JPS5941706A - メタン系燃料の燃焼方法 - Google Patents
メタン系燃料の燃焼方法Info
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- JPS5941706A JPS5941706A JP57149956A JP14995682A JPS5941706A JP S5941706 A JPS5941706 A JP S5941706A JP 57149956 A JP57149956 A JP 57149956A JP 14995682 A JP14995682 A JP 14995682A JP S5941706 A JPS5941706 A JP S5941706A
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- Japan
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- catalyst layer
- combustion
- temperature
- methane
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C13/00—Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material
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】
本発明はメタンまたは／゛メタン主成分として含有する
天然ガス、石炭ガス化低カロリーガスなどのメタン系燃
料の燃焼用触媒システムに関する。
天然ガス、石炭ガス化低カロリーガスなどのメタン系燃
料の燃焼用触媒システムに関する。
詳しく述べると本発明は触媒燃焼において難燃性のメタ
ンを主成分゛とする燃料を低い予熱温度で、高い線速で
、窒素酸化物（以下ＮＯｘとする）を殆ど生成すること
なく完全酸化燃焼せしめ、発生する熱量を発電用ガスタ
ービンなどの一次エネルギー源として用いるための燃焼
用触媒システムを提供するものである。
ンを主成分゛とする燃料を低い予熱温度で、高い線速で
、窒素酸化物（以下ＮＯｘとする）を殆ど生成すること
なく完全酸化燃焼せしめ、発生する熱量を発電用ガスタ
ービンなどの一次エネルギー源として用いるための燃焼
用触媒システムを提供するものである。
従来からメタン、エタン、プロパンなど低級炭化水素を
燃料として用い、しかも燃焼範囲に入らない希釈状態で
燃焼反応せしめて高温のガスをえるための触媒燃焼シス
テムは公知である。そしてかかる触媒を用いて比較的低
い温度、たとえば、’１０００℃から１５００℃の燃焼
ガスをえるシステムにおいては、たとえ酸素源に空気を
用いてもＮＯｘがほとんどないし全く発生することがな
いこともよく知られておシ、この高熱ガスをえて、熱ま
たは動力の回収システムに利用することも広く行なわれ
ている。たとえば、特公昭５２−３６２９４号、特公昭
５３−３７４８５号、特表昭５６−５０１２３３号およ
び同５０１２３４号公報明細書においては、燃料として
プロパン、ブタン、ジーゼル油などを用いて高温耐熱性
の触媒を用い８００〜１６５０℃の高温ガスをえて、ガ
スターメ、ンなどの動力源に利用するシステムが提案さ
れ、一方各種産業排ガスの処理および熱・動力回収シス
テムにも触媒式燃焼システムが実用化されておシ、たと
えば、特開昭５０−４．８７６号、特開昭５３−３４６
６９号などの公報明細書に提案されている。
燃料として用い、しかも燃焼範囲に入らない希釈状態で
燃焼反応せしめて高温のガスをえるための触媒燃焼シス
テムは公知である。そしてかかる触媒を用いて比較的低
い温度、たとえば、’１０００℃から１５００℃の燃焼
ガスをえるシステムにおいては、たとえ酸素源に空気を
用いてもＮＯｘがほとんどないし全く発生することがな
いこともよく知られておシ、この高熱ガスをえて、熱ま
たは動力の回収システムに利用することも広く行なわれ
ている。たとえば、特公昭５２−３６２９４号、特公昭
５３−３７４８５号、特表昭５６−５０１２３３号およ
び同５０１２３４号公報明細書においては、燃料として
プロパン、ブタン、ジーゼル油などを用いて高温耐熱性
の触媒を用い８００〜１６５０℃の高温ガスをえて、ガ
スターメ、ンなどの動力源に利用するシステムが提案さ
れ、一方各種産業排ガスの処理および熱・動力回収シス
テムにも触媒式燃焼システムが実用化されておシ、たと
えば、特開昭５０−４．８７６号、特開昭５３−３４６
６９号などの公報明細書に提案されている。
しかしながら、後者の燃焼用触媒システムは低線速であ
シ、燃焼温度も低く、−次動力源として利用するには不
十分であり、他方前者のシステムは、燃焼させ易い炭素
数の多い炭化水素燃料を対象としてその実用性を検討す
るに止まり、メタンのような難燃性の燃料を高線速で低
い着火温度で燃焼させることについてはなんら開示する
ところではない。すなわち一般に難燃性のメタンを主成
分とする燃料を用いた場合、着火温度は５００℃以上の
高温度を必要とし、燃料−空気混合気をこの着火温度以
上にするにはかなりの割合の燃料をプレバーナーで燃焼
させたすせねばならず、結果的にはＮＯｘの発生が多く
なるという事態を招く。
シ、燃焼温度も低く、−次動力源として利用するには不
十分であり、他方前者のシステムは、燃焼させ易い炭素
数の多い炭化水素燃料を対象としてその実用性を検討す
るに止まり、メタンのような難燃性の燃料を高線速で低
い着火温度で燃焼させることについてはなんら開示する
ところではない。すなわち一般に難燃性のメタンを主成
分とする燃料を用いた場合、着火温度は５００℃以上の
高温度を必要とし、燃料−空気混合気をこの着火温度以
上にするにはかなりの割合の燃料をプレバーナーで燃焼
させたすせねばならず、結果的にはＮＯｘの発生が多く
なるという事態を招く。
本発明者らは、このような課題を解決するためこの難燃
性のメタンを低い予熱温度で高線速で、ＮＯｘを殆ど生
成することなく完全酸化燃焼させる触媒システムについ
て研究を行ない、本発明を完全するに至ったものである
。
性のメタンを低い予熱温度で高線速で、ＮＯｘを殆ど生
成することなく完全酸化燃焼させる触媒システムについ
て研究を行ない、本発明を完全するに至ったものである
。
すなわち１本発明は
（１）入口側にパラジウムを活性成分として含有する第
１触媒層を設け、そのあとに白金を活性成分として含有
する第２触媒層を設けてなることを特徴とする主として
メタンを含有する燃料の完全燃焼用触媒システム。
１触媒層を設け、そのあとに白金を活性成分として含有
する第２触媒層を設けてなることを特徴とする主として
メタンを含有する燃料の完全燃焼用触媒システム。
（２）パラジウム系第１触媒層の燃焼により４００〜８
００℃の温度１７］ｔで昇温せしめついで白金系第２触
媒層での燃焼により７００〜１５００℃の温度にまで昇
温せしめることを特徴とする上記（１）記載の触媒シス
テム。
００℃の温度１７］ｔで昇温せしめついで白金系第２触
媒層での燃焼により７００〜１５００℃の温度にまで昇
温せしめることを特徴とする上記（１）記載の触媒シス
テム。
（３）パラジウムおよび／または白金触媒がアルミナお
よび／またはジルコニアによって被覆されたモノリス担
体に担持されてなることを特徴とする上記（１）または
（２）記載の触媒システム。
よび／またはジルコニアによって被覆されたモノリス担
体に担持されてなることを特徴とする上記（１）または
（２）記載の触媒システム。
（４） アルミナおよび／またはジルコニア被覆層が
ランタン、セリウム、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種の希土類元素酸化物によυ安定化されてなるこ
とを特徴とする上記（３）記載の触媒システム。
ランタン、セリウム、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種の希土類元素酸化物によυ安定化されてなるこ
とを特徴とする上記（３）記載の触媒システム。
（５）入口側にパラジウムを活性成分として含有する第
１触媒層を設け、そのあとに白金を活性成分として含有
する第２触媒層を設け、出口側にクロム、コバルト、テ
ルビウム、・ランタン、セリウム、ネオジム、プラセオ
ジム、イツトリウムよりなる群から選ばれた少くとも１
種の元素の酸化物または複合酸化物を活性成分として含
有する第３触媒層を設けて力ることを特徴とする主とし
てメタンを含有する燃料の完全燃焼用触媒システム。
１触媒層を設け、そのあとに白金を活性成分として含有
する第２触媒層を設け、出口側にクロム、コバルト、テ
ルビウム、・ランタン、セリウム、ネオジム、プラセオ
ジム、イツトリウムよりなる群から選ばれた少くとも１
種の元素の酸化物または複合酸化物を活性成分として含
有する第３触媒層を設けて力ることを特徴とする主とし
てメタンを含有する燃料の完全燃焼用触媒システム。
（６）第１触媒層での燃焼によｐ４ｏｏ〜８ｏｏ℃の温
度にまで昇温せしめ、ついで第２触媒層での燃焼により
７００〜１０００℃の温度［４で昇温せしめ最後に第３
触媒層での燃焼により９００−１５００℃の温度Ｋまで
昇温せしめることを特徴とする上記（５）記載の触媒シ
ステム。
度にまで昇温せしめ、ついで第２触媒層での燃焼により
７００〜１０００℃の温度［４で昇温せしめ最後に第３
触媒層での燃焼により９００−１５００℃の温度Ｋまで
昇温せしめることを特徴とする上記（５）記載の触媒シ
ステム。
以下本発明をさらに詳細に説明する。
公知のごとく、パラジウムを活性主成分として含有する
触媒は、メタンの着火温度は低く、すぐれたメタン燃焼
用触媒である。しかしながら本発明者らの実験の結果、
１，５容量−を越える高濃度のメタン−空気混合気を高
線速で触媒層へ導入した場合、３００℃程度の低温で着
火するものの、１００チ完全燃焼には至らないことが判
明した。
触媒は、メタンの着火温度は低く、すぐれたメタン燃焼
用触媒である。しかしながら本発明者らの実験の結果、
１，５容量−を越える高濃度のメタン−空気混合気を高
線速で触媒層へ導入した場合、３００℃程度の低温で着
火するものの、１００チ完全燃焼には至らないことが判
明した。
更にパラジウムの担持量を増加しても、また触媒層長を
長くしても同様の結果であって、本発明目的の触媒とし
ては満足できるものでないことが確認されだのである。
長くしても同様の結果であって、本発明目的の触媒とし
ては満足できるものでないことが確認されだのである。
一方、白金を活性主成分として含有する触媒は着火と同
時にメタンを１００％完全燃焼せしめることが可能であ
るが、その着火温度は５００ ”Ｃ以上と高く、本発明
目的に用いた場合、予備燃焼が必要と々シ従ってＮＯＸ
が生成する結果となる。
時にメタンを１００％完全燃焼せしめることが可能であ
るが、その着火温度は５００ ”Ｃ以上と高く、本発明
目的に用いた場合、予備燃焼が必要と々シ従ってＮＯＸ
が生成する結果となる。
本発明者らは上記の如き、白金、パラジウムのメタン燃
焼特性の相乗効果を期待して白金、パラジウム混合系触
媒の可能性につき検討したところパラジウムの割合が多
い系においては、パラジウムのみを活性主成分とした触
媒と同様の燃焼特性を示すのみであシ、また白金の割合
の多い系においては、双方の相乗効果は認められるが、
１００チの完全燃焼には至ら々いことが明らかとなった
。
焼特性の相乗効果を期待して白金、パラジウム混合系触
媒の可能性につき検討したところパラジウムの割合が多
い系においては、パラジウムのみを活性主成分とした触
媒と同様の燃焼特性を示すのみであシ、また白金の割合
の多い系においては、双方の相乗効果は認められるが、
１００チの完全燃焼には至ら々いことが明らかとなった
。
そして、クロム、コバルト、テルビウム、ランタン、セ
リウム、ネオジム、プラセオジム、イツトリウムなどの
酸化物や、これら卑金属の複合酸化物、たとえばランタ
ン−コバルト、ランタン−コバルト−ストロンチウムな
どの酸化物すなわちペロプスカイト型の複合酸化物力ど
を活性成分とする触媒も、メタンの着火温度は、約１０
００℃付近と高いが、耐熱性にすぐれ１５００℃を越え
る高温に曝されてもその高活性を維持することができる
ことも知見したのである。
リウム、ネオジム、プラセオジム、イツトリウムなどの
酸化物や、これら卑金属の複合酸化物、たとえばランタ
ン−コバルト、ランタン−コバルト−ストロンチウムな
どの酸化物すなわちペロプスカイト型の複合酸化物力ど
を活性成分とする触媒も、メタンの着火温度は、約１０
００℃付近と高いが、耐熱性にすぐれ１５００℃を越え
る高温に曝されてもその高活性を維持することができる
ことも知見したのである。
本発明が採用するメタン含有ガスの燃焼条件はガスの入
口線速が１〜１００メ一トル／秒、好適には１〜５０メ
一トル／秒、圧力は常圧〜３０気圧、好適には常圧〜１
５気圧、そして燃料濃度は発熱量、予熱温度および取得
温度とによっていかなる濃度も可能であり適宜変えうる
ものである。
口線速が１〜１００メ一トル／秒、好適には１〜５０メ
一トル／秒、圧力は常圧〜３０気圧、好適には常圧〜１
５気圧、そして燃料濃度は発熱量、予熱温度および取得
温度とによっていかなる濃度も可能であり適宜変えうる
ものである。
たとえば発電用ガスタービンに用いる場合、予熱温度３
００℃、燃焼温度を１２００℃とすれば、メタンの濃度
は空気との混合ガスとして３．８容量チ付近を採用する
ことになる。したがって通常高純度のメタンを対象とし
た場合１５〜５賽量チの範囲が採用しうろことになる。
００℃、燃焼温度を１２００℃とすれば、メタンの濃度
は空気との混合ガスとして３．８容量チ付近を採用する
ことになる。したがって通常高純度のメタンを対象とし
た場合１５〜５賽量チの範囲が採用しうろことになる。
このような燃焼条件を充足し、かつ上記の如き知見に基
づき、本発明者らは、各触媒層の配置および触媒層長の
最適化をはかった。
づき、本発明者らは、各触媒層の配置および触媒層長の
最適化をはかった。
各触媒層の最適長さは、燃料の種類、濃度、予、熱温度
、触媒活性、線速等によって異り、特定することはでき
ないが、一般的にいって、１段目のパラジウムを活性主
成分とする触媒層の長さは、この層における燃焼による
発熱によって４００〜７００℃の出口温度かえられうる
限りできるだけ短い方が好ましい。
、触媒活性、線速等によって異り、特定することはでき
ないが、一般的にいって、１段目のパラジウムを活性主
成分とする触媒層の長さは、この層における燃焼による
発熱によって４００〜７００℃の出口温度かえられうる
限りできるだけ短い方が好ましい。
これは、必要以上の燃焼による活性劣化を防ぐと共に全
触媒層長を短くすることにより、圧力損失を小さくする
ことが可能になるからである。
触媒層長を短くすることにより、圧力損失を小さくする
ことが可能になるからである。
２段目の白金を活性主成分とする触媒層の長さは、燃焼
効率からすればできるだけ長い方が好ましいが、圧力損
失を小さくする目的から１００係の燃焼効率かえられう
る最適層長を採用すべきである。
効率からすればできるだけ長い方が好ましいが、圧力損
失を小さくする目的から１００係の燃焼効率かえられう
る最適層長を採用すべきである。
更に燃焼ガス温度が１２００〜１５００℃の高温になる
場合、高温で安定な卑金属酸化物系触媒で、２段目触媒
の一部をおきかえることによ９本触媒システムの高温安
定性をえることができる。
場合、高温で安定な卑金属酸化物系触媒で、２段目触媒
の一部をおきかえることによ９本触媒システムの高温安
定性をえることができる。
各触媒層は連接させてもよいし、又触媒層間に空間を設
けてもよい。
けてもよい。
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。又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、又異るセルサイズのものを採用しても
よい。
プのものが好ましい。又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、又異るセルサイズのものを採用しても
よい。
本発明に使用されるモノリス担体は、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
コージェライト、ムライト、α−アル之す、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
５ペタライト、スポジュメン、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
ッ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。
用されるものであればいずれも使用可能であり、とくに
コージェライト、ムライト、α−アル之す、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
５ペタライト、スポジュメン、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
ッ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。
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
。特にアルミナ又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
して用いるとよシ好ましい。
、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
。特にアルミナ又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
して用いるとよシ好ましい。
そのおと５白金、パラジウムの活性主成分を含浸せしめ
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
コートして触媒化することもできる。
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
コートして触媒化することもできる。
必要に応じて用いられる卑金属酸化物を活性主成分とす
る触媒においては、上記の製法のほか、モノリス担体に
直接担持せしめてもよいし、又セラミックモノリスを形
成する酸化物等の粉末とあらかじめ混合しそののち、モ
ノリスに成型、焼成することによシ触媒化することも可
能である。
る触媒においては、上記の製法のほか、モノリス担体に
直接担持せしめてもよいし、又セラミックモノリスを形
成する酸化物等の粉末とあらかじめ混合しそののち、モ
ノリスに成型、焼成することによシ触媒化することも可
能である。
本発明の触媒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
分比は若干具るものの、はぼ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。
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
分比は若干具るものの、はぼ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。
本発明の触媒燃焼システムは、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一利用される。
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一利用される。
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。
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、４
１ｆｆｌ長さ５０順のコージェライトハニカム担体に、
５重量％のセリア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７００℃にて焼成して担体１を当ｆ
ｉｌｏｏｒを被覆担持せしめた。
１ｆｆｌ長さ５０順のコージェライトハニカム担体に、
５重量％のセリア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７００℃にて焼成して担体１を当ｆ
ｉｌｏｏｒを被覆担持せしめた。
ついでこれを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℃で焼成し白金として担体１を当シ１
０１を担持せしめた。
して空気中７００℃で焼成し白金として担体１を当シ１
０１を担持せしめた。
同様に硝酸パラジウムの水溶液を用いて行ないパラジウ
ムとして担体１を当１）１０ｆを担持せしめた触媒を調
製した。
ムとして担体１を当１）１０ｆを担持せしめた触媒を調
製した。
日
置部型燃焼器に入口側よシバジジウム触媒を１個（５Ｏ
，）、ついで白金触媒２個（１００ｍｍ）を充填し、３
容量チのメタンを含有するメタン−空気混合気を１時間
あたり２０．７４Ｎｍ導入し、予熱温度を徐々姉上昇せ
しめメタンの燃焼率を測定した。この場合触媒層入口に
おける線速は５００℃において３０ｍ／秒である。
，）、ついで白金触媒２個（１００ｍｍ）を充填し、３
容量チのメタンを含有するメタン−空気混合気を１時間
あたり２０．７４Ｎｍ導入し、予熱温度を徐々姉上昇せ
しめメタンの燃焼率を測定した。この場合触媒層入口に
おける線速は５００℃において３０ｍ／秒である。
第１図に示すごとく本触媒システムは予熱温度３００℃
で着火し３６０℃で１００チ燃焼に達した。また予熱温
度４００℃での各触媒層出口温度を第４図に示したが、
この出ロガス中未燃焼メタンおよび一酸化炭素、窒素酸
化物は殆ど検出されなかった。
で着火し３６０℃で１００チ燃焼に達した。また予熱温
度４００℃での各触媒層出口温度を第４図に示したが、
この出ロガス中未燃焼メタンおよび一酸化炭素、窒素酸
化物は殆ど検出されなかった。
実施例２
セリアで安定化されたアルミナの代シにランタナ（Ｌａ
、０．）を５重量％含有するアルミナ粉末を用い、あと
は実施例１におけると同様にして触媒を調製した。つい
で燃焼器にパラジウム触媒の充填長さを３０１ｍｂ白金
触媒の充填長さが１２０朋となるように設置し、実施例
１におけると同様忙燃焼率を測定した。結果を第１図に
示す。
、０．）を５重量％含有するアルミナ粉末を用い、あと
は実施例１におけると同様にして触媒を調製した。つい
で燃焼器にパラジウム触媒の充填長さを３０１ｍｂ白金
触媒の充填長さが１２０朋となるように設置し、実施例
１におけると同様忙燃焼率を測定した。結果を第１図に
示す。
実施例３
セリアで安定化されたアルミナの代りにイツトリア（Ｙ
２Ｏ３）を２重量％含有するジルコニア粉末を用い、ま
たコージェライトの代りにムライトを材料とする・・ニ
カム担体を用い、ノくラジウムを担体１を当り５２、白
金を担体１を当シ５１それぞれ担持するようにするほか
は、実施例１におけると同様にして触媒を調製した。つ
いで燃焼器にノくラジウム触媒の充填長さを３０ｍｍｂ
白金触媒の充填長さが１２０＋＋ｍとなるように設置し
実施例１におけると同様に燃焼率を測定した。結果を第
１図に示す。また予熱温度４００℃での各触媒層出口温
度を第４図に示したが、この出口ガス中、未燃焼のメタ
ンおよび一酸化炭素、窒素酸化物は殆ど検出され々かっ
た。
２Ｏ３）を２重量％含有するジルコニア粉末を用い、ま
たコージェライトの代りにムライトを材料とする・・ニ
カム担体を用い、ノくラジウムを担体１を当り５２、白
金を担体１を当シ５１それぞれ担持するようにするほか
は、実施例１におけると同様にして触媒を調製した。つ
いで燃焼器にノくラジウム触媒の充填長さを３０ｍｍｂ
白金触媒の充填長さが１２０＋＋ｍとなるように設置し
実施例１におけると同様に燃焼率を測定した。結果を第
１図に示す。また予熱温度４００℃での各触媒層出口温
度を第４図に示したが、この出口ガス中、未燃焼のメタ
ンおよび一酸化炭素、窒素酸化物は殆ど検出され々かっ
た。
実施例４
実施例１において、ノ（ラジウム触媒の充填長さを２０
ｍｍ、白金触媒の充填長さを１３０ｍｍとなるようにし
て燃焼率を測定した。結果を第１図に示す。
ｍｍ、白金触媒の充填長さを１３０ｍｍとなるようにし
て燃焼率を測定した。結果を第１図に示す。
実施例５
コーツ ・ニカム担体として３．００セル／平方
インチのものを用い、あとは実施例２におけると同様に
してパラジウム触媒と白金触媒とを調製した。ついで燃
焼器に）（ラジウム触媒の充填長さ２０朋、白金触媒の
充填長さが１００＋ｍとなるように設置し、実施例１に
おけると同様に燃焼率を測定した結果を第１図に示す。
インチのものを用い、あとは実施例２におけると同様に
してパラジウム触媒と白金触媒とを調製した。ついで燃
焼器に）（ラジウム触媒の充填長さ２０朋、白金触媒の
充填長さが１００＋ｍとなるように設置し、実施例１に
おけると同様に燃焼率を測定した結果を第１図に示す。
実施例６
実施例１において、パラジウム触媒を充填長さを１ｏ
Ｏｍｒｔｔｂ白金触媒の充填長さを５０朋として燃焼率
を測定したところ、第２図に示すように予熱温度を６０
０℃に高めてもメタン燃焼率は７０チにとどまった。第
２図の６（ａ）にて示す。そこで白金触媒の充填長さを
１００朋にして同様にしたところ、予熱温度３１５℃で
燃焼率１００％かえられた。第２図の６（ｂ）にて示す
。
Ｏｍｒｔｔｂ白金触媒の充填長さを５０朋として燃焼率
を測定したところ、第２図に示すように予熱温度を６０
０℃に高めてもメタン燃焼率は７０チにとどまった。第
２図の６（ａ）にて示す。そこで白金触媒の充填長さを
１００朋にして同様にしたところ、予熱温度３１５℃で
燃焼率１００％かえられた。第２図の６（ｂ）にて示す
。
実施例７
実施例４の触媒システムを用い入口ガス線速を５００℃
において２０ｍ／秒となるようにして同様に燃焼率を測
定した。結果を第２図に示す。
において２０ｍ／秒となるようにして同様に燃焼率を測
定した。結果を第２図に示す。
実施例８
セリアで安定化されたアルミナの代りにイツトリア（ｙ
ｔｏｓ）を２重量％含有するジルコニア粉末を用い、あ
とは実施例１におけると同様にしてそれぞれパラジウム
触媒および白金触媒を調製した。
ｔｏｓ）を２重量％含有するジルコニア粉末を用い、あ
とは実施例１におけると同様にしてそれぞれパラジウム
触媒および白金触媒を調製した。
さらに、２００セル／平方インチの開孔部を有する直径
２５．４ｙｍ、長さ５０龍のアルミニウムチタネートハ
ニカム担体を、硝酸クロム水溶液に浸漬し、引上げ乾燥
焼成し、酸化クロムを担体１を当り２０り担持せしめた
触媒を調製した。
２５．４ｙｍ、長さ５０龍のアルミニウムチタネートハ
ニカム担体を、硝酸クロム水溶液に浸漬し、引上げ乾燥
焼成し、酸化クロムを担体１を当り２０り担持せしめた
触媒を調製した。
パラジウム触媒の充填長さ２０ｍｍ、白金触媒の充填長
さ８０．、およびクロム触媒充填長さ５０鰭なる触媒シ
ステムを用い、３８容量チのメタンを含有するメタン−
空気混合気を５００℃において２０７７Ｌ／秒の入口ガ
ス線速となるように導入し燃焼率を測定したところ、第
２図に示す結果をえた。
さ８０．、およびクロム触媒充填長さ５０鰭なる触媒シ
ステムを用い、３８容量チのメタンを含有するメタン−
空気混合気を５００℃において２０７７Ｌ／秒の入口ガ
ス線速となるように導入し燃焼率を測定したところ、第
２図に示す結果をえた。
また各触媒層出口での温度を第４図に示しだ。
なお、燃焼ガス中には一酸化炭素および窒素酸化物はほ
とんど検出されなかった。
とんど検出されなかった。
実施例９
アルミニウムチタネート担体の代りにムライト担体、ま
た硝酸クロムの代シに硝酸コノ（ルート水溶液を用い、
酸化コバルトを担体１ｔ”３’９３Ｏｆ担持せしめた触
媒を用いたほかは実施例８と同様の触媒システムを用い
、同様の燃焼テストを行なった結果、実施例８とほとん
ど同様の結果かえられた。
た硝酸クロムの代シに硝酸コノ（ルート水溶液を用い、
酸化コバルトを担体１ｔ”３’９３Ｏｆ担持せしめた触
媒を用いたほかは実施例８と同様の触媒システムを用い
、同様の燃焼テストを行なった結果、実施例８とほとん
ど同様の結果かえられた。
実施例１０
２００セル／平方インチの開孔部を有する直径２５、４
ｍｍ、長さ５ｏｇのムライト担体に、酸化ネオジミウ
ムと酸化テルビウムの粉末を混合し、水を加えてスラリ
ーとし被覆処理して実施例１におけると同様に焼成し担
体１ｔ”ｈＤ各々２０り担持せしめた触媒を調製した。
ｍｍ、長さ５ｏｇのムライト担体に、酸化ネオジミウ
ムと酸化テルビウムの粉末を混合し、水を加えてスラリ
ーとし被覆処理して実施例１におけると同様に焼成し担
体１ｔ”ｈＤ各々２０り担持せしめた触媒を調製した。
実施例２の触媒システムのあとに上記触媒を組みあわせ
た触媒システムを用い％ ３．８容量係のメタンを含有
する、メタン−空気混合気を５００℃において３０ｍ／
秒の入口ガス線速となるように導入し、燃焼率を測定し
たところ第２図に示す結果をえた。
た触媒システムを用い％ ３．８容量係のメタンを含有
する、メタン−空気混合気を５００℃において３０ｍ／
秒の入口ガス線速となるように導入し、燃焼率を測定し
たところ第２図に示す結果をえた。
なお、燃焼ガス中には一酸化炭素、窒素酸化物はほとん
ど検出されなかった。
ど検出されなかった。
比較例１〜２
実施例１におけると同様にして調製された各触媒を用い
、パラジウム触媒のみ、白金触媒のみをそれぞれ充填長
さ１５０朋として、あとは同様にしてメタン燃焼率の測
定を行なったところ、第３図に示す結果をえた。
、パラジウム触媒のみ、白金触媒のみをそれぞれ充填長
さ１５０朋として、あとは同様にしてメタン燃焼率の測
定を行なったところ、第３図に示す結果をえた。
比較例３
実施例１における触媒調製法において、担体１を当りパ
ラジウム５２および白金１５２が担持されるようにせし
め、この触媒を充填長さ１５０聴となるように触媒シス
テムを組み、実施例１におけると同様にメタン燃焼率を
測定し、第３図に示す結果をえた。
ラジウム５２および白金１５２が担持されるようにせし
め、この触媒を充填長さ１５０聴となるように触媒シス
テムを組み、実施例１におけると同様にメタン燃焼率を
測定し、第３図に示す結果をえた。
実施例１１
実施例２の触媒システムを用い、予熱温度４００℃、入
口ガス線速を３０ｍ／秒となるようにして３８容量チの
メタンを含有するメタン−空気混合気を導入して燃焼試
験を行なったところ、白金触媒出口温度はほぼ１３００
℃に到達した。まだ燃焼ガス中には未燃焼のメタンおよ
び一酸化炭素、窒素酸化物はほとんど検出されなかった
。
口ガス線速を３０ｍ／秒となるようにして３８容量チの
メタンを含有するメタン−空気混合気を導入して燃焼試
験を行なったところ、白金触媒出口温度はほぼ１３００
℃に到達した。まだ燃焼ガス中には未燃焼のメタンおよ
び一酸化炭素、窒素酸化物はほとんど検出されなかった
。
第１図は実施例１．２．３．４および５の触媒システム
によるメタン燃焼率と入口ガス温度（予熱温度）との関
係を示すグラフであシ、第２図は実施例６゜７．８およ
び１０の触媒システムのそれであり、また第３図は比較
例１，２および３の触媒システムのそれである。第４図
は実施例１，３および８の触媒システムにおける各触媒
層出口におけるガスの到達温度を示すグラフである。 特許出願人 日本触媒化学工業株式会社メφ・１
鮫雪−Ｉ＋−（Ｓ） メへ・１姪貿−１セ（ド）
によるメタン燃焼率と入口ガス温度（予熱温度）との関
係を示すグラフであシ、第２図は実施例６゜７．８およ
び１０の触媒システムのそれであり、また第３図は比較
例１，２および３の触媒システムのそれである。第４図
は実施例１，３および８の触媒システムにおける各触媒
層出口におけるガスの到達温度を示すグラフである。 特許出願人 日本触媒化学工業株式会社メφ・１
鮫雪−Ｉ＋−（Ｓ） メへ・１姪貿−１セ（ド）
Claims (6)
- （１）入口側にパラジウムを活性成分として含有する第
１触媒層を設け、そのあとに白金を活性成分として含有
する第２触媒層を設けてなることを特徴とする主として
メタンを含有する燃料の完全燃焼用触媒システム。 - （２）パラジウム系第１触媒層の燃焼により４００〜Ｓ
ＯＯ℃の温度にまで昇温せしめついで白金系第２触媒層
での燃焼により７００〜１５００℃の温度にまで昇温せ
しめ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）パラジウムおよび／または白金触媒がアルミナお
よび／またはジルコニアによって被覆されたモノリス担
体に担持されてなることを特徴とする特許請求の範囲（
１）または（２）記載の触媒システム。 - （４）アルミナおよび／またはジルコニア被覆層がラン
タン、セリウム、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シなる群から選ばれた少なくとも
１種の希土類元素酸化物によシ安定化されてなることを
特徴とする特許請求の範囲（３）記載の触媒システム。 - （５）入口側にパラジウムを活性成分として含有する第
１触媒層を設け、そのあとに白金を活性成分として含有
する第２触媒層を設け、出口側にクロム、コバルト、テ
ルビウム、ランタン、セリウム、ネオジム、プラセオジ
ム、イツトリウムよシなる群から選ばれた少くとも１種
の元素の酸化物または複合酸化物を活性成分として含有
する第３触媒層を設けてなることを特徴とする主として
メタンを含有する燃料の完全燃焼用触媒システム。 - （６）第１触媒層での燃焼により４００〜８０ｏ’Ｃの
温度にまで昇温せしめ、ついで第２触媒層での燃焼によ
シフ００〜１０００℃の温度にまで昇温せしめ最後に第
３触媒層での燃焼によｐ９ｏｏ〜１５００℃にまで昇温
せしめることを特徴とする特許請求の範囲（５）記載の
触媒システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57149956A JPS5941706A (ja) | 1982-08-31 | 1982-08-31 | メタン系燃料の燃焼方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57149956A JPS5941706A (ja) | 1982-08-31 | 1982-08-31 | メタン系燃料の燃焼方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5941706A true JPS5941706A (ja) | 1984-03-08 |
| JPS6257887B2 JPS6257887B2 (ja) | 1987-12-03 |
Family
ID=15486269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57149956A Granted JPS5941706A (ja) | 1982-08-31 | 1982-08-31 | メタン系燃料の燃焼方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5941706A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60196511A (ja) * | 1984-03-19 | 1985-10-05 | Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd | 燃焼用触媒システムおよびそれを用いた燃焼方法 |
| JPS60205115A (ja) * | 1984-03-29 | 1985-10-16 | Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd | 燃焼用触媒システムおよびそれを用いた燃焼方法 |
| JPS61173010A (ja) * | 1985-01-28 | 1986-08-04 | Babcock Hitachi Kk | 触媒燃焼装置 |
| JPS61186704A (ja) * | 1985-02-15 | 1986-08-20 | Babcock Hitachi Kk | 触媒燃焼方法 |
| JPS6224229U (ja) * | 1985-07-20 | 1987-02-14 | ||
| US4931816A (en) * | 1988-05-30 | 1990-06-05 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Internal pressure adjusting mechanism for underwater and waterproof products |
| WO1995031675A1 (en) * | 1994-05-11 | 1995-11-23 | Johnson Matthey Public Limited Company | Catalytic combustion |
| US5842851A (en) * | 1995-04-05 | 1998-12-01 | Application Des Gaz | Induced air catalytic burner, and apparatus incorporating such a burner |
| GB2406803A (en) * | 2004-11-23 | 2005-04-13 | Johnson Matthey Plc | Exhaust system comprising exotherm-generating catalyst |
| JP2005288349A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Tokyo Gas Co Ltd | 排ガス中のメタンの酸化除去用触媒及び排ガス浄化方法 |
| US9463428B2 (en) | 2011-12-21 | 2016-10-11 | 3M Innovative Properties Company | Palladium-based catalyst and support systems |
| WO2020195778A1 (ja) | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化用触媒 |
| WO2020195777A1 (ja) | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化用触媒 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6360976U (ja) * | 1986-10-09 | 1988-04-22 |
-
1982
- 1982-08-31 JP JP57149956A patent/JPS5941706A/ja active Granted
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60196511A (ja) * | 1984-03-19 | 1985-10-05 | Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd | 燃焼用触媒システムおよびそれを用いた燃焼方法 |
| JPH0156324B2 (ja) * | 1984-03-19 | 1989-11-29 | Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Kk | |
| JPS60205115A (ja) * | 1984-03-29 | 1985-10-16 | Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd | 燃焼用触媒システムおよびそれを用いた燃焼方法 |
| JPH0156325B2 (ja) * | 1984-03-29 | 1989-11-29 | Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Kk | |
| JPS61173010A (ja) * | 1985-01-28 | 1986-08-04 | Babcock Hitachi Kk | 触媒燃焼装置 |
| JPS61186704A (ja) * | 1985-02-15 | 1986-08-20 | Babcock Hitachi Kk | 触媒燃焼方法 |
| JPH0522802B2 (ja) * | 1985-02-15 | 1993-03-30 | Babcock Hitachi Kk | |
| JPS6224229U (ja) * | 1985-07-20 | 1987-02-14 | ||
| JPH033774Y2 (ja) * | 1985-07-20 | 1991-01-31 | ||
| US4931816A (en) * | 1988-05-30 | 1990-06-05 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Internal pressure adjusting mechanism for underwater and waterproof products |
| WO1995031675A1 (en) * | 1994-05-11 | 1995-11-23 | Johnson Matthey Public Limited Company | Catalytic combustion |
| US5842851A (en) * | 1995-04-05 | 1998-12-01 | Application Des Gaz | Induced air catalytic burner, and apparatus incorporating such a burner |
| JP2005288349A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Tokyo Gas Co Ltd | 排ガス中のメタンの酸化除去用触媒及び排ガス浄化方法 |
| JP4494068B2 (ja) * | 2004-03-31 | 2010-06-30 | 東京瓦斯株式会社 | 排ガス中のメタンの酸化除去用触媒及び排ガス浄化方法 |
| GB2406803A (en) * | 2004-11-23 | 2005-04-13 | Johnson Matthey Plc | Exhaust system comprising exotherm-generating catalyst |
| US8220251B2 (en) | 2004-11-23 | 2012-07-17 | Johnson Matthey Public Limited Company | Exhaust system comprising exotherm-generating catalyst |
| US8925304B2 (en) | 2004-11-23 | 2015-01-06 | Johnson Matthey Public Limited Company | Exhaust system comprising exotherm-generating catalyst |
| US9528408B2 (en) | 2004-11-23 | 2016-12-27 | Johnson Matthey Public Limited Company | Exhaust system comprising exotherm-generating catalyst |
| US9463428B2 (en) | 2011-12-21 | 2016-10-11 | 3M Innovative Properties Company | Palladium-based catalyst and support systems |
| WO2020195778A1 (ja) | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化用触媒 |
| WO2020195777A1 (ja) | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化用触媒 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6257887B2 (ja) | 1987-12-03 |
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