JP3340138B2 - 炭化水素の燃焼用触媒 - Google Patents
炭化水素の燃焼用触媒Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は炭化水素の燃焼用触媒に
関するものであり、特にボイラー、航空機用ジェットエ
ンジン、自動車用ガスタービン、発電用ガスタービンな
どの高温燃焼器に使用可能な燃焼活性が高く、耐熱性に
優れた炭化水素の燃焼用触媒に関するものである。
関するものであり、特にボイラー、航空機用ジェットエ
ンジン、自動車用ガスタービン、発電用ガスタービンな
どの高温燃焼器に使用可能な燃焼活性が高く、耐熱性に
優れた炭化水素の燃焼用触媒に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】炭化水素を酸素の存在下、炭酸ガスと水
蒸気に完全酸化させる触媒としては白金、パラジウムな
どの白金属をアルミナ、シリカ等の無機耐熱材料を担体
として担持させた触媒が最も活性が高いとされ広く使用
されている。さらに、燃焼活性および耐熱性を改良する
ために広く研究され、種々の触媒も提案されている。例
えば、特開昭６０−２２２１４５号公報に示されている
ように、アルミナにＬａなどの希土類元素を添加して耐
熱性を改良する方法が提案されている。しかし、これら
のアルミナ、シリカ等の無機耐熱材料を担体とした触媒
を高温燃焼に用いた場合、燃焼活性は著しく低下してし
まう問題点がある。
蒸気に完全酸化させる触媒としては白金、パラジウムな
どの白金属をアルミナ、シリカ等の無機耐熱材料を担体
として担持させた触媒が最も活性が高いとされ広く使用
されている。さらに、燃焼活性および耐熱性を改良する
ために広く研究され、種々の触媒も提案されている。例
えば、特開昭６０−２２２１４５号公報に示されている
ように、アルミナにＬａなどの希土類元素を添加して耐
熱性を改良する方法が提案されている。しかし、これら
のアルミナ、シリカ等の無機耐熱材料を担体とした触媒
を高温燃焼に用いた場合、燃焼活性は著しく低下してし
まう問題点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする問題点】一般に燃焼活性は触
媒活性金属の分散性に依存し、また、触媒活性金属の分
散性は担体表面積に依存すると考えられている。このよ
うな観点から、高温燃焼用触媒の開発には高温でも大き
な表面積を有し、耐熱性に優れた触媒担体の開発が重要
となっている。
媒活性金属の分散性に依存し、また、触媒活性金属の分
散性は担体表面積に依存すると考えられている。このよ
うな観点から、高温燃焼用触媒の開発には高温でも大き
な表面積を有し、耐熱性に優れた触媒担体の開発が重要
となっている。
【０００４】本発明は、上記従来技術の問題点を解決
し、触媒燃焼方式の高温燃焼器などに用いる高温でも高
い活性を有し、耐熱性に優れた炭化水素の燃焼用触媒を
提供することを目的とする。
し、触媒燃焼方式の高温燃焼器などに用いる高温でも高
い活性を有し、耐熱性に優れた炭化水素の燃焼用触媒を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは炭化水素の
燃焼用触媒について鋭意研究した結果、特定の触媒担体
に触媒活性金属を担持する前に特定の温度で焼成するこ
とにより燃焼活性が高く、かつ耐熱性に優れた炭化水素
の燃焼用触媒が得られることを見出し、この知見に基づ
いて本発明を達成することができた。
燃焼用触媒について鋭意研究した結果、特定の触媒担体
に触媒活性金属を担持する前に特定の温度で焼成するこ
とにより燃焼活性が高く、かつ耐熱性に優れた炭化水素
の燃焼用触媒が得られることを見出し、この知見に基づ
いて本発明を達成することができた。
【０００６】すなわち、本発明の請求項１の発明は、ア
ルミナ、ジルコニア、アルミナ−ジルコニアの複合酸化
物、アルミナ−ジルコニアの混合物の内の１種を温度１
５００℃を超え〜１８００℃で焼成して得られるそれぞ
れ対応するアルミナ、ジルコニア、アルミナ−ジルコニ
アの複合酸化物、アルミナ−ジルコニアの混合物の内の
１種および不可避の不純物からなる触媒担体に白金族金
属を担持させて得られる炭化水素の燃焼用触媒に関す
る。本発明の請求項２の発明は、請求項１記載の炭化水
素の燃焼用触媒において、白金族金属を担持させた後、
さらに空気中で温度９００〜１３００℃の範囲で焼成す
ることを特徴とする。
ルミナ、ジルコニア、アルミナ−ジルコニアの複合酸化
物、アルミナ−ジルコニアの混合物の内の１種を温度１
５００℃を超え〜１８００℃で焼成して得られるそれぞ
れ対応するアルミナ、ジルコニア、アルミナ−ジルコニ
アの複合酸化物、アルミナ−ジルコニアの混合物の内の
１種および不可避の不純物からなる触媒担体に白金族金
属を担持させて得られる炭化水素の燃焼用触媒に関す
る。本発明の請求項２の発明は、請求項１記載の炭化水
素の燃焼用触媒において、白金族金属を担持させた後、
さらに空気中で温度９００〜１３００℃の範囲で焼成す
ることを特徴とする。
【０００７】本発明でいうアルミナ、ジルコニア、アル
ミナ−ジルコニアの複合酸化物、アルミナ−ジルコニア
の混合物の内の１種が触媒担体の原料として用いられ
る。
ミナ−ジルコニアの複合酸化物、アルミナ−ジルコニア
の混合物の内の１種が触媒担体の原料として用いられ
る。
【０００８】担体原料のアルミナとしてはα、β、γ、
δ、η、θ、κ、χ等のいずれの結晶形態のものが使用
できる。好ましくはα、β、γ、η等が用いられる。特
にγ、ηが好ましい。
δ、η、θ、κ、χ等のいずれの結晶形態のものが使用
できる。好ましくはα、β、γ、η等が用いられる。特
にγ、ηが好ましい。
【０００９】本発明において担体原料のアルミナとジル
コニアの混合割合は３０〜７０ｗｔ％：７０〜３０ｗｔ
％が好ましい。
コニアの混合割合は３０〜７０ｗｔ％：７０〜３０ｗｔ
％が好ましい。
【００１０】本発明において触媒担体には不純物として
の少量のシリカ、マグネシア、チタニア等の耐火性無機
酸化物を含んでもよい。前記不純物は、発明の効果を上
げるために意図的に添加されたものではなく、触媒担体
中に含まれていても発明の効果に影響を与えるものでは
ない。
の少量のシリカ、マグネシア、チタニア等の耐火性無機
酸化物を含んでもよい。前記不純物は、発明の効果を上
げるために意図的に添加されたものではなく、触媒担体
中に含まれていても発明の効果に影響を与えるものでは
ない。
【００１１】本発明の触媒において白金族金属は活性金
属として用いられる。白金族金属としてはルテニウム
（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オ
スミニウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐ
ｔ）が挙げられる。活性金属は単独でも２種以上を混合
して用いてもよい。パラジウム、ロジウム、白金が好ま
しいが、特にパラジウムが好ましい。
属として用いられる。白金族金属としてはルテニウム
（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オ
スミニウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐ
ｔ）が挙げられる。活性金属は単独でも２種以上を混合
して用いてもよい。パラジウム、ロジウム、白金が好ま
しいが、特にパラジウムが好ましい。
【００１２】本発明の触媒調製法について述べる。ま
ず、担体原料のアルミナ、ジルコニア、アルミナ−ジル
コニアの複合酸化物、アルミナ−ジルコニアの混合物の
内の１種を空気中で温度１５００℃を超え〜１８００℃
の範囲で焼成して、触媒担体を製造する。１２００℃未
満の温度で焼成した場合には使用中に触媒担体の表面積
が減少し、それと共に燃焼活性も低下する。この理由は
明らかではないが、燃焼反応中に担体が高温により焼結
し、触媒活性金属が担体層中に埋もれてしまうことが考
えられる。
ず、担体原料のアルミナ、ジルコニア、アルミナ−ジル
コニアの複合酸化物、アルミナ−ジルコニアの混合物の
内の１種を空気中で温度１５００℃を超え〜１８００℃
の範囲で焼成して、触媒担体を製造する。１２００℃未
満の温度で焼成した場合には使用中に触媒担体の表面積
が減少し、それと共に燃焼活性も低下する。この理由は
明らかではないが、燃焼反応中に担体が高温により焼結
し、触媒活性金属が担体層中に埋もれてしまうことが考
えられる。
【００１３】触媒担体の形状は押し出し品、錠剤、球
粒、顆粒、粉末、ハニカム構造等のいずれのものも所望
の大きさにして用いることができる。
粒、顆粒、粉末、ハニカム構造等のいずれのものも所望
の大きさにして用いることができる。
【００１４】次に、該触媒担体に白金族金属を担持させ
る。担持方法は通常の方法が用いられる。例えば、白金
族金属塩を含んだ水溶液に触媒担体を浸して含浸させる
含浸法が好ましく用いられる。塩としては塩化物、硝酸
塩等が好ましい。
る。担持方法は通常の方法が用いられる。例えば、白金
族金属塩を含んだ水溶液に触媒担体を浸して含浸させる
含浸法が好ましく用いられる。塩としては塩化物、硝酸
塩等が好ましい。
【００１５】白金族金属の担持量は酸化物として触媒重
量（触媒担体と活性金属の合計重量）の０．０１〜２０
ｗｔ％が好ましく、さらに、０．１〜１０ｗｔ％が好ま
しい。
量（触媒担体と活性金属の合計重量）の０．０１〜２０
ｗｔ％が好ましく、さらに、０．１〜１０ｗｔ％が好ま
しい。
【００１６】次に、空気中で、好ましくは温度２００〜
５００℃で乾燥し、さらに空気中で好ましくは温度９０
０〜１３００℃の範囲で焼成することにより触媒を得る
ことができる。
５００℃で乾燥し、さらに空気中で好ましくは温度９０
０〜１３００℃の範囲で焼成することにより触媒を得る
ことができる。
【００１７】本発明でいう炭化水素とは、高温燃焼器の
燃料として用いることのできる、メタン、プロパン、ブ
タンあるいは都市ガス、天然ガス、灯油、軽油等であ
る。
燃料として用いることのできる、メタン、プロパン、ブ
タンあるいは都市ガス、天然ガス、灯油、軽油等であ
る。
【００１８】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明する
が、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものでは
ない。本発明に使用される担体材料としてはアルミナ、
ジルコニア、アルミナ−ジルコニアの複合酸化物、アル
ミナ−ジルコニアの混合物の内の１種が挙げられる。
が、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものでは
ない。本発明に使用される担体材料としてはアルミナ、
ジルコニア、アルミナ−ジルコニアの複合酸化物、アル
ミナ−ジルコニアの混合物の内の１種が挙げられる。
【００１９】実施例−１ 空気中１６００℃で焼成したジルコニア粉末を塩化パラ
ジウムを含有する水溶液に含浸し、乾燥して空気中９０
０℃で焼成して、ジルコニア１００ｇ当たりパラジウム
として０．５ｇを担持せしめて完成触媒Ｂを得た。
ジウムを含有する水溶液に含浸し、乾燥して空気中９０
０℃で焼成して、ジルコニア１００ｇ当たりパラジウム
として０．５ｇを担持せしめて完成触媒Ｂを得た。
【００２０】実施例−２ 空気中１６００℃で焼成したジルコニア粉末を塩化パラ
ジウムを含有する水溶液に含浸し、乾燥して空気中１３
００℃で焼成して、ジルコニア１００ｇ当たりパラジウ
ムとして０．５ｇを担持せしめて完成触媒Ｃを得た。
ジウムを含有する水溶液に含浸し、乾燥して空気中１３
００℃で焼成して、ジルコニア１００ｇ当たりパラジウ
ムとして０．５ｇを担持せしめて完成触媒Ｃを得た。
【００２１】実施例−３ 空気中１６００℃で焼成したアルミナ粉末を塩化パラジ
ウムを含有する水溶液に含浸し、乾燥して空気中９００
℃で焼成して、アルミナ１００ｇ当たりパラジウムとし
て０．５ｇを担持せしめて完成触媒Ｅを得た。
ウムを含有する水溶液に含浸し、乾燥して空気中９００
℃で焼成して、アルミナ１００ｇ当たりパラジウムとし
て０．５ｇを担持せしめて完成触媒Ｅを得た。
【００２２】実施例−４ 空気中１６００℃で焼成した混合割合５０重量％：５０
重量％から成るジルコニアとアルミナとの混合物粉末を
塩化パラジウムを含有する水溶液に含浸し、乾燥して空
気中９００℃で焼成して、ジルコニア−アルミナ混合物
１００ｇ当たりパラジウムとして０．５ｇを担持せしめ
て完成触媒Ｇを得た。
重量％から成るジルコニアとアルミナとの混合物粉末を
塩化パラジウムを含有する水溶液に含浸し、乾燥して空
気中９００℃で焼成して、ジルコニア−アルミナ混合物
１００ｇ当たりパラジウムとして０．５ｇを担持せしめ
て完成触媒Ｇを得た。
【００２３】比較例−１ 空気中１１００℃で焼成したジルコニア粉末を塩化パラ
ジウムを含有する水溶液に含浸し、乾燥して空気中９０
０℃で焼成して、ジルコニア１００ｇ当たりパラジウム
として０．５ｇを担持せしめて完成触媒Ｈを得た。
ジウムを含有する水溶液に含浸し、乾燥して空気中９０
０℃で焼成して、ジルコニア１００ｇ当たりパラジウム
として０．５ｇを担持せしめて完成触媒Ｈを得た。
【００２４】比較例−２ 空気中１１５０℃で焼成したジルコニア粉末を塩化パラ
ジウムを含有する水溶液に含浸し、乾燥して空気中９０
０℃で焼成して、ジルコニア１００ｇ当たりパラジウム
として０．５ｇを担持せしめて完成触媒Ｉを得た。
ジウムを含有する水溶液に含浸し、乾燥して空気中９０
０℃で焼成して、ジルコニア１００ｇ当たりパラジウム
として０．５ｇを担持せしめて完成触媒Ｉを得た。
【００２５】比較例−３ 空気中１１００℃で焼成したアルミナ粉末を塩化パラジ
ウムを含有する水溶液に含浸し、乾燥して空気中９００
℃で焼成して、アルミナ１００ｇ当たりパラジウムとし
て０．５ｇを担持せしめて完成触媒Ｊを得た。
ウムを含有する水溶液に含浸し、乾燥して空気中９００
℃で焼成して、アルミナ１００ｇ当たりパラジウムとし
て０．５ｇを担持せしめて完成触媒Ｊを得た。
【００２６】比較例−４ 空気中１１００℃で焼成した混合割合５０重量％：５０
重量％から成るジルコニアとアルミナとの混合物粉末を
塩化パラジウムを含有する水溶液に含浸し、乾燥して空
気中９００℃で焼成して、ジルコニア−アルミナ混合物
１００ｇ当たりパラジウムとして０．５ｇを担持せしめ
て完成触媒Ｋを得た。
重量％から成るジルコニアとアルミナとの混合物粉末を
塩化パラジウムを含有する水溶液に含浸し、乾燥して空
気中９００℃で焼成して、ジルコニア−アルミナ混合物
１００ｇ当たりパラジウムとして０．５ｇを担持せしめ
て完成触媒Ｋを得た。
【００２７】以上実施例−１から実施例−４および比較
例−１から比較例−４で得た触媒を円筒型燃焼器に０．
３ｇ充填し、５容量％のメタンを含有するメタン−空気
混合気体を１時間当たり９リッター導入して燃焼活性を
測定した。メタン転化率は入口ガス中のメタン濃度と出
口ガス中のメタン濃度差から求めた。表１にメタン転化
率１０％および９０％となる反応温度を示す。
例−１から比較例−４で得た触媒を円筒型燃焼器に０．
３ｇ充填し、５容量％のメタンを含有するメタン−空気
混合気体を１時間当たり９リッター導入して燃焼活性を
測定した。メタン転化率は入口ガス中のメタン濃度と出
口ガス中のメタン濃度差から求めた。表１にメタン転化
率１０％および９０％となる反応温度を示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】実施例および比較例から明らかなように、
触媒焼成温度を９００〜１３００℃にした場合、触媒担
体を温度１５００℃を超え〜１８００℃の範囲で焼成し
た触媒担体に白金族金属を担持させて得られた触媒は１
２００℃未満温度で焼成した触媒よりも燃焼活性が高
く、また、耐熱性が優れていることがわかる。
触媒焼成温度を９００〜１３００℃にした場合、触媒担
体を温度１５００℃を超え〜１８００℃の範囲で焼成し
た触媒担体に白金族金属を担持させて得られた触媒は１
２００℃未満温度で焼成した触媒よりも燃焼活性が高
く、また、耐熱性が優れていることがわかる。
【００３０】
【発明の効果】アルミナ、ジルコニア、アルミナ−ジル
コニアの複合酸化物、アルミナ−ジルコニアの混合物の
内の１種を温度１５００℃を超え〜１８００℃で焼成し
た触媒担体に活性金属を担持することにより、燃焼活性
の高い、かつ耐熱性に優れた炭化水素の燃焼用触媒が得
られる。
コニアの複合酸化物、アルミナ−ジルコニアの混合物の
内の１種を温度１５００℃を超え〜１８００℃で焼成し
た触媒担体に活性金属を担持することにより、燃焼活性
の高い、かつ耐熱性に優れた炭化水素の燃焼用触媒が得
られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01J 21/00 - 38/74
Claims (2)
- 【請求項１】 アルミナ、ジルコニア、アルミナ−ジル
コニアの複合酸化物、アルミナ−ジルコニアの混合物の
内の１種を温度１５００℃を超え〜１８００℃で焼成し
て得られるそれぞれ対応するアルミナ、ジルコニア、ア
ルミナ−ジルコニアの複合酸化物、アルミナ−ジルコニ
アの混合物の内の１種および不可避の不純物からなる触
媒担体に白金族金属を担持させて得られる炭化水素の燃
焼用触媒。 - 【請求項２】 白金族金属を担持させた後、さらに空気
中で温度９００〜１３００℃の範囲で焼成することを特
徴とする請求項１記載の炭化水素の燃焼用触媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11784991A JP3340138B2 (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 炭化水素の燃焼用触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11784991A JP3340138B2 (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 炭化水素の燃焼用触媒 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04322744A JPH04322744A (ja) | 1992-11-12 |
| JP3340138B2 true JP3340138B2 (ja) | 2002-11-05 |
Family
ID=14721803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11784991A Expired - Fee Related JP3340138B2 (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 炭化水素の燃焼用触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3340138B2 (ja) |
-
1991
- 1991-04-23 JP JP11784991A patent/JP3340138B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04322744A (ja) | 1992-11-12 |
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