JPS60149713A - 吸熱型ガス変成装置 - Google Patents

吸熱型ガス変成装置

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JPS60149713A
JPS60149713A JP59003228A JP322884A JPS60149713A JP S60149713 A JPS60149713 A JP S60149713A JP 59003228 A JP59003228 A JP 59003228A JP 322884 A JP322884 A JP 322884A JP S60149713 A JPS60149713 A JP S60149713A
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C21D1/76Adjusting the composition of the atmosphere
    • C21D1/763Adjusting the composition of the atmosphere using a catalyst
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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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〕 本発明は、吸熱型ガス変成装置に藺し、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85
0〜950℃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って製造
されている。
そして、このRXガス発生炉は、ニッケル触媒を充填し
、850〜1100°Cの高温に保持したレトルト内へ
、メタン(CH4)、エタン(c3H,)、ブタン(c
 4 HI。)等の炭化水素ガスと、空気との混合ガス
を送給し、CO,Hz 、N2を主成分とし、微量のC
H4、Hz o、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ッ
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、従来のニッケル触媒
使用時には、850−1100℃の高温でしが反応させ
ることのできなかった吸熱型ガス変成反応を、850〜
950 ℃の比較的低温にて、上述のニッケル触媒と同
様の吸熱型ガスを変成できることが明らがとなった。
さて、炭化水素ガスとして、ブタンに例をとって、その
変成反応を観察すると、レトルト内では、C4HIO+
202 +7.52N2 →4CO+ 5 H2+7.
52N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+ C()2#CO+ H20 CHa + CO2:2 CO+ 2 H2CHq 十
Hz O:G O+3 )fz ’従って、各成分の間
には、co=23%、H2#29%、CH4−微m〜0
.2%、C○z=Wlft〜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、COz 、H2−0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、co1CO2によるカーボンポテンシャル
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、従来技術の欠点を、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.
86 E /minと空気2の8.6 j2 /min
からなる混合ガスを、930°Cのレトルト6に送給す
ると、100 ccの触媒7のもとで、154/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
しである。
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; C,H,。−C↓+2CH4+H2 によるずず(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しトルトロでは、
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
スを従来のニッ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
って、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
によっ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って、 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ソシュ状隔膜にて区画し、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・制御する流量針を経て、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
外配管によっ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
ガス変成装置によって達成される。
〔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、従って
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って
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、本発明の詳細な説明する。
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
例をとって説明する。
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5a′と触媒充填室6bが、耐熱性メツシュ状隔膜6
Cによって区画されたレトルト6、触媒7、クーラ8、
加熱炉9からなっている。
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3.54! /min中に、炉外配管によって室温
に保持された、ブタン1の0.86n−/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。
表から明らかなように、従来の吸熱型ガス変成装置で変
成された吸熱型ガス組成は、COlおよびH2が平衡吸
熱ガス組成に比べ、低目の値であり、しかも、変成反応
に伴い、すす(C)の生成が認められるのに対し、本発
明の吸熱型カス変成装置によって変成された吸熱型ガス
組成は、はぼ、平衡吸熱型ガス組成に近似しており、し
かも、変成反応に伴う、ずず(C)の生成は認められな
い。
〔発明の作用効果〕
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ッ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(加熱し、炭化水素ガスの昇温速度を速め
ることによって、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
とすることによって触媒反応による平衡状態の吸熱型ガ
スを、効率よ(変成することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
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 3−一−−−−−吸熱型ガス 4−−−−−−−ブタン流量計 5−−−−−−一空気流量計 6−−−−−−−レトルト 5 a−−−−−−一急速加熱部 5 a ′−−−−−−空気予熱室 6b−・−触媒充填室 6C−・−メソシュ状隔膜 6d・−−−−−一絞り部 7−−−−コバルト触媒 8−・−・−クーラ 9−−−−−−−〜加熱炉 10−−−−−−御所熱材 1’ 1−−−−−冷却水配管

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■、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
    って、 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ソシュ状隔膜にて区画し、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・制御する流量針を経て、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
    外配管によっ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。
JP59003228A 1984-01-10 1984-01-10 吸熱型ガス変成装置 Granted JPS60149713A (ja)

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