JPH0970540A - Electric conductive catalyst for combustion of hydrocarbon and its combusting method - Google Patents

Electric conductive catalyst for combustion of hydrocarbon and its combusting method

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JPH0970540A
JPH0970540A JP7251767A JP25176795A JPH0970540A JP H0970540 A JPH0970540 A JP H0970540A JP 7251767 A JP7251767 A JP 7251767A JP 25176795 A JP25176795 A JP 25176795A JP H0970540 A JPH0970540 A JP H0970540A
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Japan
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catalyst
hydrocarbons
combustion
temperature
methane
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JP7251767A
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Hidekazu Kikuchi
英一 菊地
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Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively oxidize and combust hydrocarbons by using an electric conductive catalyst comprising a specified oxide. SOLUTION: This electric conductive catalyst is used for combustion of hydrocarbons and consists of a multiple oxide expressed by La1-x Ax MO3 , wherein A represents Sr, Ca or Ag, M is Mn, Co or Fe, and X is 0 to 0.8. When A is Sr, M is Mn, Co or Fe, and when A is Ca or Ag, M is Mn. By passing a gas containing hydrocarbons through this electric conductive catalyst, hydrocarbons are oxidized and combusted. This electric conductive catalyst has excellent catalytic performance as a catalyst for oxidation and combustion of hydrocarbons, especially methane or a hydrocarbon containing methane, and the catalyst is rapidly heated and activated by applying an electric current. Thereby, this catalyst is effective to decrease the amt. of hydrocarbons exhausted from a gasoline engine and the like when the engine is started. Thus, a preheating burner or the like is not necessary.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、炭化水素燃焼用の
電気伝導性触媒及びこの電気伝導性触媒を使用する炭化
水素の燃焼方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrically conductive catalyst for burning hydrocarbons and a method for burning hydrocarbons using the electrically conductive catalyst.

【0002】[0002]

【従来の技術】触媒燃焼、すなわち各種燃料ガスを触媒
により燃焼させる手法は、固体触媒上に燃料ガスを空気
と接触させて酸化反応を行わせ、無害なCO2とH2Oに
変化させると同時に熱エネルギーを発生させるものであ
るが、この触媒燃焼は(1)広い燃料濃度範囲(空気/
燃料比)で燃焼が進み、火炎燃焼が不可能な希薄混合気
でも燃焼が可能である、(2)炭化水素(HC)や一酸
化炭素(CO)を完全燃焼して熱NOxを含まないクリ
ーンな燃焼ガスを得ることができる、(3)燃焼開始温
度が低く、燃焼面の温度が均一であり、燃焼器の形態を
自由にできる等の諸特徴を有している。
2. Description of the Related Art Catalytic combustion, that is, a method of burning various fuel gases by a catalyst, involves contacting the fuel gas with air on a solid catalyst to cause an oxidation reaction, and converting it into harmless CO 2 and H 2 O. Although it generates heat energy at the same time, this catalytic combustion (1) has a wide fuel concentration range (air /
Combustion progresses at a fuel ratio), and combustion is possible even with a lean air-fuel mixture in which flame combustion is not possible. (2) Complete combustion of hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) that does not contain heat NOx It is possible to obtain various combustion gases, (3) the combustion starting temperature is low, the temperature of the combustion surface is uniform, and the combustor can have any shape.

【0003】また、ガスエンジン、ガスタ−ビン、発電
用等のボイラ−、或いは加熱炉などでは、その燃料ガス
として都市ガスその他、メタン、エタン、プロパン、ブ
タン等を含む燃料ガスが使用されている。しかし、これ
らの燃焼時に排出されるガスにはNOxやSOx、或い
は臭気物質、ばいじん等のほか、未燃焼の炭化水素(H
C)や一酸化炭素(CO)が含有されている。これらの
うち特に未燃焼の炭化水素は冷間燃焼開始時の排ガス中
に多量に含まれており、このためその未燃焼の炭化水素
は酸化して除去する必要がある。
Further, in gas engines, gas turbines, boilers for power generation, heating furnaces, etc., city gas and other fuel gases including methane, ethane, propane, butane, etc. are used as the fuel gas. . However, in addition to NOx, SOx, odorous substances, dust, etc., unburned hydrocarbons (H
C) and carbon monoxide (CO) are contained. Of these, particularly unburned hydrocarbons are contained in a large amount in the exhaust gas at the start of cold combustion, and therefore the unburned hydrocarbons need to be oxidized and removed.

【0004】上記排ガス中の未燃焼炭化水素を酸化除去
する手法の一つとしては、適当な酸化触媒を使用して燃
焼させることが考えられるが、酸化触媒は低温で有効な
ものは少なく、通常、ある程度の高温で有効に作用す
る。この点、炭化水素類が特にメタンの場合には、それ
が難燃性であることから低温着火性の点で難点があり、
このためメタンを含む未燃焼の炭化水素類を酸化触媒に
より有効に燃焼除去するためにはその触媒を加熱して温
度を高くする必要があり、例えば排ガスの加熱を行う予
熱バ−ナ−が必要である。
One of the methods for oxidizing and removing unburned hydrocarbons in the exhaust gas is to use an appropriate oxidation catalyst for combustion, but few oxidation catalysts are effective at low temperatures. , Works effectively at high temperatures. In this respect, when the hydrocarbons are methane in particular, there is a problem in low temperature ignitability because it is flame retardant,
For this reason, in order to effectively burn and remove unburned hydrocarbons containing methane with an oxidation catalyst, it is necessary to heat the catalyst to raise its temperature. For example, a preheating burner for heating exhaust gas is required. Is.

【0005】ところで、導電性を有する触媒への通電に
よるジュ−ル熱で触媒を加熱することができる通電触媒
は、反応に必要なときにのみ通電して加熱し、触媒反応
を促進させることができることから、閉空間におけるメ
タンその他を含む都市ガス等の燃料炭化水素類の燃焼、
或いは未燃炭化水素の酸化除去、例えばガソリンエンジ
ン車などの冷間始動時(すなわちスタ−トアップ時)に
おける炭化水素類排出量の低減などに有効であると考え
られる。
By the way, an energized catalyst capable of heating the catalyst with the Jule heat generated by energizing the conductive catalyst can be heated by energizing it only when necessary for the reaction to accelerate the catalytic reaction. As a result, combustion of fuel hydrocarbons such as city gas containing methane and others in a closed space,
Alternatively, it is considered to be effective for removing unburned hydrocarbons by oxidation, for example, reducing the amount of hydrocarbons emitted during cold start (that is, at start-up) of a gasoline engine vehicle or the like.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、酸化物超
伝導体がCOの酸化反応に対して通電触媒として優れた
特性を示すことを先に明らかにしたが、これ以外の各種
複合酸化物について、炭化水素類の酸化燃焼用の通電触
媒としての有効性に関して各種多方面から実験、検討を
進めたところ、各種複合酸化物の中でも特定の複合酸化
物が炭化水素類、特にメタンやメタンを含む炭化水素類
の燃焼用として優れた通電触媒活性を示すことを見い出
した。すなわち本発明は、以下に述べる特定の複合酸化
物からなる炭化水素燃焼用の電気伝導性触媒を提供する
ことを目的とし、またこの電気伝導性触媒を使用するこ
とにより炭化水素類を酸化燃焼させる方法を提供するこ
とを目的とする。
The present inventor has previously clarified that the oxide superconductor has excellent characteristics as an electrocatalyst for the CO oxidation reaction. As a result of various experiments and studies on the effectiveness of hydrocarbons as an electrocatalyst for the oxidative combustion of hydrocarbons, specific composite oxides among various composite oxides were found to be hydrocarbons, especially methane and methane. It has been found that it exhibits an excellent energizing catalytic activity for the combustion of hydrocarbons containing. That is, an object of the present invention is to provide an electrically conductive catalyst for combustion of hydrocarbons, which is composed of a specific composite oxide described below, and oxidizes and burns hydrocarbons by using the electrically conductive catalyst. The purpose is to provide a method.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、炭化
水素燃焼用の電気伝導性触媒であって、La1-XXMO
3 (式中、AはSr、Ca又はAg、MはMn、Co又
はFe、x=0〜0.8である。但し、AがSrのとき
は、MはMn、Co又はFeであり、AがCa又はAg
のときは、MはMnである)で示される複合酸化物から
なることを特徴とする炭化水素燃焼用電気伝導性触媒を
提供する。
[Means for Solving the Problems] That is, the present invention provides an electrically conductive catalyst for burning hydrocarbons, which is La 1-X A X MO.
3 (In the formula, A is Sr, Ca or Ag, M is Mn, Co or Fe, and x = 0 to 0.8. However, when A is Sr, M is Mn, Co or Fe, A is Ca or Ag
In this case, M is Mn), and an electrically conductive catalyst for hydrocarbon combustion is provided.

【0008】また、本発明は、炭化水素を含むガスをL
1-XXMO3 (式中、AはSr、Ca又はAg、Mは
Mn、Co又はFe、x=0〜0.8である。但し、A
がSrのときは、MはMn、Co又はFeであり、Aが
Ca又はAgのときは、MはMnである)で示される複
合酸化物からなる電気伝導性触媒に通すことを特徴とす
る炭化水素の酸化燃焼方法を提供する。
Further, the present invention uses a gas containing hydrocarbons as L
a 1-X A X MO 3 ( where, A is Sr, Ca or Ag, M is Mn, is Co or Fe, x = 0~0.8. However, A
When Sr is M, M is Mn, Co or Fe, and when A is Ca or Ag, M is Mn). A method for oxidative combustion of hydrocarbons is provided.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】ここで上記複合酸化物La1-XX
MO3 は、主としてペロブスカイト型(Perovsk
ite type)の結晶構造を有している。同式中、
AがCa又はAgのときは、MはMnであるが、具体的
にはLa1-XAgXMnO3 及びLa1-XCaXMnO3
して示すことができる。また、式中AがSrのときは、
MがMn、Co又はFeのうちの何れかとなるが、具体
的にはLa1-XSrXMnO3 、La1-XSrXCoO3
びLa1-XSrXFeO3 として示すことができる。また
これら式中、xの値は、好ましくは0〜0.8の範囲で
あり、より好ましくは0〜0.6の範囲である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Here, the above composite oxide La 1-X A X
MO 3 is mainly a perovskite type (Perovsk
It has a crystal structure of (ite type). In the same equation,
When A is Ca or Ag, M is Mn, which can be specifically shown as La 1-x Ag x MnO 3 and La 1-x Ca x MnO 3 . When A in the formula is Sr,
M is any one of Mn, Co, and Fe, and specifically, it can be shown as La 1-X Sr X MnO 3 , La 1-X Sr X CoO 3, and La 1-X Sr X FeO 3. . Further, in these formulas, the value of x is preferably in the range of 0 to 0.8, more preferably in the range of 0 to 0.6.

【0010】また、上記複合酸化物La1-XXMO3
(式中、AはSr、Ca又はAg、MはMn、Co又は
Fe、x=0〜0.8である。但し、AがSrのとき
は、MはMn、Co又はFeであり、AがCa又はAg
のときは、MはMnである)は、蒸発乾固法、固相反応
法、共沈法(炭酸塩法)等各種手法で製造することがで
きる。その一例として、蒸発乾固法による場合の態様に
ついて述べると、例えばまず各金属の酢酸塩、硝酸塩等
の各原料金属の塩を水に溶解して混合水溶液とした後、
攪拌しながら蒸発乾固する。次いで金属塩混合物を、例
えば温度350℃程度で分解させた後、粉砕混合し、例
えば温度850℃程度で焼成する。
Further, the above composite oxide La 1-X A X MO 3
(In the formula, A is Sr, Ca or Ag, M is Mn, Co or Fe, and x = 0 to 0.8. However, when A is Sr, M is Mn, Co or Fe, and A is Is Ca or Ag
In this case, M is Mn) can be produced by various methods such as a dry evaporation method, a solid phase reaction method, and a coprecipitation method (carbonate method). As an example, to describe the embodiment in the case of the evaporation dryness method, for example, first the acetate of each metal, the salt of each raw material metal such as nitrate is dissolved in water to form a mixed aqueous solution,
Evaporate to dryness with stirring. Next, the metal salt mixture is decomposed at, for example, a temperature of about 350 ° C., pulverized and mixed, and then baked at a temperature of, for example, about 850 ° C.

【0011】上記のようにして製造される複合酸化物は
通常粉末状の結晶として得られる。その使用に際して
は、通電により加熱する必要があるが、加熱用電源とし
ては直流、交流の何れも使用可能である。この複合酸化
物を粉末状のままで使用する場合の態様としては、その
触媒粉末を層状に充填、収容し、これに通電して加熱す
ることにより用いることができる。また、その触媒粉末
を例えば円筒形状等のペレットに成形し、例えばその両
端に電極を形成して通電用成形触媒とすることもでき
る。この成形に際しては必要に応じて適度の加圧をする
のが望ましく、これにより成形体として所定強度を保持
するとともに、触媒として使用するに際し適度の通気性
を保持し、通電時に電流を均一に伝導することができ
る。また本発明に係る上記複合酸化物の粉末は、そのま
ま成形することができるが、必要に応じて適宜適当なバ
インダ−を混合使用してもよい。
The composite oxide produced as described above is usually obtained as powdery crystals. At the time of use, it is necessary to heat by energizing, but either direct current or alternating current can be used as the heating power source. As a mode of using this composite oxide in a powder form, it can be used by filling and accommodating the catalyst powder in a layer form, and energizing and heating it. Further, the catalyst powder can be molded into pellets of, for example, a cylindrical shape, and electrodes can be formed at both ends thereof to obtain a molded catalyst for energization. It is desirable to apply an appropriate amount of pressure during this molding as necessary, so that it maintains a certain strength as a molded product, maintains an appropriate air permeability when used as a catalyst, and conducts a current evenly when energized. can do. The powder of the complex oxide according to the present invention can be molded as it is, but if necessary, an appropriate binder may be mixed and used.

【0012】図5は本発明の触媒を使用する装置の一態
様を模式的に示したものである。図5中、Aはガス流、
Bは導管(反応管)、Cは電気伝導性酸化触媒である。
またDは電源、Eは電源Dからの導線であり、操作時に
電源Dから電流が加えられ、触媒Cの前後両面の導電性
電極を通して触媒Cが所定温度に加熱される。Fは酸化
処理済みガス流である。なお、図5に示す態様では横型
であるが、本発明の触媒はこの種固体触媒を使用する場
合に用いられる適宜の形式で適用することができる。ま
た加熱用電気エネルギ−としては、直流とは限らず、交
流による誘導加熱或いは誘電加熱であっても差し支えな
く、この場合には例えば導管反応管の外部から触媒加熱
用の電気エネルギ−を加える態様等で実施される。
FIG. 5 schematically shows one embodiment of an apparatus using the catalyst of the present invention. In FIG. 5, A is a gas flow,
B is a conduit (reaction tube), and C is an electrically conductive oxidation catalyst.
Further, D is a power source, and E is a conducting wire from the power source D. An electric current is applied from the power source D at the time of operation, and the catalyst C is heated to a predetermined temperature through the conductive electrodes on the front and rear surfaces of the catalyst C. F is the oxidation treated gas stream. Although the embodiment shown in FIG. 5 is horizontal, the catalyst of the present invention can be applied in an appropriate format used when using this type of solid catalyst. The heating electric energy is not limited to direct current, and may be induction heating by AC or dielectric heating. In this case, for example, a mode in which electrical energy for heating the catalyst is added from the outside of the conduit reaction tube. Etc.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、本発明
がこの実施例に限定されないことは勿論である。本実施
例では、各種供試触媒を下記のとおりに調製し、各供試
触媒に対する各種性能試験を実施した。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below, but it goes without saying that the present invention is not limited to these examples. In this example, various test catalysts were prepared as follows, and various performance tests were performed on each test catalyst.

【0014】《供試触媒の調製》 (1)ペロブスカイト型、K2NiF4型、スピネル型の
各種複合酸化物を蒸発乾固法で調製した。原料出発物質
としては酢酸塩又は硝酸塩を使用したが、金属の種類如
何により各々下記の物質を用いた。各種複合酸化物に対
応するこれらの金属酢酸塩原料又は金属硝酸塩原料の混
合水溶液をホットプレ−ト上で加熱しながら攪拌して水
分を蒸発させた後、温度110℃で一晩乾燥させた。 酢酸塩:La、Na、K、Ca、Sr、Mn、Co、C
u 硝酸塩:Fe、Ba、Ag
<< Preparation of Test Catalyst >> (1) Various composite oxides of perovskite type, K 2 NiF 4 type and spinel type were prepared by evaporation to dryness. Acetate or nitrate was used as the starting material, but the following substances were used depending on the type of metal. A mixed aqueous solution of these metal acetate raw materials or metal nitrate raw materials corresponding to various complex oxides was stirred on a hot plate while heating to evaporate water, and then dried overnight at a temperature of 110 ° C. Acetate: La, Na, K, Ca, Sr, Mn, Co, C
u Nitrate: Fe, Ba, Ag

【0015】(2)、(1)で得られた乾燥物を粉砕混
合して温度350℃で(昇温速度5℃/min)、1時
間熱分解させた後、さらにこれを粉砕混合した。(3)
次いで、その粉砕混合物をアルミナ製るつぼに入れて温
度850℃で(昇温速度10℃/min)、5時間焼成
して目的の各種複合酸化物の粉末を得た。なお、Coを
含む複合酸化物については、Coがアルミナと反応して
しまうため、Pt製るつぼを使用した。以下の性能試験
において、その供試触媒として粉末触媒を用いる場合に
は、この段階の各粉末触媒を通常の常圧固定床流通式反
応装置中に層状にセットして使用した。
The dried products obtained in (2) and (1) were pulverized and mixed, thermally decomposed at a temperature of 350 ° C. (heating rate 5 ° C./min) for 1 hour, and further pulverized and mixed. (3)
Then, the crushed mixture was placed in an alumina crucible and fired at a temperature of 850 ° C. (heating rate of 10 ° C./min) for 5 hours to obtain powders of various target composite oxides. For the complex oxide containing Co, a Pt crucible was used because Co reacts with alumina. In the following performance test, when a powder catalyst was used as the test catalyst, the powder catalysts at this stage were set in layers in a normal atmospheric fixed bed flow reactor and used.

【0016】上記で得た各粉末触媒を円筒状ペレットの
形状に成形して供試触媒とする場合には、以下(4)〜
(5)のように調製した。(4)、上記(1)〜(3)
で得た各触媒粉末3gをそれぞれ円筒状ペレット(直
径:13mm、長さ:6mm)に成形した後、このペレ
ットをアルミナセラミックス製の焼成ボ−ド上で(Co
を含む触媒では、上記と同じ理由でPtるつぼを使用し
た)、空気中、上記焼成温度と同じ温度850℃で1時
間焼結後、室温まで徐冷して焼結体を得た。このペレッ
ト焼結体に温度測定用の熱電対を挿入するための貫通孔
(直径:3mm)を開けた。
When the powder catalysts obtained above are molded into cylindrical pellets to be used as test catalysts, the following (4) to
Prepared as in (5). (4), (1) to (3) above
3 g of each catalyst powder obtained in step 1 was molded into a cylindrical pellet (diameter: 13 mm, length: 6 mm), and the pellet was placed on a firing board made of alumina ceramics (Co
For the catalyst containing Pt, a Pt crucible was used for the same reason as above), and the mixture was sintered in air at the same temperature as the above firing temperature of 850 ° C. for 1 hour and then gradually cooled to room temperature to obtain a sintered body. A through hole (diameter: 3 mm) for inserting a thermocouple for temperature measurement was opened in this pellet sintered body.

【0017】(5)次いで、各円筒状ペレット焼結体の
上面(一方の端面)に銀製の導電性接着剤を塗布した
後、空気中、温度650℃で10min(分)乾燥させ
た。また、下面(他方の端面)についても同様に銀製の
導電性接着剤の塗布、乾燥を行い、両者を両電極とし
た。この両電極面に通電用導線を導電性接着剤で固定
し、こうして得た銀電極付き円筒状ペレット焼結体を通
電用触媒とし、以下の燃焼性能試験(燃焼活性試験)用
の供試触媒とした。
(5) Next, a conductive adhesive made of silver was applied to the upper surface (one end surface) of each cylindrical pellet sintered body, and then dried in air at a temperature of 650 ° C. for 10 minutes (minutes). Similarly, a conductive adhesive made of silver was applied and dried on the lower surface (the other end surface) to form both electrodes. Conductive wires were fixed to both electrode surfaces with a conductive adhesive, and the thus obtained cylindrical pellet sintered body with a silver electrode was used as a current-carrying catalyst. A test catalyst for the following combustion performance test (combustion activity test) And

【0018】《性能試験》以上の諸工程で得た各通電供
試触媒を、これが円筒状ペレット触媒の場合には内径2
0mmのステンレス製の反応管(図7で云えばB、その
中に酸化触媒層Cとして)中にセットし、また粉末触媒
の場合には通常の常圧固定床流通式反応装置(立型)中
に層状に充填、セットし、各供試触媒毎に以下の各条件
下で通電(電流)量及び温度上昇の有無及びその変化、
メタンの燃焼性能等を調べた。通電には可変直流電源を
使用した。図1〜図5はこれらの試験の結果を示すもの
である。
<< Performance test >> Each of the energized test catalysts obtained in the above-mentioned steps has an inner diameter of 2 if the catalyst is a cylindrical pellet catalyst.
It is set in a 0 mm stainless steel reaction tube (B in FIG. 7, as an oxidation catalyst layer C therein), and in the case of a powder catalyst, a normal atmospheric fixed bed flow reactor (vertical type) Filling and setting in layers in each, and the presence or absence of changes in the amount of energization (current) and temperature rise under each of the following conditions for each test catalyst,
The combustion performance of methane was investigated. A variable DC power supply was used for energization. 1 to 5 show the results of these tests.

【0019】まず図1(a)〜(b)はLa1-XSrX
nO3 からなるペレット状供試触媒について、そのx値
如何と通電時の昇温特性を調べたものである。ここでは
通電開始以降における通電(電流)量及び温度上昇の有
無及び変化を経時的に示している。本試験においては各
供試触媒への通過ガスとしてヘリウム(He)を使用
し、流速を100cm3 /minにし、印加電圧は3V
とした。図1(a)〜(b)のとおり、まずx=1.0
(図中:■印)の供試触媒では電流自体流れず(すなわ
ち電気伝導性ではなく)、したがってこれは通電により
加熱されることがなく、電気伝導性触媒として不適当で
あることを示している。
First, FIGS. 1A and 1B show La 1-X Sr X M.
This is an examination of the x value of the pellet-shaped test catalyst made of nO 3 and the temperature rise characteristics during energization. Here, the amount of energization (current) and the presence or absence of a temperature rise and changes after the start of energization are shown over time. In this test, helium (He) was used as the passing gas to each test catalyst, the flow rate was 100 cm 3 / min, and the applied voltage was 3 V.
And As shown in FIGS. 1A and 1B, first, x = 1.0.
No current flows (that is, it is not electrically conductive) with the tested catalyst (indicated by a black square in the figure), which means that it is not heated by energization, indicating that it is not suitable as an electrically conductive catalyst. There is.

【0020】これに対して、x=0〜0.5の場合に
は、通電開始直後から通電量が急速に増大し、これに伴
い急速に加熱されている。通電量に対する温度上昇の傾
向は経時的に幾分の(僅かな)ずれはあるが、通電量の
変化は温度上昇の変化に直接関与、関連し、両者はほぼ
対応している。図1(a)のとおり、加熱温度の上昇傾
向は、通電開始後10min(分)程度で温度約500
℃前後にも達し、以降この温度はx=0(図中:○
印)、x=0.3(図中:□印)、x=0.4(図中:
◇印)及びx=0.5(図中:▽印)の何れの場合にも
さらに上昇している。またx=0.2(図中:△印)の
場合にも、それらに比べれば幾分の差異はあるが、相当
の温度上昇傾向を示している。
On the other hand, in the case of x = 0 to 0.5, the amount of energization increases rapidly immediately after the start of energization, and the heating is rapid accordingly. Although there is a slight (slight) difference in the tendency of the temperature rise with respect to the amount of electricity applied, the change in the amount of electricity is directly related to and related to the change in the temperature rise, and the two almost correspond. As shown in FIG. 1 (a), the heating temperature tends to increase at a temperature of about 500 minutes about 10 min (minutes) after the start of energization.
The temperature reached around ℃, and thereafter this temperature was x = 0 (in the figure: ○
), X = 0.3 (in the figure: □), x = 0.4 (in the figure:
Both are marked with ⋄ and x = 0.5 (marked with ∇ in the figure). Also, in the case of x = 0.2 (marked by Δ in the figure), although there is some difference as compared with them, there is a tendency of considerable temperature increase.

【0021】図2は、同じくLa1-XSrXMnO3 から
なるペレット状供試触媒について、そのx値如何による
通電開始時以降におけるメタンの酸化率〔=転化率:C
4conversion(%)〕を試験した結果を示
すものである。試験用のガスとしてはCH4 :5000
ppm、O2 :10%、He:残部(バランス)の混合
ガスを使用し、これを50cm3 /minの速度で供給
し、電圧3Vの直流電流を供給した。ここで「CH4
化率(%)」とは、触媒層Dへの供給ガス中のCH4
度をX、導管B中、触媒Cからの出口部におけるCH4
濃度をYとし、次式(1)により算出したものであり、
この点以下の酸化性能試験についても同じである。な
お、触媒Cの出口部におけるCH4 濃度Yはガスクロマ
トグラフにより分析した。
FIG. 2 shows the oxidation rate of methane [= conversion rate: C after the start of energization depending on the x value of the pelletized test catalyst also made of La 1 -X Sr x MnO 3 ].
Shows the results of testing H 4 conversion (%)]. CH 4 : 5000 as test gas
A mixed gas of ppm, O 2 : 10% and He: balance (balance) was used, and this was supplied at a speed of 50 cm 3 / min, and a direct current with a voltage of 3 V was supplied. Here, "CH 4 oxidation ratio (%)" is, CH 4 at the outlet portion of the CH 4 concentration in the feed gas to the catalyst layer D X, the conduit B, and Catalyst C
It is calculated by the following equation (1), where Y is the density,
The same applies to the oxidation performance tests below this point. The CH 4 concentration Y at the outlet of the catalyst C was analyzed by gas chromatography.

【0022】[0022]

【数 1】 [Equation 1]

【0023】図2のとおり、メタンの酸化率は通電開始
時点から急速に上昇し、10min経過後には、x=0
〜0.5の何れの場合にも、メタンの酸化率60%以上
の値を示している。図1(a)〜(b)のとおり、通電
開始直後から通電量が急速に増大し、急速に加熱されて
昇温するが、メタンの酸化率はこれとほぼ比例し対応し
て急速に上昇している。なお、この酸化率は、供給電源
をオフとすると(図中180minの時点)直ちにゼロ
%となってしまうが、これは各供試触媒が供給ガスによ
り急速に冷却され、酸化触媒能を失うことを示してい
る。またx=1.0(図中:■印)の場合、メタンの酸
化率は当初からゼロであるが、これは図1(a)〜
(b)に示す結果と対応している。
As shown in FIG. 2, the oxidation rate of methane rises rapidly from the start of energization, and after 10 minutes, x = 0.
In any of the cases of 0.5 to 0.5, the oxidation rate of methane is 60% or more. As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the energization amount rapidly increases immediately after the start of energization and is rapidly heated and the temperature rises, but the oxidation rate of methane is almost proportional to this and rises correspondingly rapidly. are doing. It should be noted that this oxidation rate immediately becomes 0% when the supply power is turned off (at the time of 180 min in the figure), but this means that each test catalyst is rapidly cooled by the supply gas and loses its oxidation catalytic ability. Is shown. When x = 1.0 (marked by ■ in the figure), the oxidation rate of methane is zero from the beginning, but this is shown in FIG.
This corresponds to the result shown in (b).

【0024】図3は、同じくLa1-XSrXMnO3 のペ
レット状供試触媒について、x=0〜1.0の範囲で変
動させ、反応温度500℃、550℃及び600℃にお
けるメタン酸化率如何について試験をした結果である。
試験用のガスとしてはCH4:5000ppm、O2
10%、He:残部(バランス)の混合ガスを用い、こ
れを50cm3 /minの供給速度で供給した。この場
合供試触媒の加熱は、可変直流電源の電圧を制御し、そ
れぞれ上記各温度なるように調整しながら実施した。
FIG. 3 is a graph showing the La 1 -X Sr X MnO 3 pellet-shaped test catalysts, which were varied in the range of x = 0 to 1.0, and methane oxidation at reaction temperatures of 500 ° C., 550 ° C. and 600 ° C. It is the result of a test on how to do it.
The gas for testing CH 4: 5000ppm, O 2:
A mixed gas of 10% and He: balance (balance) was used, and this was supplied at a supply rate of 50 cm 3 / min. In this case, the test catalyst was heated while controlling the voltage of the variable DC power supply and adjusting each temperature to the above temperature.

【0025】図3のとおり、La1-XSrXMnO3 触媒
についてのメタン(CH4 )酸化率(%)は、反応温度
が高い方が有効であるが、温度500℃、温度550℃
及び温度600℃の何れの温度においても、CH4 酸化
率(%)はx=0.5及びその前後のときに最大を示し
た。また、例えば温度600℃においては、x=0〜
0.7の範囲で58%前後以上のCH4 酸化率を示し、
x=0.4〜0.6の範囲では約65%以上のCH4
化率を示している。
As shown in FIG. 3, the methane (CH 4 ) oxidation rate (%) of the La 1 -X Sr X MnO 3 catalyst is more effective when the reaction temperature is higher, but the temperature is 500 ° C. and the temperature is 550 ° C.
And at any temperature of 600 ° C., the CH 4 oxidation rate (%) showed the maximum at x = 0.5 and before and after that. Further, for example, at a temperature of 600 ° C., x = 0 to 0
CH 4 oxidation rate of about 58% or more in the range of 0.7,
In the range of x = 0.4 to 0.6 show the CH 4 oxidation of greater than or equal to about 65%.

【0026】図4は、La0.5Sr0.5MnO3(=ペ
ロブスカイト型)、La0.8Sr0.2CoO3(=ペロ
ブスカイト型)、 La0.8Sr0.2FeO3(=ペロブ
スカイト型)、 La1.8Sr0.2CuO4(=K2Ni
4型)、La1.8Ba0.2CuO4(=K2NiF
4型)、 MnFe24(=スピネル型)及びCuF
24(=スピネル型)の各種複合酸化物粉末をペレッ
ト状供試触媒とし、メタン酸化率の温度依存性を試験し
た結果である。この試験では触媒量はともに0.05g
を使用し、試験用ガスとしてはCH4 :5000pp
m、O2 :10%、He:残部(バランス)の混合ガス
を使用し、これを50cm3 /minの供給速度で供給
した。
FIG. 4 shows La 0.5 Sr 0.5 MnO 3 (= perovskite type), La 0.8 Sr 0.2 CoO 3 (= perovskite type), La 0.8 Sr 0.2 FeO 3 (= perovskite type), La 1.8 Sr 0.2 CuO 4 ( = K 2 Ni
F 4 type), La 1.8 Ba 0.2 CuO 4 (= K 2 NiF
4 type), MnFe 2 O 4 (= spinel type) and CuF
These are the results of testing the temperature dependence of the methane oxidation rate using various complex oxide powders of e 2 O 4 (= spinel type) as pellet-shaped test catalysts. In this test, the amount of catalyst is 0.05g
Using, as the test gas CH 4: 5000pp
A mixed gas of m, O 2 : 10% and He: balance (balance) was used, and this was supplied at a supply rate of 50 cm 3 / min.

【0027】図4のとおり、 La0.5Sr0.5MnO3
(図中:○印)、La0.8Sr0.2CoO3(図中:△
印) 及び La0.8Sr0.2FeO3(図中:□印)に
おけるメタンの酸化率は温度上昇とともに急速に上昇
し、温度650℃では80%前後もの酸化率を示してい
る。これに対して〜については、その酸化率は温度
上昇に伴い幾分上昇はするが、これら〜のうち
La1.8Sr0.2CuO4(図中:◇印)でもメタン酸化
率は650℃でも40%弱にしか達していない。このよ
うに本発明に係る触媒の優れた通電酸化触媒効果は明ら
かである。
As shown in FIG. 4, La 0.5 Sr 0.5 MnO 3
(In the figure: ○), La 0.8 Sr 0.2 CoO 3 (in the figure: △
Mark) and La 0.8 Sr 0.2 FeO 3 (in the figure: □ mark), the oxidation rate of methane rapidly increases with increasing temperature, and at a temperature of 650 ° C., the oxidation rate is as high as about 80%. On the other hand, with respect to, the oxidation rate increases somewhat with increasing temperature.
Even with La 1.8 Sr 0.2 CuO 4 (marked with ⋄ in the figure), the methane oxidation rate reaches only less than 40% even at 650 ° C. As described above, the excellent electrocatalytic oxidation effect of the catalyst according to the present invention is clear.

【0028】また表1は、本発明の複合化合物La1-X
XMO3 において、AをそれぞれSr、Ca及びAg
とし、MをMnとした場合におけるメタンの転化率(酸
化率)を示し(ペレット状供試触媒、温度500℃、5
50℃及び600℃)、さらに表2は、La1-XAgX
nO3 のペレット状供試触媒について電圧1.5Vで実
施した通電による自己加熱特性(Self-heati
ng property)を示すものである。
Table 1 shows the complex compound La 1 -X of the present invention.
In A X MO 3 , A is Sr, Ca and Ag, respectively.
And shows the conversion rate (oxidation rate) of methane when M is Mn (pellet test catalyst, temperature 500 ° C., 5
50 ° C. and 600 ° C.), and Table 2 shows La 1-X Ag X M
Self-heating characteristics of nO 3 pellet-shaped test catalyst by conducting electricity at a voltage of 1.5 V (Self-heati
ng property).

【0029】まず、表1のとおり、Ag及びCaを含む
複合化合物であるLa0.95Ag0.05MnO3、La0.9
0.1MnO3 及び La0.9Ca0.1MnO3 の場合に
も、LaMnO3 やLa0.9Sr0.1MnO3 の場合と同
じく優れた通電触媒効果が得られる。また表2のとお
り、La1-XAgXMnO3 の温度は、x値如何によって
幾分の差異はあるが、通電開始と同時に急速に上昇して
おり、表1に示す触媒効果とほぼ対応していることが分
かる。
First, as shown in Table 1, La 0.95 Ag 0.05 MnO 3 and La 0.9 A which are composite compounds containing Ag and Ca.
in the case of g 0.1 MnO 3 and La 0.9 Ca 0.1 MnO 3, also excellent conduction catalytic effect as that of LaMnO 3 and La 0.9 Sr 0.1 MnO 3 is obtained. Also, as shown in Table 2, the temperature of La 1-X Ag X MnO 3 increased rapidly upon the start of energization, although there was some difference depending on the x value, and almost corresponded to the catalytic effect shown in Table 1. You can see that

【0030】[0030]

【表 1】 [Table 1]

【0031】[0031]

【表 2】 [Table 2]

【0032】[0032]

【発明の効果】以上のとおり、本発明に係る電気伝導性
触媒は、炭化水素、特にメタン又はメタンを含有する炭
化水素の酸化燃焼用触媒として優れた触媒性能を有し、
通電により急速に加熱されて活性化する。このため触媒
を使用した都市ガスの燃焼用(都市ガスを空気に混合し
て触媒を通過させる)やガスエンジン、ガソリンエンジ
ン、或いは諸燃焼機器等からの排ガス中の未燃炭化水素
(主としてメタン)の酸化、燃焼用電気伝導性触媒とし
てきわめて有効に使用することができる。またガソリン
エンジンその他のスタ−トアップ時の炭化水素類の排出
量低減などに有効であるため、従来では必要であった、
予熱バ−ナ−等が不要となる等優れた効果が得られる。
As described above, the electrically conductive catalyst according to the present invention has excellent catalytic performance as a catalyst for oxidative combustion of hydrocarbons, particularly methane or hydrocarbons containing methane,
It is rapidly heated by activation of electricity and activated. For this reason, unburned hydrocarbons (mainly methane) in exhaust gas from combustion of city gas using a catalyst (mixing city gas with air to pass through the catalyst), gas engine, gasoline engine, or various combustion equipment. It can be used very effectively as an electrically conductive catalyst for the oxidation and combustion of In addition, since it is effective in reducing the emission of hydrocarbons when starting up a gasoline engine and others, it was necessary in the past.
Excellent effects such as the need for a preheating burner and the like are obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】La1-XSrXMnO3 中、xの値如何による通
電開始時以降における通電(電流)量及び温度上昇の有
無及び変化を示した図。
FIG. 1 is a graph showing the amount of energization (current) and the presence / absence of a temperature increase in La 1 -X Sr X MnO 3 depending on the value of x after the start of energization.

【図2】La1-XSrXMnO3 について、xの値如何に
よる通電開始時以降におけるメタンの転化(酸化)率の
変化を示す図。
FIG. 2 is a graph showing changes in the methane conversion (oxidation) rate of La 1 -X Sr X MnO 3 after the start of energization depending on the value of x.

【図3】La1-XSrXMnO3 について、x=0〜1.
0の範囲で変動させた場合の反応温度500℃、550
℃及び600℃におけるメタンの転化率如何を示す図。
FIG. 3: For La 1-X Sr X MnO 3 , x = 0 to 1.
Reaction temperature when varied in the range of 0, 500 ° C., 550
The figure which shows the conversion rate of methane in ° C and 600 ° C.

【図4】 La0.5Sr0.5MnO3、 La0.8Sr
0.2CoO3、 La0.8Sr0.2FeO3、 La1.8
0.2CuO4、 La1.8Ba0.2CuO4 、 MnF
24 及び CuFe24の各種複合酸化物について
実施したメタンの転化(酸化)性能及び温度依存性を示
す図。
FIG. 4 La 0.5 Sr 0.5 MnO 3 and La 0.8 Sr
0.2 CoO 3 , La 0.8 Sr 0.2 FeO 3 , La 1.8 S
r 0.2 CuO 4 , La 1.8 Ba 0.2 CuO 4 , MnF
e 2 O 4 and CuFe 2 O 4 of the various composite oxides methane conversion carried out on (oxidation) shows the performance and temperature dependency.

【図5】本発明の触媒を使用する装置の一態様を模式的
に示した図。
FIG. 5 is a diagram schematically showing one embodiment of an apparatus using the catalyst of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A ガス流 B 導管(反応管) C 電気伝導性酸化触媒 D 電源 E 電源Dからの導線 F 酸化処理済みガス流 A gas flow B conduit (reaction tube) C electrically conductive oxidation catalyst D power source E lead wire from power source D F oxidized gas flow

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 23/78 ZAB F23C 11/00 306 23/89 ZAB B01D 53/36 ZABZ F23C 11/00 306 104Z ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Reference number within the agency FI Technical display location B01J 23/78 ZAB F23C 11/00 306 23/89 ZAB B01D 53/36 ZABZ F23C 11/00 306 104Z

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】炭化水素燃焼用の電気伝導性触媒であっ
て、La1-XXMO3 (式中、AはSr、Ca又はA
g、MはMn、Co又はFe、x=0〜0.8である。
但し、AがSrのときは、MはMn、Co又はFeであ
り、AがCa又はAgのときは、MはMnである)で示
される複合酸化物からなることを特徴とする炭化水素燃
焼用電気伝導性触媒。
1. An electrically conductive catalyst for combustion of hydrocarbons, which is La 1-X A X MO 3 (wherein A is Sr, Ca or A).
g and M are Mn, Co or Fe, and x = 0 to 0.8.
However, when A is Sr, M is Mn, Co or Fe, and when A is Ca or Ag, M is Mn). Electrically conductive catalyst.
【請求項2】上記複合酸化物がLa1-XSrXMnO3
(式中、x=0〜0.6である)からなる複合酸化物で
ある請求項1記載の炭化水素燃焼用電気伝導性触媒。
2. The composite oxide is La 1-X Sr X MnO 3
The electrically conductive catalyst for hydrocarbon combustion according to claim 1, which is a composite oxide consisting of (in the formula, x = 0 to 0.6).
【請求項3】上記複合酸化物がLa1-XSrXMnO3
(式中、x=0.4〜0.6である)からなる複合酸化
物である請求項2記載の炭化水素燃焼用電気伝導性触
媒。
3. The composite oxide is La 1-X Sr X MnO 3
The electrically conductive catalyst for hydrocarbon combustion according to claim 2, which is a composite oxide consisting of (in the formula, x = 0.4 to 0.6).
【請求項4】上記複合酸化物がLa1-XCaXMnO3
(式中、x=0〜0.6である)からなる複合酸化物で
ある請求項1記載の炭化水素燃焼用電気伝導性触媒。
4. The composite oxide is La 1-X Ca X MnO 3
The electrically conductive catalyst for hydrocarbon combustion according to claim 1, which is a composite oxide consisting of (in the formula, x = 0 to 0.6).
【請求項5】上記複合酸化物がLa1-XAgXMnO3
(式中、x=0〜0.6である)からなる複合酸化物で
ある請求項1記載の炭化水素燃焼用電気伝導性触媒。
5. The composite oxide is La 1-X Ag X MnO 3
The electrically conductive catalyst for hydrocarbon combustion according to claim 1, which is a composite oxide consisting of (in the formula, x = 0 to 0.6).
【請求項6】上記炭化水素が、メタン又はメタンを主成
分とする炭化水素である請求項1、2、3、4又は5記
載の炭化水素燃焼用電気伝導性触媒。
6. The electrically conductive catalyst for hydrocarbon combustion according to claim 1, 2, 3, 4, or 5, wherein the hydrocarbon is methane or a hydrocarbon containing methane as a main component.
【請求項7】炭化水素を含むガスをLa1-XXMO3
(式中、AはSr、Ca又はAg、MはMn、Co又は
Fe、x=0〜0.8である。但し、AがSrのとき
は、MはMn、Co又はFeであり、AがCa又はAg
のときは、MはMnである)で示される複合酸化物から
なる電気伝導性触媒に通すことを特徴とする炭化水素の
燃焼方法。
7. A gas containing hydrocarbon is La 1 -X A X MO 3
(In the formula, A is Sr, Ca or Ag, M is Mn, Co or Fe, and x = 0 to 0.8. However, when A is Sr, M is Mn, Co or Fe, and A is Is Ca or Ag
In the case of, M is Mn), and the hydrocarbon is passed through an electrically conductive catalyst composed of a complex oxide.
【請求項8】上記炭化水素がメタン又はメタンを主成分
とする炭化水素である請求項7記載の炭化水素の燃焼方
法。
8. The hydrocarbon combustion method according to claim 7, wherein the hydrocarbon is methane or a hydrocarbon containing methane as a main component.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018001140A (en) * 2016-07-08 2018-01-11 日本特殊陶業株式会社 Exhaust emission control catalyst body
JP2019155258A (en) * 2018-03-12 2019-09-19 大阪瓦斯株式会社 Methane removal system and methane removal method
CN111542389A (en) * 2017-12-11 2020-08-14 株式会社吉思科 Catalyst activation method and method for selectively removing nitrogen oxide by using same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018001140A (en) * 2016-07-08 2018-01-11 日本特殊陶業株式会社 Exhaust emission control catalyst body
CN111542389A (en) * 2017-12-11 2020-08-14 株式会社吉思科 Catalyst activation method and method for selectively removing nitrogen oxide by using same
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