JPH088992B2 - 酸化用触媒とその使用方法 - Google Patents
酸化用触媒とその使用方法Info
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- JPH088992B2 JPH088992B2 JP62005466A JP546687A JPH088992B2 JP H088992 B2 JPH088992 B2 JP H088992B2 JP 62005466 A JP62005466 A JP 62005466A JP 546687 A JP546687 A JP 546687A JP H088992 B2 JPH088992 B2 JP H088992B2
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- Japan
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- catalyst
- alumina
- combustion
- carrier
- silica
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、Pd及び／又はPdOを活性性分とする長寿命
を有しかつ燃焼効率の優れた酸化用触媒とその使用方法
に関する。
を有しかつ燃焼効率の優れた酸化用触媒とその使用方法
に関する。
（従来技術及びその問題点） 触媒の酸化作用を利用して燃料を燃焼させる接触燃焼
法によると、大気汚染物質である窒素酸化物（NOx）の
発生を著しく抑制することができ、かつ得られるクリー
ンな燃焼ガスは発電用等の作業熱流体として広汎に利用
されている。
法によると、大気汚染物質である窒素酸化物（NOx）の
発生を著しく抑制することができ、かつ得られるクリー
ンな燃焼ガスは発電用等の作業熱流体として広汎に利用
されている。
一般に炭化水素などを空気又は酸素の存在下で炭酸ガ
スと水に完全酸化させる酸化用触媒としては、アルミナ
などの構造体、もしくはムライトなどのセラミック構造
体にアルミナ等を被覆したものを担体とし、これらの担
体にPt等の白金族金属又はこれらの金属酸化物もしくは
これらの金属と金属酸化物との混合物あるいはこれらの
金属の合金を主成分として被覆したものが使用されてい
る。
スと水に完全酸化させる酸化用触媒としては、アルミナ
などの構造体、もしくはムライトなどのセラミック構造
体にアルミナ等を被覆したものを担体とし、これらの担
体にPt等の白金族金属又はこれらの金属酸化物もしくは
これらの金属と金属酸化物との混合物あるいはこれらの
金属の合金を主成分として被覆したものが使用されてい
る。
これらの中でも炭化水素等を接触燃焼させる場合の触
媒として、低温活性及び安定燃焼性に優れたpd又はPd
O、又はPdとPdOとの混合物を活性成分とする酸化用触媒
が適している。しかしアルミナ被覆をしたこれらの触媒
は比較的表面積が大きく、つまり活性が高く、該触媒を
燃焼反応に使用すると該燃焼は活性の高い触媒のため高
温での完全酸化反応となる。しかしこれらの触媒、特に
セラミック触媒は熱に弱く、高温で使用すると該触媒の
劣化が生じ、触媒活性が著しく低下する。
媒として、低温活性及び安定燃焼性に優れたpd又はPd
O、又はPdとPdOとの混合物を活性成分とする酸化用触媒
が適している。しかしアルミナ被覆をしたこれらの触媒
は比較的表面積が大きく、つまり活性が高く、該触媒を
燃焼反応に使用すると該燃焼は活性の高い触媒のため高
温での完全酸化反応となる。しかしこれらの触媒、特に
セラミック触媒は熱に弱く、高温で使用すると該触媒の
劣化が生じ、触媒活性が著しく低下する。
（発明の目的） 本発明は、比較的高温における触媒の劣化を防止する
ために、燃焼開始時のみ比較的高温で完全酸化を行わ
せ、その後は比較的低温で気相酸化を行わせるようにし
た酸化用触媒とその使用方法を提供することを目的とす
る。
ために、燃焼開始時のみ比較的高温で完全酸化を行わ
せ、その後は比較的低温で気相酸化を行わせるようにし
た酸化用触媒とその使用方法を提供することを目的とす
る。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、第１にPd及び／又はPdOを活性成分とし、
該活性成分を耐熱性担体に分散担持して成る酸化用触媒
において、該担体が、アルミナと、該アルミナの比表面
積の減少を促進するシリカとから成る混合酸化物で被覆
されていることを特徴とする酸化用触媒であり、第２に
Pd及び／又はPdOを活性成分とし、該活性成分を、アル
ミナと、該アルミナの比表面積の減少を促進するシリカ
とから成る混合酸化物で被覆されている耐熱性担体に分
散担持して成る酸化用触媒を用いて少なくとも熱焼気体
と酸素分子を含有する混合気体を燃焼させる方法におい
て、該混合気体の燃焼開始時には比較的高温における完
全酸化反応による燃焼を行い、該燃焼により前記担体の
比表面積を減少させて、その後比較的低温における気相
酸化反応を行わせることを特徴とする方法である。
該活性成分を耐熱性担体に分散担持して成る酸化用触媒
において、該担体が、アルミナと、該アルミナの比表面
積の減少を促進するシリカとから成る混合酸化物で被覆
されていることを特徴とする酸化用触媒であり、第２に
Pd及び／又はPdOを活性成分とし、該活性成分を、アル
ミナと、該アルミナの比表面積の減少を促進するシリカ
とから成る混合酸化物で被覆されている耐熱性担体に分
散担持して成る酸化用触媒を用いて少なくとも熱焼気体
と酸素分子を含有する混合気体を燃焼させる方法におい
て、該混合気体の燃焼開始時には比較的高温における完
全酸化反応による燃焼を行い、該燃焼により前記担体の
比表面積を減少させて、その後比較的低温における気相
酸化反応を行わせることを特徴とする方法である。
以下本発明を詳細に説明する。
本発明における酸化用触媒の担体は、耐熱性担体、特
にムライトやコーディエライトのような耐熱性セラミッ
ク担体であり、該担体上にアルミナとシリカが被覆され
ている担体を使用する。アルミナが単独で被覆された担
体は比表面積が大きく従って触媒の比表面積も大きくな
り燃焼反応が高温における完全酸化反応になりやすい。
そしてセラミック担体は熱衝撃により破壊されやすく、
通常の燃焼反応（1000〜1500℃）において担体が破壊さ
れる。
にムライトやコーディエライトのような耐熱性セラミッ
ク担体であり、該担体上にアルミナとシリカが被覆され
ている担体を使用する。アルミナが単独で被覆された担
体は比表面積が大きく従って触媒の比表面積も大きくな
り燃焼反応が高温における完全酸化反応になりやすい。
そしてセラミック担体は熱衝撃により破壊されやすく、
通常の燃焼反応（1000〜1500℃）において担体が破壊さ
れる。
そのため本発明では、該担体の被覆物質として前記し
たアルミナだけでなく、担体つまり触媒の比表面積の減
少を促進するシリカを併用することにより、燃焼開始時
の比表面積がアルミナ単独被覆担体とほぼ等しく燃焼が
比較的高温における完全酸化となり、燃焼の継続に伴っ
て該比表面積が減少して燃焼が比較的低温における気相
酸化に転化するようにする。
たアルミナだけでなく、担体つまり触媒の比表面積の減
少を促進するシリカを併用することにより、燃焼開始時
の比表面積がアルミナ単独被覆担体とほぼ等しく燃焼が
比較的高温における完全酸化となり、燃焼の継続に伴っ
て該比表面積が減少して燃焼が比較的低温における気相
酸化に転化するようにする。
これにより燃焼開始時には、完全な燃焼を引き起こす
ために必要な温度での完全酸化が触媒表面上で生じ、燃
焼の進行に伴ってアルミナとシリカの相互作用によって
担体つまり触媒の比表面積が減少して触媒活性も減少し
て燃焼温度も低下し触媒表面での燃焼が完全酸化から気
相酸化に転化する。これにより触媒表面での燃焼温度は
低下するが既に燃焼した気体混合物により触媒層よりも
下流側の該触媒を含む反応器中では完全酸化反応を起こ
させるに充分な温度に達しており、該触媒により気相酸
化で燃焼された気体混合物は触媒表面を離れた触媒の下
流側で完全酸化される。従って触媒層における燃焼効率
は減少するが、触媒の下流側では完全酸化反応が誘発さ
れ、全燃焼効率は100％に維持されるとともに、触媒は
燃焼の開始時後短時間高温に曝されるだけであるため担
体の劣化が最小限となり、触媒の寿命が数段向上する。
ために必要な温度での完全酸化が触媒表面上で生じ、燃
焼の進行に伴ってアルミナとシリカの相互作用によって
担体つまり触媒の比表面積が減少して触媒活性も減少し
て燃焼温度も低下し触媒表面での燃焼が完全酸化から気
相酸化に転化する。これにより触媒表面での燃焼温度は
低下するが既に燃焼した気体混合物により触媒層よりも
下流側の該触媒を含む反応器中では完全酸化反応を起こ
させるに充分な温度に達しており、該触媒により気相酸
化で燃焼された気体混合物は触媒表面を離れた触媒の下
流側で完全酸化される。従って触媒層における燃焼効率
は減少するが、触媒の下流側では完全酸化反応が誘発さ
れ、全燃焼効率は100％に維持されるとともに、触媒は
燃焼の開始時後短時間高温に曝されるだけであるため担
体の劣化が最小限となり、触媒の寿命が数段向上する。
被覆アルミナにシリカを添加することにより、担体つ
まり触媒の比表面積の減少が促進される理由は必ずしも
明確ではないが、単に混合されたアルミナとシリカは互
いに充填されず間隙の多い構造を有しているが、該混合
物が燃焼により加熱されることにより、互いに密着しあ
るいは固溶化して間隙を埋めて比表面積を減少させるも
のと推測される。
まり触媒の比表面積の減少が促進される理由は必ずしも
明確ではないが、単に混合されたアルミナとシリカは互
いに充填されず間隙の多い構造を有しているが、該混合
物が燃焼により加熱されることにより、互いに密着しあ
るいは固溶化して間隙を埋めて比表面積を減少させるも
のと推測される。
本発明の触媒は前記担体上にアルミナとシリカを含む
被覆層を形成し、次いで該被覆層上にPd及び／又はPdO
の活性成分を被覆する。これらの被覆法は従来の技術を
そのまま使用すればよく、例えばアルミナとシリカの混
合懸濁物を前記担体上に塗布あるいは浸漬して乾燥し更
に焼成して被覆層を形成した後、塩化パラジウム等のパ
ラジウム含有液を前記被覆層上に塗布又は浸漬し乾燥後
適宜還元処理等を行ってPd及び／又はPdOを活性成分と
して有するパラジウム含有酸化用触媒とする。
被覆層を形成し、次いで該被覆層上にPd及び／又はPdO
の活性成分を被覆する。これらの被覆法は従来の技術を
そのまま使用すればよく、例えばアルミナとシリカの混
合懸濁物を前記担体上に塗布あるいは浸漬して乾燥し更
に焼成して被覆層を形成した後、塩化パラジウム等のパ
ラジウム含有液を前記被覆層上に塗布又は浸漬し乾燥後
適宜還元処理等を行ってPd及び／又はPdOを活性成分と
して有するパラジウム含有酸化用触媒とする。
（実施例） 以下本発明の実施例を記載するが、該実施例は本発明
を限定するものではない。
を限定するものではない。
実施例 ムライト製のハニカム担体を、水1lと日産化学社製コ
ロイダルシリカ（商品名スノーテックス20）1lとアルミ
ナ粉末800gを混合したスラリー中に浸漬し、空気中450
℃で焼成して担体1l当たり100gを被覆した（アルミナ：
シリカ＝約4:1）。
ロイダルシリカ（商品名スノーテックス20）1lとアルミ
ナ粉末800gを混合したスラリー中に浸漬し、空気中450
℃で焼成して担体1l当たり100gを被覆した（アルミナ：
シリカ＝約4:1）。
次いで該被覆物を塩化パラジウムを含有する水溶液に
浸漬し乾燥後、水素気流中500℃で還元して担体1l当た
りパラジウムを20g担持させた酸化用触媒を得た（該触
媒の比表面積は25.4m2/gであった）。
浸漬し乾燥後、水素気流中500℃で還元して担体1l当た
りパラジウムを20g担持させた酸化用触媒を得た（該触
媒の比表面積は25.4m2/gであった）。
このように製造した触媒120gを用いてメタン3.6重量
％を含有するメタン−空気混合気体の接触燃焼を常圧下
空気量60m3N/時、触媒入口部ガス流速20m/秒、燃焼温度
1300℃の条件下で触媒性能試験を行った。2000時間燃焼
後の触媒の比表面積は4.9m2/gであり、燃焼効率と耐久
性を表に示す。
％を含有するメタン−空気混合気体の接触燃焼を常圧下
空気量60m3N/時、触媒入口部ガス流速20m/秒、燃焼温度
1300℃の条件下で触媒性能試験を行った。2000時間燃焼
後の触媒の比表面積は4.9m2/gであり、燃焼効率と耐久
性を表に示す。
比較例１ ムライト製のハニカム担体にアルミナ粉末のスラリー
を同様に被覆し焼成して担体1l当たり100gを担持させ
た。
を同様に被覆し焼成して担体1l当たり100gを担持させ
た。
次いで該被覆物を実施例と同様にしてパラジウムを被
覆して担体1l当たり20g担持させて酸化用触媒を得た。
覆して担体1l当たり20g担持させて酸化用触媒を得た。
このように製造した触媒を実施例と同様に触媒性能試
験を行った。その燃焼効率と耐久性を表に示す。
験を行った。その燃焼効率と耐久性を表に示す。
比較例２ ムライト製のハニカム担体を、水1lと日産化学社製コ
ロイダルシリカ1lと混合したスラリー中に浸漬し、空気
中450℃で焼成して担体1l当たり100gを被覆した。
ロイダルシリカ1lと混合したスラリー中に浸漬し、空気
中450℃で焼成して担体1l当たり100gを被覆した。
次いで該被覆物を実施例と同様にしてパラジウムを被
覆して担体1l当たり20g担持させて酸化用触媒を得た。
覆して担体1l当たり20g担持させて酸化用触媒を得た。
このように製造した触媒を実施例と同様に触媒性能試
験を行った。その燃焼効率と耐久性を表に示す。
験を行った。その燃焼効率と耐久性を表に示す。
表から、アルミナ及びシリカを含む実施例の触媒で
は、触媒層より下流の点において燃焼効率が100％であ
り、しかも長時間に渡って触媒つまり担体を安定して使
用できることが分かる。一方アルミナのみを含む比較例
１の触媒では、触媒出口と触媒の下流側の両個所におけ
る燃焼効率がともに100％で本実施例の触媒より優って
いるが、耐久性においては本実施例触媒が安定して使用
できる時間（2000時間以上）の半分の時間で担体が破壊
し使用できなくなり、シリカのみを含む比較例２の触媒
では、前記両個所において燃焼効率が本実施例触媒より
も劣り、しかも耐久性は比較にならないほど劣っている
ことが分かる。
は、触媒層より下流の点において燃焼効率が100％であ
り、しかも長時間に渡って触媒つまり担体を安定して使
用できることが分かる。一方アルミナのみを含む比較例
１の触媒では、触媒出口と触媒の下流側の両個所におけ
る燃焼効率がともに100％で本実施例の触媒より優って
いるが、耐久性においては本実施例触媒が安定して使用
できる時間（2000時間以上）の半分の時間で担体が破壊
し使用できなくなり、シリカのみを含む比較例２の触媒
では、前記両個所において燃焼効率が本実施例触媒より
も劣り、しかも耐久性は比較にならないほど劣っている
ことが分かる。
（発明の効果） パラジウムを活性成分として含有する本発明の触媒
は、担体上にアルミナトとシリカから成る被覆層を形成
して燃焼後の比表面積の減少を促進するようにしてあ
る。従って該職媒を使用する本発明方法によると、燃焼
開始時は比較的高温において完全酸化反応を行わせ、そ
の後は比較的低温において気相酸化反応を行わせること
が可能になる。これにより、触媒が燃焼開始時にのみ高
温に曝されるため担体の破壊が起こらず触媒の長寿命化
が達成されるとともに、一度完全酸化反応が生じ触媒の
下流側では完全酸化反応を行わせるために充分な温度に
上昇しているため、触媒から離れた箇所で完全酸化反応
が生じて反応器全体としては100％の燃焼効率を達成す
ることが可能になる。
は、担体上にアルミナトとシリカから成る被覆層を形成
して燃焼後の比表面積の減少を促進するようにしてあ
る。従って該職媒を使用する本発明方法によると、燃焼
開始時は比較的高温において完全酸化反応を行わせ、そ
の後は比較的低温において気相酸化反応を行わせること
が可能になる。これにより、触媒が燃焼開始時にのみ高
温に曝されるため担体の破壊が起こらず触媒の長寿命化
が達成されるとともに、一度完全酸化反応が生じ触媒の
下流側では完全酸化反応を行わせるために充分な温度に
上昇しているため、触媒から離れた箇所で完全酸化反応
が生じて反応器全体としては100％の燃焼効率を達成す
ることが可能になる。
Claims (4)
- 【請求項１】Pd及び／又はpdOを活性成分とし、該活性
成分を耐熱性担体に分散担持して成る酸化用触媒におい
て、該担体が、アルミナと、該アルミナの比表面積の減
少を促進するシリカとから成る混合酸化物で被覆されて
いることを特徴とする酸化用触媒。 - 【請求項２】混合酸化物中のシリカ含有量がアルミナ含
有量の２〜60重量％である特許請求の範囲第１項に記載
の酸化用触媒。 - 【請求項３】Pd及び／又はPdOを活性成分とし、該活性
成分を、アルミナと、該アルミナの比表面積の減少を促
進するシリカとから成る混合酸化物で被覆されている耐
熱性担体に分散担持して成る酸化用触媒を用いて少なく
とも燃焼気体と酸素分子を含有する混合気体を燃焼させ
る方法において、該混合気体の燃焼開始時には比較的高
温における完全酸化反応による燃焼を行い、該燃焼によ
り前記担体の比表面積を減少させて、その後比較的低温
における気相酸化反応を行わせることを特徴とする方
法。 - 【請求項４】混合酸化物中のシリカ含有量がアルミナ含
有量の２〜60重量％である特許請求の範囲第３項に記載
の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62005466A JPH088992B2 (ja) | 1987-01-13 | 1987-01-13 | 酸化用触媒とその使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62005466A JPH088992B2 (ja) | 1987-01-13 | 1987-01-13 | 酸化用触媒とその使用方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63175638A JPS63175638A (ja) | 1988-07-20 |
| JPH088992B2 true JPH088992B2 (ja) | 1996-01-31 |
Family
ID=11612013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62005466A Expired - Lifetime JPH088992B2 (ja) | 1987-01-13 | 1987-01-13 | 酸化用触媒とその使用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH088992B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109772309B (zh) * | 2017-11-14 | 2022-04-12 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种含酮苯尾气催化燃烧的催化剂及其制备方法 |
-
1987
- 1987-01-13 JP JP62005466A patent/JPH088992B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63175638A (ja) | 1988-07-20 |
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