に加熱
されることを防止するため、ブタン供給管と炉の
間に断熱材が配設されており、かつ、その断熱材
は水冷却される構造となつている。 また、本発明の吸熱型ガス変成装置において
は、空気とブタンを均一に混合させる必要がある
ことから、第２図に示すように、空気とブタンの
合流部において、レトルト６の絞り部６ｄを形成
して、この絞り部６ｄに多方向からブタンを供給
して、均一な混合ガスとして触媒充填室６ｂへ送
給する構造としている。 〔実施例〕 以下、添付図面に基づいて、本発明の実施例を
説明する。 第２図に、本発明の吸熱型ガス変成装置の概略
図を示す。 なお、同実施例において、前記第１図の従来例
と、同一または相当部分については、第１図と同
一の符号を付することにより説明を省略する。 また、この実施例では、炭化水素ガスとして、
ブタンに例をとつて説明する。 本発明の吸熱型ガス変成装置の構成は、第２図
から明らかなように、ブタン流量計４、空気流量
計５、空気予熱室６a′と触媒充填室６ｂが、耐熱
性メツシユ状隔膜６ｃによつて区画されたレトル
ト６、触媒７、クーラ８、加熱炉９からなつてい
る。 そして、従来の吸熱型ガス変成装置と異なる点
は、ブタン１の供給構造である。 さらに、本発明の吸熱型ガス変成装置のポイン
トとして、空気２とブタン１を均一に混合させる
必要があることから、空気２とブタン１の合流部
において、レトルト６の絞り部６ｄを形成し、そ
こへ直交する４方向からブタン１を供給し、均一
な混合ガスとして、触媒充填室６ｂに送給する構
造としている。 このようにして本発明の吸熱型ガス変成装置で
は、空気予熱室６ｄにおいて、930℃の高温に加
熱した、空気２の8.6l／min中に、炉外配管によ
つて室温に保持された、ブタン１の0.86l／min
を、加熱炉９を貫通して配設された断熱材１０に
穿設された直交する４方向の孔から供給し、触媒
充填室６ｂにおいて、ブタン１を急速に加熱した
後、酸素過剰率を1.05として、空気２と混合させ
て、コバルト触媒７により変成された組成を下表
に示す。
以上により明らかなように、本発明にかかる吸
熱型ガス変成装置によれば、鋼部品の熱処理用雰
囲気等に用いる吸熱型ガスを従来のニツケル触媒
に比して低温で活性なコバルト触媒を用いて予め
高温に加熱された空気に、直接、室温の炭化水素
ガスを混合させて、炭化水素ガスを伝熱効率よく
加熱し、炭化水素ガスの昇温速度を速めることに
よつて、炭化水素ガスの熱分解を確実に抑制で
き、しかも、炭化水素ガスと空気とを混合しやす
い構造とすることによつて触媒反応による平衡状
態の吸熱型ガスを、効率よく変成することができ
る利点がある。
熱型ガス変成装置によれば、鋼部品の熱処理用雰
囲気等に用いる吸熱型ガスを従来のニツケル触媒
に比して低温で活性なコバルト触媒を用いて予め
高温に加熱された空気に、直接、室温の炭化水素
ガスを混合させて、炭化水素ガスを伝熱効率よく
加熱し、炭化水素ガスの昇温速度を速めることに
よつて、炭化水素ガスの熱分解を確実に抑制で
き、しかも、炭化水素ガスと空気とを混合しやす
い構造とすることによつて触媒反応による平衡状
態の吸熱型ガスを、効率よく変成することができ
る利点がある。
第１図は、従来の吸熱型ガス変成装置の概略
図、第２図は、本発明の吸熱型ガス変成装置の概
略図である。 １……ブタン、２……空気、３……吸熱型ガ
ス、４……ブタン流量計、５……空気流量計、６
……レトルト、６ａ……急速加熱部、６a′……空
気予熱室、６ｂ……触媒充填室、６ｃ……メツシ
ユ状隔膜、６ｄ……絞り部、７……コバルト触
媒、８……クーラ、９……加熱炉、１０……断熱
材、１１……冷却水配管。
図、第２図は、本発明の吸熱型ガス変成装置の概
略図である。 １……ブタン、２……空気、３……吸熱型ガ
ス、４……ブタン流量計、５……空気流量計、６
……レトルト、６ａ……急速加熱部、６a′……空
気予熱室、６ｂ……触媒充填室、６ｃ……メツシ
ユ状隔膜、６ｄ……絞り部、７……コバルト触
媒、８……クーラ、９……加熱炉、１０……断熱
材、１１……冷却水配管。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 触媒を充填し、高温に保持されたレトルト内
において、空気とブタン等の炭化水素ガスとを供
給し、混合させて、吸熱型ガスを変成させる吸熱
型ガス変成装置であつて、 前記レトルトはラバール管状に中央部に絞り部
を有する筒形状をなし、加熱炉内に配設されると
ともに、該レトルト内を前記絞り部を境界とし
て、空気余熱室と触媒を充填した触媒充填部にメ
ツシユ状隔膜にて区画し、レトルトの空気余熱室
側端部には、空気供給源からの供給空気量を測
定・制御する流量計を経て、空気予熱室に送給す
る空気供給管が連結され、また、レトルト内触媒
充填室の前記絞り部側には、加熱炉の炉壁部に配
設された冷却構造を有する断熱材を貫通して配設
され、ブタン等の炭化水素ガス供給量を測定・制
御する流量計を経て、炉外配管によつて導かれた
多方向からの複数の、ブタン等の炭化水素ガス供
給管が連結され、さらに、レトルトの触媒充填室
側端部には、変成された変成ガスを冷却するクー
ラーを有する構造としたことを特徴とした吸熱型
ガス変成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59003228A JPS60149713A (ja) | 1984-01-10 | 1984-01-10 | 吸熱型ガス変成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59003228A JPS60149713A (ja) | 1984-01-10 | 1984-01-10 | 吸熱型ガス変成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60149713A JPS60149713A (ja) | 1985-08-07 |
| JPH0418009B2 true JPH0418009B2 (ja) | 1992-03-26 |
Family
ID=11551588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59003228A Granted JPS60149713A (ja) | 1984-01-10 | 1984-01-10 | 吸熱型ガス変成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60149713A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010024535A (ja) * | 2008-07-24 | 2010-02-04 | Aisin Seiki Co Ltd | 鋼の浸炭処理方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009299163A (ja) * | 2008-06-16 | 2009-12-24 | Ntn Corp | 鋼の熱処理方法、機械部品の製造方法および機械部品 |
-
1984
- 1984-01-10 JP JP59003228A patent/JPS60149713A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010024535A (ja) * | 2008-07-24 | 2010-02-04 | Aisin Seiki Co Ltd | 鋼の浸炭処理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60149713A (ja) | 1985-08-07 |
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