JPH0156324B2 - - Google Patents
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Description
本発明はメタン系燃料を接触燃焼させる触媒シ
ステムおよびそれを用いた燃焼方法に関する。 詳しく述べると、本発明は難燃性のメタンある
いはメタンを主成分とする天然ガス燃料を触媒上
で接触燃焼せしめ窒素酸化物（以下NOxとす
る）、一酸化炭素（以下COとする）、未燃焼炭化
水素（以下UHCとする）等の有害成分を実質的
に含有しない燃焼ガスを得、その熱量を各種のエ
ネルギー源として用いるための触媒システムおよ
びそれを用いた燃焼方法を提供するものである。 更に詳しく述べると、本発明は高線速下、炭化
水素類の中で比較的難燃性といわれるメタンある
いはメタンを主成分とする天然ガス燃料を触媒に
よつて低温で着火燃焼せしめ、２次気相燃焼が誘
発されるのに十分な温度にまで昇温し、次いで必
要に応じて２次燃料を導入して残存未燃燃料と二
次燃料を燃焼させて、目的とする温度、あるいは
それ以上の高温に上げる燃焼システムに好適に用
いられる触媒システムおよびそれを用いた燃焼方
法を提供するものである。 燃料を燃焼範囲に入らない低い濃度で空気と混
合した希薄混合気体を触媒層へ導入し、触媒上で
接触燃焼せしめ高温の燃焼ガスをえるための触媒
燃焼システムは公知である。 さらに、かかる触媒燃焼システムを用いてたと
えば600℃から1500℃の燃焼ガスをえる場合、た
とえ酸素源に空気を用いてもNOxがほとんどな
いしは全く発生することがなく、またCO、UHC
も実質的に含有しないものとしてえられることも
よく知られるところである。 このクリーンな高温燃焼ガスを利用し、熱また
は動力をえるシステムは各種提案され、一般産業
排ガスの処理および熱動力回収システムはすでに
実用化されるに至つているが、700℃程度の比較
的低い温度域において実用化されているに過ぎな
い。 また近年になり、高まるNOx規制への対応か
ら、発電用ガスタービンなどの一次動力源用とし
てこの高温燃焼ガスを利用する研究がなされるよ
うになりつつある。 これらの目的に使用される場合、燃焼ガスは
1000〜1300℃の高温に達せしめるのが通常であ
り、ガスタービンの効率向上のため、更に高温に
なる傾向にある。 かかる条件下で、触媒を使用すると通常の触媒
は高温のために急速にその触媒性能が劣化し更に
最悪の場合は触媒担体がメルトダウンし、飛散
し、タービンのブレードなどを損傷してしまう可
能性がある。 上記の如き触媒の劣化、損傷を避け、同等の目
的をえる燃焼方法として、触媒層において燃料の
一部を燃焼させ、２次気相燃焼が誘発される温度
にまでガス温度を上昇せしめ、次いで触媒層後方
で残存未燃燃料を２次気相燃焼させるか、または
必要であれば２次燃料を導入して残存未燃燃料と
新たに添加した２次燃料を、２次的に気相燃焼さ
せて目的とする温度、あるいはそれ以上の温度の
クリーンな燃焼ガスをえる燃焼方法が見出され
た。この方法を用いることにより通常の火炎燃焼
法では多量に発生するNOxを、火炎燃焼域を可
及的に小さくできるゆえに最小とすることができ
るのである。この場合、触媒層での燃焼は、ガス
温度を２次気相燃焼が誘発される温度にまで上昇
させるのを目的としており必ずしも触媒層で完全
燃焼させる必要はなく、２次気相燃焼が誘発され
る温度以上にガス温度が到達すれば、触媒の劣
化、損傷を避けるためにも、また、２次気相燃焼
を安定して維持させるためにも、触媒層中でより
高温にする必要はなく、むしろ残存未燃燃料が多
い方が気相燃焼が生じやすく好ましい。 燃料は目的とする温度がえられる全量を触媒層
へ導入し、一部を触媒層で燃焼させて昇温し、つ
いで残存未燃燃料を２次気相燃焼させてもよい
が、燃料の一部を残しておき、これを２次燃料と
して触媒層後方から導入して残存未燃燃料と合せ
て２次気相燃焼させてもよい。この方法により触
媒層温度を必要以上の高温とすることも避けら
れ、触媒の劣化、損傷を避けることが出来、より
好ましい。 ２次気相燃焼を誘発させるのに必要な温度は、
燃料の種類、残存燃料濃度（理論断熱燃焼ガス温
度）、線速等によつて決まるが、燃料の種類によ
り大巾に異る。 すなわち、プロパン、軽油等の易燃性の燃料の
場合は通常の使用条件下では約700℃程度でも十
分であるが、難燃性のメタン、あるいはメタンを
主成分とする天然ガスを燃料とする場合は使用条
件によつて異るものの750℃〜1000℃の高温が必
要である。 最近の燃料事情から、この目的に使用される燃
料はメタンあるいはメタンを主成分とする天然ガ
スが中心であり、本発明はこの難燃性の燃料を高
線速下にできるだけ低温で着火せしめ、燃焼ガス
温度を750〜1000℃の温度にまで上昇せしめる触
媒を提供することを目的とする。 本目的に好適に用いられる触媒としては、貴金
属系触媒がふさわしく、特にパラジウムを活性成
分とする触媒が望ましい。 パラジウムを活性成分とする触媒は特にメタン
の低温着火性にすぐれ、かつ1000℃程度の耐熱性
にもすぐれた触媒である。 しかしながら、従来のパラジウムを活性成分と
する触媒を本発明目的に使用した場合、触媒層入
口付近においては500℃以下の温度で高濃度の酸
素にさらされるためパラジウムは酸化されメタン
の着火性能を失い、また一方、触媒層出口付近で
は高温になり、パラジウムの酸化状態が変化する
ことによると考えられる理由から触媒による燃焼
反応は抑制され、燃焼ガス温度は750℃以上の高
温には上昇しないという欠点があることを見い出
した。 本発明者らはこのパラジウムを活性成分とする
触媒のすぐれた特徴に注目し、従来の触媒にみら
れる欠点を克服するため鋭意研究の結果、本発明
を完成するに至つたものである。 即ち、本発明による触媒はパラジウムを活性成
分とする触媒を２層に分け前段層に用いられる比
較的低温で着火しうる触媒と後段層に用いられる
750〜1000℃まで燃焼ガス温度を上昇させうる高
温燃焼性触媒を各々最適に設計して成るものであ
り、前段層に用いられる触媒としては、活性成分
としてパラジウムと白金より成るもので、後段層
に用いられる触媒は活性成分としてパラジウムと
セリウムおよび／またはニツケルより成るもので
ある。 本発明によれば、触媒システム入口付近の前段
触媒では少量の白金の存在により、パラジウムの
酸化物化によるメタン着火性能の低下が防止さ
れ、長時間に亘り低温着火性能を維持しつづける
ことが出来、また触媒層出口付近の後段触媒では
酸化セリウムおよび／または酸化ニツケルの存在
によりパラジウムに安定して酸素が供給されるた
めに燃焼が促進され燃焼ガスは750〜1000℃の温
度に到達することが可能になることを見出したの
である。 その結果、触媒層全体として、メタンあるいは
メタンを主成分とする天然ガス燃料を低温で着火
させ、750〜1000℃の温度にまで燃焼ガスを上昇
せしめることが可能となり、かつ、その性能を長
時間に亘り維持しつづけることが可能となつたの
である。 前段層、後段層の触媒は別個に調製し、両触媒
を直結してまたはその間に空間を設けて設置して
もよいし、あるいは一体物の触媒において入口部
分に前段層触媒を出口部分に後段層触媒を担持し
て完成触媒をえてもよい。 触媒の形状は圧力損失を少くする目的から、モ
ノリスタイプのものが好ましい。モノリス担体は
通常当該分野で使用されるものであればいずれも
使用可能であり、とくにコージエライト、ムライ
ト、α−アルミナ、ジルコニア、チタニア、リン
酸チタン、アルミニウム、チタネート、ベタライ
ト、スポジユメン、アルミノシリケート、ケイ酸
マグネシウム、ジルコニア―スピネル、ジルコン
−ムライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素などの耐熱
性セラミツク質のものやカンタル、フエクラロイ
等の金属製のものが使用される。 モノリス担体のセルサイズは、燃焼効率が低下
しない限り大きいものが好ましく、各触媒層は同
一セルサイズでもよいし、また異るセルサイズの
ものを組合せて用いてもよく、通常一平方インチ
あたり40〜400セルのものが用いられる。 全触媒層長は特に使用される入口線速によつて
異るが、圧力損失を少くする必要から通常50〜
500mmが採用され、前段層、後段層各層の長さも
入口線速、入口温度等の使用条件によつて最適に
選択されるが、通常各層共25〜250mmが採用され
る。 前段層に用いられる触媒は通常上記モノリス担
体に、アルミナ、シリカ−アルミナ、マグネシ
ア、チタニア、ジルコニア、シリカ−マグネシア
などの活性耐火性金属酸化物をコートして使用す
る。特にアルミナまたはジルコニアが好ましく、
更にアルカリ土類金属酸化物、希土類金属酸化物
を添加し、安定化して用いるとより好ましい。 そのあと、パラジウムおよび白金の活性主成分
を水溶性の塩の形で含浸せしめ触媒化する。ある
いはあらかじめ活性主成分を活性、耐火性金属酸
化物に担持せしめ、そののちモノリス担体にコー
トすることによつて触媒化することもできる。 パラジウムは完成触媒１あたり２〜100ｇ、
好ましくは５〜50ｇ担持され、また、白金はパラ
ジウムに対し、重量比で0.2〜50％、好ましくは
0.5〜30％添加して用いられる。 後段層に用いられる触媒も同様にして、パラジ
ウムおよびセリウムを担持して触媒化することも
できるが、活性耐火性金属酸化物を用いずモノリ
ス担体に直接担持してもよい。 パラジウムの担持量は完成触媒１あたり２〜
200ｇ、好ましくは５〜100ｇ、セリウムおよび／
またはニツケル酸化物の担持量は５〜300ｇ、好
ましくは10〜200ｇが適している。 本発明の触媒を用いた燃焼システムに用いられ
る燃料は、メタンないしメタンを主成分として含
有する燃料である。代表的なものは、天然ガスで
ある。天然ガスは産地により成分比は若干異るも
のの、ほぼ80％以上のメタンを含有している。ま
た活性汚泥処理などからの醗酵メタンや石炭ガス
化による低カロリーメタンガスなども本発明で用
いられる燃料である。またより易燃性のプロパ
ン、軽油等も当然使用することができる。 本発明の触媒あるいは触媒を用いた燃焼システ
ムは、前述したように発電用ガスタービンシステ
ムに最適に組み込まれるものであるが、それ以外
にも発電用ボイラ、熱回収用ボイラ、ガスエンジ
ンからのガスの後処理による熱回収、都市ガス暖
房など熱・動力回収を効率よく行なうために利用
される。 以下に本発明を実施例等によりさらに具体的に
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。 実施例 １ 200セル／平方インチの開孔部を有する直径
25.4mm、長さ50mmのコージエライトハニカム担体
に、５重量％の酸化ランタンを含有するアルミナ
粉末のスラリーを被覆処理し、空気中900℃にて
焼成して担体１あたり100ｇを被覆担持せしめ
た。 次いでこれを硝酸パラジウムおよび塩化白金酸
を含有する水溶液に浸漬し、乾燥して空気中700
℃で焼成し、担体１あたり、パラジウムとして
10ｇ、白金として２ｇを担持せしめて完成触媒を
えた。 実施例 ２ 実施例１と同様にして担体１あたり100ｇの
５重量％酸化ランタン含有アルミナ粉末を被覆担
持せしめた。 次いでこれを硝酸第１セリウムを含有する水溶
液に浸漬し、乾燥して空気中900℃で焼成し、酸
化セリウムとして担体１あたり40ｇ担持せしめ
た。 更に次いで、実施例１と同様にしてパラジウム
として担体１あたり10ｇを担持せしめて、完成
触媒をえた。 実施例 ３ 実施例１と同様にして７重量％の酸化ネオジム
を含有するアルミナ粉末を担体１あたり150ｇ
被覆担持せしめた。 次いで実施例１と同様にして担体１あたにパ
ラジウムとして20ｇ白金として５ｇを担持せしめ
た完成触媒をえた。 実施例 ４ ７重量％酸化ランタン、３重量％ネオジム含有
アルミナ粉末を用い実施例１と同様にして該アル
ミナ粉末を担体１あたり120ｇ被覆担持せしめ
た。 次いでこれを硝酸パラジウムおよび硝酸ニツケ
ルを含有する水溶液に浸漬、乾燥し空気中800℃
で焼成することにより、担体１あたりパラジウ
ムとして15ｇ、ニツケル酸化物をニツケルとして
15ｇを担持せしめて完成触媒をえた。 実施例 ５ 100セル／平方インチの開孔部を有する直径
25.4mm、長さ30mmのムライトハニカム担体に10重
量％酸化ランタン、20重量％酸化セリウムを含有
するアルミナ粉末のスラリーを被覆処理し、空気
中1000℃で焼成して担体１あたり80ｇを被覆担
持せしめた。 次いで実施例４と同様にして担体１あたりパ
ラジウムとして20ｇ、ニツケル酸化物をニツケル
として５ｇを担持せしめて完成触媒をえた。 比較例 １ 白金を含有しない他は実施例１と全く同様にし
て完成触媒をえた。 実施例 ６ 実施例１〜５および比較例１でえられた各触媒
を円筒型燃焼器に充填し、入口温度350℃におい
て、３容量％のメタンを含有するメタン−空気混
合気体を１時間あたり5.75Nm3導入し、燃焼効率
および触媒層出口温度を測定しつつ、連続して48
時間燃焼させた。この場合、触媒層入口線速を10
ｍ／秒とした。 その結果、各触媒の性能は表−１のとおりとな
つた。
ステムおよびそれを用いた燃焼方法に関する。 詳しく述べると、本発明は難燃性のメタンある
いはメタンを主成分とする天然ガス燃料を触媒上
で接触燃焼せしめ窒素酸化物（以下NOxとす
る）、一酸化炭素（以下COとする）、未燃焼炭化
水素（以下UHCとする）等の有害成分を実質的
に含有しない燃焼ガスを得、その熱量を各種のエ
ネルギー源として用いるための触媒システムおよ
びそれを用いた燃焼方法を提供するものである。 更に詳しく述べると、本発明は高線速下、炭化
水素類の中で比較的難燃性といわれるメタンある
いはメタンを主成分とする天然ガス燃料を触媒に
よつて低温で着火燃焼せしめ、２次気相燃焼が誘
発されるのに十分な温度にまで昇温し、次いで必
要に応じて２次燃料を導入して残存未燃燃料と二
次燃料を燃焼させて、目的とする温度、あるいは
それ以上の高温に上げる燃焼システムに好適に用
いられる触媒システムおよびそれを用いた燃焼方
法を提供するものである。 燃料を燃焼範囲に入らない低い濃度で空気と混
合した希薄混合気体を触媒層へ導入し、触媒上で
接触燃焼せしめ高温の燃焼ガスをえるための触媒
燃焼システムは公知である。 さらに、かかる触媒燃焼システムを用いてたと
えば600℃から1500℃の燃焼ガスをえる場合、た
とえ酸素源に空気を用いてもNOxがほとんどな
いしは全く発生することがなく、またCO、UHC
も実質的に含有しないものとしてえられることも
よく知られるところである。 このクリーンな高温燃焼ガスを利用し、熱また
は動力をえるシステムは各種提案され、一般産業
排ガスの処理および熱動力回収システムはすでに
実用化されるに至つているが、700℃程度の比較
的低い温度域において実用化されているに過ぎな
い。 また近年になり、高まるNOx規制への対応か
ら、発電用ガスタービンなどの一次動力源用とし
てこの高温燃焼ガスを利用する研究がなされるよ
うになりつつある。 これらの目的に使用される場合、燃焼ガスは
1000〜1300℃の高温に達せしめるのが通常であ
り、ガスタービンの効率向上のため、更に高温に
なる傾向にある。 かかる条件下で、触媒を使用すると通常の触媒
は高温のために急速にその触媒性能が劣化し更に
最悪の場合は触媒担体がメルトダウンし、飛散
し、タービンのブレードなどを損傷してしまう可
能性がある。 上記の如き触媒の劣化、損傷を避け、同等の目
的をえる燃焼方法として、触媒層において燃料の
一部を燃焼させ、２次気相燃焼が誘発される温度
にまでガス温度を上昇せしめ、次いで触媒層後方
で残存未燃燃料を２次気相燃焼させるか、または
必要であれば２次燃料を導入して残存未燃燃料と
新たに添加した２次燃料を、２次的に気相燃焼さ
せて目的とする温度、あるいはそれ以上の温度の
クリーンな燃焼ガスをえる燃焼方法が見出され
た。この方法を用いることにより通常の火炎燃焼
法では多量に発生するNOxを、火炎燃焼域を可
及的に小さくできるゆえに最小とすることができ
るのである。この場合、触媒層での燃焼は、ガス
温度を２次気相燃焼が誘発される温度にまで上昇
させるのを目的としており必ずしも触媒層で完全
燃焼させる必要はなく、２次気相燃焼が誘発され
る温度以上にガス温度が到達すれば、触媒の劣
化、損傷を避けるためにも、また、２次気相燃焼
を安定して維持させるためにも、触媒層中でより
高温にする必要はなく、むしろ残存未燃燃料が多
い方が気相燃焼が生じやすく好ましい。 燃料は目的とする温度がえられる全量を触媒層
へ導入し、一部を触媒層で燃焼させて昇温し、つ
いで残存未燃燃料を２次気相燃焼させてもよい
が、燃料の一部を残しておき、これを２次燃料と
して触媒層後方から導入して残存未燃燃料と合せ
て２次気相燃焼させてもよい。この方法により触
媒層温度を必要以上の高温とすることも避けら
れ、触媒の劣化、損傷を避けることが出来、より
好ましい。 ２次気相燃焼を誘発させるのに必要な温度は、
燃料の種類、残存燃料濃度（理論断熱燃焼ガス温
度）、線速等によつて決まるが、燃料の種類によ
り大巾に異る。 すなわち、プロパン、軽油等の易燃性の燃料の
場合は通常の使用条件下では約700℃程度でも十
分であるが、難燃性のメタン、あるいはメタンを
主成分とする天然ガスを燃料とする場合は使用条
件によつて異るものの750℃〜1000℃の高温が必
要である。 最近の燃料事情から、この目的に使用される燃
料はメタンあるいはメタンを主成分とする天然ガ
スが中心であり、本発明はこの難燃性の燃料を高
線速下にできるだけ低温で着火せしめ、燃焼ガス
温度を750〜1000℃の温度にまで上昇せしめる触
媒を提供することを目的とする。 本目的に好適に用いられる触媒としては、貴金
属系触媒がふさわしく、特にパラジウムを活性成
分とする触媒が望ましい。 パラジウムを活性成分とする触媒は特にメタン
の低温着火性にすぐれ、かつ1000℃程度の耐熱性
にもすぐれた触媒である。 しかしながら、従来のパラジウムを活性成分と
する触媒を本発明目的に使用した場合、触媒層入
口付近においては500℃以下の温度で高濃度の酸
素にさらされるためパラジウムは酸化されメタン
の着火性能を失い、また一方、触媒層出口付近で
は高温になり、パラジウムの酸化状態が変化する
ことによると考えられる理由から触媒による燃焼
反応は抑制され、燃焼ガス温度は750℃以上の高
温には上昇しないという欠点があることを見い出
した。 本発明者らはこのパラジウムを活性成分とする
触媒のすぐれた特徴に注目し、従来の触媒にみら
れる欠点を克服するため鋭意研究の結果、本発明
を完成するに至つたものである。 即ち、本発明による触媒はパラジウムを活性成
分とする触媒を２層に分け前段層に用いられる比
較的低温で着火しうる触媒と後段層に用いられる
750〜1000℃まで燃焼ガス温度を上昇させうる高
温燃焼性触媒を各々最適に設計して成るものであ
り、前段層に用いられる触媒としては、活性成分
としてパラジウムと白金より成るもので、後段層
に用いられる触媒は活性成分としてパラジウムと
セリウムおよび／またはニツケルより成るもので
ある。 本発明によれば、触媒システム入口付近の前段
触媒では少量の白金の存在により、パラジウムの
酸化物化によるメタン着火性能の低下が防止さ
れ、長時間に亘り低温着火性能を維持しつづける
ことが出来、また触媒層出口付近の後段触媒では
酸化セリウムおよび／または酸化ニツケルの存在
によりパラジウムに安定して酸素が供給されるた
めに燃焼が促進され燃焼ガスは750〜1000℃の温
度に到達することが可能になることを見出したの
である。 その結果、触媒層全体として、メタンあるいは
メタンを主成分とする天然ガス燃料を低温で着火
させ、750〜1000℃の温度にまで燃焼ガスを上昇
せしめることが可能となり、かつ、その性能を長
時間に亘り維持しつづけることが可能となつたの
である。 前段層、後段層の触媒は別個に調製し、両触媒
を直結してまたはその間に空間を設けて設置して
もよいし、あるいは一体物の触媒において入口部
分に前段層触媒を出口部分に後段層触媒を担持し
て完成触媒をえてもよい。 触媒の形状は圧力損失を少くする目的から、モ
ノリスタイプのものが好ましい。モノリス担体は
通常当該分野で使用されるものであればいずれも
使用可能であり、とくにコージエライト、ムライ
ト、α−アルミナ、ジルコニア、チタニア、リン
酸チタン、アルミニウム、チタネート、ベタライ
ト、スポジユメン、アルミノシリケート、ケイ酸
マグネシウム、ジルコニア―スピネル、ジルコン
−ムライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素などの耐熱
性セラミツク質のものやカンタル、フエクラロイ
等の金属製のものが使用される。 モノリス担体のセルサイズは、燃焼効率が低下
しない限り大きいものが好ましく、各触媒層は同
一セルサイズでもよいし、また異るセルサイズの
ものを組合せて用いてもよく、通常一平方インチ
あたり40〜400セルのものが用いられる。 全触媒層長は特に使用される入口線速によつて
異るが、圧力損失を少くする必要から通常50〜
500mmが採用され、前段層、後段層各層の長さも
入口線速、入口温度等の使用条件によつて最適に
選択されるが、通常各層共25〜250mmが採用され
る。 前段層に用いられる触媒は通常上記モノリス担
体に、アルミナ、シリカ−アルミナ、マグネシ
ア、チタニア、ジルコニア、シリカ−マグネシア
などの活性耐火性金属酸化物をコートして使用す
る。特にアルミナまたはジルコニアが好ましく、
更にアルカリ土類金属酸化物、希土類金属酸化物
を添加し、安定化して用いるとより好ましい。 そのあと、パラジウムおよび白金の活性主成分
を水溶性の塩の形で含浸せしめ触媒化する。ある
いはあらかじめ活性主成分を活性、耐火性金属酸
化物に担持せしめ、そののちモノリス担体にコー
トすることによつて触媒化することもできる。 パラジウムは完成触媒１あたり２〜100ｇ、
好ましくは５〜50ｇ担持され、また、白金はパラ
ジウムに対し、重量比で0.2〜50％、好ましくは
0.5〜30％添加して用いられる。 後段層に用いられる触媒も同様にして、パラジ
ウムおよびセリウムを担持して触媒化することも
できるが、活性耐火性金属酸化物を用いずモノリ
ス担体に直接担持してもよい。 パラジウムの担持量は完成触媒１あたり２〜
200ｇ、好ましくは５〜100ｇ、セリウムおよび／
またはニツケル酸化物の担持量は５〜300ｇ、好
ましくは10〜200ｇが適している。 本発明の触媒を用いた燃焼システムに用いられ
る燃料は、メタンないしメタンを主成分として含
有する燃料である。代表的なものは、天然ガスで
ある。天然ガスは産地により成分比は若干異るも
のの、ほぼ80％以上のメタンを含有している。ま
た活性汚泥処理などからの醗酵メタンや石炭ガス
化による低カロリーメタンガスなども本発明で用
いられる燃料である。またより易燃性のプロパ
ン、軽油等も当然使用することができる。 本発明の触媒あるいは触媒を用いた燃焼システ
ムは、前述したように発電用ガスタービンシステ
ムに最適に組み込まれるものであるが、それ以外
にも発電用ボイラ、熱回収用ボイラ、ガスエンジ
ンからのガスの後処理による熱回収、都市ガス暖
房など熱・動力回収を効率よく行なうために利用
される。 以下に本発明を実施例等によりさらに具体的に
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。 実施例 １ 200セル／平方インチの開孔部を有する直径
25.4mm、長さ50mmのコージエライトハニカム担体
に、５重量％の酸化ランタンを含有するアルミナ
粉末のスラリーを被覆処理し、空気中900℃にて
焼成して担体１あたり100ｇを被覆担持せしめ
た。 次いでこれを硝酸パラジウムおよび塩化白金酸
を含有する水溶液に浸漬し、乾燥して空気中700
℃で焼成し、担体１あたり、パラジウムとして
10ｇ、白金として２ｇを担持せしめて完成触媒を
えた。 実施例 ２ 実施例１と同様にして担体１あたり100ｇの
５重量％酸化ランタン含有アルミナ粉末を被覆担
持せしめた。 次いでこれを硝酸第１セリウムを含有する水溶
液に浸漬し、乾燥して空気中900℃で焼成し、酸
化セリウムとして担体１あたり40ｇ担持せしめ
た。 更に次いで、実施例１と同様にしてパラジウム
として担体１あたり10ｇを担持せしめて、完成
触媒をえた。 実施例 ３ 実施例１と同様にして７重量％の酸化ネオジム
を含有するアルミナ粉末を担体１あたり150ｇ
被覆担持せしめた。 次いで実施例１と同様にして担体１あたにパ
ラジウムとして20ｇ白金として５ｇを担持せしめ
た完成触媒をえた。 実施例 ４ ７重量％酸化ランタン、３重量％ネオジム含有
アルミナ粉末を用い実施例１と同様にして該アル
ミナ粉末を担体１あたり120ｇ被覆担持せしめ
た。 次いでこれを硝酸パラジウムおよび硝酸ニツケ
ルを含有する水溶液に浸漬、乾燥し空気中800℃
で焼成することにより、担体１あたりパラジウ
ムとして15ｇ、ニツケル酸化物をニツケルとして
15ｇを担持せしめて完成触媒をえた。 実施例 ５ 100セル／平方インチの開孔部を有する直径
25.4mm、長さ30mmのムライトハニカム担体に10重
量％酸化ランタン、20重量％酸化セリウムを含有
するアルミナ粉末のスラリーを被覆処理し、空気
中1000℃で焼成して担体１あたり80ｇを被覆担
持せしめた。 次いで実施例４と同様にして担体１あたりパ
ラジウムとして20ｇ、ニツケル酸化物をニツケル
として５ｇを担持せしめて完成触媒をえた。 比較例 １ 白金を含有しない他は実施例１と全く同様にし
て完成触媒をえた。 実施例 ６ 実施例１〜５および比較例１でえられた各触媒
を円筒型燃焼器に充填し、入口温度350℃におい
て、３容量％のメタンを含有するメタン−空気混
合気体を１時間あたり5.75Nm3導入し、燃焼効率
および触媒層出口温度を測定しつつ、連続して48
時間燃焼させた。この場合、触媒層入口線速を10
ｍ／秒とした。 その結果、各触媒の性能は表−１のとおりとな
つた。
【表】
また各触媒共メタン濃度を3.3容量％に増加さ
せても、触媒層出口温度はほとんど変化しなかつ
た。 実施例 ７ 十分に保温された円筒型燃焼器を用い上流側に
実施例３でえられた触媒、下流側に実施例２でえ
られた触媒を充填し、入口温度350℃において３
容量％のメタンを含有するメタン−空気混合気体
を１時間あたり17.3Nm3導入して燃焼効率と触媒
層出口温度を測定した。この場合、触媒層入口線
速は約30ｍ／秒であつた。 その結果、燃焼効率は約81％で、触媒層出口温
度は約920℃であつた。 次いで、メタン濃度を4.1容量％にすると、燃
焼効率は100％となり、未燃焼炭化水素、一酸化
炭素、窒素酸化物を実質的に含有しないクリーン
な燃焼ガスがえられた。この場合、触媒層後方
100mmの点の温度は約1300℃に達していたが、触
媒層出口温度は約925℃であつた。 引きつづき、３容量％相当分のメタンを触媒層
上流から、残り1.1容量％相当分のメタンを触媒
層出口より30mm後方から導入して、同様の燃焼実
験を行つた。 その結果、触媒層出口温度は約920℃であり、
クリーンな約1300℃の燃焼ガスがえられた。また
この性能は1000時間にわたり維持継続した。 実施例 ８ 実施例７と同様にして下表のとおりの触媒を用
い、３容量％相当分のメタンを触媒層上流から、
残り1.1容量％相当分のメタンを触媒層出口より
30mm後方から導入して燃焼実験を行つた結果、表
−２のとおりであり、本発明による触媒は触媒層
温度は活性低下をおこさない1000℃以下に維持さ
れているにもかかわらず約1300℃のクリーンな燃
焼ガスがえられたのに対し、他の触媒を用いると
触媒層出口温度は約735℃であり、２次気相燃焼
が誘発されず、未燃焼炭化水素が大量に発生し、
また、燃焼ガス温度も更に上昇はしなかつた。
せても、触媒層出口温度はほとんど変化しなかつ
た。 実施例 ７ 十分に保温された円筒型燃焼器を用い上流側に
実施例３でえられた触媒、下流側に実施例２でえ
られた触媒を充填し、入口温度350℃において３
容量％のメタンを含有するメタン−空気混合気体
を１時間あたり17.3Nm3導入して燃焼効率と触媒
層出口温度を測定した。この場合、触媒層入口線
速は約30ｍ／秒であつた。 その結果、燃焼効率は約81％で、触媒層出口温
度は約920℃であつた。 次いで、メタン濃度を4.1容量％にすると、燃
焼効率は100％となり、未燃焼炭化水素、一酸化
炭素、窒素酸化物を実質的に含有しないクリーン
な燃焼ガスがえられた。この場合、触媒層後方
100mmの点の温度は約1300℃に達していたが、触
媒層出口温度は約925℃であつた。 引きつづき、３容量％相当分のメタンを触媒層
上流から、残り1.1容量％相当分のメタンを触媒
層出口より30mm後方から導入して、同様の燃焼実
験を行つた。 その結果、触媒層出口温度は約920℃であり、
クリーンな約1300℃の燃焼ガスがえられた。また
この性能は1000時間にわたり維持継続した。 実施例 ８ 実施例７と同様にして下表のとおりの触媒を用
い、３容量％相当分のメタンを触媒層上流から、
残り1.1容量％相当分のメタンを触媒層出口より
30mm後方から導入して燃焼実験を行つた結果、表
−２のとおりであり、本発明による触媒は触媒層
温度は活性低下をおこさない1000℃以下に維持さ
れているにもかかわらず約1300℃のクリーンな燃
焼ガスがえられたのに対し、他の触媒を用いると
触媒層出口温度は約735℃であり、２次気相燃焼
が誘発されず、未燃焼炭化水素が大量に発生し、
また、燃焼ガス温度も更に上昇はしなかつた。
【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ メタン系燃料−空気混合気体の流れに対し
て、前段側にパラジウムおよび白金を活性成分と
する触媒層、後段側にパラジウムとセリウムおよ
び／またはニツケルの酸化物とを活性成分とする
触媒層を設けてなることを特徴とする燃焼用触媒
システム。 ２ 各活性成分がアルミナによつて被覆されたモ
ノリス担体に分散担持されてなることを特徴とす
る特許請求の範囲１記載の触媒システム。 ３ アルミナ被覆層がランタン、イツトリウム、
サマリウム、ネオジムおよびプラセオジムよりな
る群から選ばれた少なくとも１種の酸化物によつ
て安定化されてなることを特徴とする特許請求の
範囲２記載の触媒システム。 ４ メタン系燃料−空気混合気体の流れに対し
て、前段側にパラジウムおよび白金を活性成分と
する触媒層、後段側にパラジウムとセリウムおよ
び／またはニツケルの酸化物とを活性成分とする
触媒層を設けてなる燃焼用触媒システムを用い、
該システムにおいて燃料の一部のみを当該触媒シ
ステムで燃焼せしめて２次気相燃焼が誘発される
温度にまで燃焼ガスを昇温させることを特徴とす
る燃焼方法。 ５ 各活性成分がアルミナによつて被覆されたモ
ノリス担体に分散担持されてなることを特徴とす
る特許請求の範囲４記載の燃焼方法。 ６ アルミナ被覆層がランタン、イツトリウム、
サマリウム、ネオジムおよびプラセオジムよりな
る群から選ばれた少なくとも１種の酸化物によつ
て安定化されてなることを特徴とする特許請求範
囲５記載の燃焼方法。 ７ メタン系燃料−空気混合気体の流れに対し
て、前段側にパラジウムおよび白金を活性成分と
する触媒層、後段側にパラジウムとセリウムおよ
び／またはニツケルの酸化物とを活性成分とする
触媒層を設けてなる燃焼用触媒システムを用い、
該システムにおいて燃料の全部または一部を当該
触媒システムで燃焼せしめて２次気相燃焼が誘発
される温度に昇温されたガスにさらに２次燃料を
供給して２次気相燃焼せしめることを特徴とする
燃焼方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59051186A JPS60196511A (ja) | 1984-03-19 | 1984-03-19 | 燃焼用触媒システムおよびそれを用いた燃焼方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59051186A JPS60196511A (ja) | 1984-03-19 | 1984-03-19 | 燃焼用触媒システムおよびそれを用いた燃焼方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60196511A JPS60196511A (ja) | 1985-10-05 |
| JPH0156324B2 true JPH0156324B2 (ja) | 1989-11-29 |
Family
ID=12879829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59051186A Granted JPS60196511A (ja) | 1984-03-19 | 1984-03-19 | 燃焼用触媒システムおよびそれを用いた燃焼方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60196511A (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61186704A (ja) * | 1985-02-15 | 1986-08-20 | Babcock Hitachi Kk | 触媒燃焼方法 |
| JPH0615042B2 (ja) * | 1986-09-10 | 1994-03-02 | 株式会社日立製作所 | 耐熱性燃焼触媒及びそれを用いた触媒燃焼法 |
| US5258349A (en) * | 1990-11-26 | 1993-11-02 | Catalytica, Inc. | Graded palladium-containing partial combustion catalyst |
| US5250489A (en) * | 1990-11-26 | 1993-10-05 | Catalytica, Inc. | Catalyst structure having integral heat exchange |
| US5248251A (en) * | 1990-11-26 | 1993-09-28 | Catalytica, Inc. | Graded palladium-containing partial combustion catalyst and a process for using it |
| US5425632A (en) * | 1990-11-26 | 1995-06-20 | Catalytica, Inc. | Process for burning combustible mixtures |
| US5259754A (en) * | 1990-11-26 | 1993-11-09 | Catalytica, Inc. | Partial combustion catalyst of palladium on a zirconia support and a process for using it |
| US5326253A (en) * | 1990-11-26 | 1994-07-05 | Catalytica, Inc. | Partial combustion process and a catalyst structure for use in the process |
| US5281128A (en) * | 1990-11-26 | 1994-01-25 | Catalytica, Inc. | Multistage process for combusting fuel mixtures |
| DE69435061T2 (de) * | 1993-06-25 | 2008-12-18 | Basf Catalysts Llc | Katalysatorzusammensetzung |
| US8759247B2 (en) | 2011-12-27 | 2014-06-24 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Methanol electro-oxidation catalyst and method of making the same |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4833220A (ja) * | 1971-09-06 | 1973-05-08 | ||
| JPS5721716A (en) * | 1980-07-11 | 1982-02-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Combustion safety device |
| JPS5941706A (ja) * | 1982-08-31 | 1984-03-08 | Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd | メタン系燃料の燃焼方法 |
-
1984
- 1984-03-19 JP JP59051186A patent/JPS60196511A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4833220A (ja) * | 1971-09-06 | 1973-05-08 | ||
| JPS5721716A (en) * | 1980-07-11 | 1982-02-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Combustion safety device |
| JPS5941706A (ja) * | 1982-08-31 | 1984-03-08 | Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd | メタン系燃料の燃焼方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60196511A (ja) | 1985-10-05 |
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