JP3140449B2 - 燃焼用触媒およびそれを用いた燃焼装置 - Google Patents

燃焼用触媒およびそれを用いた燃焼装置

Info

Publication number
JP3140449B2
JP3140449B2 JP02072172A JP7217290A JP3140449B2 JP 3140449 B2 JP3140449 B2 JP 3140449B2 JP 02072172 A JP02072172 A JP 02072172A JP 7217290 A JP7217290 A JP 7217290A JP 3140449 B2 JP3140449 B2 JP 3140449B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
combustion
based catalyst
stage
catalysts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP02072172A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH03275140A (ja
Inventor
弘 赤間
康常 勝田
宣雄 松尾
昌弘 新田
宏行 加来
Original Assignee
バブコツク日立株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by バブコツク日立株式会社 filed Critical バブコツク日立株式会社
Priority to JP02072172A priority Critical patent/JP3140449B2/ja
Publication of JPH03275140A publication Critical patent/JPH03275140A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3140449B2 publication Critical patent/JP3140449B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)
  • Gas Burners (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車や各種工場から排出される一酸化炭
素、炭化水素類等の有害成分を含有する排ガスの浄化
や、メタン(CH4)、プロパン(C3H8)等の難燃性燃料
の燃焼に用いる燃焼触媒およびそれを用いた触媒燃焼装
置に関する。
〔従来の技術〕
触媒燃焼法は、自動車排ガス中の一酸化炭素、炭化水
素類の浄化、各種工場排ガス中の酢酸エチル、アルデヒ
ド類等の有害成分の浄化、あるいはメタン(CH4)、プ
ロパン(C3H8)等の難燃性燃料の無炎燃焼などに幅広く
利用されている。この触媒燃焼法に用いられる触媒系
は、アルミナをベースとして、それに白金(Pt)、パラ
ジウム(Pd)等の貴金属成分を担持させたもの(担持貴
金属触媒)が高活性であるため燃焼触媒の主流となって
いるが、貴金属は資源的に乏しく高価であるため、触媒
成分を有効かつ効率的に利用するための努力が触媒調製
法、触媒燃焼システム等の面から数多くの検討がなされ
ている。その中で、異なった種類の担持貴金属触媒を組
み合わせることにより、それぞれの長所を生かして触媒
の性能を高める方法もその一つである。一般に、Pd系触
媒は着火性能に優れ、Pt系触媒は燃え切り性能に優れる
と認識されている。このことを利用して、前者を前段
に、後者を後段に配して触媒燃焼の性能向上をはかる組
み合わせ構造の触媒も提案されている(特開昭59−4170
6号公報)。
近年、環境汚染問題が重要視されるにつれて、触媒燃
焼法がより広範囲に利用されるようになり、ほとんどの
場合にはPdあるいはPtが触媒性物質の必須の成分となっ
ているため、触媒用として消費されるこれらの貴金属の
量は毎年増加の一途をたどっている。そのため貴金属触
媒成分のより一層の有効化、高効率的利用が切望されて
いる。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、上記の情勢に対応すべく鋭意研究した結果
得られたものであり、従来の担持貴金属触媒をより有効
に活用し性能の高い燃焼触媒およびそれを用いた触媒燃
焼装置を得ることを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
上記本発明の目的は、Pd系触媒およびPt系触媒などか
らなる複数種の触媒(触媒層)を、燃焼ガスの流れ方向
に少なくとも3段(層)以上組み合わせて使用すること
により達成される。特に、Pd系触媒とPt系触媒とを、Pd
系触媒(第1段目):Pt系触媒(第2段目):Pd系触媒
(第3段目)の容積比が、0.4〜2:2〜5:3〜6となるよ
うに配置することにより高性能の燃焼触媒系を実現させ
ることができる。
本発明は、所定形状の担体上に、パラジウム(Pd)系
触媒成分を担持させたPd系触媒と、白金(Pt)系触媒成
分を担持させたPt系触媒の中から選択される複数種の触
媒を、燃焼ガスの流れ方向に少なくとも3段以上に組合
せて配置し触媒燃焼系を形成させたものである。
本発明の燃焼用触媒において、燃焼触媒系がPd系触
媒、Pt系触媒、Pd系触媒の順に組合せた3段の組合せ触
媒とすることが好ましい。
また、本発明の触媒燃焼系において、3段の組合せ触
媒は、燃焼ガスの入口側からPd系触媒、Pt系触媒、Pd系
触媒の順に配置し、かつ上記Pd系触媒:Pt系触媒:Pd系触
媒の容積比が0.4〜2:2〜5:3〜6の範囲となるように配
置構成することが望ましい。
さらに本発明は、上記のごとく構成した燃焼用触媒を
用い、炭化水素ガスの触媒燃焼装置、工場排ガスの有害
成分除去装置もしくは自動車排ガスの浄化装置の反応容
器内に設置した触媒燃焼装置である。
〔作用〕
一般に、Pd系触媒は着火性に優れ、一方、Pt系触媒は
燃え切り性能に優れていることが知られている。このよ
うに触媒によって特性が異なるのは、触媒上で起こる燃
焼反応が完全酸化反応や部分酸化反応をはじめとする数
種類の反応からなっており〔例えば、川越ら、燃料協会
誌、68巻第2号、119(1989)〕、触媒によってこれら
反応の種類および生起割合が異なるものである。したが
って、特性の違う触媒をうまく組み合わせることによっ
て、完全酸化反応が有利になるような反応の組合せを選
択できるものと考えられる。本発明による燃焼触媒はこ
の技術思想のもとに、燃焼触媒として高活性で高性能で
あるが故に幅広く使用されているPd系触媒とPt系触媒と
の組合せ方を鋭意検討した結果得られたものである。
組合せ触媒の狙いは、それぞれの触媒の性能が最大限
発揮できるような組合せ方を見い出すことにある。本発
明の燃焼触媒では、Pd系触媒とPt系触媒の特性がうまく
活かされた構成をとっている。理由は明らかではない
が、本発明の燃焼触媒では、触媒層の第1段目に全触媒
の0.4〜2容量部のPd系触媒を配置することによって触
媒の着火特性を高め、次いで第2段目のPt系触媒(2〜
5容量部)によって完全酸化反応を進め、さらに酸化さ
れずに残った高温状態の燃料ガスを第3段目のPd系触媒
(3〜6容量部)で完全に酸化するものと考えられる。
例えば、プロパンを燃焼する場合、第1段目のPd系触媒
では下記の(1)式で示される部分酸化反応が優先して
起こる。
C3H8+3/2O2→3CO+4H2 …(1) 次の第2段目のPt系触媒上では下記の(2)式で示さ
れる完全酸化反応および(1)式の反応で生成したCOの
酸化反応(反応式(3))が優先して起こり、大部分の
プロパンがほぼ完全に酸化される。
C3H8+5O2→3CO2+4H2O …(2) CO+1/2O2→CO2 …(3) Pt系触媒上ではPd系触媒上に比較してCOの酸化が速や
かに起こるので最前段にPd系触媒を配して部分酸化を引
き起こすことは後段の触媒の作用特性を高める上で有利
となる。第1段目のPd系触媒の割合を増すと(1)、
(2)および(3)式の反応に加えて(4)式で示され
るメタンの生成反応が1段目および2段目の触媒上で起
こり得るものと考えられる。
CO+3H2→CH4+H2O …(4) これは吸熱反応なので上記の触媒の活性を低下させる
ことになる。また、第1段目のPd系触媒の割合が多い
と、この部分で一気に酸化反応が起こるために触媒層温
度の上昇を招き、耐熱性の低い2段目のPt系触媒の熱劣
化を引き起こすことにもなるので好ましくない。前2段
の触媒で大部分の燃料ガスが酸化され、残りの燃料ガス
が第3段目のPd系触媒上で完全に酸化される。この場
合、第3段目の触媒層温度は前2段の触媒による酸化反
応によって高められている。第3段目の触媒はPd系触媒
でありPt系触媒に比較して耐熱性が優れ、かつ前2段の
触媒でメタンが副生してもその酸化活性は高いので有効
である。以上のような作用が、本発明の組合せ燃焼触媒
の活性および耐熱性の面で優れたものにしていると考え
られる。
本発明において用いられる触媒は、主としてコージェ
ライトをはじめとする耐火性基材表面に、アルミナをは
じめとする耐火性無機担体をコーティングした担体上に
触媒成分を担持させたもの、あるいはあらかじめ成形し
た耐火性無機担体上に触媒成分を担持させたものが好ま
しい。触媒の形状は粒状、ハニカム状、板状、コルゲー
ト形状等を採用することができる。また、触媒の耐熱性
を高めるためにランタン、セリウム等の希土類元素化合
物あるいはバリウム、マグネシウム等のアルカリ土類元
素化合物を単独あるいは複合で添加した触媒を用いるこ
とも有効である。
触媒成分としてはPd、Ptが必須であるが、500℃以上
の高温に触媒が長時間さらされることがない場合には、
燃料ガスの種類によって、金(Au)、銀(Ag)、マンガ
ン(Mn)、銅(Cu)といった成分を各触媒中に含有させ
ると効果が大きい。また、ペロブスカイト属の触媒は50
0℃以上の高温域でも熱劣化が少なく高活性なので本発
明の組合せ触媒中に含有させることは有効であり、燃料
ガス、燃焼条件によってはPt系触媒の代用とすることも
可能である。
〔実施例〕
以下に本発明の一実施例を挙げ、さらに詳細に説明す
る。本実施例で用いた担持貴金属触媒は、次に示す方法
で調製した。
平均粒径が3μm、比表面積160m2/gのγアルミナ粉
末100gに水150mlを加えて乳鉢で混練し、γアルミナの
ペーストを得た。これに白金分を3.8g含有した塩化白金
酸の水溶液50mlを加えてさらに混練した。得られたペー
ストを150℃で乾燥した後、電気炉を用いて400℃で2時
間の焼成を行った。得られた触媒粉末をボールミルで24
時間粉砕し、平均粒径を0.5μmとした後、適当に水分
を加えて撹拌して65%のスラリを得た。このスラリを、
φ(径)50mm、(長さ)100mmサイズの200Cell(セ
ル)/in2(6.45cm2)のコージェライト質ハニカムにウ
ォッシュコートし(コート量は80g/)、150℃で乾燥
した後、水素気流中で400℃で2時間の還元処理を行
い、次いで電気炉を用いて600℃、2時間の焼成を行っ
て、担持白金触媒を得た。
ついで、上記γアルミナ粉末100gを同様にしてペース
ト化した。これにパラジウム分を6.7g含有した硝酸パラ
ジウム水溶液50mlを加えてさらに混練した。得られたペ
ーストを150℃で乾燥した後、電気炉を用いて500℃で2
時間の焼成を行った。得られた触媒粉末をボールミルで
24時間粉砕し、平均粒径を0.5μmとした後、適当に水
分を加えて撹拌して65%のスラリを得た。このスラリを
φ50−100mmサイズの200Cell/in2のコージェライト質
ハニカムにウォッシュコートし(コート量は90g/)、
150℃で乾燥した後、電気炉を用いて800℃、2時間の焼
成を行って、担持パラジウム触媒を得た。
これら2種類の触媒を用い、触媒の長さ()と組合
せ方を変えて、第1表に示すように実施例および比較例
の触媒を作製した。
実施例1〜6、比較例1〜10の触媒の酸化活性を評価
する目的で、流通式反応装置を用いて、次に示す条件で
プロパンの酸化反応試験を行った。
触 媒:φ(径)50−(長さ)100mmのハニカム形
状触媒(200Cell(セル)/in2(6.45cm2)) 反応管 :内径50mm石英ガラス管 ガス組成:C3H8 5000ppm 空気ベース 空間速度:18000h-1 第1図に、実施例1〜2および比較例1〜4の触媒の
プロパン酸化活性を比較した結果を示した。実施例1〜
2に示すごとく、Pd−Pt−Pdの順番に触媒を組み合わせ
ると活性が向上することが分かる。本発明の組合せ触媒
では、特に完全酸化性能が向上することが特徴である。
また、第2図〜第4図はPd−Pt−Pdの3段に組み合わせ
た触媒における各段の触媒の容積比を変えた場合の触媒
性能を示したものである。第2図は、3段組合せ触媒に
おける1段目Pd触媒の長さ()に対する触媒層内温度
400℃におけるC3H8の酸化率をプロットしたものであ
る。第3図は、同じく2段目Pt触媒の長さ()に対し
て触媒層内温度400℃におけるC3H8の酸化率をプロット
したもの、第4図は、3段目Pd触媒の長さ()に対し
て触媒層内温度400℃におけるC3H8の酸化率をプロット
したものである。以上の結果から、Pd:Pt:Pd=0.4〜2:2
〜5:3〜6(容積比)の場合に特に活性が高いことが分
かる。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したごとく、本発明によれば、担持Pd
触媒および担持Pt触媒を適切な構成で組み合わせること
により、担持Pd触媒あるいは担持Pt触媒を単独で用いる
場合よりも活性の優れた触媒を得ることができる。特
に、担持Pt触媒単独の場合に比べて、より安価な担持Pd
触媒でPt触媒の一部を代用することにより触媒活性を高
めることが可能であるという点で経済的な効果は大き
い。さらには、より耐熱性の低いPt触媒の割合を減らし
たことにより、耐熱性の面でも性能向上がはかられ、耐
久性の面で有利な触媒が得られる。また、本発明による
触媒は、反応容器内に複数種の触媒を組込むため、触媒
の劣化に際して、劣化の著しい触媒のみを交換すること
が可能であるため経済的に有利である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例1〜2および比較例1〜4、10
の触媒層内温度とのプロパン酸化率の関係を示すグラ
フ、第2図、第3図および第4図は、Pd−Pt−Pd組合せ
触媒における各触媒層の長さ(容積比)とプロパン酸化
率の関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新田 昌弘 広島県呉市宝町3番36号 バブコック日 立株式会社呉研究所内 (72)発明者 加来 宏行 広島県呉市宝町3番36号 バブコック日 立株式会社呉研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−205116(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 21/00 - 37/36 B01D 53/86

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃焼触媒系がPd系触媒、Pt系触媒、Pd系触
    媒の順に組合せた3段の組合せ触媒よりなり、該3段の
    組合せ触媒は、燃焼ガスの入口側からPd系触媒、Pt系触
    媒、Pd系触媒の順に配置し、かつ、上記Pd系触媒:Pt系
    触媒:Pd系触媒の容積比が0.4〜2:2〜5:3〜6の範囲とな
    るように配置構成したことを特徴とする燃焼用触媒。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の燃焼用触媒を、炭化水素
    ガスの触媒燃焼装置、工場排ガスの有害成分除去装置も
    しくは自動車排ガスの浄化装置の反応容器内に設置した
    ことを特徴とする触媒燃焼装置。
JP02072172A 1990-03-23 1990-03-23 燃焼用触媒およびそれを用いた燃焼装置 Expired - Fee Related JP3140449B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02072172A JP3140449B2 (ja) 1990-03-23 1990-03-23 燃焼用触媒およびそれを用いた燃焼装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02072172A JP3140449B2 (ja) 1990-03-23 1990-03-23 燃焼用触媒およびそれを用いた燃焼装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03275140A JPH03275140A (ja) 1991-12-05
JP3140449B2 true JP3140449B2 (ja) 2001-03-05

Family

ID=13481545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP02072172A Expired - Fee Related JP3140449B2 (ja) 1990-03-23 1990-03-23 燃焼用触媒およびそれを用いた燃焼装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3140449B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH03275140A (ja) 1991-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2773428B2 (ja) 排気ガス浄化方法
CN101069856A (zh) 柴油引擎尾气污染物氧化催化剂
JP2005161225A (ja) 排ガス浄化用触媒
US6767526B1 (en) Method for treating by combustion carbon-containing particles in an internal combustion engine exhaust circuit
JPH11276907A (ja) 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法
JP2002210365A (ja) NOx浄化用触媒およびその製造方法
JP3140449B2 (ja) 燃焼用触媒およびそれを用いた燃焼装置
JPH0616853B2 (ja) 非貴金属系燃焼用触媒とその製造方法
JPH03106446A (ja) 排ガス浄化用触媒およびその製造方法
JP2005087963A (ja) 排気浄化装置
JPH06378A (ja) 排ガス浄化用触媒
JP2930975B2 (ja) 燃焼用触媒の製造方法
JP4764609B2 (ja) 窒素酸化物除去触媒
JP2538010B2 (ja) 排気ガス浄化触媒
JP3626999B2 (ja) 排ガス浄化材及び排ガス浄化方法
JPH07308578A (ja) 排ガス浄化用触媒
JPH07155605A (ja) 排気ガス浄化用触媒およびその製造方法
JPH08182928A (ja) 窒素酸化物吸蔵組成物及び排気ガス浄化方法
JP2002119857A (ja) NOx浄化用触媒およびその製造方法
JPH01304048A (ja) 排気ガス浄化触媒
JP3503073B2 (ja) デイーゼルエンジン排ガス浄化用触媒
JPH05305236A (ja) 排気浄化用触媒
JP2649217B2 (ja) 排ガス浄化材及び排ガス浄化方法
JP4192791B2 (ja) 排ガス浄化用触媒
EP3569309A1 (en) Copper and noble metal polymetallic catalysts for engine exhaust gas treatment

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees