JPH07204521A - ハニカム構造燃焼触媒 - Google Patents
ハニカム構造燃焼触媒Info
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- JPH07204521A JPH07204521A JP6005059A JP505994A JPH07204521A JP H07204521 A JPH07204521 A JP H07204521A JP 6005059 A JP6005059 A JP 6005059A JP 505994 A JP505994 A JP 505994A JP H07204521 A JPH07204521 A JP H07204521A
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Landscapes
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- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 特にガスタービン用触媒燃焼器に有利に適用
されるハニカム構造燃焼触媒に関する。 【構成】 触媒反応をおこす活性体を有する流体流路と
同活性体を有しない流路（または同活性体よりも低活性
な活性体を有する流体流路）の比率を６０〜９５：５〜
４０となるように配列したハニカム構造燃焼触媒。
されるハニカム構造燃焼触媒に関する。 【構成】 触媒反応をおこす活性体を有する流体流路と
同活性体を有しない流路（または同活性体よりも低活性
な活性体を有する流体流路）の比率を６０〜９５：５〜
４０となるように配列したハニカム構造燃焼触媒。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃焼触媒に関し、特にガ
スタービン用触媒燃焼器に適用されるハニカム構造燃焼
触媒に関する。
スタービン用触媒燃焼器に適用されるハニカム構造燃焼
触媒に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のハニカム構造の燃焼触媒の一例を
図８に示す。図８に示す従来の燃焼触媒は流体流路（以
下、セルと称す）表面１の全てに触媒反応をおこす活性
体２を有している。また、本発明者らは、図９に示すよ
うに、ハニカムのセルのうち、触媒反応をおこす活性体
を有するセルに隣接するセルのうちの少なくとも一つの
セルを触媒反応をおこす活性体を有しないようにしてな
ることを特徴とする燃焼触媒を先に提案した（特願平４
−２３５６９９号参照）。
図８に示す。図８に示す従来の燃焼触媒は流体流路（以
下、セルと称す）表面１の全てに触媒反応をおこす活性
体２を有している。また、本発明者らは、図９に示すよ
うに、ハニカムのセルのうち、触媒反応をおこす活性体
を有するセルに隣接するセルのうちの少なくとも一つの
セルを触媒反応をおこす活性体を有しないようにしてな
ることを特徴とする燃焼触媒を先に提案した（特願平４
−２３５６９９号参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図８に示すような触媒
反応により燃焼させるいわゆる触媒燃焼では、燃焼しが
たい希薄予混合気あるいは低カロリーガスの予混合気の
燃焼が可能となる利点があるが、ハニカム状の燃焼触媒
では燃焼熱により触媒基材担体、活性体からなる壁面
（以下、触媒壁面という）が加熱され、そのため、下記
のような不具合が発生する。 （１）触媒壁面が過熱し焼損したり触媒活性が劣化する
などの欠点があり、充分な寿命を有しない。 （２）触媒壁面が過熱すると、触媒活性が時間的及び空
間的に変化するいわゆる自己振動現象を生じ触媒性能が
変化する。また、その繰り返しにより触媒寿命が短くな
る欠点がある。
反応により燃焼させるいわゆる触媒燃焼では、燃焼しが
たい希薄予混合気あるいは低カロリーガスの予混合気の
燃焼が可能となる利点があるが、ハニカム状の燃焼触媒
では燃焼熱により触媒基材担体、活性体からなる壁面
（以下、触媒壁面という）が加熱され、そのため、下記
のような不具合が発生する。 （１）触媒壁面が過熱し焼損したり触媒活性が劣化する
などの欠点があり、充分な寿命を有しない。 （２）触媒壁面が過熱すると、触媒活性が時間的及び空
間的に変化するいわゆる自己振動現象を生じ触媒性能が
変化する。また、その繰り返しにより触媒寿命が短くな
る欠点がある。
【０００４】また、図９に示すようなコージェライト基
材のハニカムを使用し、触媒反応をおこす活性体を有す
るセル、及びこれに隣接するセルのうちの少なくとも一
つのセルを触媒反応をおこす活性体を有しないようにす
る燃焼触媒では、活性体を有するセルの割合が低く、燃
焼率が低くなりすぎるという問題がある。
材のハニカムを使用し、触媒反応をおこす活性体を有す
るセル、及びこれに隣接するセルのうちの少なくとも一
つのセルを触媒反応をおこす活性体を有しないようにす
る燃焼触媒では、活性体を有するセルの割合が低く、燃
焼率が低くなりすぎるという問題がある。
【０００５】本発明は上記技術水準に鑑み、従来及び先
に提案したハニカム型燃焼触媒におけるような不具合の
ない燃焼触媒を提供しようとするものである。
に提案したハニカム型燃焼触媒におけるような不具合の
ない燃焼触媒を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は （１）触媒反応をおこす活性体を有する流体流路と同活
性体を有しない流体流路とを前者流路と後者流路の比率
を６０〜９５：５〜４０となるように配列してなること
を特徴とするハニカム構造燃焼触媒。 （２）触媒反応をおこす活性体を有する流体流路と同活
性体よりも低活性な活性体を有する流体流路とを前者流
路と後者流路の比率を６０〜９５：５〜４０となるよう
に配列してなることを特徴とするハニカム構造燃焼触
媒。 である。
性体を有しない流体流路とを前者流路と後者流路の比率
を６０〜９５：５〜４０となるように配列してなること
を特徴とするハニカム構造燃焼触媒。 （２）触媒反応をおこす活性体を有する流体流路と同活
性体よりも低活性な活性体を有する流体流路とを前者流
路と後者流路の比率を６０〜９５：５〜４０となるよう
に配列してなることを特徴とするハニカム構造燃焼触
媒。 である。
【０００７】
【作用】活性体を有する流体流路（セル）に可燃性予混
合気を供給すると触媒反応により燃焼反応が進行し、こ
れにより触媒壁面は加熱される。活性体を有しないセル
に可燃性予混合気を供給しても燃焼反応が進行せず、ま
た低い活性体を有するセルでは燃焼反応が若干進行する
のみである。触媒壁面の過熱をある程度防止しながら、
燃焼率を高くするためには、活性体を有するセルと、活
性体を有しないか、前記セルよりも低い活性体を有する
セルの比率を最適化する必要があり、前記セルと後記セ
ルの比率を６０〜９５：５〜４０にすることにより、触
媒壁面の過熱を防止しながら、燃焼率を高くすることが
可能となる。前記セルと後記セルの比率を上記のように
特定した理由は、６０：４０より前記セルの比率を低く
した場合、燃焼反応が進行しないセルの比率が高くな
り、触媒層出口ガス温度が低くなるからであり、また９
５：５より前記セルの比率を高くした場合、触媒壁面の
過熱を防止する効果が小さすぎるからである。
合気を供給すると触媒反応により燃焼反応が進行し、こ
れにより触媒壁面は加熱される。活性体を有しないセル
に可燃性予混合気を供給しても燃焼反応が進行せず、ま
た低い活性体を有するセルでは燃焼反応が若干進行する
のみである。触媒壁面の過熱をある程度防止しながら、
燃焼率を高くするためには、活性体を有するセルと、活
性体を有しないか、前記セルよりも低い活性体を有する
セルの比率を最適化する必要があり、前記セルと後記セ
ルの比率を６０〜９５：５〜４０にすることにより、触
媒壁面の過熱を防止しながら、燃焼率を高くすることが
可能となる。前記セルと後記セルの比率を上記のように
特定した理由は、６０：４０より前記セルの比率を低く
した場合、燃焼反応が進行しないセルの比率が高くな
り、触媒層出口ガス温度が低くなるからであり、また９
５：５より前記セルの比率を高くした場合、触媒壁面の
過熱を防止する効果が小さすぎるからである。
【０００８】本発明のハニカム構造体としては、自動車
排ガス処理用触媒として既に実用化しているコージェラ
イト製のハニカム基材、または酸化性ステンレス鋼箔を
ハニカム状にしたもの（特開昭５９−１６２３１７号公
報、６３−１２５６４１号公報など、日産技報 Ｎｏ．
２４、ｐ．１２、１９８８年など）などが利用できる。
また、耐酸化性ステンレス鋼箔としては、Ｆｅ−２０％
Ｃｒ−５％Ａｌ系の合金でＬａなどを微量添加したもの
（川崎製鉄の商品名 River Lite ２０−５ＳＲ）などが
利用できる。
排ガス処理用触媒として既に実用化しているコージェラ
イト製のハニカム基材、または酸化性ステンレス鋼箔を
ハニカム状にしたもの（特開昭５９−１６２３１７号公
報、６３−１２５６４１号公報など、日産技報 Ｎｏ．
２４、ｐ．１２、１９８８年など）などが利用できる。
また、耐酸化性ステンレス鋼箔としては、Ｆｅ−２０％
Ｃｒ−５％Ａｌ系の合金でＬａなどを微量添加したもの
（川崎製鉄の商品名 River Lite ２０−５ＳＲ）などが
利用できる。
【０００９】
【実施例】ジルコニア・アルミナ複合酸化物（Ｚｒ
Ｏ2 ：Ａｌ2 Ｏ3 の重量比＝２０：８０）粉末を硝酸パ
ラジウム水溶液に浸漬し、乾燥後５００℃で焼成した粉
末にバインダを添加したスラリーを１平方インチ当たり
２００個の開口部（２００セル）を有するハニカム状の
コージェライト基材（セルピッチ：約１．８ｍｍ、セル
壁厚：約０．３ｍｍ）にコートし、１０００℃で焼き付
けることにより、比較触媒１、２及び触媒１〜触媒７を
調製した。
Ｏ2 ：Ａｌ2 Ｏ3 の重量比＝２０：８０）粉末を硝酸パ
ラジウム水溶液に浸漬し、乾燥後５００℃で焼成した粉
末にバインダを添加したスラリーを１平方インチ当たり
２００個の開口部（２００セル）を有するハニカム状の
コージェライト基材（セルピッチ：約１．８ｍｍ、セル
壁厚：約０．３ｍｍ）にコートし、１０００℃で焼き付
けることにより、比較触媒１、２及び触媒１〜触媒７を
調製した。
【００１０】図８に示すような全てのセルに活性体をコ
ートした比較触媒１｛ＰｄＯコート量：１００ｇ／リッ
トル（ハニカム）、ＺｒＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 コート量：１
８０ｇ／リットル（ハニカム）｝及びコージェライト基
材のみかけ表面積当たりのコート量を同一にして図９に
示すように一つおきのセルに活性体をコートした比較触
媒２｛ＰｄＯコート量：５０ｇ／リットル（ハニカ
ム）、ＺｒＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ 3 コート量：９０ｇ／リット
ル（ハニカム）｝を調製した。
ートした比較触媒１｛ＰｄＯコート量：１００ｇ／リッ
トル（ハニカム）、ＺｒＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 コート量：１
８０ｇ／リットル（ハニカム）｝及びコージェライト基
材のみかけ表面積当たりのコート量を同一にして図９に
示すように一つおきのセルに活性体をコートした比較触
媒２｛ＰｄＯコート量：５０ｇ／リットル（ハニカ
ム）、ＺｒＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ 3 コート量：９０ｇ／リット
ル（ハニカム）｝を調製した。
【００１１】図１〜図５に示すように、活性体をコート
した触媒１｛ＰｄＯコート量：８０ｇ／リットル（ハニ
カム）、ＺｒＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 コート量：１４４ｇ／リ
ットル（ハニカム）｝、触媒２〜触媒５｛ＰｄＯコート
量：７０ｇ／リットル（ハニカム）、ＺｒＯ2 ・Ａｌ2
Ｏ3 コート量：１２６ｇ／リットル（ハニカム）｝を調
製した。
した触媒１｛ＰｄＯコート量：８０ｇ／リットル（ハニ
カム）、ＺｒＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 コート量：１４４ｇ／リ
ットル（ハニカム）｝、触媒２〜触媒５｛ＰｄＯコート
量：７０ｇ／リットル（ハニカム）、ＺｒＯ2 ・Ａｌ2
Ｏ3 コート量：１２６ｇ／リットル（ハニカム）｝を調
製した。
【００１２】また、図６、図７に示すように、ＰｄＯ含
有量が多く高い活性体２及びＰｄＯ含有量が少なく低い
活性体３を各々コートした触媒６、触媒７｛高い活性体
２の部分：ＰｄＯコート量：７０ｇ／リットル（ハニカ
ム）、ＺｒＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3コート量：１２６ｇ／リッ
トル（ハニカム）、低い活性体３の部分：ＰｄＯコート
量：２０ｇ／リットル（ハニカム）、ＺｒＯ2 ・Ａｌ2
Ｏ3 コート量：６０ｇ／リットル（ハニカム）｝を調製
した。
有量が多く高い活性体２及びＰｄＯ含有量が少なく低い
活性体３を各々コートした触媒６、触媒７｛高い活性体
２の部分：ＰｄＯコート量：７０ｇ／リットル（ハニカ
ム）、ＺｒＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3コート量：１２６ｇ／リッ
トル（ハニカム）、低い活性体３の部分：ＰｄＯコート
量：２０ｇ／リットル（ハニカム）、ＺｒＯ2 ・Ａｌ2
Ｏ3 コート量：６０ｇ／リットル（ハニカム）｝を調製
した。
【００１３】板厚５０μｍの川崎製鉄（株）製の耐熱性
ステンレス鋼箔 River Lite ２０−５ＳＲ（Ｆｅ−２０
％Ｃｒ−５％ＡｌにＬａを微量添加したもの）を格子状
に成型したハニカム構造体（セルピッチ 約１．８ｍ
ｍ）を用いて、図５に示した触媒５と同じように活性体
をコートした触媒８｛ＰｄＯコート量：７０ｇ／リット
ル（ハニカム）、ＺｒＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 コート量：１２
６ｇ／リットル（ハニカム）｝を調製した。
ステンレス鋼箔 River Lite ２０−５ＳＲ（Ｆｅ−２０
％Ｃｒ−５％ＡｌにＬａを微量添加したもの）を格子状
に成型したハニカム構造体（セルピッチ 約１．８ｍ
ｍ）を用いて、図５に示した触媒５と同じように活性体
をコートした触媒８｛ＰｄＯコート量：７０ｇ／リット
ル（ハニカム）、ＺｒＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 コート量：１２
６ｇ／リットル（ハニカム）｝を調製した。
【００１４】以上の触媒１〜８の触媒活性を有するセル
と触媒活性を有しないセル（または低活性な活性体を有
するセルの比率をまとめると、以下表１のようになる。
と触媒活性を有しないセル（または低活性な活性体を有
するセルの比率をまとめると、以下表１のようになる。
【００１５】
【表１】
【００１６】これらの触媒を、メタン３．６モル％（残
部：空気）含有ガスを用い、入口ガス圧力：３ｋｇ／ｃ
ｍ2 Ｇ、入口ガス温度４５０℃、ガス空間速度２×１０
6 ｈ -1の条件で燃焼試験を行った結果を表２に示す。
部：空気）含有ガスを用い、入口ガス圧力：３ｋｇ／ｃ
ｍ2 Ｇ、入口ガス温度４５０℃、ガス空間速度２×１０
6 ｈ -1の条件で燃焼試験を行った結果を表２に示す。
【００１７】
【表２】
【００１８】表２に示すように、従来の比較触媒１では
燃焼時の触媒壁面温度が１２００℃以上まで上昇し、ま
た比較触媒２では、メタン燃焼率が３０％と低いのに対
して、本発明の触媒１〜触媒８では触媒壁面温度が１１
００℃以下で、かつメタン燃焼率を４０％以上に保持で
きた。また、上記燃焼試験を同一条件で１０００時間継
続した結果、比較触媒１については、メタン燃焼率が２
４％に、また比較触媒２については、メタン燃焼率が２
２％に低下したのに対し、本発明の触媒１、触媒２、触
媒３、触媒４、触媒５、触媒６、触媒７、触媒８につい
てはメタン燃焼率が、各々５４％、４９％、４５％、４
８％、５４％、５９％、５７％、５５％とわずかに低下
しただけであった。以上、本発明のハニカム構造燃焼触
媒の実施例として、セルが四角型のものについて説明し
たが、セルが円型、三角型、六角型、正弦型のものでも
同様な効果を奏することは自明であろう。
燃焼時の触媒壁面温度が１２００℃以上まで上昇し、ま
た比較触媒２では、メタン燃焼率が３０％と低いのに対
して、本発明の触媒１〜触媒８では触媒壁面温度が１１
００℃以下で、かつメタン燃焼率を４０％以上に保持で
きた。また、上記燃焼試験を同一条件で１０００時間継
続した結果、比較触媒１については、メタン燃焼率が２
４％に、また比較触媒２については、メタン燃焼率が２
２％に低下したのに対し、本発明の触媒１、触媒２、触
媒３、触媒４、触媒５、触媒６、触媒７、触媒８につい
てはメタン燃焼率が、各々５４％、４９％、４５％、４
８％、５４％、５９％、５７％、５５％とわずかに低下
しただけであった。以上、本発明のハニカム構造燃焼触
媒の実施例として、セルが四角型のものについて説明し
たが、セルが円型、三角型、六角型、正弦型のものでも
同様な効果を奏することは自明であろう。
【００１９】
【発明の効果】本発明により、触媒壁面温度が１１００
℃以下で、かつ酸化燃焼させ難いメタンの燃焼率を４０
％以上に保持でき、長時間の使用に対しても燃焼率の低
下が生じないハニカム構造燃焼触媒を提供することがで
きる。
℃以下で、かつ酸化燃焼させ難いメタンの燃焼率を４０
％以上に保持でき、長時間の使用に対しても燃焼率の低
下が生じないハニカム構造燃焼触媒を提供することがで
きる。
【図１】本発明の実施例に係る触媒１の説明図。
【図２】本発明の実施例に係る触媒２の説明図。
【図３】本発明の実施例に係る触媒３の説明図。
【図４】本発明の実施例に係る触媒４の説明図。
【図５】本発明の実施例に係る触媒５、触媒９の説明
図。
図。
【図６】本発明の実施例に係る触媒６の説明図。
【図７】本発明の実施例に係る触媒７の説明図。
【図８】本発明のハニカム構造燃焼触媒と類似する比較
触媒１の説明図。
触媒１の説明図。
【図９】本発明のハニカム構造燃焼触媒と類似する比較
触媒２の説明図。
触媒２の説明図。
Claims (2)
- 【請求項１】 触媒反応をおこす活性体を有する流体流
路と同活性体を有しない流体流路とを前者流路と後者流
路の比率を６０〜９５：５〜４０となるように配列して
なることを特徴とするハニカム構造燃焼触媒。 - 【請求項２】 触媒反応をおこす活性体を有する流体流
路と同活性体よりも低活性な活性体を有する流体流路と
を前者流路と後者流路の比率を６０〜９５：５〜４０と
なるように配列してなることを特徴とするハニカム構造
燃焼触媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6005059A JPH07204521A (ja) | 1994-01-21 | 1994-01-21 | ハニカム構造燃焼触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6005059A JPH07204521A (ja) | 1994-01-21 | 1994-01-21 | ハニカム構造燃焼触媒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07204521A true JPH07204521A (ja) | 1995-08-08 |
Family
ID=11600833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6005059A Withdrawn JPH07204521A (ja) | 1994-01-21 | 1994-01-21 | ハニカム構造燃焼触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07204521A (ja) |
-
1994
- 1994-01-21 JP JP6005059A patent/JPH07204521A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010403 |