JPH03122402A - 高温触媒燃焼システム - Google Patents
高温触媒燃焼システムInfo
- Publication number
- JPH03122402A JPH03122402A JP1256957A JP25695789A JPH03122402A JP H03122402 A JPH03122402 A JP H03122402A JP 1256957 A JP1256957 A JP 1256957A JP 25695789 A JP25695789 A JP 25695789A JP H03122402 A JPH03122402 A JP H03122402A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst
- temperature
- magnesia
- combustion
- high purity
- 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.)
- Pending
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 86
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title abstract description 39
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 70
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims abstract description 35
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 18
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 claims description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 12
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 abstract description 8
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 16
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 12
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 8
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- 241000264877 Hippospongia communis Species 0.000 description 5
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 5
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- -1 platinum group metals Chemical class 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- POILWHVDKZOXJZ-ARJAWSKDSA-M (z)-4-oxopent-2-en-2-olate Chemical class C\C([O-])=C\C(C)=O POILWHVDKZOXJZ-ARJAWSKDSA-M 0.000 description 3
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 3
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 2
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N magnesium nitrate Chemical compound [Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- KLFRPGNCEJNEKU-FDGPNNRMSA-L (z)-4-oxopent-2-en-2-olate;platinum(2+) Chemical compound [Pt+2].C\C([O-])=C\C(C)=O.C\C([O-])=C\C(C)=O KLFRPGNCEJNEKU-FDGPNNRMSA-L 0.000 description 1
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical class [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- JKDRQYIYVJVOPF-FDGPNNRMSA-L palladium(ii) acetylacetonate Chemical compound [Pd+2].C\C([O-])=C\C(C)=O.C\C([O-])=C\C(C)=O JKDRQYIYVJVOPF-FDGPNNRMSA-L 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Gas Burners (AREA)
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。
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、可燃物質の接触完全燃焼により得られる高温
ガスを利用する。各種動力源用ガスタービン、ボイラー
などに好適な高温触媒燃焼システムに関するものである
。
ガスを利用する。各種動力源用ガスタービン、ボイラー
などに好適な高温触媒燃焼システムに関するものである
。
[従来技術および問題点]
従来からの通常の燃焼は、可燃物質が空気中で酸化され
炎を生じる化学反応であり、可燃物質固有の燃焼濃度範
囲と燃焼開始温度が存在してその反応の制御は容易でな
い、しかも局部的な異常高温域が存在し、その高温域に
おいて窒素酸化物の発生を引きおこしやすく、また−酸
化炭素などの未燃有害物質を排出することもある。
炎を生じる化学反応であり、可燃物質固有の燃焼濃度範
囲と燃焼開始温度が存在してその反応の制御は容易でな
い、しかも局部的な異常高温域が存在し、その高温域に
おいて窒素酸化物の発生を引きおこしやすく、また−酸
化炭素などの未燃有害物質を排出することもある。
このようなことから、可燃物質と酸素含有ガスを触媒の
存在下で接触させて完全酸化反応を行わせる触媒燃焼が
提案され、種々の触媒が検討されている。触媒燃焼は火
炎燃焼と比較してつざのようなPF長がある。■燃焼速
度が大きく、燃焼効率が高い、(り無炎燃焼のため局部
的異常高温域が発生せず、単位体積当りの熱負荷を大き
くすることかできる。(う)可燃物質の燃焼開始温度お
よび完全燃焼温度を低くすることができる。(4)完全
燃焼であるため未燃物質が発生ぜず、かつ1500℃以
下で燃焼させるため熱NOxがほとんど発生しない、■
燃焼可能範囲が広く、稀薄混合ガスでも燃焼できる。■
燃焼面の温度が均一であって燃焼装置の形態に対する制
限が少ない。
存在下で接触させて完全酸化反応を行わせる触媒燃焼が
提案され、種々の触媒が検討されている。触媒燃焼は火
炎燃焼と比較してつざのようなPF長がある。■燃焼速
度が大きく、燃焼効率が高い、(り無炎燃焼のため局部
的異常高温域が発生せず、単位体積当りの熱負荷を大き
くすることかできる。(う)可燃物質の燃焼開始温度お
よび完全燃焼温度を低くすることができる。(4)完全
燃焼であるため未燃物質が発生ぜず、かつ1500℃以
下で燃焼させるため熱NOxがほとんど発生しない、■
燃焼可能範囲が広く、稀薄混合ガスでも燃焼できる。■
燃焼面の温度が均一であって燃焼装置の形態に対する制
限が少ない。
これまでに高温域用触媒として各種の貴金属/A120
3系(D、L、Trimm、Appl、Catal、、
7249(1983)、 R,Prasadら、 Re
v、Sci、、 2B No+、1(+384))が検
討されたが、約1000℃で人文203系担体の比表面
積が減少し始め、1200℃でAlzO3が転移し比表
面積が急激に低下することによってその活性も急激に低
下することがわかっている。この傾向は、担体がTiO
2の場合700℃以上で、s+02の場合aOO℃以上
で、ZrO2の場合1000℃以上で(検出ら、触媒、
υNo4.293(1987)、福沢ら、エネルギー資
源219(+981))起こり、いずれも活性低下が大
きい。
3系(D、L、Trimm、Appl、Catal、、
7249(1983)、 R,Prasadら、 Re
v、Sci、、 2B No+、1(+384))が検
討されたが、約1000℃で人文203系担体の比表面
積が減少し始め、1200℃でAlzO3が転移し比表
面積が急激に低下することによってその活性も急激に低
下することがわかっている。この傾向は、担体がTiO
2の場合700℃以上で、s+02の場合aOO℃以上
で、ZrO2の場合1000℃以上で(検出ら、触媒、
υNo4.293(1987)、福沢ら、エネルギー資
源219(+981))起こり、いずれも活性低下が大
きい。
このような酸化物を相体として用いた場合、上記のよう
に耐熱性に問題があるため、いくつかの複合酸化物系担
体が提案されている。それらのうちで代表的なものはL
a−β−A文203担体(山下ら1日化、 No9.1
1811 (198U)およびBaO−6AJLzO3
担体(荒井1表面、 24 Mail。
に耐熱性に問題があるため、いくつかの複合酸化物系担
体が提案されている。それらのうちで代表的なものはL
a−β−A文203担体(山下ら1日化、 No9.1
1811 (198U)およびBaO−6AJLzO3
担体(荒井1表面、 24 Mail。
858 (198B))であって、かつ活性成分として
それぞれPdおよびL ao、6 S rO,4M n
03 (ペロプスカイト型複合酸化物の一種)が担
持された場合最も活性が高いとしている。さらにBa0
・6A4zO3担体をベースとする改良触媒、すなわち
、B al−)(KxM r+AJLo 01)1系お
よびS rI4 L axM n A J!++ O+
94系触媒(H,Araiら、 Chew、 Lett
。
それぞれPdおよびL ao、6 S rO,4M n
03 (ペロプスカイト型複合酸化物の一種)が担
持された場合最も活性が高いとしている。さらにBa0
・6A4zO3担体をベースとする改良触媒、すなわち
、B al−)(KxM r+AJLo 01)1系お
よびS rI4 L axM n A J!++ O+
94系触媒(H,Araiら、 Chew、 Lett
。
1461 (198B) )も提案されている。これら
は、いずれもアルミナをベースとする複合酸化物系担体
触媒であって、かつ担体の結晶構造はきわめて類似して
いるが、これらの提案により燃焼触媒の耐熱性はかなり
向上された。
は、いずれもアルミナをベースとする複合酸化物系担体
触媒であって、かつ担体の結晶構造はきわめて類似して
いるが、これらの提案により燃焼触媒の耐熱性はかなり
向上された。
しかし、これらはいずれもそれぞれの成分を含むアルコ
キシドを用いて共沈法により細心の注意を払って調製さ
れる必要があり、かつ触媒調製工程がきわめて煩雑であ
る。また担体の比表面積は使用前でさえいずれも25m
’/g以下であって、さらに活性および耐熱性について
まだ充分とはいえず、改良の余地は歿されている。
キシドを用いて共沈法により細心の注意を払って調製さ
れる必要があり、かつ触媒調製工程がきわめて煩雑であ
る。また担体の比表面積は使用前でさえいずれも25m
’/g以下であって、さらに活性および耐熱性について
まだ充分とはいえず、改良の余地は歿されている。
一方、活性成分としてpd、ptのような白金族金属が
優れていること、ざらにPdは低温着火性に、Ptは燃
焼完結性に特に優れていることは公知である(小野ら、
触媒輩No4305(1987)) 。
優れていること、ざらにPdは低温着火性に、Ptは燃
焼完結性に特に優れていることは公知である(小野ら、
触媒輩No4305(1987)) 。
また、それらの特性を活かしてPdおよびptを組合せ
た触媒燃焼システムも提案されている(特開昭59−4
1706号)。
た触媒燃焼システムも提案されている(特開昭59−4
1706号)。
しかしながら、このような白金族金属を活性成分として
tooo℃以上の高温で長時間使用すると、徐々にシン
タリングが進行したり、それらの金属が酸化されたり、
あるいは酸化物になるとその蒸気圧が高くなって昇華消
失することによりいずれも不活性となることも知られて
いる( C,B。
tooo℃以上の高温で長時間使用すると、徐々にシン
タリングが進行したり、それらの金属が酸化されたり、
あるいは酸化物になるとその蒸気圧が高くなって昇華消
失することによりいずれも不活性となることも知られて
いる( C,B。
^1cockら、 Proc、 Ba7. Sac、
A254.551 (1960)) 。
A254.551 (1960)) 。
[問題を解決するための手段]
本発明者らは、上記問題を解決すべく鋭意研究を重ねた
結果、高純度超微粉単結晶マグネシアを担体および触媒
として組合わして用いることにより著しい効果が得られ
ることを見いだし、本発明を完成するに至った。すなわ
ち、本発明は、触媒の存在下で可燃物質と酸素含有ガス
を接触させて。
結果、高純度超微粉単結晶マグネシアを担体および触媒
として組合わして用いることにより著しい効果が得られ
ることを見いだし、本発明を完成するに至った。すなわ
ち、本発明は、触媒の存在下で可燃物質と酸素含有ガス
を接触させて。
完全酸化反応を行わせ無害なCo2とH2Oのみに変化
させ、同時に熱エネルギーを発生させる高温触媒燃焼に
おいて、白金族金属担持高純度超微粉単結晶マグネシア
触媒および同マグネシアのみからなる触媒を前後に組合
わして用いることを特徴とする高温触媒燃焼システムを
提供するものである。
させ、同時に熱エネルギーを発生させる高温触媒燃焼に
おいて、白金族金属担持高純度超微粉単結晶マグネシア
触媒および同マグネシアのみからなる触媒を前後に組合
わして用いることを特徴とする高温触媒燃焼システムを
提供するものである。
本発明の高温触媒燃焼システムについて詳細に説明する
。
。
まず1本発明の高温触媒燃焼システムを形成する触媒の
調製法から説明する。
調製法から説明する。
触媒調製用マグネシア原料は、たとえばマグネシウム蒸
気と酸素含有ガスを乱流拡散状態で接触させマグネシウ
ムを酸化させることにより生成した気相酸化油製のマグ
ネシアであり、高純度、超微粉、単結晶、高活性などの
性質を有するCBET比表面積5〜170rn’/g、
比表面積径0 、01〜0 、2um、純度>99.9
8%)。
気と酸素含有ガスを乱流拡散状態で接触させマグネシウ
ムを酸化させることにより生成した気相酸化油製のマグ
ネシアであり、高純度、超微粉、単結晶、高活性などの
性質を有するCBET比表面積5〜170rn’/g、
比表面積径0 、01〜0 、2um、純度>99.9
8%)。
本発明の効果を最大限に活用するためには、このマグネ
シア原料としては超微粉であるほど好ましい。
シア原料としては超微粉であるほど好ましい。
また、触媒調製用白金属金属原料としては、パラジウム
(Pd)、ルテニウム(Ru)、白金(Pt)の硝酸塩
、アセチルアセトナト塩、アルコキシド、酢酸塩、カル
ボニル塩のうちから選択された1種以上が使用される。
(Pd)、ルテニウム(Ru)、白金(Pt)の硝酸塩
、アセチルアセトナト塩、アルコキシド、酢酸塩、カル
ボニル塩のうちから選択された1種以上が使用される。
さらに、触媒調製用有機溶媒原料としては、1%以上の
水を含有していないものであって、かつ上記白金族金属
原料を溶解するものであればいずれでもよい、たとえば
、メタノール、エタノール。
水を含有していないものであって、かつ上記白金族金属
原料を溶解するものであればいずれでもよい、たとえば
、メタノール、エタノール。
プロパツールなどのアルコール類、ヘキサン、ヘプタン
、ベンゼン、トルエンなどの炭化水素類を挙げることが
できるが、経済性の面から安価でかつ溶解度の高いもの
が望ましい。
、ベンゼン、トルエンなどの炭化水素類を挙げることが
できるが、経済性の面から安価でかつ溶解度の高いもの
が望ましい。
未発明の第一触媒層形成用白金族金属相持高純度超微粉
単結晶マグネシア触媒(以下、着火触媒と呼ぶ)はたと
えば次のようにしてFA製される。
単結晶マグネシア触媒(以下、着火触媒と呼ぶ)はたと
えば次のようにしてFA製される。
(1)溶媒法
上記3種類の原料、すなわち高純度超微粉単結晶マグネ
シア、白金族金属原料および有機溶媒を用い、マグネシ
ア粒子表面に白金族金属原料を担持させる。この場合、
白金族金属の担持量は、マグネシア担体に対して金属と
して0.01〜1 mo1%の範囲が望ましい、0.0
1+mo1%以下ではその添加効果が小さく触媒活性の
向上が小さい、また1101%以上にすると、その金属
によるシンタリングの傾向がみられるようになり、かえ
って活性が低下すると同時に経済的にも不利である。
シア、白金族金属原料および有機溶媒を用い、マグネシ
ア粒子表面に白金族金属原料を担持させる。この場合、
白金族金属の担持量は、マグネシア担体に対して金属と
して0.01〜1 mo1%の範囲が望ましい、0.0
1+mo1%以下ではその添加効果が小さく触媒活性の
向上が小さい、また1101%以上にすると、その金属
によるシンタリングの傾向がみられるようになり、かえ
って活性が低下すると同時に経済的にも不利である。
このようにして調製したマグネシア、白金族金属原料お
よび有機溶媒からなるスラリーを50〜150℃におい
て乾好し、有機溶媒を完全に除去する。得られた白金族
金属相持マグネシアをガス気流中において100〜25
0℃の温度範囲で熱分解処理を行う、このさいの温度は
白金族金属原料の熱分解温度およびその分解速度を併慮
して決める。得られた固形物を必要により粒状あるいは
ハニカム状に成形し焼成を行って着火触媒を得る。
よび有機溶媒からなるスラリーを50〜150℃におい
て乾好し、有機溶媒を完全に除去する。得られた白金族
金属相持マグネシアをガス気流中において100〜25
0℃の温度範囲で熱分解処理を行う、このさいの温度は
白金族金属原料の熱分解温度およびその分解速度を併慮
して決める。得られた固形物を必要により粒状あるいは
ハニカム状に成形し焼成を行って着火触媒を得る。
(2)CVD法
白金族元素のアセチルアセトナh[およびカルボニル塩
の融点は約180℃から220℃の範囲にあるので、こ
れらの塩を溶媒を使用せず直接高純度超微粉単結晶マグ
ネシアに目標孔混入させた後、用いた塩の融点より約1
0℃高い温度にして塩がマグネシアに均一にゆきわたる
まで待つ、この操作中マグネシアと塩が均一に混合され
るよう超音波振動で攪拌を統ける。このようにして得ら
れた白金族金属原料相持マグネシアの以下の調製法は、
(1)に記載した溶媒法と同一の方法で着火触媒を得る
。
の融点は約180℃から220℃の範囲にあるので、こ
れらの塩を溶媒を使用せず直接高純度超微粉単結晶マグ
ネシアに目標孔混入させた後、用いた塩の融点より約1
0℃高い温度にして塩がマグネシアに均一にゆきわたる
まで待つ、この操作中マグネシアと塩が均一に混合され
るよう超音波振動で攪拌を統ける。このようにして得ら
れた白金族金属原料相持マグネシアの以下の調製法は、
(1)に記載した溶媒法と同一の方法で着火触媒を得る
。
また、第二触媒層成形用マグネシアのみからなる触媒(
以下、完全燃焼触媒と呼ぶ)を調製する場合には、原料
マグネシア超微粉末を通常の成形法に従って成形し焼成
して粒状あるいはハニカム状の触媒を得る。
以下、完全燃焼触媒と呼ぶ)を調製する場合には、原料
マグネシア超微粉末を通常の成形法に従って成形し焼成
して粒状あるいはハニカム状の触媒を得る。
なお、これらの調製法は一例にすぎず5本発明のシステ
ム化に用いる着火触媒および完全燃焼触媒はこれらの調
製法に限定されるものではない。
ム化に用いる着火触媒および完全燃焼触媒はこれらの調
製法に限定されるものではない。
つぎにこれら着火触媒および完全燃焼触媒を用いてシス
テム化する方法について説明する。
テム化する方法について説明する。
第−触媒層および第二触媒層の最適な長さは、燃籾の種
類、濃度、予熱温度、触媒活性、ガス流速などによって
異なるため、範囲を限定することができないが、第−触
媒層は300〜800℃の温度範囲で昇温するように調
製される。これは、この温度範囲より高いとPd、Pt
などの白金族金属が徐々にシンタリングを起こし長時間
後には活性が低下すること、またその第一触媒層の長さ
を必要以上に長くすると圧力損失が大きくなることの2
点を勘案して決められる。第二触媒層は700−150
0℃の温度範囲で昇温されるように調製される。この長
さも圧力損失を小さくする目的から完全燃焼される最も
短いものとすることが望ましい、また、1500℃より
高温にすると、熱NOxが発生する原因となり、触媒燃
焼の長所を失うこととなるため、1500℃以下に調製
されるへきである。
類、濃度、予熱温度、触媒活性、ガス流速などによって
異なるため、範囲を限定することができないが、第−触
媒層は300〜800℃の温度範囲で昇温するように調
製される。これは、この温度範囲より高いとPd、Pt
などの白金族金属が徐々にシンタリングを起こし長時間
後には活性が低下すること、またその第一触媒層の長さ
を必要以上に長くすると圧力損失が大きくなることの2
点を勘案して決められる。第二触媒層は700−150
0℃の温度範囲で昇温されるように調製される。この長
さも圧力損失を小さくする目的から完全燃焼される最も
短いものとすることが望ましい、また、1500℃より
高温にすると、熱NOxが発生する原因となり、触媒燃
焼の長所を失うこととなるため、1500℃以下に調製
されるへきである。
さらにこれら第一触媒層および第二触媒層は連続的に接
合させてもよいし、あるいは両触媒層をはなしその間に
空間を設けることも可能である。
合させてもよいし、あるいは両触媒層をはなしその間に
空間を設けることも可能である。
また、それら触媒層は粒状触媒による充填層でもよいが
、圧力損失低減の面からハニカムタイプが望ましい、使
用される燃料はメタン、エタン、プロパン、ブタンなど
いずれでもよいが、最も難燃性のメタンでさえ、300
℃以上の低い予熱温度でかつGH3V200.000h
−1以上の高流速で熱NOxを発生させることなく、完
全燃焼させることができる。
、圧力損失低減の面からハニカムタイプが望ましい、使
用される燃料はメタン、エタン、プロパン、ブタンなど
いずれでもよいが、最も難燃性のメタンでさえ、300
℃以上の低い予熱温度でかつGH3V200.000h
−1以上の高流速で熱NOxを発生させることなく、完
全燃焼させることができる。
本発明の触媒燃焼システムは、前述のように各種動力源
用ガスタービン、ボイラーなどに好適であるが、その他
に排ガス処理による熱回収システムなどにも高効率で利
用できる。
用ガスタービン、ボイラーなどに好適であるが、その他
に排ガス処理による熱回収システムなどにも高効率で利
用できる。
[実施例]
実施例1〜3
気相酸化法製高純度超微粉単結晶マグネシアCBET比
表面積!44rn’/g、比表面積径0 、01 gm
、純度99.98%)ならびに白金族金属原料としてア
セチルアセトナドパラジウム。
表面積!44rn’/g、比表面積径0 、01 gm
、純度99.98%)ならびに白金族金属原料としてア
セチルアセトナドパラジウム。
アセチルアセトナトルテニウム、あるいはアセチルアセ
トナト白金および有機溶媒としていずれもエタノールを
使い、まずこれらからなるスラリーを50℃加熱攪拌を
2時間行いながら、マグネシア粒子表面に白金族金属原
料を担持させた。このさいの金属相持量はいずれもマグ
ネシアに対して0.5mo1%とじた。
トナト白金および有機溶媒としていずれもエタノールを
使い、まずこれらからなるスラリーを50℃加熱攪拌を
2時間行いながら、マグネシア粒子表面に白金族金属原
料を担持させた。このさいの金属相持量はいずれもマグ
ネシアに対して0.5mo1%とじた。
ついで、80℃に昇温してスラリーを蒸発乾固し、ざら
にHe気流中で250℃において熱分解処理を行った。
にHe気流中で250℃において熱分解処理を行った。
得られた固形物をハニカム状にそれぞれ成形し焼成を行
ってφ1010X20の着火触媒を得た。
ってφ1010X20の着火触媒を得た。
一方、上記高純度超微粉単結晶マグネシア(BET比表
面a144m’/g、比表面端径0.01μm)のみを
用いてハニカム状に成形し、焼成を行ってφlO10X
20の完全燃焼触媒を得た。
面a144m’/g、比表面端径0.01μm)のみを
用いてハニカム状に成形し、焼成を行ってφlO10X
20の完全燃焼触媒を得た。
円柱状燃焼反応管(内径φ10mm)の中央部分に着火
触媒、すなわち、パラジウム触媒1個(20mm、実施
例1)、ルテニウム触媒1個(20mm、実施例2)あ
るいは白金触媒l側(20mm、実施例3)を設置し、
ついで完全燃焼触媒をそれぞれの着火触媒の後に3個(
60mm)づつ設置して触媒層を形成した。
触媒、すなわち、パラジウム触媒1個(20mm、実施
例1)、ルテニウム触媒1個(20mm、実施例2)あ
るいは白金触媒l側(20mm、実施例3)を設置し、
ついで完全燃焼触媒をそれぞれの着火触媒の後に3個(
60mm)づつ設置して触媒層を形成した。
まず、空気を若干量流通させながら1250℃で4時間
処理した後、N277 マof%、0220マo1%、
CH43マof%の混合ガスを触媒層内に通した。この
ときの空間速度は360,000h−1であった。温度
を上昇させながら20℃ごとに2m4のサンプリングを
行い、ガスクロマトグラフィーで定量分析しメタンの転
化率を求めた。
処理した後、N277 マof%、0220マo1%、
CH43マof%の混合ガスを触媒層内に通した。この
ときの空間速度は360,000h−1であった。温度
を上昇させながら20℃ごとに2m4のサンプリングを
行い、ガスクロマトグラフィーで定量分析しメタンの転
化率を求めた。
またこの温度と転化率の関係よりメタン転化率10%の
ときの反応温度(着火開始温度に近い)およびメタン転
化率90%のときの反応温度(完全燃焼温度に近い)を
求めた。また活性試験終了後のそれぞれの触媒層のBE
T比表面積も測定した。それらの結果を第1表に示す。
ときの反応温度(着火開始温度に近い)およびメタン転
化率90%のときの反応温度(完全燃焼温度に近い)を
求めた。また活性試験終了後のそれぞれの触媒層のBE
T比表面積も測定した。それらの結果を第1表に示す。
また予熱温度400℃のときの触媒層出口温度は108
0℃であり、燃焼効率は100%であった。このときの
燃焼ガス中には未燃焼のメタン。
0℃であり、燃焼効率は100%であった。このときの
燃焼ガス中には未燃焼のメタン。
−酸化炭素および窒素酸化物は検出されなかった。
−1゜
実施例4.5
着火触媒のパラジウム担持量0.5101%を0.1m
o1%(実施例4)あるいは1 、0 mo1%(実施
例5)に代えた以外は、実施例1と同様に着火触媒を謂
製し、かつ実施例1と同一の完全燃焼触媒を組合わせて
触媒燃焼システムを構成した。
o1%(実施例4)あるいは1 、0 mo1%(実施
例5)に代えた以外は、実施例1と同様に着火触媒を謂
製し、かつ実施例1と同一の完全燃焼触媒を組合わせて
触媒燃焼システムを構成した。
またそのときの活性評価法も実施例1と同様に行った。
それらの結果を第2表に示す。
(以下、余白)
¥h例6,7
アセチルアセトナトパラジウムのエタノール溶液を用い
て溶媒法により担持する代りに、パラジウムカルボニル
のエタノール溶液を用いて溶媒法により担持した(実施
例6)あるいは溶媒を用いずにアセチルアセトナドパラ
ジウムを用いてCVD法により相持した(実施例7)以
外は、実施例1と同様に着火触媒を調製した。
て溶媒法により担持する代りに、パラジウムカルボニル
のエタノール溶液を用いて溶媒法により担持した(実施
例6)あるいは溶媒を用いずにアセチルアセトナドパラ
ジウムを用いてCVD法により相持した(実施例7)以
外は、実施例1と同様に着火触媒を調製した。
また完全燃焼触媒の調製およびそのシステム化ならびに
それらの評価法は実施例1と同様に行った。それらの結
果を第3表に示す。
それらの評価法は実施例1と同様に行った。それらの結
果を第3表に示す。
(以下、余白)
実施例8
高純度超微粉単結晶マグネシアCBET比表面vi14
4m’/g、比表面積径0 、 OI ILm)の代り
に同マグネシア(比表面積9.5rn’/g、比表面積
径0 、1 pm)を用いた以外は実施例1と同様にし
て着火触媒および完全燃焼触媒を調製し、評価試験を行
った。その結果を第4表に示す。
4m’/g、比表面積径0 、 OI ILm)の代り
に同マグネシア(比表面積9.5rn’/g、比表面積
径0 、1 pm)を用いた以外は実施例1と同様にし
て着火触媒および完全燃焼触媒を調製し、評価試験を行
った。その結果を第4表に示す。
(以下、余白)
実施例9〜11
着火触媒の長さ20mmt−15mmあるいは25mm
におよび完全燃焼触媒の長さ60mmを65mmあるい
は55mmに代えた(それぞれ実施例9あるいは10)
以外は実施例1と同様にして評価試験を行った。
におよび完全燃焼触媒の長さ60mmを65mmあるい
は55mmに代えた(それぞれ実施例9あるいは10)
以外は実施例1と同様にして評価試験を行った。
また、着火触媒および完全燃焼触媒のハニカムをともに
φ2mmの粒状に変え、第一触媒層をφ110X20n
に、第二触媒層をφ1010X60に充填して触媒燃焼
システムを構成した(実施例11)。
φ2mmの粒状に変え、第一触媒層をφ110X20n
に、第二触媒層をφ1010X60に充填して触媒燃焼
システムを構成した(実施例11)。
それぞれの実施例において、まず空気を流通させながら
1250℃で4時間熱処理を行った後、N277vo1
%、 0220 vo1%、 CH43vo1%の混合
ガスをシステム内を通した。実施例9および10のとき
の空間速度は360,0OOh−また実施例11のそれ
は1B0,000h−’であった。評価法については実
施例1と同様に行った。それらの結果を第5表に示す。
1250℃で4時間熱処理を行った後、N277vo1
%、 0220 vo1%、 CH43vo1%の混合
ガスをシステム内を通した。実施例9および10のとき
の空間速度は360,0OOh−また実施例11のそれ
は1B0,000h−’であった。評価法については実
施例1と同様に行った。それらの結果を第5表に示す。
16一
実施例12.13
実施例1と同じ触媒燃焼システムを用い、N276vo
1%、 0220 vo1%、 CH44vo1%の混
合ガスをこのシステムに通した。このときの空間速度は
360,000h″″Iであり、混合ガスの予熱温度は
360℃〜定とした。混合ガスを流通させてから4時間
(実施例12)および1200時間(実施例13)後の
燃焼ガス出口温度ならびにガス組成を求めた。
1%、 0220 vo1%、 CH44vo1%の混
合ガスをこのシステムに通した。このときの空間速度は
360,000h″″Iであり、混合ガスの予熱温度は
360℃〜定とした。混合ガスを流通させてから4時間
(実施例12)および1200時間(実施例13)後の
燃焼ガス出口温度ならびにガス組成を求めた。
燃焼ガス出口温度は1250℃であり、1200時間経
過後もほとんど変化なかった。この温度より燃焼効率を
求めるとほぼ100%であった。
過後もほとんど変化なかった。この温度より燃焼効率を
求めるとほぼ100%であった。
また、1200時間経過後でも燃焼ガス中には未燃焼の
メタン、−酸化炭素ならびに窒素酸化物は検出されなか
った。さらに1200時間経過後の第一、第二触媒層の
BET比表面積はそれぞれ45.3m’/g、63.9
m’/gであった。
メタン、−酸化炭素ならびに窒素酸化物は検出されなか
った。さらに1200時間経過後の第一、第二触媒層の
BET比表面積はそれぞれ45.3m’/g、63.9
m’/gであった。
比較例1
触媒を用いなかったこと以外は、実施例1と同様に評価
試験を行った。それらの結果を第6表に示す。
試験を行った。それらの結果を第6表に示す。
(以下。
余白)
比較例2
硝酸マグネシウムにアンモニア水奄加えて生成した水酸
化マグネシウムをHe%流中で600℃3時間熱処理し
て液相決裂マグネシアCBET比表面1i34.2m”
/g、比表面積径0.05pm。
化マグネシウムをHe%流中で600℃3時間熱処理し
て液相決裂マグネシアCBET比表面1i34.2m”
/g、比表面積径0.05pm。
純度99.8%)を得た。このマグネシアを用いた以外
は実施例1と同様にシステムを構成し、活性評価試験を
行った。その結果を第7表に示す。
は実施例1と同様にシステムを構成し、活性評価試験を
行った。その結果を第7表に示す。
(以下、余白)
[発明の効果]
以上の説明から明らかなように、本発明の触媒燃焼シス
テムを適用することにより、以下の効果が顕著に認めら
れる。すなわち、■着火温度および完全燃焼温度が低い
、■高GHSV下でも完全燃焼し、■ともあわせ触媒活
性が極めて高い、■耐熱性が高く、1250℃のような
高温、長時間においてもシンタリング等による活性低下
が小さい、■未燃焼co、熱NOxの発生もなく、無害
のco2とH2Oのみの生成である。
テムを適用することにより、以下の効果が顕著に認めら
れる。すなわち、■着火温度および完全燃焼温度が低い
、■高GHSV下でも完全燃焼し、■ともあわせ触媒活
性が極めて高い、■耐熱性が高く、1250℃のような
高温、長時間においてもシンタリング等による活性低下
が小さい、■未燃焼co、熱NOxの発生もなく、無害
のco2とH2Oのみの生成である。
Claims (1)
- 触媒上で可燃物質と酸素含有ガスを接触させて、完全
酸化反応を行わせ、無害なCO_2とH_2Oのみに変
化させ、同時に熱エネルギーを発生させる触媒燃焼にお
いて、300〜800℃の温度範囲で用いられる白金族
金属担持高純度超微粉単結晶マグネシア触媒からなる第
一触媒層を設け、その後に700〜1500℃の温度範
囲で用いられる高純度超微粉単結晶マグネシアのみから
なる第二触媒層を設けることを特徴とする高温触媒燃焼
システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1256957A JPH03122402A (ja) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | 高温触媒燃焼システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1256957A JPH03122402A (ja) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | 高温触媒燃焼システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03122402A true JPH03122402A (ja) | 1991-05-24 |
Family
ID=17299720
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1256957A Pending JPH03122402A (ja) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | 高温触媒燃焼システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03122402A (ja) |
-
1989
- 1989-10-03 JP JP1256957A patent/JPH03122402A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7181906B2 (en) | Devices and methods for reduction of NOx emissions from lean burn engines | |
Cimino et al. | Thermal stability of perovskite-based monolithic reactors in the catalytic combustion of methane | |
US5810577A (en) | Catalytic burner | |
JPH06506907A (ja) | プラセオジム−パラジウムの2成分酸化物、上記含有触媒組成物および使用方法 | |
US7247258B2 (en) | Compact partial oxidation reactor assemblage with fast start-up capability | |
Sadamori | Application concepts and evaluation of small-scale catalytic combustors for natural gas | |
JPS6051544A (ja) | 酸化触媒 | |
JPS60190236A (ja) | 高温耐熱性を有する触媒体の製法 | |
JPH02238206A (ja) | 接触燃焼方法とその燃焼装置 | |
US5216875A (en) | Catalytic combustion process using supported palladium oxide catalysts | |
JPH06506871A (ja) | 2成分酸化物を含有している燃焼用触媒および上記の使用方法 | |
JPH03122402A (ja) | 高温触媒燃焼システム | |
US7326394B2 (en) | Catalysts, methods of making catalysts, and methods of combustion | |
JP2019173583A (ja) | 車両用排ガス浄化装置 | |
JPS63267804A (ja) | 高温用酸化触媒 | |
JPS583641A (ja) | 接触燃焼用触媒 | |
JPH03118835A (ja) | 高温燃焼触媒 | |
JPH03238048A (ja) | 燃焼触媒 | |
JP2976239B2 (ja) | 高温燃焼用複合触媒体 | |
Zwinkels | High-temperature catalytic combustion. | |
JP3638813B2 (ja) | メタン系燃料の燃焼用触媒の製造方法 | |
Cimino et al. | Development of high temperature catalytic reactors for oxidative conversion of natural gas | |
Persson | Bimetallic palladium catalysts for catalytic combustion of methane | |
JPS5924122A (ja) | ガスタ−ビン燃焼器 | |
JPS63267805A (ja) | 高温用酸化触媒 |