JPH08169701A - 熱処理用雰囲気の発生法及び装置 - Google Patents
熱処理用雰囲気の発生法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 鉄金属、非鉄金属、合金、並びに金属及び／
又はセラミック粉末の熱処理用一酸化炭素及び水素雰囲
気の吸熱発生用反応器装置を提供する。 【構成】 非補助熱源と、前記熱源からの熱のすぐ隣に
配置された触媒のための多孔質セラミック担体手段と、
前記担体手段上に配置された貴金属を含有する触媒手段
と、炭化水素ガスと５〜１００％の酸素を含有する酸化
剤ガス混合物とを含む流入ガス源であって、前記非補助
熱源にさらそうとする炭化水素ガス及び酸素を含む流入
ガス源と、前記炭化水素ガス及び酸素を担体及び触媒手
段に向けるための手段であり、ここで該炭化水素ガスが
酸化して一酸化炭素及び水素を含む流出ガスを少なくと
も１０，０００標準ｆｔ3 ／流出ガスＨｒ／使用触媒ｆ
ｔ3 の空間速度で生成するところの手段とから構成す
る。
又はセラミック粉末の熱処理用一酸化炭素及び水素雰囲
気の吸熱発生用反応器装置を提供する。 【構成】 非補助熱源と、前記熱源からの熱のすぐ隣に
配置された触媒のための多孔質セラミック担体手段と、
前記担体手段上に配置された貴金属を含有する触媒手段
と、炭化水素ガスと５〜１００％の酸素を含有する酸化
剤ガス混合物とを含む流入ガス源であって、前記非補助
熱源にさらそうとする炭化水素ガス及び酸素を含む流入
ガス源と、前記炭化水素ガス及び酸素を担体及び触媒手
段に向けるための手段であり、ここで該炭化水素ガスが
酸化して一酸化炭素及び水素を含む流出ガスを少なくと
も１０，０００標準ｆｔ3 ／流出ガスＨｒ／使用触媒ｆ
ｔ3 の空間速度で生成するところの手段とから構成す
る。
Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は、熱処理用雰囲気を発生させる
ための方法及び装置に関し、特には、金属、合金、並び
に金属及びセラミック粉末の熱処理用雰囲気の発生法及
び装置に関する。
ための方法及び装置に関し、特には、金属、合金、並び
に金属及びセラミック粉末の熱処理用雰囲気の発生法及
び装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】炉における金属の熱処理では、不活性ガ
ス典型的には窒素が必要とされる。この窒素には、炉へ
の酸素漏れに対する緩衝を提供するために一酸化炭素及
び水素のような還元性ガスが添加される。
ス典型的には窒素が必要とされる。この窒素には、炉へ
の酸素漏れに対する緩衝を提供するために一酸化炭素及
び水素のような還元性ガスが添加される。
【０００３】鉄及び非鉄金属並びに合金の熱処理、金属
の鑞付け、並びに金属及びセラミック粉末の焼結を実施
するのに必要とされる雰囲気組成物は斯界において周知
である。
の鑞付け、並びに金属及びセラミック粉末の焼結を実施
するのに必要とされる雰囲気組成物は斯界において周知
である。
【０００４】原則として窒素は熱処理温度においてたい
ていの金属及び合金に対して不活性であるけれども、実
際には、炉への酸素の漏れに対する緩衝を提供するため
に雰囲気組成物には一酸化炭素及び水素（ＣＯ及びＨ
2 ）のような還元性元素をしばしば添加しなければなら
ない。
ていの金属及び合金に対して不活性であるけれども、実
際には、炉への酸素の漏れに対する緩衝を提供するため
に雰囲気組成物には一酸化炭素及び水素（ＣＯ及びＨ
2 ）のような還元性元素をしばしば添加しなければなら
ない。
【０００５】炉内に漏れる酸素は存在するＣＯ及びＨ2
と急速に反応して二酸化炭素及び水（ＣＯ2 及びＨ2
Ｏ）を生成するが、ＣＯ／ＣＯ2 及びＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比が
所望の範囲内に止まる限り、様々な熱処理法を成功下に
実施することができる。設定しようとする実際のＣＯ／
ＣＯ2 及びＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比は、鋼の無脱炭焼きなまし、
光輝焼きなまし、脱炭焼きなまし及び制御酸化物なまし
のような関連する特定のプロセスに大きく左右され、そ
してこれらは斯界において周知されている。例えば、鋼
の光輝焼きなましに関して、図１にはＣＯ／ＣＯ2 及び
Ｈ2 ／Ｈ2 Ｏ混合物中の鉄の酸化線図が示されている。
８００℃では、ＣＯ／ＣＯ2 ＞１．４及びＨ2 ／Ｈ2 Ｏ
＞１．８の雰囲気は鋼を酸化せず（点Ｂ）、実際にＣＯ
／ＣＯ2 ＝５及びＨ2 ／Ｈ2 Ｏ＝６の雰囲気（図１にお
いて点Ａ）を有益下に使用することができる。というの
は、それはＯ2 漏れに対して適切な緩衝を有しているか
らである。
と急速に反応して二酸化炭素及び水（ＣＯ2 及びＨ2
Ｏ）を生成するが、ＣＯ／ＣＯ2 及びＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比が
所望の範囲内に止まる限り、様々な熱処理法を成功下に
実施することができる。設定しようとする実際のＣＯ／
ＣＯ2 及びＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比は、鋼の無脱炭焼きなまし、
光輝焼きなまし、脱炭焼きなまし及び制御酸化物なまし
のような関連する特定のプロセスに大きく左右され、そ
してこれらは斯界において周知されている。例えば、鋼
の光輝焼きなましに関して、図１にはＣＯ／ＣＯ2 及び
Ｈ2 ／Ｈ2 Ｏ混合物中の鉄の酸化線図が示されている。
８００℃では、ＣＯ／ＣＯ2 ＞１．４及びＨ2 ／Ｈ2 Ｏ
＞１．８の雰囲気は鋼を酸化せず（点Ｂ）、実際にＣＯ
／ＣＯ2 ＝５及びＨ2 ／Ｈ2 Ｏ＝６の雰囲気（図１にお
いて点Ａ）を有益下に使用することができる。というの
は、それはＯ2 漏れに対して適切な緩衝を有しているか
らである。
【０００６】この種の緩衝された雰囲気を生成する公知
の方法は、２つの主なカテゴリーに分類される。第一の
カテゴリーは、吸熱発生器（エンドジェネレーター）、
発熱発生器（エキソジェネレーター）、アンモニア解離
器（デソシエーター）から発生された雰囲気である。こ
れらの雰囲気は安価であるが、しかしそれらはかさばっ
た装置を必要とし、集中保全型であり、そしてその雰囲
気は一致性を欠く場合が多い。第二のカテゴリーは、極
低温窒素及び水素又はメタノールの混合物から作られた
雰囲気である。これらの雰囲気は高い純度を有しそして
極めて制御しやすいが、しかし極めて高価でもある。
の方法は、２つの主なカテゴリーに分類される。第一の
カテゴリーは、吸熱発生器（エンドジェネレーター）、
発熱発生器（エキソジェネレーター）、アンモニア解離
器（デソシエーター）から発生された雰囲気である。こ
れらの雰囲気は安価であるが、しかしそれらはかさばっ
た装置を必要とし、集中保全型であり、そしてその雰囲
気は一致性を欠く場合が多い。第二のカテゴリーは、極
低温窒素及び水素又はメタノールの混合物から作られた
雰囲気である。これらの雰囲気は高い純度を有しそして
極めて制御しやすいが、しかし極めて高価でもある。
【０００７】上記用途に対する熱処理雰囲気を提供する
ためのいくつかの工業的に実施された又は提案された技
術が知られている。１つの技術は発熱発生器を使用する
ものであり、この場合には耐火材内張り又は直接水冷式
燃焼室で雰囲気が発生されそしてポンプ装置から１つ又
は２つのバーナーに制御した比の天然ガスと空気との混
合物が送られる。この発生器には、反応で生成した水の
一部分を除去した後に燃焼生成物が排出されるところの
冷却器が設けられる。鉄の焼きなましに一般的に使用さ
れる発熱発生器には２つの種類があり、そしてリッチ・
レイショ（richratio）発熱発生器では空気対燃料比は
典型的には約６である。水を冷却させてその大部分を除
去した後の燃焼雰囲気は、典型的には、５％のＣＯ2 、
１１％のＣＯ、１４％のＨ2 及び６９％のＮ2 よりな
る。発生されたガス雰囲気は低いＣＯ／ＣＯ2 比を有し
そして脱炭性であるけれども、その雰囲気は鉄材料の無
酸化物なましに好適である。他の種類は精製発熱発生器
であり、ここでは燃焼ガスは圧縮されそしてＣＯ2 及び
Ｈ2 Ｏはモレキュラシーブ床での圧力スイング吸着によ
って除去される。雰囲気は、鉄材料の無脱炭及び無酸化
物なましに好適である。
ためのいくつかの工業的に実施された又は提案された技
術が知られている。１つの技術は発熱発生器を使用する
ものであり、この場合には耐火材内張り又は直接水冷式
燃焼室で雰囲気が発生されそしてポンプ装置から１つ又
は２つのバーナーに制御した比の天然ガスと空気との混
合物が送られる。この発生器には、反応で生成した水の
一部分を除去した後に燃焼生成物が排出されるところの
冷却器が設けられる。鉄の焼きなましに一般的に使用さ
れる発熱発生器には２つの種類があり、そしてリッチ・
レイショ（richratio）発熱発生器では空気対燃料比は
典型的には約６である。水を冷却させてその大部分を除
去した後の燃焼雰囲気は、典型的には、５％のＣＯ2 、
１１％のＣＯ、１４％のＨ2 及び６９％のＮ2 よりな
る。発生されたガス雰囲気は低いＣＯ／ＣＯ2 比を有し
そして脱炭性であるけれども、その雰囲気は鉄材料の無
酸化物なましに好適である。他の種類は精製発熱発生器
であり、ここでは燃焼ガスは圧縮されそしてＣＯ2 及び
Ｈ2 Ｏはモレキュラシーブ床での圧力スイング吸着によ
って除去される。雰囲気は、鉄材料の無脱炭及び無酸化
物なましに好適である。
【０００８】他の公知の技術は、窒素又はオキソガス
（oxogas）で希釈される吸熱発生器を使用するものであ
る。吸熱発生器では、空気対天然ガス比は、典型的に
は、完全燃焼の２５％に近い。反応は触媒床（通常、Ｎ
ｉ担持アルミナブリック）で行われ、そして反応を維持
するために外部熱を供給しなければならない。吸熱発生
器からのガス組成物は、おおよそ２０％のＨ2 、４０％
のＣＯ、残部の水を含有する。焼きなまし用途ではこの
ガスは炉内においてＮ2 ガスで希釈される。このＮ2
は、極低温分離からのもの又は膜若しくはＰＳＡからの
不純Ｎ2 であってよい。別法として、エンドガス（endg
as）は発熱発生器からのオキソガスで希釈されることが
できる。
（oxogas）で希釈される吸熱発生器を使用するものであ
る。吸熱発生器では、空気対天然ガス比は、典型的に
は、完全燃焼の２５％に近い。反応は触媒床（通常、Ｎ
ｉ担持アルミナブリック）で行われ、そして反応を維持
するために外部熱を供給しなければならない。吸熱発生
器からのガス組成物は、おおよそ２０％のＨ2 、４０％
のＣＯ、残部の水を含有する。焼きなまし用途ではこの
ガスは炉内においてＮ2 ガスで希釈される。このＮ2
は、極低温分離からのもの又は膜若しくはＰＳＡからの
不純Ｎ2 であってよい。別法として、エンドガス（endg
as）は発熱発生器からのオキソガスで希釈されることが
できる。
【０００９】更に他の技術は窒素／メタノール系を使用
するものであり、この場合にはメタノールは炉に直接導
入されそして炉温度においてＨ2 及びＣＯに解離する。
メタノール１ガロン当たり約７５ＣＦのＣＯ及び１５０
ＣＦのＨ2 が生成される。また、焼きなましに所望の雰
囲気を得るためにＮ2 も注入される。このＮ2 は、極低
温分離からのもの又は膜若しくはＰＳＡからの不純Ｎ2
であってよい。
するものであり、この場合にはメタノールは炉に直接導
入されそして炉温度においてＨ2 及びＣＯに解離する。
メタノール１ガロン当たり約７５ＣＦのＣＯ及び１５０
ＣＦのＨ2 が生成される。また、焼きなましに所望の雰
囲気を得るためにＮ2 も注入される。このＮ2 は、極低
温分離からのもの又は膜若しくはＰＳＡからの不純Ｎ2
であってよい。
【００１０】更に他の公知技術は内部配置型吸熱発生器
を使用するものであり、この場合では吸熱発生器は炉の
内部に配置され、これによってエネルギーが節約され且
つ外部発生器の床空間所要量が排除される。この内部発
生器にはそれ自身の電気加熱器が設けられ、そして貴金
属触媒がより高い効率及びより低い空間所要量で使用さ
れる。焼きなまし用途では、Ｎ2 によるエンドガスの希
釈を使用することができる。このＮ2 は、極低温分離か
らのもの又は膜若しくはＰＳＡからの不純Ｎ2であって
よい。
を使用するものであり、この場合では吸熱発生器は炉の
内部に配置され、これによってエネルギーが節約され且
つ外部発生器の床空間所要量が排除される。この内部発
生器にはそれ自身の電気加熱器が設けられ、そして貴金
属触媒がより高い効率及びより低い空間所要量で使用さ
れる。焼きなまし用途では、Ｎ2 によるエンドガスの希
釈を使用することができる。このＮ2 は、極低温分離か
らのもの又は膜若しくはＰＳＡからの不純Ｎ2であって
よい。
【００１１】更に他の技術は、不純窒素の吸熱転換が使
用されるものである。この方法では、膜によって発生さ
れた窒素中に存在するＯ2 をＨ2 及びＣＯに転換させる
のに吸熱発生器型反応器が使用される。典型的な膜窒素
純度は低い（３〜５％の間）。得られた雰囲気は５〜８
％のＣＯ及び１０〜１６％のＨ2 を有する。これらの低
いＯ2 濃度ではごく少量の熱しか発生されないので、反
応体を予熱することが必要である。
用されるものである。この方法では、膜によって発生さ
れた窒素中に存在するＯ2 をＨ2 及びＣＯに転換させる
のに吸熱発生器型反応器が使用される。典型的な膜窒素
純度は低い（３〜５％の間）。得られた雰囲気は５〜８
％のＣＯ及び１０〜１６％のＨ2 を有する。これらの低
いＯ2 濃度ではごく少量の熱しか発生されないので、反
応体を予熱することが必要である。
【００１２】最後に、他の技術は、不純窒素の現場での
転換を使用するものである。膜又はＰＳＡから得られた
窒素に予定量の水素及び／又は炭化水素を予備混合しそ
してこの混合物を炉の熱帯域に注入する様々な方法が提
案されている。水素及び／又は炭化水素の使用量は、不
純窒素中の酸素を完全な酸化生成物ＣＯ2 及びＨ2 Ｏに
転換させるのに要する量の数倍である。注入の位置及び
方法は厳格である。
転換を使用するものである。膜又はＰＳＡから得られた
窒素に予定量の水素及び／又は炭化水素を予備混合しそ
してこの混合物を炉の熱帯域に注入する様々な方法が提
案されている。水素及び／又は炭化水素の使用量は、不
純窒素中の酸素を完全な酸化生成物ＣＯ2 及びＨ2 Ｏに
転換させるのに要する量の数倍である。注入の位置及び
方法は厳格である。
【００１３】上記の公知技術はすベて、完全に満足な熱
処理用雰囲気を提供しないという欠陥を有している。発
熱発生器は、維持することが必要な別個の装置である。
燃焼ガスの冷却及びその後の再加熱には熱的な非効率が
伴う。冷媒乾燥機を付設した又はしていないリッチレイ
ショ発熱発生器は操作するのが比較的簡単であり、そし
て投下資本が適度である。しかしながら、得られる雰囲
気は高品質ではなく且つ無脱炭焼きなましには不向きで
ある。精製発熱発生器雰囲気は高品質であるが、しかし
投下資本及び操作コストが高い。というのは、それには
燃焼ガスの圧縮が伴いそしてモレキュラシーブ床の使用
時に損失が生じるからである。
処理用雰囲気を提供しないという欠陥を有している。発
熱発生器は、維持することが必要な別個の装置である。
燃焼ガスの冷却及びその後の再加熱には熱的な非効率が
伴う。冷媒乾燥機を付設した又はしていないリッチレイ
ショ発熱発生器は操作するのが比較的簡単であり、そし
て投下資本が適度である。しかしながら、得られる雰囲
気は高品質ではなく且つ無脱炭焼きなましには不向きで
ある。精製発熱発生器雰囲気は高品質であるが、しかし
投下資本及び操作コストが高い。というのは、それには
燃焼ガスの圧縮が伴いそしてモレキュラシーブ床の使用
時に損失が生じるからである。
【００１４】希釈吸熱ガスは高品質雰囲気をもたらす。
しかしながら、吸熱発生器は発熱発生器よりも操作する
のに費用がかかり、そしてこれにも制御し且つ維持しな
ければならない別個の装置が伴う。雰囲気の再加熱によ
る熱的な非効率も、吸熱発生器の場合における１つの不
利益である。
しかしながら、吸熱発生器は発熱発生器よりも操作する
のに費用がかかり、そしてこれにも制御し且つ維持しな
ければならない別個の装置が伴う。雰囲気の再加熱によ
る熱的な非効率も、吸熱発生器の場合における１つの不
利益である。
【００１５】窒素／メタノールは、低い投下資本及び維
持コストを有する高品質雰囲気をもたらす。しかしなが
ら、操作コストはメタノールの高コストのために高くな
る。また、熱効率も低い。というのは、炉はメタノール
を解離し且つ注入されたガスを炉温度にするための熱を
供給しなければならないからである。
持コストを有する高品質雰囲気をもたらす。しかしなが
ら、操作コストはメタノールの高コストのために高くな
る。また、熱効率も低い。というのは、炉はメタノール
を解離し且つ注入されたガスを炉温度にするための熱を
供給しなければならないからである。
【００１６】内部配置型吸熱発生器は、技術において比
較的新しいものである。それらの主な利点は、別個の発
生器が全く必要とされないことである。発生器の生産量
を制御して複製を回避するために炉雰囲気の制御が使用
される。反応熱は失われないので、熱効率が高い。自立
型発生器におけるように標準ニッケル又は貴金属リホー
ミング触媒が使用される。リホーミング反応は緩慢であ
るので空間速度が低く、従ってこれは系を大型にする
（これは内部配置型系の１つの不利益である）。例え
ば、１つの市販系について言えば、８００ＳＣＦＨのエ
ンドガスをもたらす内部配置型発生器は直径が１０．５
ｉｎでそして長さが３２ｉｎである。
較的新しいものである。それらの主な利点は、別個の発
生器が全く必要とされないことである。発生器の生産量
を制御して複製を回避するために炉雰囲気の制御が使用
される。反応熱は失われないので、熱効率が高い。自立
型発生器におけるように標準ニッケル又は貴金属リホー
ミング触媒が使用される。リホーミング反応は緩慢であ
るので空間速度が低く、従ってこれは系を大型にする
（これは内部配置型系の１つの不利益である）。例え
ば、１つの市販系について言えば、８００ＳＣＦＨのエ
ンドガスをもたらす内部配置型発生器は直径が１０．５
ｉｎでそして長さが３２ｉｎである。
【００１７】かかる発生器の例は、「熱処理における処
理用ガスの改良製造法」と題するボーケ氏外の１９９２
年１１月３日付け発行の米国特許第５．１６０，３８０
号に記載されている。
理用ガスの改良製造法」と題するボーケ氏外の１９９２
年１１月３日付け発行の米国特許第５．１６０，３８０
号に記載されている。
【００１８】膜窒素中の酸素のＣＯ及びＨ2 への吸熱転
換は外部吸熱発生器の不利益をすべて有し、そして空気
／天然ガスの場合に対するよりも実質上多い熱が供給さ
れなければならない。熱効率は低く、そして投下資本が
高い。
換は外部吸熱発生器の不利益をすべて有し、そして空気
／天然ガスの場合に対するよりも実質上多い熱が供給さ
れなければならない。熱効率は低く、そして投下資本が
高い。
【００１９】不純窒素のその場所での転換には触媒の使
用は必要でない。これらの方法の主な不利益は、不純窒
素中の酸素が初期において全酸化生成物Ｈ2 Ｏ及びＣＯ
2 を生じることである。もしもＨ2 のみを使用するなら
ば、所望のＨ2 ／Ｈ2 Ｏ及びＣＯ2 を得るのに十分なＨ
2 が供給されなければならない。外部Ｈ2 源の必要性が
この方法を費用のかかるものにしている。もしもメタン
又はプロパンのような炭化水素を使用するならば、十分
な過剰の炭化水素を加えることによって炉でのＣＯ2 及
びＨ2 Ｏのリホーミングによって所望のＣＯ／ＣＯ2 及
びＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比が得られる。これらのリホーミング反
応は、特にメタンを使用するときには典型的な熱処理温
度において緩慢である。この例は図２に示されている。
もしも炉温度が十分なリホーミングを行うのに十分なだ
け高く且つガス滞留時間が十分なだけ長い場合にだけ所
望の雰囲気を得ることができる。それ故に、ガス組成
は、炉の操作に依存している。
用は必要でない。これらの方法の主な不利益は、不純窒
素中の酸素が初期において全酸化生成物Ｈ2 Ｏ及びＣＯ
2 を生じることである。もしもＨ2 のみを使用するなら
ば、所望のＨ2 ／Ｈ2 Ｏ及びＣＯ2 を得るのに十分なＨ
2 が供給されなければならない。外部Ｈ2 源の必要性が
この方法を費用のかかるものにしている。もしもメタン
又はプロパンのような炭化水素を使用するならば、十分
な過剰の炭化水素を加えることによって炉でのＣＯ2 及
びＨ2 Ｏのリホーミングによって所望のＣＯ／ＣＯ2 及
びＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比が得られる。これらのリホーミング反
応は、特にメタンを使用するときには典型的な熱処理温
度において緩慢である。この例は図２に示されている。
もしも炉温度が十分なリホーミングを行うのに十分なだ
け高く且つガス滞留時間が十分なだけ長い場合にだけ所
望の雰囲気を得ることができる。それ故に、ガス組成
は、炉の操作に依存している。
【００２０】本出願の主題に関する他の技術背景の文献
は次の通りである。
は次の通りである。
【００２１】「非鉄金属及び合金の熱処理用雰囲気」と
題するガルグ氏外の１９９４年３月２９日付け発行の米
国特許第５，２９８，０９０号には、５％までの残留酸
素を含有する非極低温製造窒素から非鉄金属及び合金の
焼きなまし、鑞付け及び焼結に好適な低コスト雰囲気の
製造法が開示されている。この方法に従えば、好適な雰
囲気は、１）残留酸素を含有する非極低温製造窒素を所
望の温度に予熱し、２）それに化学量論的量よりも多い
炭化水素ガスを混合し、３）それを白金族の金属触媒を
充填した反応器に通して残留酸素を極めて低いレベルに
減少させ且つそれを水分と二酸化炭素との混合物に転換
し、そして４）反応器流出流れを炉で非鉄金属及び合金
の焼きなまし、鑞付け及び焼結に使用することによって
製造される。この開示される方法の重要な特徴として
は、１）残留酸素を含有する非極低温製造窒素をある最
低の温度に予熱すること、２）予熱された窒素流れに化
学量論的量よりも多い炭化水素ガスを添加すること、
３）白金族の金属触媒を使用して酸素と炭化水素ガスと
の間の反応を開始し且つ維持することが挙げられる。
題するガルグ氏外の１９９４年３月２９日付け発行の米
国特許第５，２９８，０９０号には、５％までの残留酸
素を含有する非極低温製造窒素から非鉄金属及び合金の
焼きなまし、鑞付け及び焼結に好適な低コスト雰囲気の
製造法が開示されている。この方法に従えば、好適な雰
囲気は、１）残留酸素を含有する非極低温製造窒素を所
望の温度に予熱し、２）それに化学量論的量よりも多い
炭化水素ガスを混合し、３）それを白金族の金属触媒を
充填した反応器に通して残留酸素を極めて低いレベルに
減少させ且つそれを水分と二酸化炭素との混合物に転換
し、そして４）反応器流出流れを炉で非鉄金属及び合金
の焼きなまし、鑞付け及び焼結に使用することによって
製造される。この開示される方法の重要な特徴として
は、１）残留酸素を含有する非極低温製造窒素をある最
低の温度に予熱すること、２）予熱された窒素流れに化
学量論的量よりも多い炭化水素ガスを添加すること、
３）白金族の金属触媒を使用して酸素と炭化水素ガスと
の間の反応を開始し且つ維持することが挙げられる。
【００２２】「非極低温製造窒素と炭化水素ガスとの混
合物を使用する熱処理用雰囲気の現場発生法」と題する
ボンナー氏外の１９９３年１１月９日付け発行の米国特
許第５，２５９，８９３号には、５％までの残留酸素を
含有する非極低温製造窒素から連続炉において鉄金属、
非鉄金属及び合金の焼きなまし及び熱処理、金属の鑞付
け、金属へのガラスのシーリング、並びに金属及びセラ
ミック粉末の焼結に好適な低コスト雰囲気の現場発生法
が開示されている。開示される方法は、残留酸素を含有
する窒素ガスに予定量の炭化水素ガスを混合し、このガ
ス状混合物を新規な装置を介して連続熱処理炉の熱帯域
に供給し、残留酸素を水分と二酸化炭素との混合物、水
分と水素と一酸化炭素と二酸化炭素との混合物又は一酸
化炭素と水分と水素との混合物のような受け入れ可能な
形態に転換し、そして得られたガス状混合物を使用して
金属及び合金の焼きなまし及び熱処理、金属の鑞付け、
金属及びセラミック粉末の焼結並びに金属へのガラスの
シーリングを行うことを包含する。
合物を使用する熱処理用雰囲気の現場発生法」と題する
ボンナー氏外の１９９３年１１月９日付け発行の米国特
許第５，２５９，８９３号には、５％までの残留酸素を
含有する非極低温製造窒素から連続炉において鉄金属、
非鉄金属及び合金の焼きなまし及び熱処理、金属の鑞付
け、金属へのガラスのシーリング、並びに金属及びセラ
ミック粉末の焼結に好適な低コスト雰囲気の現場発生法
が開示されている。開示される方法は、残留酸素を含有
する窒素ガスに予定量の炭化水素ガスを混合し、このガ
ス状混合物を新規な装置を介して連続熱処理炉の熱帯域
に供給し、残留酸素を水分と二酸化炭素との混合物、水
分と水素と一酸化炭素と二酸化炭素との混合物又は一酸
化炭素と水分と水素との混合物のような受け入れ可能な
形態に転換し、そして得られたガス状混合物を使用して
金属及び合金の焼きなまし及び熱処理、金属の鑞付け、
金属及びセラミック粉末の焼結並びに金属へのガラスの
シーリングを行うことを包含する。
【００２３】「窒素、酸素、水分及び還元性ガスの予備
加熱混合雰囲気中での炭素鋼の焼きなまし」と題するボ
ンナー氏外の１９９３年１０月１９日付け発行の米国特
許第５，２５４，１８０号には、非極低温製造窒素から
炭素鋼の酸化物なまし及び脱炭焼きなましに好適な高水
分含有窒素基材雰囲気の改良製造法が開示されている。
これらの窒素基材雰囲気は、５．０容量％以下の残留酸
素を含有する非極低温製造窒素に特定量の水素を混合
し、このガス状供給混合物を加湿し、ガス状混合物を分
散器を介して炉の熱帯域に供給し、そしてその中に存在
する残留酸素を現場で水分に転換させることによって製
造される。この発明に従えば、好適な雰囲気の製造に必
要な水素の量は、供給ガスを加湿すると同時にその中の
残留酸素レベルを制御することによって最小限にするこ
とができる。この発明の重要な特徴としては、ａ）供給
ガスを加湿してからそれを約６００℃よりも上で操作さ
れる炉の熱帯域に導入すること、ｂ）供給ガス中の残留
酸素レベルを水素消費量を最小限にするような態様で選
択すること、ｃ）供給ガス中に存在する残留酸素を完全
に水分に転換させ且つ炉の熱帯域におけるｐＨ2 ／ｐＨ
2 Ｏ比を炭素鋼の酸化物なましでは約２よりも下にそし
て脱炭焼きなましでは少なくとも２に維持するのに十分
な量の水素を使用することが挙げられる。
加熱混合雰囲気中での炭素鋼の焼きなまし」と題するボ
ンナー氏外の１９９３年１０月１９日付け発行の米国特
許第５，２５４，１８０号には、非極低温製造窒素から
炭素鋼の酸化物なまし及び脱炭焼きなましに好適な高水
分含有窒素基材雰囲気の改良製造法が開示されている。
これらの窒素基材雰囲気は、５．０容量％以下の残留酸
素を含有する非極低温製造窒素に特定量の水素を混合
し、このガス状供給混合物を加湿し、ガス状混合物を分
散器を介して炉の熱帯域に供給し、そしてその中に存在
する残留酸素を現場で水分に転換させることによって製
造される。この発明に従えば、好適な雰囲気の製造に必
要な水素の量は、供給ガスを加湿すると同時にその中の
残留酸素レベルを制御することによって最小限にするこ
とができる。この発明の重要な特徴としては、ａ）供給
ガスを加湿してからそれを約６００℃よりも上で操作さ
れる炉の熱帯域に導入すること、ｂ）供給ガス中の残留
酸素レベルを水素消費量を最小限にするような態様で選
択すること、ｃ）供給ガス中に存在する残留酸素を完全
に水分に転換させ且つ炉の熱帯域におけるｐＨ2 ／ｐＨ
2 Ｏ比を炭素鋼の酸化物なましでは約２よりも下にそし
て脱炭焼きなましでは少なくとも２に維持するのに十分
な量の水素を使用することが挙げられる。
【００２４】「金属の熱処理用雰囲気の製造法及び熱処
理装置」と題するランコン氏外の１９９３年９月７日付
け発行の米国特許第５，２４２，５０９号には、熱処理
用雰囲気が窒素（有益には透過又は吸着によって得られ
たもの）と水素との不純混合物を貴金属ベース触媒典型
的には白金又はパラジウム担持アルミナ支持体と接触反
応させること（この接触反応は４００〜９００℃そして
典型的には５００〜８００℃の間の温度で実施される）
によって得られるところの方法が記載されている。反応
は、炉の内部又は外部に配置された反応器で実施される
ことができる。
理装置」と題するランコン氏外の１９９３年９月７日付
け発行の米国特許第５，２４２，５０９号には、熱処理
用雰囲気が窒素（有益には透過又は吸着によって得られ
たもの）と水素との不純混合物を貴金属ベース触媒典型
的には白金又はパラジウム担持アルミナ支持体と接触反
応させること（この接触反応は４００〜９００℃そして
典型的には５００〜８００℃の間の温度で実施される）
によって得られるところの方法が記載されている。反応
は、炉の内部又は外部に配置された反応器で実施される
ことができる。
【００２５】「非極低温製造窒素を使用する熱処理用雰
囲気の現場発生法」と題するボウィー氏外の１９９３年
６月２２日付け発行の米国特許第５，２２１，３６９号
には、５％までの残留酸素を含有する非極低温製造窒素
から連続炉において鉄及び非鉄金属並びに合金の焼きな
まし及び熱処理、金属及びセラミックの鑞付け、金属へ
のガラスのシーリング、並びに金属及びセラミック粉末
の焼結に好適な低コスト雰囲気を現場で発生させる方法
が開示されている。開示される方法は、残留酸素を含有
する窒素ガスに予定量の水素、炭化水素又はそれらの混
合物のような還元ガスを混合し、このガス状混合物を新
規な装置を介して連続熱処理炉の熱帯域に供給し、残留
酸素を水分、水分と二酸化炭素との混合物、又は水分と
水素と一酸化炭素と二酸化炭素との混合物のような受け
入れ可能な形態に転換し、そして得られたガス状混合物
を使用して金属及び合金の焼きなまし及び熱処理、金属
及びセラミックの鑞付け、金属及びセラミック粉末の焼
結、並びに金属へのガラスのシーリングを行うことを包
含する。
囲気の現場発生法」と題するボウィー氏外の１９９３年
６月２２日付け発行の米国特許第５，２２１，３６９号
には、５％までの残留酸素を含有する非極低温製造窒素
から連続炉において鉄及び非鉄金属並びに合金の焼きな
まし及び熱処理、金属及びセラミックの鑞付け、金属へ
のガラスのシーリング、並びに金属及びセラミック粉末
の焼結に好適な低コスト雰囲気を現場で発生させる方法
が開示されている。開示される方法は、残留酸素を含有
する窒素ガスに予定量の水素、炭化水素又はそれらの混
合物のような還元ガスを混合し、このガス状混合物を新
規な装置を介して連続熱処理炉の熱帯域に供給し、残留
酸素を水分、水分と二酸化炭素との混合物、又は水分と
水素と一酸化炭素と二酸化炭素との混合物のような受け
入れ可能な形態に転換し、そして得られたガス状混合物
を使用して金属及び合金の焼きなまし及び熱処理、金属
及びセラミックの鑞付け、金属及びセラミック粉末の焼
結、並びに金属へのガラスのシーリングを行うことを包
含する。
【００２６】「制御した雰囲気下に連続炉で金属を熱処
理する方法」と題するランコン氏外の１９９１年１２月
３日付け発行の米国特許第５，０６９，７２８号には、
窒素を導入することによって本質上形成された高温上流
端と下流冷却端とを有する制御雰囲気（これは、窒素と
水素そして場合によっては一酸化炭素のような還元性化
学物質とを含む）下に金属片を細長い処理帯域に連続的
に長手方向に通すことによって金属を熱処理する方法が
記載されている。高温上流端では、雰囲気を構成する窒
素は５％を越えない残留酸素含量を有する窒素を導入す
ることによって供給される。下流冷却端で導入される窒
素は実質上酸素を含まない。本法は金属片の焼きなまし
に応用される。
理する方法」と題するランコン氏外の１９９１年１２月
３日付け発行の米国特許第５，０６９，７２８号には、
窒素を導入することによって本質上形成された高温上流
端と下流冷却端とを有する制御雰囲気（これは、窒素と
水素そして場合によっては一酸化炭素のような還元性化
学物質とを含む）下に金属片を細長い処理帯域に連続的
に長手方向に通すことによって金属を熱処理する方法が
記載されている。高温上流端では、雰囲気を構成する窒
素は５％を越えない残留酸素含量を有する窒素を導入す
ることによって供給される。下流冷却端で導入される窒
素は実質上酸素を含まない。本法は金属片の焼きなまし
に応用される。
【００２７】「金属の熱処理法」と題するニルソン氏外
の１９９１年１０月１５日付け発行の米国特許第５，０
５７，１６４号には、高温にある上流部分と低温にある
下流部分とを有する制御雰囲気（これは、窒素と還元性
化学物質特に水素そして場合によっては一酸化炭素とを
含む）下に金属片を細長い帯域に通すことによって金属
を熱処理する方法が記載されている。この発明は、高温
にある上流部分では雰囲気が透過又は吸着技術を使用す
る空気分離によって製造された０．５〜５％の残留酸素
含量を有する窒素を含むという事実によって特徴づけら
れる。還元性化学物質は、窒素と共に導入された酸素を
除去するのに十分な含量で常に存在する。細長い帯域よ
りも下流側の部分にある制御雰囲気は、高温にある上流
部分から取られたガス状流れの導入によって形成され、
そして低温にある下流部分に直接送られる。
の１９９１年１０月１５日付け発行の米国特許第５，０
５７，１６４号には、高温にある上流部分と低温にある
下流部分とを有する制御雰囲気（これは、窒素と還元性
化学物質特に水素そして場合によっては一酸化炭素とを
含む）下に金属片を細長い帯域に通すことによって金属
を熱処理する方法が記載されている。この発明は、高温
にある上流部分では雰囲気が透過又は吸着技術を使用す
る空気分離によって製造された０．５〜５％の残留酸素
含量を有する窒素を含むという事実によって特徴づけら
れる。還元性化学物質は、窒素と共に導入された酸素を
除去するのに十分な含量で常に存在する。細長い帯域よ
りも下流側の部分にある制御雰囲気は、高温にある上流
部分から取られたガス状流れの導入によって形成され、
そして低温にある下流部分に直接送られる。
【００２８】「熱処理用雰囲気の製造法及び装置」と題
するフレー氏外の１９９３年９月１６日付けのオースト
ラリア特許出願３４０５９／９３には、空気の供給流れ
中に含有される酸素の少なくとも実質的部分を除去して
窒素に富むガスと酸素に富んだ廃ガスとを生成し、この
窒素に富むガスに置換又は非置換炭化水素ガスを混合し
て第一混合物を形成し、そしてこの第一混合物を非貴金
属触媒の存在下に反応させて主要量の窒素ガスと微量の
二酸化炭素及び水蒸気とを含有する熱処理用雰囲気を生
成することからなる熱処理用雰囲気の製造法が記載され
ている。
するフレー氏外の１９９３年９月１６日付けのオースト
ラリア特許出願３４０５９／９３には、空気の供給流れ
中に含有される酸素の少なくとも実質的部分を除去して
窒素に富むガスと酸素に富んだ廃ガスとを生成し、この
窒素に富むガスに置換又は非置換炭化水素ガスを混合し
て第一混合物を形成し、そしてこの第一混合物を非貴金
属触媒の存在下に反応させて主要量の窒素ガスと微量の
二酸化炭素及び水蒸気とを含有する熱処理用雰囲気を生
成することからなる熱処理用雰囲気の製造法が記載され
ている。
【００２９】「金属の熱処理用保護性又は反応性ガスの
製造法」と題する１９９３年１０月２８日付けのグロス
氏外のＰＣＴ特許出願ＷＯ９３／２１３５０には、圧力
変動吸着又は膜装置を使用するような非極低温法によっ
て製造された窒素が開示されている。この窒素は、約
０．１〜５％Ｖ／Ｖのその高い酸素含量の故に金属の熱
処理には使用することができず、又は限定された程度ま
でしか使用することができない。この発明は、金属の熱
処理に好適な保護性ガスを生成させるために窒素中に含
有される酸素を炭化水素によって吸熱接触転換させるこ
とを提案している。
製造法」と題する１９９３年１０月２８日付けのグロス
氏外のＰＣＴ特許出願ＷＯ９３／２１３５０には、圧力
変動吸着又は膜装置を使用するような非極低温法によっ
て製造された窒素が開示されている。この窒素は、約
０．１〜５％Ｖ／Ｖのその高い酸素含量の故に金属の熱
処理には使用することができず、又は限定された程度ま
でしか使用することができない。この発明は、金属の熱
処理に好適な保護性ガスを生成させるために窒素中に含
有される酸素を炭化水素によって吸熱接触転換させるこ
とを提案している。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】膜又はＰＳＡのような
窒素製造の非極低温法の場合には、熱処理用途向けに製
造された雰囲気をずっと安価にする可能性が存在してい
る。しかしながら、問題は、これらの窒素源中に存在す
る残留酸素から生じる。本発明は、この残留酸素をコス
トを不当に上昇させずに還元性種に転換させるための信
頼性のある方法を提供することである。
窒素製造の非極低温法の場合には、熱処理用途向けに製
造された雰囲気をずっと安価にする可能性が存在してい
る。しかしながら、問題は、これらの窒素源中に存在す
る残留酸素から生じる。本発明は、この残留酸素をコス
トを不当に上昇させずに還元性種に転換させるための信
頼性のある方法を提供することである。
【００３１】これまで、吸熱発生器は、主として炭化の
目的に対して開発された。かかる用途では、できるだけ
高い炭素保有量が望ましい。触媒床（通常、Ｎｉ−アル
ミナブリック）は１，０００〜１，２００℃の間の温度
で操作される。空間速度は低く、そして外部熱が供給さ
れなければならない。本発明の目的は、低い温度範囲
（７５０〜９００℃）で操作される貴金属触媒を使用す
る熱処理用の吸熱発生器を提供することである。本発明
が適応する熱処理用途ではよりリーンの雰囲気及び低い
炭素保有量で済むので、本発明は、自動的に作動しそし
て極めて高い空間速度を達成する反応器を提供するもの
である。本発明の反応器は、熱処理用炉で緩衝された雰
囲気を得るのに必要とされる還元性元素を安価に提供
し、これによって膜又はＰＳＡによって製造された安価
な窒素をかかる炉に導入するのを可能にする。
目的に対して開発された。かかる用途では、できるだけ
高い炭素保有量が望ましい。触媒床（通常、Ｎｉ−アル
ミナブリック）は１，０００〜１，２００℃の間の温度
で操作される。空間速度は低く、そして外部熱が供給さ
れなければならない。本発明の目的は、低い温度範囲
（７５０〜９００℃）で操作される貴金属触媒を使用す
る熱処理用の吸熱発生器を提供することである。本発明
が適応する熱処理用途ではよりリーンの雰囲気及び低い
炭素保有量で済むので、本発明は、自動的に作動しそし
て極めて高い空間速度を達成する反応器を提供するもの
である。本発明の反応器は、熱処理用炉で緩衝された雰
囲気を得るのに必要とされる還元性元素を安価に提供
し、これによって膜又はＰＳＡによって製造された安価
な窒素をかかる炉に導入するのを可能にする。
【００３２】本発明の他の目的は、ロジウム、白金、ル
テニウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム及びそ
れらの混合物を包含する貴金属を使用する触媒を収容し
た反応器を提供することである。
テニウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム及びそ
れらの混合物を包含する貴金属を使用する触媒を収容し
た反応器を提供することである。
【００３３】本発明の他の目的は、アルミナ、マグネシ
ア、シリカ、ジルコニア、チタニア又はそれの混合物例
えばコージライトから作った多孔質セラミックペレット
又はモノリスからなる触媒担体を収容した反応器を提供
することである。
ア、シリカ、ジルコニア、チタニア又はそれの混合物例
えばコージライトから作った多孔質セラミックペレット
又はモノリスからなる触媒担体を収容した反応器を提供
することである。
【００３４】本発明の更に他の目的は、メタン（天然ガ
ス）若しくはプロパン又はエタン、ブタンのような他の
アルカン又はエチレン、プロピレンのような他のアルケ
ンの如き炭化水素を使用する反応器を提供することであ
る。
ス）若しくはプロパン又はエタン、ブタンのような他の
アルカン又はエチレン、プロピレンのような他のアルケ
ンの如き炭化水素を使用する反応器を提供することであ
る。
【００３５】本発明の更に他の目的は、熱処理炉の内部
又は外部に配置されることができる触媒及び担体を提供
することである。
又は外部に配置されることができる触媒及び担体を提供
することである。
【００３６】本発明の更に他の目的は、熱処理プロセス
間に補助加熱手段を全く必要としない反応器を提供する
ことである。
間に補助加熱手段を全く必要としない反応器を提供する
ことである。
【００３７】
【発明の概要】本発明に従えば、鉄金属、非鉄金属、合
金、並びに金属及び／又はセラミック粉末の熱処理用一
酸化炭素及び水素雰囲気の吸熱発生用反応器装置であっ
て、非補助熱源、前記熱源からの熱のすぐ隣に配置され
た触媒のための多孔質セラミック担体手段、前記担体手
段上に配置された貴金属を含有する触媒手段、炭化水素
ガスと５〜１００％の酸素を含有する酸化剤ガス混合物
とを含む流入ガス源であって、前記非補助熱源にさらそ
うとする炭化水素ガス及び酸素を含む流入ガス源、及び
前記炭化水素ガス及び酸素を担体及び触媒手段に向ける
ための手段であり、ここで該炭化水素ガスが酸化して一
酸化炭素及び水素を含む流出ガスを少なくとも１０，０
００標準ｆｔ3 ／流出ガスＨｒ／使用触媒ｆｔ3 の空間
速度で生成するところの手段、を含む一酸化炭素及び水
素雰囲気の吸熱発生用反応器装置が提供される。
金、並びに金属及び／又はセラミック粉末の熱処理用一
酸化炭素及び水素雰囲気の吸熱発生用反応器装置であっ
て、非補助熱源、前記熱源からの熱のすぐ隣に配置され
た触媒のための多孔質セラミック担体手段、前記担体手
段上に配置された貴金属を含有する触媒手段、炭化水素
ガスと５〜１００％の酸素を含有する酸化剤ガス混合物
とを含む流入ガス源であって、前記非補助熱源にさらそ
うとする炭化水素ガス及び酸素を含む流入ガス源、及び
前記炭化水素ガス及び酸素を担体及び触媒手段に向ける
ための手段であり、ここで該炭化水素ガスが酸化して一
酸化炭素及び水素を含む流出ガスを少なくとも１０，０
００標準ｆｔ3 ／流出ガスＨｒ／使用触媒ｆｔ3 の空間
速度で生成するところの手段、を含む一酸化炭素及び水
素雰囲気の吸熱発生用反応器装置が提供される。
【００３８】
【発明の具体的な説明】炭化水素酸化の主生成物として
ＣＯ及びＨ2 が発生されるところの吸熱反応器が準備さ
れる。白金（Ｐｔ）特にロジウム（Ｒｈ）のような貴金
属触媒は、多孔質セラミック担体例えばアルミナ担体に
十分に担持されると、熱処理用途に好適な雰囲気を作る
のに十分なだけ高いＣＯ及びＨ2 選択性を有する。かく
して、この貴金属触媒は、白金族金属、即ち、ルテニウ
ム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム及
び白金から選択することができる。これらの元素の混合
物も使用することができる。
ＣＯ及びＨ2 が発生されるところの吸熱反応器が準備さ
れる。白金（Ｐｔ）特にロジウム（Ｒｈ）のような貴金
属触媒は、多孔質セラミック担体例えばアルミナ担体に
十分に担持されると、熱処理用途に好適な雰囲気を作る
のに十分なだけ高いＣＯ及びＨ2 選択性を有する。かく
して、この貴金属触媒は、白金族金属、即ち、ルテニウ
ム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム及
び白金から選択することができる。これらの元素の混合
物も使用することができる。
【００３９】好ましい担体はアルミナである。しかしな
がら、マグネシア、シリカ、ジルコニア、チタニア又は
それらの混合物例えばコージーライトから作った多孔質
セラミックペレット又はモノリスを使用することもでき
る。
がら、マグネシア、シリカ、ジルコニア、チタニア又は
それらの混合物例えばコージーライトから作った多孔質
セラミックペレット又はモノリスを使用することもでき
る。
【００４０】本発明の反応器では、緩慢エネルギー消費
型リホーミング反応によってはＣＯ及びＨ2 がほとんど
又は又は全く発生されず、このことは、補助加熱手段な
しに高い空間速度で自動的に作動するコンパクトな反応
器を提供する。ここで空間速度とは、標準ｆｔ3 数／流
出ガスＨｒ／使用触媒ｆｔ3 と定義される。好ましい炭
化水素は、メタン（天然ガス）又はプロパンである。し
かしながら、本法は、ＣＯ及びＨ2 への転換に好適な酸
化剤／燃料比が使用されるときには他のアルカン及びア
ルケン又はそれらの混合物を用いても実施することがで
きる。他のアルカンの例はエタン、ブタンであり、そし
てアルケンの例はエチレン、プロピレンである。好まし
い酸化剤は、酸素５％から酸素１００％までの窒素／酸
素混合物である。
型リホーミング反応によってはＣＯ及びＨ2 がほとんど
又は又は全く発生されず、このことは、補助加熱手段な
しに高い空間速度で自動的に作動するコンパクトな反応
器を提供する。ここで空間速度とは、標準ｆｔ3 数／流
出ガスＨｒ／使用触媒ｆｔ3 と定義される。好ましい炭
化水素は、メタン（天然ガス）又はプロパンである。し
かしながら、本法は、ＣＯ及びＨ2 への転換に好適な酸
化剤／燃料比が使用されるときには他のアルカン及びア
ルケン又はそれらの混合物を用いても実施することがで
きる。他のアルカンの例はエタン、ブタンであり、そし
てアルケンの例はエチレン、プロピレンである。好まし
い酸化剤は、酸素５％から酸素１００％までの窒素／酸
素混合物である。
【００４１】本発明は、直接酸化反応、 ＣＨ4 ＋1/2 Ｏ2 →ＣＯ＋２Ｈ2 △Ｈ＝−8.5 kcal／mol （１） によって金属の熱処理に必要とされる還元性ガスＣＯ及
びＨ2 を発生させる方法及び装置を提供するものであ
る。
びＨ2 を発生させる方法及び装置を提供するものであ
る。
【００４２】少なくとも６００℃の温度に保持されたロ
ジウム触媒上に天然ガス及びＯ2 Ｎ2 混合物（これは窒
素及び５〜１００％までのＯ2 を含有する）が導入され
る。これは、メタンの最低発生温度である。プロパンを
使用する場合には、最低発生温度は約３５０℃である。
触媒は、別個の反応器に配置させることができ又は炉内
に都合よく配置させることもできる。系は自動的に作動
し、即ち、流入ガスを予熱し又は触媒床を加熱するため
の補助加熱器は全く必要とされない。流出ガスから又は
炉ガスから触媒又は流入ガスへの熱交換があり得る。外
部反応器では、流入ガスは、流出ガス中の有効熱を使用
して５００〜６５０℃の間に随意に予熱されることがで
きる。予熱を使用して、より高いＣＯ／ＣＯ2 及びＨ2
／Ｈ2 Ｏ比を得ることができる。
ジウム触媒上に天然ガス及びＯ2 Ｎ2 混合物（これは窒
素及び５〜１００％までのＯ2 を含有する）が導入され
る。これは、メタンの最低発生温度である。プロパンを
使用する場合には、最低発生温度は約３５０℃である。
触媒は、別個の反応器に配置させることができ又は炉内
に都合よく配置させることもできる。系は自動的に作動
し、即ち、流入ガスを予熱し又は触媒床を加熱するため
の補助加熱器は全く必要とされない。流出ガスから又は
炉ガスから触媒又は流入ガスへの熱交換があり得る。外
部反応器では、流入ガスは、流出ガス中の有効熱を使用
して５００〜６５０℃の間に随意に予熱されることがで
きる。予熱を使用して、より高いＣＯ／ＣＯ2 及びＨ2
／Ｈ2 Ｏ比を得ることができる。
【００４３】低品質（高いＣＯ2 含量）か又は精製時に
高コストの雰囲気をもたらすこれまで知られた吸熱発生
器も亦、全反応（１）に基づいている。というのは、高
い温度（例えば、１，０００℃）では平衡はメタン／酸
素の２／１比混合物が２／１比Ｈ2 ／ＣＯ混合物に完全
に転換することを指図しているからである。しかしなが
ら、従来技術の吸熱発生器では、平衡への接近は、全酸
化生成物ＣＯ2 ／Ｈ2Ｏの形成の故に緩慢になって過剰
のＣＨ4 をもたらし、そしてこれはその後（反応器の下
流側で）に次の反応によってＣＯ及びＨ2 に転換され
る。 ＣＨ4 ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ2 △Ｈ＝＋49.2 kcal ／mol （２） 及び ＣＨ4 ＋ＣＯ2 →２ＣＯ＋２Ｈ2 △Ｈ＝＋62．4 kcal／mol （３）
高コストの雰囲気をもたらすこれまで知られた吸熱発生
器も亦、全反応（１）に基づいている。というのは、高
い温度（例えば、１，０００℃）では平衡はメタン／酸
素の２／１比混合物が２／１比Ｈ2 ／ＣＯ混合物に完全
に転換することを指図しているからである。しかしなが
ら、従来技術の吸熱発生器では、平衡への接近は、全酸
化生成物ＣＯ2 ／Ｈ2Ｏの形成の故に緩慢になって過剰
のＣＨ4 をもたらし、そしてこれはその後（反応器の下
流側で）に次の反応によってＣＯ及びＨ2 に転換され
る。 ＣＨ4 ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ2 △Ｈ＝＋49.2 kcal ／mol （２） 及び ＣＨ4 ＋ＣＯ2 →２ＣＯ＋２Ｈ2 △Ｈ＝＋62．4 kcal／mol （３）
【００４４】ここで、本発明のいくつかの具体例を説明
する。
する。
【００４５】図３を説明すると、触媒と担体との組み合
わせ１２が配置されたくぼみを有する絶縁体１０を含む
反応器構造体８の概略横断面が示されている。触媒は、
アルミナ担体のような多孔質セラミック担体に担持され
た白金、ロジウム又は類似物の如き貴金属から構成され
る。くぼみ内にはガス移送系１４が伸びている。ガス移
送系１４は第一導管１６を含み、しかしてこの第一導管
１６は、第二導管１８内に配置された別個の管１６ａと
１６ｂとに分岐する。説明のために２つの管１６ａ及び
１６ｂ示されているが、しかし所望ならば３つ又はそれ
以上の管を使用することができる。空気／炭化水素のよ
うな流入ガスが導管１６に向けられ、管１６ａ及び１６
ｂを通されそして組み合わせ１２中の触媒と反応する。
先に記載したように、メタンを炭化水素とし多場合には
反応（１）が行われて流出ガスとしてＣＯ及びＨ2 が生
成する。
わせ１２が配置されたくぼみを有する絶縁体１０を含む
反応器構造体８の概略横断面が示されている。触媒は、
アルミナ担体のような多孔質セラミック担体に担持され
た白金、ロジウム又は類似物の如き貴金属から構成され
る。くぼみ内にはガス移送系１４が伸びている。ガス移
送系１４は第一導管１６を含み、しかしてこの第一導管
１６は、第二導管１８内に配置された別個の管１６ａと
１６ｂとに分岐する。説明のために２つの管１６ａ及び
１６ｂ示されているが、しかし所望ならば３つ又はそれ
以上の管を使用することができる。空気／炭化水素のよ
うな流入ガスが導管１６に向けられ、管１６ａ及び１６
ｂを通されそして組み合わせ１２中の触媒と反応する。
先に記載したように、メタンを炭化水素とし多場合には
反応（１）が行われて流出ガスとしてＣＯ及びＨ2 が生
成する。
【００４６】第二導管１８に入る流出ガスは、管１６ａ
及び１６ｂにある流入ガスよりも熱い。導管１８の流出
ガスは、管１６ａ及び１６ｂの周囲を循環する。
及び１６ｂにある流入ガスよりも熱い。導管１８の流出
ガスは、管１６ａ及び１６ｂの周囲を循環する。
【００４７】次いで、導管１８の流出ガスは、金属、合
金又は金属及びセラミック粉末の処理のために熱処理炉
に導入することができる。
金又は金属及びセラミック粉末の処理のために熱処理炉
に導入することができる。
【００４８】導管１８の流出ガスは、管１６ａ及び１６
ｂの流入ガスの周囲を循環し、流出ガスと流入ガスとの
間で熱交換が行われ、従って従来技術におけるように操
作間に流入ガスを加熱するために加熱コイル又は炎のよ
うな補助加熱手段を設けることは必要でないことを理解
されたい。しかしながら、熱交換プロセスを開始させる
ために操作の開始時に流入ガスを初期に加熱することが
必要である場合がある。
ｂの流入ガスの周囲を循環し、流出ガスと流入ガスとの
間で熱交換が行われ、従って従来技術におけるように操
作間に流入ガスを加熱するために加熱コイル又は炎のよ
うな補助加熱手段を設けることは必要でないことを理解
されたい。しかしながら、熱交換プロセスを開始させる
ために操作の開始時に流入ガスを初期に加熱することが
必要である場合がある。
【００４９】図４を説明すると、典型的な熱処理炉２０
の概略横断面図が示され、これは炉内に配置された図３
の反応器構造体８を示している。反応器構造体８の操作
については先に記載した通りであるが、但し、反応器構
造体からの流出ガスは炉の内部に導入される。反応器構
造体８を炉２０内に位置させる１つの利益は、反応器構
造体８から絶縁材料１０を取り除くことができ、従って
炉の熱を熱交換プロセスで使用することができることで
ある。
の概略横断面図が示され、これは炉内に配置された図３
の反応器構造体８を示している。反応器構造体８の操作
については先に記載した通りであるが、但し、反応器構
造体からの流出ガスは炉の内部に導入される。反応器構
造体８を炉２０内に位置させる１つの利益は、反応器構
造体８から絶縁材料１０を取り除くことができ、従って
炉の熱を熱交換プロセスで使用することができることで
ある。
【００５０】図５は、極めて高い空間速度（１，００
０，０００標準ｆｔ3 ／流出ガスＨｒ／使用触媒ｆｔ3
又はそれ以上）で得ることができる特性を例示する。リ
ホーミング反応は全く行われない。
０，０００標準ｆｔ3 ／流出ガスＨｒ／使用触媒ｆｔ3
又はそれ以上）で得ることができる特性を例示する。リ
ホーミング反応は全く行われない。
【００５１】図５に例示されるデータは、約８０個／ｉ
ｎの孔を有する網状アルミナフォームに１０重量％のロ
ジウムを担持させたところの他の具体例で得られた。モ
ノリスの寸法は、直径５／８ｉｎで長さが１／２ｉｎで
あった。触媒は、２つのコージーライト開口溝形部片の
間に配置されそして管反応器において加熱された。メタ
ン／空気、Ｎ2 中のメタン／３３％Ｏ2 、メタン／Ｏ2
及びプロパン／空気の混合物が様々のＯ2 ／炭化水素化
学量論的量で触媒上を通された。流出ガスを冷却しそし
てＨ2 、Ｈ2 Ｏ、ＣＯ、ＣＯ2 及びＣＨ4 について分析
した。この結果は図５に要約されている。使用した各酸
化剤について、最高のＣＯ／ＣＯ2 及びＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比
を達成する最適なＯ2 ／ＣＨ4 比が混合物に存在するこ
とが分かる。定温線は、観察される比率が平衡状態にあ
るときの温度を示す。これらの比率は平衡から離れてい
ることが明らかである。というのは、触媒における断熱
温度が予熱の量及び組成に依存して６００〜９００℃の
範囲内にあるからである。もしもこれらの出口ガス混合
物が例えば鋼焼きなまし炉中に注入されるならば、水性
ガス転換反応は、一定のＯ2 ／ＣＨ4 線に沿って比率を
変えそして炉温度において平衡組成に達する。Ｒｈ／空
気（２５℃）、Ｒｈ／Ｏ2 （２５℃）、Ｒｈ／Ｏ2 （３
００℃）及びＰｔ／Ｏ2 （２５℃）の最適混合物はすべ
て、鋼に対して還元性の炉組成物をもたらし、それ故に
光輝のある製品をもたらす。しかしながら、Ｐｔ／Ｏ2
（２５℃）は鋼に対して酸化性になる。というのは、Ｈ
2 選択性は、直接酸化工程において十分なだけ高くない
からである。下記の実施例において示されるように、空
間速度を下げるとＨ2 Ｏリホーミング反応が起こり、そ
してこれらの低い空間速度において無予熱Ｐｔ／空気混
合物で満足な雰囲気組成物を得ることができる。
ｎの孔を有する網状アルミナフォームに１０重量％のロ
ジウムを担持させたところの他の具体例で得られた。モ
ノリスの寸法は、直径５／８ｉｎで長さが１／２ｉｎで
あった。触媒は、２つのコージーライト開口溝形部片の
間に配置されそして管反応器において加熱された。メタ
ン／空気、Ｎ2 中のメタン／３３％Ｏ2 、メタン／Ｏ2
及びプロパン／空気の混合物が様々のＯ2 ／炭化水素化
学量論的量で触媒上を通された。流出ガスを冷却しそし
てＨ2 、Ｈ2 Ｏ、ＣＯ、ＣＯ2 及びＣＨ4 について分析
した。この結果は図５に要約されている。使用した各酸
化剤について、最高のＣＯ／ＣＯ2 及びＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比
を達成する最適なＯ2 ／ＣＨ4 比が混合物に存在するこ
とが分かる。定温線は、観察される比率が平衡状態にあ
るときの温度を示す。これらの比率は平衡から離れてい
ることが明らかである。というのは、触媒における断熱
温度が予熱の量及び組成に依存して６００〜９００℃の
範囲内にあるからである。もしもこれらの出口ガス混合
物が例えば鋼焼きなまし炉中に注入されるならば、水性
ガス転換反応は、一定のＯ2 ／ＣＨ4 線に沿って比率を
変えそして炉温度において平衡組成に達する。Ｒｈ／空
気（２５℃）、Ｒｈ／Ｏ2 （２５℃）、Ｒｈ／Ｏ2 （３
００℃）及びＰｔ／Ｏ2 （２５℃）の最適混合物はすべ
て、鋼に対して還元性の炉組成物をもたらし、それ故に
光輝のある製品をもたらす。しかしながら、Ｐｔ／Ｏ2
（２５℃）は鋼に対して酸化性になる。というのは、Ｈ
2 選択性は、直接酸化工程において十分なだけ高くない
からである。下記の実施例において示されるように、空
間速度を下げるとＨ2 Ｏリホーミング反応が起こり、そ
してこれらの低い空間速度において無予熱Ｐｔ／空気混
合物で満足な雰囲気組成物を得ることができる。
【００５２】先の例では、Ｐｔ触媒に対してメタン／空
気を使用しそして予熱を行わないと、直接酸化反応は適
切なＣＯ／ＣＯ2 を与えることができるがしかしＨ2 ／
Ｈ2Ｏ比は１未満であることが示された。第二の具体例
では、空間速度を下げることによってＨ2 Ｏリホーミン
グが起こりそして満足なＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比が得られること
が示されている。空間速度は、従来技術の吸熱発生器に
おけるよりもなお５〜１０倍高い。また、反応混合物を
予熱する効果も示されている。
気を使用しそして予熱を行わないと、直接酸化反応は適
切なＣＯ／ＣＯ2 を与えることができるがしかしＨ2 ／
Ｈ2Ｏ比は１未満であることが示された。第二の具体例
では、空間速度を下げることによってＨ2 Ｏリホーミン
グが起こりそして満足なＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比が得られること
が示されている。空間速度は、従来技術の吸熱発生器に
おけるよりもなお５〜１０倍高い。また、反応混合物を
予熱する効果も示されている。
【００５３】第二の具体例では、アルミナ担体に白金触
媒を０．５重量％のＰｔと共に担持させたものを１／８
ｉｎ×１／８ｉｎの円筒状ペレットの形態で使用した。
この触媒の約１４０ｇを炉の内部の管（約１．５ｉｎ直
径）に入れた。この触媒上に約２．３８の比率の空気／
メタン混合物を約１６，０００標準ｆｔ3 ／流出ガスＨ
ｒ（ＳＣＦＨ）／使用触媒ｆｔ3 の空間速度で流通し
た。流入ガス温度は２４℃（予熱なし）で、そして炉温
度は７６０℃であった。触媒床からの流出ガスを冷却さ
せ、そしてガスクロマトグラフを使用して分析した。Ｃ
Ｏ／ＣＯ2 比は約１２であり、そしてＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比は
約１１であった。
媒を０．５重量％のＰｔと共に担持させたものを１／８
ｉｎ×１／８ｉｎの円筒状ペレットの形態で使用した。
この触媒の約１４０ｇを炉の内部の管（約１．５ｉｎ直
径）に入れた。この触媒上に約２．３８の比率の空気／
メタン混合物を約１６，０００標準ｆｔ3 ／流出ガスＨ
ｒ（ＳＣＦＨ）／使用触媒ｆｔ3 の空間速度で流通し
た。流入ガス温度は２４℃（予熱なし）で、そして炉温
度は７６０℃であった。触媒床からの流出ガスを冷却さ
せ、そしてガスクロマトグラフを使用して分析した。Ｃ
Ｏ／ＣＯ2 比は約１２であり、そしてＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比は
約１１であった。
【００５４】他の試験では、触媒上に約２．３８の比率
の空気／メタン混合物を約１６，０００標準ｆｔ3 ／流
出ガスＨｒ／使用触媒ｆｔ3 の空間速度で流通した。流
入ガスは２５２℃に予熱され、そして炉温度は７６０℃
であった。流出ガス温度は７７５℃であった。触媒床か
らの流出ガスを冷却させ、そしてガスクロマトグラフを
使用して分析した。ＣＯ／ＣＯ2 比は約１８であり、そ
してＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比は約１４であった。
の空気／メタン混合物を約１６，０００標準ｆｔ3 ／流
出ガスＨｒ／使用触媒ｆｔ3 の空間速度で流通した。流
入ガスは２５２℃に予熱され、そして炉温度は７６０℃
であった。流出ガス温度は７７５℃であった。触媒床か
らの流出ガスを冷却させ、そしてガスクロマトグラフを
使用して分析した。ＣＯ／ＣＯ2 比は約１８であり、そ
してＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比は約１４であった。
【００５５】他の試験では、触媒上に約２．３８の比率
の空気／メタン混合物を約１６，０００標準ｆｔ3 ／流
出ガスＨｒ／使用触媒ｆｔ3 の空間速度で流通した。流
入ガスは５０５℃に予熱され、そして炉温度は７６０℃
であった。流出ガス温度は８２５℃であった。触媒床か
らの流出ガスを冷却させ、そしてガスクロマトグラフを
使用して分析した。ＣＯ／ＣＯ2 比は約２４であり、そ
してＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比は約１６であった。
の空気／メタン混合物を約１６，０００標準ｆｔ3 ／流
出ガスＨｒ／使用触媒ｆｔ3 の空間速度で流通した。流
入ガスは５０５℃に予熱され、そして炉温度は７６０℃
であった。流出ガス温度は８２５℃であった。触媒床か
らの流出ガスを冷却させ、そしてガスクロマトグラフを
使用して分析した。ＣＯ／ＣＯ2 比は約２４であり、そ
してＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比は約１６であった。
【００５６】他の試験では、触媒上に約２．３８の比率
の空気／メタン混合物を約１６，０００標準ｆｔ3 ／流
出ガスＨｒ／使用触媒ｆｔ3 の空間速度で流通させた。
流入ガスは６５４℃に予熱され、そして炉温度は８７０
℃であった。流出ガス温度は７９４℃であった。触媒床
からの流出ガスを冷却させ、そしてガスクロマトグラフ
を使用して分析した。ＣＯ／ＣＯ2 比は約８０であり、
そしてＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比は約４１であった。
の空気／メタン混合物を約１６，０００標準ｆｔ3 ／流
出ガスＨｒ／使用触媒ｆｔ3 の空間速度で流通させた。
流入ガスは６５４℃に予熱され、そして炉温度は８７０
℃であった。流出ガス温度は７９４℃であった。触媒床
からの流出ガスを冷却させ、そしてガスクロマトグラフ
を使用して分析した。ＣＯ／ＣＯ2 比は約８０であり、
そしてＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比は約４１であった。
【００５７】これらの例から、Ｐｔ触媒上に空気／メタ
ン混合物を１６，０００標準ｆｔ3／流出ガスＨｒ／使
用触媒ｆｔ3 の空間速度で流通させて高い比率を得るこ
とができることが明らかである。流入ガスの予熱はその
比率を高める。また、観察された流出ガス温度から、流
入ガスはガス加熱熱交換器への標準ガスを使用して予熱
されることができることが明らかである。外部からの入
熱は全く必要されない。
ン混合物を１６，０００標準ｆｔ3／流出ガスＨｒ／使
用触媒ｆｔ3 の空間速度で流通させて高い比率を得るこ
とができることが明らかである。流入ガスの予熱はその
比率を高める。また、観察された流出ガス温度から、流
入ガスはガス加熱熱交換器への標準ガスを使用して予熱
されることができることが明らかである。外部からの入
熱は全く必要されない。
【００５８】本発明では、炭化水素ガスとして、メタン
と同様にプロパンを使用することもできる。
と同様にプロパンを使用することもできる。
【００５９】かくして、１つのプロパン具体例では、ア
ルミナ担体上に１重量％のＰｔと共に担持された白金触
媒を１／８ｉｎ直径球状ペレットの形態で使用した。そ
の触媒上に約７．１１の比率を有する空気／プロパン混
合物を１００，０００標準ｆｔ3 ／流出ガス時間Ｈｒ／
使用触媒ｆｔ3 の空間速度で流通させた。流入ガス温度
は８１℃であり、そして炉温度は８７０℃であった。触
媒床からの流出ガスを冷却させ、そしてガスクロマトグ
ラフを使用して分析した。ＣＯ／ＣＯ2 比は約３１であ
り、そしてＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比は約２７であった。
ルミナ担体上に１重量％のＰｔと共に担持された白金触
媒を１／８ｉｎ直径球状ペレットの形態で使用した。そ
の触媒上に約７．１１の比率を有する空気／プロパン混
合物を１００，０００標準ｆｔ3 ／流出ガス時間Ｈｒ／
使用触媒ｆｔ3 の空間速度で流通させた。流入ガス温度
は８１℃であり、そして炉温度は８７０℃であった。触
媒床からの流出ガスを冷却させ、そしてガスクロマトグ
ラフを使用して分析した。ＣＯ／ＣＯ2 比は約３１であ
り、そしてＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比は約２７であった。
【００６０】また、＜２１％の酸化剤（空気）Ｏ2 ％を
使用することもできる。
使用することもできる。
【００６１】かくして、更に他の具体例において、アル
ミナ担体上に１重量％のＰｔと共に担持された白金触媒
を１／８ｉｎ直径球状ペレットの形態で使用した。酸化
剤は、１２％Ｏ2 のＮ2 ／Ｏ2 混合物であった。その触
媒上に約１６．７の比率を有する酸化剤／メタン混合物
を５０，０００標準ｆｔ3 ／流出ガス時間Ｈｒ／使用触
媒ｆｔ3 の空間速度で流通させた。流入ガスは３３５℃
に予熱され、そして炉温度は８７０℃であった。触媒床
からの流出ガスを冷却させ、そしてガスクロマトグラフ
を使用して分析した。ＣＯ／ＣＯ2 比は約１０であり、
そしてＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比は約８であった。
ミナ担体上に１重量％のＰｔと共に担持された白金触媒
を１／８ｉｎ直径球状ペレットの形態で使用した。酸化
剤は、１２％Ｏ2 のＮ2 ／Ｏ2 混合物であった。その触
媒上に約１６．７の比率を有する酸化剤／メタン混合物
を５０，０００標準ｆｔ3 ／流出ガス時間Ｈｒ／使用触
媒ｆｔ3 の空間速度で流通させた。流入ガスは３３５℃
に予熱され、そして炉温度は８７０℃であった。触媒床
からの流出ガスを冷却させ、そしてガスクロマトグラフ
を使用して分析した。ＣＯ／ＣＯ2 比は約１０であり、
そしてＨ2 ／Ｈ2 Ｏ比は約８であった。
【００６２】第三の具体例では、アルミナ担体上に０．
５重量％のＰｔと共に担持された白金触媒を１／８ｉｎ
×１／８ｉｎ円筒状ペレットの形態で使用した。この触
媒の約１６ポンドを２つの同様の容器にそれぞれ約５．
５ｉｎ直径及び３０ｉ長さに入れ、そして工業用プッシ
ャー炉の内部に置いた。１つのインゼクターが図４に示
されている。燃料／空気混合機において合計して９３５
ＳＣＦＨの天然ガス及び２２２５ＳＣＦＨの空気を混合
し、そして触媒床上に１６，０００標準ｆｔ3／流出ガ
ス時間Ｈｒ／使用触媒ｆｔ3 の空間速度で流通させた。
炉温度は７３２℃であった。インゼクターから約４，７
００ＳＣＦＨの反応ガスが得られた。炉のインゼクター
出口で測定したときのＣＯ／ＣＯ2 比は約８であり、そ
してＨ2／Ｈ2 Ｏ比は約１６であった。また、膜装置か
らの約０．８％酸素を含む６，６００ＳＣＦＨのＮ2 も
注入した。富化用ガスとして、約１５０ＳＣＦＨのプロ
パンを加えた。炉の組成分析は、８％のＣＯ、０．９％
のＣＯ2 、１５％のＨ2 及び０．８％のＨ2 Ｏを示し
た。この雰囲気は、様々な低−及び中炭素鋼の無脱炭焼
きなましを可能にした。
５重量％のＰｔと共に担持された白金触媒を１／８ｉｎ
×１／８ｉｎ円筒状ペレットの形態で使用した。この触
媒の約１６ポンドを２つの同様の容器にそれぞれ約５．
５ｉｎ直径及び３０ｉ長さに入れ、そして工業用プッシ
ャー炉の内部に置いた。１つのインゼクターが図４に示
されている。燃料／空気混合機において合計して９３５
ＳＣＦＨの天然ガス及び２２２５ＳＣＦＨの空気を混合
し、そして触媒床上に１６，０００標準ｆｔ3／流出ガ
ス時間Ｈｒ／使用触媒ｆｔ3 の空間速度で流通させた。
炉温度は７３２℃であった。インゼクターから約４，７
００ＳＣＦＨの反応ガスが得られた。炉のインゼクター
出口で測定したときのＣＯ／ＣＯ2 比は約８であり、そ
してＨ2／Ｈ2 Ｏ比は約１６であった。また、膜装置か
らの約０．８％酸素を含む６，６００ＳＣＦＨのＮ2 も
注入した。富化用ガスとして、約１５０ＳＣＦＨのプロ
パンを加えた。炉の組成分析は、８％のＣＯ、０．９％
のＣＯ2 、１５％のＨ2 及び０．８％のＨ2 Ｏを示し
た。この雰囲気は、様々な低−及び中炭素鋼の無脱炭焼
きなましを可能にした。
【００６３】図６及び７は、本発明の吸熱反応器の操作
領域を例示するものである。その本質的な特徴は、混合
物中のＯ2 含量が十分なだけ高く（＞５％）そして断熱
反応器温度を貴金属触媒の操作温度にするのに十分なＣ
Ｏ2 及びＨ2 Ｏを形成させることができることである。
もしもより高い比率を望むならば、適度な量の予熱を加
えることができる。
領域を例示するものである。その本質的な特徴は、混合
物中のＯ2 含量が十分なだけ高く（＞５％）そして断熱
反応器温度を貴金属触媒の操作温度にするのに十分なＣ
Ｏ2 及びＨ2 Ｏを形成させることができることである。
もしもより高い比率を望むならば、適度な量の予熱を加
えることができる。
【００６４】この吸熱反応器の生成物に非極低温源から
の安価な窒素を混合して有益下に熱処理用の好適な雰囲
気を得ることができる。
の安価な窒素を混合して有益下に熱処理用の好適な雰囲
気を得ることができる。
【００６５】好ましい具体例に関して本発明を説明した
けれども、本発明の範囲をここに開示した特定の具体例
に限定するものではなく、特許請求の範囲に規定される
如き本発明の精神及び範囲内に含め得るような別法、変
更修正及び均等物を網羅するものであることを理解され
たい。
けれども、本発明の範囲をここに開示した特定の具体例
に限定するものではなく、特許請求の範囲に規定される
如き本発明の精神及び範囲内に含め得るような別法、変
更修正及び均等物を網羅するものであることを理解され
たい。
【図１】ＣＯ／ＣＯ2 及びＨ2 ／Ｈ2 Ｏ混合物中におけ
る鉄の酸化を示す線図である。
る鉄の酸化を示す線図である。
【図２】１，３８０°Ｆの温度においてＮ2 膜にＣＨ4
を直接注入する効果を示す線図である。
を直接注入する効果を示す線図である。
【図３】触媒及び担体を収容しそして本発明の原理に従
って自動的に作動する反応器を示す概略横断面図であ
る。
って自動的に作動する反応器を示す概略横断面図であ
る。
【図４】本発明の原理に従って内部に反応器が配置され
た熱処理炉を示す概略横断面図である。
た熱処理炉を示す概略横断面図である。
【図５】白金又はロジウム担持アルミナ触媒によるメタ
ン混合物の反応の効果を示す図である。
ン混合物の反応の効果を示す図である。
【図６】本発明の原理に従った吸熱反応器の操作上の特
徴を示す図である。
徴を示す図である。
【図７】本発明の原理に従った吸熱反応器の操作上の特
徴を示す図である。
徴を示す図である。
８ 反応器構造体 １０ 絶縁体 １２ 触媒と担体との組み合わせ １４ ガス移送系 １６ 第一導管 １８ 第二導管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｊ 23/46 ３１１ Ｍ
Claims (31)
- 【請求項１】 鉄金属、非鉄金属、合金、並びに金属及
び／又はセラミック粉末の熱処理用一酸化炭素及び水素
雰囲気の吸熱発生用反応器装置であって、 非補助熱源、 前記熱源からの熱のすぐ隣に配置された触媒のための多
孔質セラミック担体手段、 前記担体手段上に配置された貴金属を含有する触媒手
段、 炭化水素ガスと５〜１００％の酸素を含有する酸化剤ガ
ス混合物とを含む流入ガス源であって、前記非補助熱源
にさらそうとする炭化水素ガス及び酸素を含む流入ガス
源、及び前記炭化水素ガス及び酸素を担体及び触媒手段
に向けるための手段であり、ここで該炭化水素ガスが酸
化して一酸化炭素及び水素を含む流出ガスを少なくとも
１０，０００標準ｆｔ3 ／流出ガスＨｒ／使用触媒ｆｔ
3 の空間速度で生成するところの手段、を含む一酸化炭
素及び水素雰囲気の吸熱発生用反応器装置。 - 【請求項２】 多孔質セラミック担体手段がアルミナか
ら構成される請求項１記載の反応器装置。 - 【請求項３】 多孔質セラミック担体手段が、シリカ、
ジルコニア、チタニア及びマグネシアを包含する群から
選択されるセラミックから構成される請求項１記載の反
応器装置。 - 【請求項４】 触媒手段がロジウムから構成される請求
項１記載の反応器装置。 - 【請求項５】 触媒手段が白金から構成される請求項１
記載の反応器装置。 - 【請求項６】 触媒手段がルテニウムから構成される請
求項１記載の反応器装置。 - 【請求項７】 触媒手段が、パラジウム、オスミウム及
びイリジウムを包含する群から選択される貴金属から構
成される請求項１記載の反応器装置。 - 【請求項８】 炭化水素ガスがメタンである請求項１記
載の反応器装置。 - 【請求項９】 炭化水素ガスがプロパンである請求項１
記載の反応器装置。 - 【請求項１０】 炭化水素ガスが、ブタン及びエタンを
包含する群から選択されるアルカンである請求項１記載
の反応器装置。 - 【請求項１１】 炭化水素ガスが、エチレン及びプロピ
レンを包含する群から選択されるアルケンである請求項
１記載の反応器装置。 - 【請求項１２】 アルミナ担体手段が孔を有する網状ア
ルミナフォームであり、触媒手段がアルミナフォーム担
体手段と結合されたロジウムであり、炭化水素ガスがメ
タンであり、そしてメタンの酸化が式 ＣＨ4 ＋1/2 Ｏ2 →ＣＯ＋２Ｈ2 に従って一酸化炭素及び水素を生成する請求項２記載の
反応器装置。 - 【請求項１３】 アルミナ担体手段が孔を有する網状ア
ルミナフォームであり、触媒手段がアルミナフォーム担
体手段と結合された白金であり、炭化水素ガスがメタン
であり、そしてメタンの酸化が式 ＣＨ4 ＋1/2 Ｏ2 →ＣＯ＋２Ｈ2 に従って一酸化炭素及び水素を生成する請求項２記載の
反応器装置。 - 【請求項１４】 非補助熱源が酸化された炭化水素流出
ガス中に配置される請求項１記載の反応器装置。 - 【請求項１５】 炭化水素ガス及び酸素を担体及び触媒
手段に向けるための第一導管と、該第一導管を包囲する
第二導管であって、流出ガスから流入ガスへの熱交換が
行われる反応器装置から流出ガスを運び出すための第二
導管とを含む請求項１４記載の反応器装置。 - 【請求項１６】 反応器装置が金属及び金属又はセラミ
ック粉末を炉熱によって熱処理するタイプの加熱炉内に
配置され、反応器装置流出ガス中の一酸化炭素及び水素
が酸素のための緩衝雰囲気を提供し、そして非補助熱源
として炉熱が使用される請求項１記載の反応器装置。 - 【請求項１７】 鉄金属、非鉄金属、合金、並びに金属
及び／又はセラミック粉末の熱処理用一酸化炭素及び水
素雰囲気の吸熱発生法であって、 （１）多孔質セラミック担体手段に担持された貴金属を
含有する触媒手段を配置し、そして （２）炭化水素ガス及び酸素（Ｏ2 ）を含む流入ガスを
導管を経て貴金属触媒手段に送り、そこで該炭化水素ガ
スが酸化して一酸化炭素及び水素を含む流出ガスを少な
くとも１０，０００単位／Ｈｒの空間速度で生成する、
各工程を含む一酸化炭素及び水素雰囲気の吸熱発生法。 - 【請求項１８】 工程１で準備される多孔質セラミック
担体手段がアルミナから構成される請求項１７記載の方
法。 - 【請求項１９】 多孔質セラミック担体手段が、シリ
カ、ジルコニア、チタニア及びマグネシアを包含する群
から選択されるセラミックから構成される請求項１７記
載の方法。 - 【請求項２０】 触媒手段が、オスミウム、イリジウム
及びパラジウムを包含する群から選択される貴金属から
構成される請求項１７記載の方法。 - 【請求項２１】 工程２で準備される触媒手段がロジウ
ムから構成される請求項１７記載の方法。 - 【請求項２２】 触媒手段が白金から構成される請求項
１７記載の方法。 - 【請求項２３】 触媒手段がルテニウムから構成される
請求項１７記載の方法。 - 【請求項２４】 工程２で準備される炭化水素ガスがメ
タンである請求項１７記載の方法。 - 【請求項２５】 炭化水素ガスがプロパンである請求項
１７記載の方法。 - 【請求項２６】 炭化水素ガスが、ブタン及びエタンを
包含する群から選択されるアルカンである請求項１７記
載の方法。 - 【請求項２７】 炭化水素ガスが、エチレン及びプロピ
レンを包含する群から選択されるアルケンである請求項
１７記載の方法。 - 【請求項２８】 アルミナ担体手段が孔を有する網状ア
ルミナフォームであり、触媒手段がロジウムであり且つ
アルミナフォーム担体手段と結合されており、炭化水素
ガスがメタンであり、そしてメタンの酸化が式 ＣＨ4 ＋1/2 Ｏ2 →ＣＯ＋２Ｈ2 に従って一酸化炭素及び水素を生成する請求項１８記載
の方法。 - 【請求項２９】 アルミナ担体手段が孔を有する網状ア
ルミナフォームであり、触媒手段が白金であり且つアル
ミナフォーム担体手段と結合されており、炭化水素ガス
がメタンであり、そしてメタンの酸化が式 ＣＨ4 ＋1/2 Ｏ2 →ＣＯ＋２Ｈ2 に従って一酸化炭素及び水素を生成する請求項１８記載
の方法。 - 【請求項３０】 炭化水素ガス及び酸素を担体及び触媒
手段に向けるための導管が第一導管であり、そして該第
一導管を包囲する第二導管を介して流出ガスを運び出
し、ここで流出ガスから流入ガスへの熱交換が行われる
ところの工程を更に含む請求項１７記載の方法。 - 【請求項３１】 工程１で準備される担体及び触媒手段
を金属及び金属又はセラミック粉末が炉熱によって熱処
理されるタイプの加熱炉内に配置し、ここで流出ガスの
一酸化炭素及び水素が酸素のための緩衝雰囲気を提供
し、そして流入ガスを加熱するための非補助熱源として
炉熱を使用する工程を更に含む請求項１７記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/254,796 US5441581A (en) | 1994-06-06 | 1994-06-06 | Process and apparatus for producing heat treatment atmospheres |
| US254796 | 1994-06-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08169701A true JPH08169701A (ja) | 1996-07-02 |
| JP3410582B2 JP3410582B2 (ja) | 2003-05-26 |
Family
ID=22965619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16019595A Expired - Fee Related JP3410582B2 (ja) | 1994-06-06 | 1995-06-05 | 熱処理用雰囲気の発生法及び装置 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5441581A (ja) |
| EP (1) | EP0686701B1 (ja) |
| JP (1) | JP3410582B2 (ja) |
| KR (1) | KR100252709B1 (ja) |
| CN (1) | CN1047799C (ja) |
| BR (1) | BR9502662A (ja) |
| CA (1) | CA2150971C (ja) |
| DE (1) | DE69520910T2 (ja) |
| ES (1) | ES2157273T3 (ja) |
Cited By (2)
| 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 |
| JP2003531876A (ja) * | 2000-05-03 | 2003-10-28 | ビーピー ケミカルズ リミテッド | 炭化水素の接触酸化方法 |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5441581A (en) * | 1994-06-06 | 1995-08-15 | Praxair Technology, Inc. | Process and apparatus for producing heat treatment atmospheres |
| US5968457A (en) * | 1994-06-06 | 1999-10-19 | Praxair Technology, Inc. | Apparatus for producing heat treatment atmospheres |
| NZ314334A (en) * | 1996-04-19 | 1997-09-22 | Boc Group Inc | Method of heat treating a metal with nitrogen rich gas preheated and then having oxygen-reactive gas added |
| US6007763A (en) * | 1996-04-23 | 1999-12-28 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Process and installation for preparing a heat treatment atmosphere |
| DE19621036C2 (de) * | 1996-05-24 | 2000-07-06 | Westfalen Ag | Vorrichtung zur Erzeugung von Endogas |
| US5735970A (en) * | 1996-05-30 | 1998-04-07 | Air Liquide America Corporation | Apparatus and process for the production of a neutral atmosphere |
| IT1291479B1 (it) * | 1997-01-29 | 1999-01-11 | Rivoira Spa | Procedimento di trattamento termico di pezzi metallici a base ferrosa in un'atmosfera attiva ad elevato potenziale di carbonio. |
| IT1291205B1 (it) * | 1997-03-18 | 1998-12-29 | Rivoira S P A | Procedimento per la generazione di un'atmosfera protettiva a basso punto di rugiada ed esente da ossigeno, per l'effettuazione di |
| AT407262B (de) * | 1998-10-05 | 2001-02-26 | Ebner Peter Dipl Ing | Verfahren zum blankglühen von eine hohe affinität zu sauerstoff aufweisenden metallen |
| US6270597B1 (en) * | 1998-12-16 | 2001-08-07 | Praxair Technology, Inc. | Process for continuous heating and cleaning of wire and strip products in a stratified fluidized bed |
| US6458217B1 (en) | 2000-02-29 | 2002-10-01 | American Air Liquide, Inc. | Superadiabatic combustion generation of reducing atmosphere for metal heat treatment |
| US6458334B1 (en) | 2000-03-02 | 2002-10-01 | The Boc Group, Inc. | Catalytic partial oxidation of hydrocarbons |
| US20030007926A1 (en) * | 2000-03-02 | 2003-01-09 | Weibin Jiang | Metal catalyst and method of preparation and use |
| FR2807746B1 (fr) | 2000-04-13 | 2002-12-13 | Air Liquide | Procede de production d'un melange comportant de l'hydrogene et du co |
| US6409939B1 (en) | 2000-05-31 | 2002-06-25 | Uop Llc | Method for producing a hydrogen-rich fuel stream |
| DE10051203A1 (de) * | 2000-10-16 | 2002-04-25 | Linde Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines CO- und H2-haltigen Behandlungsgases für die Wärmebehandlung |
| US7303606B2 (en) * | 2002-01-08 | 2007-12-04 | The Boc Group, Inc. | Oxy-fuel combustion process |
| US7090826B2 (en) * | 2002-12-23 | 2006-08-15 | The Boc Group, Inc. | Monolith based catalytic partial oxidation process for syngas production |
| US7276209B2 (en) * | 2003-05-12 | 2007-10-02 | Atmosphere Engineering Co., Llc | Air-gas mixing systems and methods for endothermic gas generators |
| US7066984B2 (en) * | 2003-09-25 | 2006-06-27 | The Boc Group, Inc. | High recovery carbon monoxide production process |
| US7214331B2 (en) * | 2004-02-26 | 2007-05-08 | The Boc Group, Inc. | Catalyst configuration and methods for syngas production |
| US7351275B2 (en) * | 2004-12-21 | 2008-04-01 | The Boc Group, Inc. | Carbon monoxide production process |
| TWI568986B (zh) * | 2011-04-22 | 2017-02-01 | 應用材料股份有限公司 | 改良的燈頭氛圍 |
| RU2725983C2 (ru) * | 2017-01-17 | 2020-07-08 | Андрей Владиславович Курочкин | Автотермический реактор |
| CN110079657B (zh) * | 2019-05-17 | 2024-01-26 | 东台艺新金属材料有限公司 | 一种锯条回火炉中的气体混合供给装置 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2649123B1 (fr) * | 1989-06-30 | 1991-09-13 | Air Liquide | Procede de traitement thermique de metaux |
| FR2649124A1 (fr) * | 1989-07-03 | 1991-01-04 | Air Liquide | Procede de traitement thermique de metaux sous atmosphere |
| DE4016183A1 (de) * | 1990-05-19 | 1991-11-21 | Linde Ag | Verfahren zur verbesserten bereitstellung von behandlungsgas bei waermebehandlungen |
| FR2668584B1 (fr) * | 1990-10-26 | 1994-03-18 | Lair Liquide | Procede d'elaboration d'une atmosphere de traitement thermique et installation de traitement thermique. |
| GB9028034D0 (en) * | 1990-12-24 | 1991-02-13 | Isis Innovation | Improved processes for the conversion of methane to synthesis gas |
| US5259893A (en) * | 1991-07-08 | 1993-11-09 | Air Products And Chemicals, Inc. | In-situ generation of heat treating atmospheres using a mixture of non-cryogenically produced nitrogen and a hydrocarbon gas |
| US5221369A (en) * | 1991-07-08 | 1993-06-22 | Air Products And Chemicals, Inc. | In-situ generation of heat treating atmospheres using non-cryogenically produced nitrogen |
| US5298909A (en) * | 1991-12-11 | 1994-03-29 | The Boeing Company | Coaxial multiple-mode antenna system |
| AU659719B2 (en) * | 1992-03-10 | 1995-05-25 | Boc Group, Inc., The | Method and apparatus for forming a heat treating atmosphere |
| DE4212307C2 (de) * | 1992-04-13 | 1994-07-28 | Messer Griesheim Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Schutz- oder Reaktionsgases für die Wärmebehandlung von Metallen |
| US5254180A (en) * | 1992-12-22 | 1993-10-19 | Air Products And Chemicals, Inc. | Annealing of carbon steels in a pre-heated mixed ambients of nitrogen, oxygen, moisture and reducing gas |
| US5320818A (en) * | 1992-12-22 | 1994-06-14 | Air Products And Chemicals, Inc. | Deoxygenation of non-cryogenically produced nitrogen with a hydrocarbon |
| US5298090A (en) * | 1992-12-22 | 1994-03-29 | Air Products And Chemicals, Inc. | Atmospheres for heat treating non-ferrous metals and alloys |
| US5348592A (en) * | 1993-02-01 | 1994-09-20 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method of producing nitrogen-hydrogen atmospheres for metals processing |
| CO4370053A1 (es) * | 1993-11-29 | 1996-10-07 | Shell Int Research | Proceso para la oxidacion parcial catalitica de hidrocarbu- ros |
| US5441581A (en) * | 1994-06-06 | 1995-08-15 | Praxair Technology, Inc. | Process and apparatus for producing heat treatment atmospheres |
-
1994
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| 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 |
| JP2003531876A (ja) * | 2000-05-03 | 2003-10-28 | ビーピー ケミカルズ リミテッド | 炭化水素の接触酸化方法 |
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