JPS61237905A - 接触燃焼触媒システムによるメタン系燃料の燃焼方法 - Google Patents
接触燃焼触媒システムによるメタン系燃料の燃焼方法Info
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- JPS61237905A JPS61237905A JP60078441A JP7844185A JPS61237905A JP S61237905 A JPS61237905 A JP S61237905A JP 60078441 A JP60078441 A JP 60078441A JP 7844185 A JP7844185 A JP 7844185A JP S61237905 A JPS61237905 A JP S61237905A
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- combustion
- catalyst
- methane
- gas
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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】
く利用分野〉
本発明は燃料を接触燃焼させるｖ６焼方法に関する、。
詳しく述べると、本発明は難燃性のメタンあるいはメタ
ンを主成分とする天然ガスだ料を分子状酸素とともに触
媒上で接触燃焼せしめ窒素酸化物（以下ＮＯＸとする〉
、−酸化炭素（以下ＣＯとする）、未燃焼炭化水素（以
下Ｌｌ）−ＩＣとする）等の有害成分を実質的に含有し
ない燃焼ガスを得、その熱量を各種のエネルギー源とし
て用いるための触媒システムを用いた燃焼方法を提供す
るものである。
ンを主成分とする天然ガスだ料を分子状酸素とともに触
媒上で接触燃焼せしめ窒素酸化物（以下ＮＯＸとする〉
、−酸化炭素（以下ＣＯとする）、未燃焼炭化水素（以
下Ｌｌ）−ＩＣとする）等の有害成分を実質的に含有し
ない燃焼ガスを得、その熱量を各種のエネルギー源とし
て用いるための触媒システムを用いた燃焼方法を提供す
るものである。
更に詳しく述べると、本発明は高線速下、炭化水素類の
中で比較的難燃性といわれるメタンあるいはメタンを主
成分とする天然ガス燃料を分子状酸素とともに触媒によ
って低温で着火せしめ、２次燃焼が誘発されるのに十分
な温度にまで昇温し、次いで必要に応じて２次燃料を導
入して残存未燃燃料と２次燃料を燃焼させて、目的とす
る温度、あるいはそれ以上の高温に上げる燃焼システム
に好適に用いられる触媒システムおよびそれを用いた燃
焼方法を提供するものである。
中で比較的難燃性といわれるメタンあるいはメタンを主
成分とする天然ガス燃料を分子状酸素とともに触媒によ
って低温で着火せしめ、２次燃焼が誘発されるのに十分
な温度にまで昇温し、次いで必要に応じて２次燃料を導
入して残存未燃燃料と２次燃料を燃焼させて、目的とす
る温度、あるいはそれ以上の高温に上げる燃焼システム
に好適に用いられる触媒システムおよびそれを用いた燃
焼方法を提供するものである。
〈従来の技術〉
燃料を燃焼範囲に入らない低い濃度で空気と混合した希
ＷＩ混合気体を触媒層へ導入し、触媒上で接触燃焼せし
め高温の燃焼ガスをえるための触媒燃焼システムは公知
である。
ＷＩ混合気体を触媒層へ導入し、触媒上で接触燃焼せし
め高温の燃焼ガスをえるための触媒燃焼システムは公知
である。
さらに、かかる触媒燃焼システムを用いてたとえば６０
０℃から１５０．０℃の燃焼ガスをえる場合、たとえ酸
素源に空気を用いてもＮＯＸがほとんどないしは全く発
生することがなく、またＣｏ、ＵＨＣも実質的に含有し
ないものとしてえられることもよく知られるところであ
る。
０℃から１５０．０℃の燃焼ガスをえる場合、たとえ酸
素源に空気を用いてもＮＯＸがほとんどないしは全く発
生することがなく、またＣｏ、ＵＨＣも実質的に含有し
ないものとしてえられることもよく知られるところであ
る。
このクリーンな高温燃焼ガスを利用し、熱または動力を
えるシステムは各種提案され、一般産業排ガスの処理お
よび熱動力回収システムはすでに実用化されるに至って
いる。
えるシステムは各種提案され、一般産業排ガスの処理お
よび熱動力回収システムはすでに実用化されるに至って
いる。
また近年になり、高まるＮＯｘ規制への対応から、発電
用ガスタービンなどの一次動力源用としてこの高温燃焼
ガスを利用する研究がなされるようになりつつある＝ これらの目的に使用される場合、燃焼ガスは１０００〜
１３００℃の高温に達せしめるのが通常であり、ガスタ
ービンの効率向上のため、更に高温になる傾向にある。
用ガスタービンなどの一次動力源用としてこの高温燃焼
ガスを利用する研究がなされるようになりつつある＝ これらの目的に使用される場合、燃焼ガスは１０００〜
１３００℃の高温に達せしめるのが通常であり、ガスタ
ービンの効率向上のため、更に高温になる傾向にある。
〈発明が解決しようとする問題点〉
かかる条件下で、触媒を使用すると通常の触媒は高温の
ために急速に劣化し更に最悪の場合は触媒担体がメルト
ダウンし、飛散し、タービンのブレードなどを損傷して
しまう可能性がある。
ために急速に劣化し更に最悪の場合は触媒担体がメルト
ダウンし、飛散し、タービンのブレードなどを損傷して
しまう可能性がある。
上記の如き触媒の劣化、損傷を避番プ、同等の目的をえ
る燃焼方法として、触媒層において燃料の一部を燃焼さ
せ、２次燃焼が誘発される温度にまでガス温度を上昇せ
しめ、次いで触媒層後方で残存未燃燃料を２次燃焼させ
るか、または必要であれば２次燃料を導入して残存未燃
燃料と新たに添加した２次燃料を、２次的に燃焼させて
目的とする温度、あるいはそれ以上の温度のクリーンな
燃焼ガスをえる燃焼方法が見出された。
る燃焼方法として、触媒層において燃料の一部を燃焼さ
せ、２次燃焼が誘発される温度にまでガス温度を上昇せ
しめ、次いで触媒層後方で残存未燃燃料を２次燃焼させ
るか、または必要であれば２次燃料を導入して残存未燃
燃料と新たに添加した２次燃料を、２次的に燃焼させて
目的とする温度、あるいはそれ以上の温度のクリーンな
燃焼ガスをえる燃焼方法が見出された。
この場合、触媒層での燃焼は、ガス温度を２次燃焼が誘
発される温度にまで上昇させるのを目的としており必ず
しも触媒層で完全燃焼させる必要はな（，２次燃焼が誘
発される湿度以上にガス温度が到達すれば、触媒の劣化
、損傷を避けるためにも、また、２次燃焼を安定して雑
持させるためにも、触媒層中でより高温にする必要はな
く、むしろ残存未燃燃料が多い方が好ましい。
発される温度にまで上昇させるのを目的としており必ず
しも触媒層で完全燃焼させる必要はな（，２次燃焼が誘
発される湿度以上にガス温度が到達すれば、触媒の劣化
、損傷を避けるためにも、また、２次燃焼を安定して雑
持させるためにも、触媒層中でより高温にする必要はな
く、むしろ残存未燃燃料が多い方が好ましい。
燃料は目的とする温度がえられる全量を触媒層へ導入し
、一部を燃焼させて昇温し、ついで残存未燃燃料を２次
燃焼させてもよいが、燃料の一部を残しておき、これを
２次燃料として触ｔｓ層後方から導入して残存未燃燃料
と合せて２次燃焼させてもよい。この場合触媒層温度を
必要以上の高温とすることも避けられ、触媒の劣化、゛
損傷を避けることが出来、より好ましい。
、一部を燃焼させて昇温し、ついで残存未燃燃料を２次
燃焼させてもよいが、燃料の一部を残しておき、これを
２次燃料として触ｔｓ層後方から導入して残存未燃燃料
と合せて２次燃焼させてもよい。この場合触媒層温度を
必要以上の高温とすることも避けられ、触媒の劣化、゛
損傷を避けることが出来、より好ましい。
２次燃焼を誘発させるのに必要な温度は、燃料の種類、
残存燃料濃度（理論断熱燃焼ガス温度）、線速等によっ
て決まるが、燃料の種類により大巾に異る。
残存燃料濃度（理論断熱燃焼ガス温度）、線速等によっ
て決まるが、燃料の種類により大巾に異る。
すなわち、プロパン、軽油等の易燃性の燃料の場合は通
常の使用条件下では約７００℃程度でも十分であるが、
難燃性のメタン、あるいはメタンを主成分とする天然ガ
スを燃料とする場合は使用条件によって異るものの７５
０〜１０００℃の高温が必要である。
常の使用条件下では約７００℃程度でも十分であるが、
難燃性のメタン、あるいはメタンを主成分とする天然ガ
スを燃料とする場合は使用条件によって異るものの７５
０〜１０００℃の高温が必要である。
〈手 段〉
最近の燃料事情から、この目的に使用される燃料はメタ
ンあるいはメタンを主成分とする天然ガスが中心であり
、本発明はこの難燃性の燃料を高線速下にできるだけ低
温で着火せしめ、燃焼ガス温度を８００〜１０５０℃の
温度にまで上昇せしめる触媒システムを提供しもってそ
の有効な利用方法を提供することを目的とする。
ンあるいはメタンを主成分とする天然ガスが中心であり
、本発明はこの難燃性の燃料を高線速下にできるだけ低
温で着火せしめ、燃焼ガス温度を８００〜１０５０℃の
温度にまで上昇せしめる触媒システムを提供しもってそ
の有効な利用方法を提供することを目的とする。
本目的に好適に用いられる触媒としては、貴金属系触媒
がふされしく、特にバ）ジウムを活性主成分とする触媒
が望ましい。
がふされしく、特にバ）ジウムを活性主成分とする触媒
が望ましい。
パラジウムを活性主成分とする触媒は特にメタンの低温
着火性にすぐれ、かつ１０００℃程度の高温での耐熱性
にもすぐれた触媒として知られる。
着火性にすぐれ、かつ１０００℃程度の高温での耐熱性
にもすぐれた触媒として知られる。
しかしながら、従来のパラジウムを活性成分とする触媒
を本発明目的に使用した場合、触媒層入口付近において
は５００℃以下の温度で高濃度の酸素にさらされるため
パラジウムは酸化されメタンの着火性能を失い、また一
方、触媒層出口付近の高温域においては、パラジウムの
酸化状態が変化することによると考えられる理由から触
媒による燃焼反応は抑制され、燃焼ガス温度は実質７５
０℃以上の高温には上昇しないという欠点があることを
見い出した。
を本発明目的に使用した場合、触媒層入口付近において
は５００℃以下の温度で高濃度の酸素にさらされるため
パラジウムは酸化されメタンの着火性能を失い、また一
方、触媒層出口付近の高温域においては、パラジウムの
酸化状態が変化することによると考えられる理由から触
媒による燃焼反応は抑制され、燃焼ガス温度は実質７５
０℃以上の高温には上昇しないという欠点があることを
見い出した。
本発明者らはこのパラジウムを活性成分とする触媒のす
ぐれた特徴に注目し、従来の触媒にみられる欠点を克服
するため鋭意研究の結果、本発明を完成するに至ったも
のである。
ぐれた特徴に注目し、従来の触媒にみられる欠点を克服
するため鋭意研究の結果、本発明を完成するに至ったも
のである。
即ち、本発明による触媒システムはパラジウムを活性成
分とする触媒を３層に分け、燃料ガ□ス入口側の前段層
に用いられる、低温で着火することができ、その燃焼ガ
ス温度を７００〜８００℃まで上昇させうる触媒と、つ
いで７５０〜９００℃まで上昇させうる中段触媒さらに
後段層に用いられる、８００〜１０５０℃まで燃−焼ガ
ス温度を上昇させつる高温燃焼用触媒を各々最適に設計
して成るものであり、前段層に用いられる触媒としては
活性成分としてパラジウムおよび白金を含有してなるも
ので、中段触媒層としては活性成分としてパラジウムお
よびニッケルを含有してなるものであり、後段層に用い
られる触媒は活性成分としてパラジウムと白金を含有し
てなるものである。
分とする触媒を３層に分け、燃料ガ□ス入口側の前段層
に用いられる、低温で着火することができ、その燃焼ガ
ス温度を７００〜８００℃まで上昇させうる触媒と、つ
いで７５０〜９００℃まで上昇させうる中段触媒さらに
後段層に用いられる、８００〜１０５０℃まで燃−焼ガ
ス温度を上昇させつる高温燃焼用触媒を各々最適に設計
して成るものであり、前段層に用いられる触媒としては
活性成分としてパラジウムおよび白金を含有してなるも
ので、中段触媒層としては活性成分としてパラジウムお
よびニッケルを含有してなるものであり、後段層に用い
られる触媒は活性成分としてパラジウムと白金を含有し
てなるものである。
く作 用〉
本発明によれば、触媒システム入口付近の第１層前段触
媒では少量の白金の存在により、パラジウムの酸化物化
によるメタン着火性能の低下が防止され、長時間に亘り
低温着火性能を維持しつづけ、かつ燃焼ガス温度を７０
０〜８００℃まで上昇させることが出来、次いで存在す
るパラジウムおよびニッケルを活性成分とする第２層中
段触媒ではニッケル酸化物の存在によりパラジウムに安
定して酸素が供給されるために燃焼が促進され燃焼ガス
は７５０〜９００℃の温度に到達することが可能になる
。
媒では少量の白金の存在により、パラジウムの酸化物化
によるメタン着火性能の低下が防止され、長時間に亘り
低温着火性能を維持しつづけ、かつ燃焼ガス温度を７０
０〜８００℃まで上昇させることが出来、次いで存在す
るパラジウムおよびニッケルを活性成分とする第２層中
段触媒ではニッケル酸化物の存在によりパラジウムに安
定して酸素が供給されるために燃焼が促進され燃焼ガス
は７５０〜９００℃の温度に到達することが可能になる
。
更についで存在する第３層後段触媒ではパラジウムと白
金の相乗効果によって燃焼が促進され燃焼ガスは８００
〜１０５０℃の４度に到達することが可能になると共に
パラジウムの存在により、この高温度域においても、白
金が酸化されてＰｔＯ２になり昇華するのを防止させる
ことが見出されたのである。
金の相乗効果によって燃焼が促進され燃焼ガスは８００
〜１０５０℃の４度に到達することが可能になると共に
パラジウムの存在により、この高温度域においても、白
金が酸化されてＰｔＯ２になり昇華するのを防止させる
ことが見出されたのである。
その結果、触媒層全体として、メタンあるいはメタンを
主成分とする天然ガス燃料を低温で着火させ、８００〜
１０５０℃の温度にまで燃焼ガスを上昇せしめることが
可能となり、かつ、その性能を長時間に亘り維持しつづ
け、安定して高温ガスを取得することが可能となったの
である。
主成分とする天然ガス燃料を低温で着火させ、８００〜
１０５０℃の温度にまで燃焼ガスを上昇せしめることが
可能となり、かつ、その性能を長時間に亘り維持しつづ
け、安定して高温ガスを取得することが可能となったの
である。
前段層、中段層、後段層の触媒は別個に調製し、各触媒
を直結してまたはその間に空間を設けて設置してもよい
し、あるいは一体物の触媒において入口部分に前段層触
媒を、中央部分に中段触媒層さらに出口部分に後段層触
媒を担持して完成触媒をえてもよい。
を直結してまたはその間に空間を設けて設置してもよい
し、あるいは一体物の触媒において入口部分に前段層触
媒を、中央部分に中段触媒層さらに出口部分に後段層触
媒を担持して完成触媒をえてもよい。
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。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−アルミナ、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、ベタライト、スボジュメン、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。
イプのものが好ましい。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−アルミナ、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、ベタライト、スボジュメン、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。
モノリス担体のセルサイズは、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、また異るセルサイズのものを組合せて用いて
もよく、通常−平方インチあたり４０〜４００セルのも
のが用いられる。
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、また異るセルサイズのものを組合せて用いて
もよく、通常−平方インチあたり４０〜４００セルのも
のが用いられる。
全触媒層長は特に使用される入口線速によって異るが、
圧力損失を少くする必要から通常５Ｏ〜５００履が採用
され、前段層、中段層、後段層各層の長さも入口線速、
入口温度等の使用条件によって最適に選択されるが、通
常各層共１５〜２５０履が採用される。
圧力損失を少くする必要から通常５Ｏ〜５００履が採用
され、前段層、中段層、後段層各層の長さも入口線速、
入口温度等の使用条件によって最適に選択されるが、通
常各層共１５〜２５０履が採用される。
各段層に用いられる触媒は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
化物を被覆して使用する。特にアルミナまたはジルコニ
アが好ましく、更にマグネシウム、カルシウム、ストロ
ンチウム、バリウムなどのアルカリ土類金Ｊｉｍ酸化物
、ランタン、イツトリウム、セリウム、サマリウム、ネ
オジム、プラセオジムなどの希土類金属酸化物またはシ
リカを添加し、安定化して用いるとより好ましい。
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
化物を被覆して使用する。特にアルミナまたはジルコニ
アが好ましく、更にマグネシウム、カルシウム、ストロ
ンチウム、バリウムなどのアルカリ土類金Ｊｉｍ酸化物
、ランタン、イツトリウム、セリウム、サマリウム、ネ
オジム、プラセオジムなどの希土類金属酸化物またはシ
リカを添加し、安定化して用いるとより好ましい。
そのあと、パラジウム、白金およびニッケルの活性主成
分を水溶性の塩の形で含浸せしめ触媒化する。あるいは
あらかじめ活性成分を活性、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被覆することによって触
媒化することもでき、また、活性成分金属の微粉末ヤ酸
化物、水酸化物を活性耐火性金属酸化物と混合し、モノ
リス担体に被覆することによって触媒化することもでき
る。
分を水溶性の塩の形で含浸せしめ触媒化する。あるいは
あらかじめ活性成分を活性、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被覆することによって触
媒化することもでき、また、活性成分金属の微粉末ヤ酸
化物、水酸化物を活性耐火性金属酸化物と混合し、モノ
リス担体に被覆することによって触媒化することもでき
る。
各段の触媒において、パラジウムは完成触媒１１あたり
２〜３００ｇ、好ましくは５〜１５０ｇ担持され、また
、白金はパラジウムに対し、重量比で０．２〜５０％、
好ましくは０．５〜３０％添加して用いられる。また、
ニッケル酸化物の担持量は完成触媒１１あたりＮｉＯと
して５〜３００ｇ、好ましくは１０〜２００Ｑが適して
いる。
２〜３００ｇ、好ましくは５〜１５０ｇ担持され、また
、白金はパラジウムに対し、重量比で０．２〜５０％、
好ましくは０．５〜３０％添加して用いられる。また、
ニッケル酸化物の担持量は完成触媒１１あたりＮｉＯと
して５〜３００ｇ、好ましくは１０〜２００Ｑが適して
いる。
前段である第１段の触媒の活性は、後段である第３段の
ものと同一であってもよい。しかし第３段の触媒の活性
は第１段のものより増加させておく必要がなくその分パ
ラジウムや白金の担持量を低減せしめても本発明の目的
を達する。
ものと同一であってもよい。しかし第３段の触媒の活性
は第１段のものより増加させておく必要がなくその分パ
ラジウムや白金の担持量を低減せしめても本発明の目的
を達する。
すなわち、第１段触媒においてはパラジウムは完成触媒
１Ｊｌあたり２〜３００ｇ、好ましくは１０〜１５０ｑ
とし、第３段触媒においてはパラジウム２〜２００Ｑ、
好ましくは５〜１００ｑとして十分である。
１Ｊｌあたり２〜３００ｇ、好ましくは１０〜１５０ｑ
とし、第３段触媒においてはパラジウム２〜２００Ｑ、
好ましくは５〜１００ｑとして十分である。
本発明の触媒を用いた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異るものの、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。またより易燃性のプロパ
ン、軽油等も当然使用することができる。
、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異るものの、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。またより易燃性のプロパ
ン、軽油等も当然使用することができる。
本発明の触媒あるいは触媒を用いた燃焼システムは、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
うために利用される。
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
うために利用される。
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
ｍ 、長さ５０ａｗのコージェライトハニカム担体に
、５重量％の酸化ランタン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９００℃にて焼成して担体
１１あたり１００Ｑを被覆担持せしめた。
ｍ 、長さ５０ａｗのコージェライトハニカム担体に
、５重量％の酸化ランタン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９００℃にて焼成して担体
１１あたり１００Ｑを被覆担持せしめた。
次いでこれを硝酸パラジウムおよび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、
担体１ノあたり、パラジウムとして２０Ｑ１白金として
４Ｑを担持せしめて完成触媒をえた。
る水溶液に浸漬し、乾燥して空気中７００℃で焼成し、
担体１ノあたり、パラジウムとして２０Ｑ１白金として
４Ｑを担持せしめて完成触媒をえた。
実施例 ２
実施例１で用いたのと同じ材質および仕様のハニカム担
体に７重量％酸化ランタン、３重量％酸化ネオジムを含
有するアルミナ粉末のスラリーを被覆処理し、空気中９
００℃で焼成して担体１１あたり１２０ｇ被覆担持せし
めた。
体に７重量％酸化ランタン、３重量％酸化ネオジムを含
有するアルミナ粉末のスラリーを被覆処理し、空気中９
００℃で焼成して担体１１あたり１２０ｇ被覆担持せし
めた。
次いでこれを硝酸パラジウム、ジニトロジアミノ白金を
含有する水溶液に浸漬、乾燥し空気中８００℃で焼成す
ることにより、担体１１あたりパラジウムとして２５ｑ
１白金として５ｇ含有の触媒活性物質を担持せしめて完
成触媒をえた。
含有する水溶液に浸漬、乾燥し空気中８００℃で焼成す
ることにより、担体１１あたりパラジウムとして２５ｑ
１白金として５ｇ含有の触媒活性物質を担持せしめて完
成触媒をえた。
実施例 ３
実施例１で用いたのと同様のハニカム担体に２重量％酸
化ケイ素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１０００℃で焼成して担体１１あたり１５０
ｑの２重量％酸化ケイ素含有アルミナ粉末を被覆担持せ
しめた。
化ケイ素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１０００℃で焼成して担体１１あたり１５０
ｑの２重量％酸化ケイ素含有アルミナ粉末を被覆担持せ
しめた。
次いで、これを硝酸パラジウムおよびジニトロジアミノ
白金を含有する水溶液に浸漬、乾燥し、空気中８００℃
で焼成することにより担体１１あたりパラジウムとして
２０（７，白金として８ｑ担持せしめて完成触媒をえた
。
白金を含有する水溶液に浸漬、乾燥し、空気中８００℃
で焼成することにより担体１１あたりパラジウムとして
２０（７，白金として８ｑ担持せしめて完成触媒をえた
。
実施例 ４
１００セル／平方インチの開孔部を有する直径２５．４
ｒａｍ 、長さ５０ｍ＋のムライトハニカム担体に、
５重量％酸化ランタン、２重量％酸化バリウムを含有す
るアルミナ粉末のスラリーを被覆処理し、空気中９００
℃で焼成して担体１１あたり１２０Ｑ被覆担持せしめた
。
ｒａｍ 、長さ５０ｍ＋のムライトハニカム担体に、
５重量％酸化ランタン、２重量％酸化バリウムを含有す
るアルミナ粉末のスラリーを被覆処理し、空気中９００
℃で焼成して担体１１あたり１２０Ｑ被覆担持せしめた
。
次いでこれを硝酸パラジウム、塩化白金酸を含有する水
溶液に浸漬、乾燥し空気中８００℃で焼成することによ
り、担体１１あたりパラジウムとして１５９、白金とし
て３ｇ含有の触媒活性物質を担持せしめて完成触媒をえ
た。
溶液に浸漬、乾燥し空気中８００℃で焼成することによ
り、担体１１あたりパラジウムとして１５９、白金とし
て３ｇ含有の触媒活性物質を担持せしめて完成触媒をえ
た。
実施例 ５
実施例１で用いたのと同様のハニカム担体に５重沿％酸
化ランタンを含有するアルミナ粉末と酸化ニッケル粉末
のスラリーを被覆処理し、空気中９００℃で焼成して担
体１１あたり１００Ｑの５重量％酸化ランタン含有アル
ミナ粉末とＮｉＯとして−５００の酸化ニッケルを被覆
担持せしめた。
化ランタンを含有するアルミナ粉末と酸化ニッケル粉末
のスラリーを被覆処理し、空気中９００℃で焼成して担
体１１あたり１００Ｑの５重量％酸化ランタン含有アル
ミナ粉末とＮｉＯとして−５００の酸化ニッケルを被覆
担持せしめた。
次いで、これを硝酸パラジウムを含有する水溶液に浸漬
、乾燥し、空気中７００℃で焼成することにより担体１
ノあたりパラジウムとして２０Ｑ担持せしめて完成触媒
をえた。
、乾燥し、空気中７００℃で焼成することにより担体１
ノあたりパラジウムとして２０Ｑ担持せしめて完成触媒
をえた。
実施例 ６
７重量％酸化ランタン、３重量％ネオジム含有アルミナ
粉末を用い実施例１と同様にして該アルミナ粉末を担体
１１あたり１２０９被覆担持せしめた。
粉末を用い実施例１と同様にして該アルミナ粉末を担体
１１あたり１２０９被覆担持せしめた。
次いでこれを硝酸パラジウムおよび硝酸ニッケルを含有
する水溶液に浸漬、乾燥し空気中８００℃で焼成するこ
とにより、担体１１あたりパラジウムとして１５９、ニ
ッケル酸化物をＮｉＯとして２５Ｑ担持せしめて完成触
媒をえた。
する水溶液に浸漬、乾燥し空気中８００℃で焼成するこ
とにより、担体１１あたりパラジウムとして１５９、ニ
ッケル酸化物をＮｉＯとして２５Ｑ担持せしめて完成触
媒をえた。
実施例 ７
実施例１で用いたのと同様のハニカム担体にアルミナ粉
末、水酸化セリウム粉末および水酸化ニッケル粉末の混
合物のスラリーを被覆処理し、空気中９００℃で焼成し
て担体１１あたり１４０ｇのアルミナ、１０ｇのセリア
およびＮｉＱとして４０ｇの酸化ニッケルを被覆担持し
た。
末、水酸化セリウム粉末および水酸化ニッケル粉末の混
合物のスラリーを被覆処理し、空気中９００℃で焼成し
て担体１１あたり１４０ｇのアルミナ、１０ｇのセリア
およびＮｉＱとして４０ｇの酸化ニッケルを被覆担持し
た。
次いでこれを硝酸パラジウムを含有する水溶液に浸漬し
、乾燥して空気中９００℃で焼成し担体１Ｊ！あたりパ
ラジウム２５ｇを担持せしめて完成触媒をえた。
、乾燥して空気中９００℃で焼成し担体１Ｊ！あたりパ
ラジウム２５ｇを担持せしめて完成触媒をえた。
比較例 １
白金を含有しない他は実施例１と全く同様にして完成触
媒をえた。
媒をえた。
比較例 ２
パラジウムを含有しない他は実施例３と全く同様にして
完成触媒をえた。
完成触媒をえた。
実施例 ８
十分に保温された円筒型燃焼器を用い、上流側より第１
層に実施例１でえられた触媒、第２層に実施例５でえら
れた触媒、第３層に実施例１でえられた触媒を充填し、
入口温度３５０℃において３容量％のメタンを含有する
メタン−空気混合気体を１時間あたり１６．７ Ｎ ｉ
導入して燃焼効率と触媒層出口温度を測定した。この場
合、触媒層入口線速は約３０ｍ／秒であった。
層に実施例１でえられた触媒、第２層に実施例５でえら
れた触媒、第３層に実施例１でえられた触媒を充填し、
入口温度３５０℃において３容量％のメタンを含有する
メタン−空気混合気体を１時間あたり１６．７ Ｎ ｉ
導入して燃焼効率と触媒層出口温度を測定した。この場
合、触媒層入口線速は約３０ｍ／秒であった。
その結果、燃焼効率は約８１％で、触媒層出口温度は約
９２０℃であった。
９２０℃であった。
次いで、メタン濃度を４．１容量％にすると、燃焼効率
は１００％となり、未燃焼炭化水素、−酸化炭素、窒素
酸化物を実質的に含有しないクリーンな燃焼ガスがえら
れた。この場合、触媒層後方１００ｍの点の温度は約１
３００℃に達していたが、触媒層出口温度は約９６５℃
であった。
は１００％となり、未燃焼炭化水素、−酸化炭素、窒素
酸化物を実質的に含有しないクリーンな燃焼ガスがえら
れた。この場合、触媒層後方１００ｍの点の温度は約１
３００℃に達していたが、触媒層出口温度は約９６５℃
であった。
引きつづき、３容量％相当分のメタンを触媒層上流から
、残り１．１容量％相当分のメタンを触媒層出口より３
０ＭＲ後方から導入して、同様の燃焼実験を行なった。
、残り１．１容量％相当分のメタンを触媒層出口より３
０ＭＲ後方から導入して、同様の燃焼実験を行なった。
その結果、触媒層出口温度は約９６０”Ｃ，であり、ク
リーンな約１３００℃の燃焼ガスがえられた。またこの
性能は５００時間にわたり維持継続した。
リーンな約１３００℃の燃焼ガスがえられた。またこの
性能は５００時間にわたり維持継続した。
実施例 ９
実施例８と同様にして表−１のとおりの触媒を用い、３
容量％相当分のメタンを触媒層上流から、残り１．１容
量％相当分のメタンを触媒層出口より３０ｍ後方から導
入して燃焼実験を行った。
容量％相当分のメタンを触媒層上流から、残り１．１容
量％相当分のメタンを触媒層出口より３０ｍ後方から導
入して燃焼実験を行った。
結果は表−１のとおりであり、本発明による触媒システ
ムを用いれば触媒層温度は活性低下をおこさない１０５
０℃以下に維持されているにもかかわらず約１３００℃
のクリーンな燃焼ガスがえられたのに対し、第１層に比
較例１あるいは実施例５の触媒を用いた触媒システムで
は急速に着火不能になり、また第２層に比較例２の触媒
を用いた触媒システムでは、高活性すぎ、触ｔｓ層温度
が高温になり、その結果、活性は急速に低下し、又、白
金の昇華現象が認められた。
ムを用いれば触媒層温度は活性低下をおこさない１０５
０℃以下に維持されているにもかかわらず約１３００℃
のクリーンな燃焼ガスがえられたのに対し、第１層に比
較例１あるいは実施例５の触媒を用いた触媒システムで
は急速に着火不能になり、また第２層に比較例２の触媒
を用いた触媒システムでは、高活性すぎ、触ｔｓ層温度
が高温になり、その結果、活性は急速に低下し、又、白
金の昇華現象が認められた。
手 続 補 正 書 く自発）昭和６０年？
月３０日
月３０日
Claims (5)
- （１）メタンおよび分子状酸素を含有してなる混合気体
の流れに対して、前段側にパラジウムおよび白金を含有
してなる活性触媒層、中段にパラジウムおよびニッケル
を含有してなる活性触媒層、後段側にパラジウムおよび
白金を含有してなる活性触媒層を設けてなる触媒システ
ムを用い、当該混合気体中のメタンの１部を当該触媒シ
ステムにおいて燃焼せしめて２次燃焼が誘発される温度
にまで燃焼ガスを昇温させることを特徴とするメタン系
燃料の燃焼方法。 - （２）それぞれの触媒活性成分が、アルミナ、チタニア
およびジルコニアよりなる群から選ばれた少くとも１種
の酸化物によって被覆されたモノリス担体上に分散担持
されてなることを特徴とする特許請求の範囲（１）記載
の方法。 - （３）当該被覆酸化物が、ランタン、イットリウム、セ
リウム、サマリウム、ネオジム、プラセオジム、マグネ
シウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムおよび
ケイ素よりなる群から選ばれた少くとも１種の元素の酸
化物で安定化されてなることを特徴とする特許請求の範
囲（２）記載の方法。 - （４）接触燃焼せしめた燃焼ガス温度が、前段触媒層の
出口で７００〜８００℃の範囲の温度に、中段触媒層の
出口で７５０〜９００℃の範囲の温度に、後段触媒層の
出口では８００〜１０５０℃の範囲の温度に上昇せしめ
られることを特徴とする特許請求の範囲（１）、（２）
または（３）記載の方法。 - （５）メタンおよび分子状酸素を含有してなる混合気体
の流れに対して、前段側にパラジウムおよび白金を含有
してなる活性触媒層、中段にパラジウムおよびニッケル
を含有してなる活性触媒層、後段側にパラジウムおよび
白金を含有する活性触媒層を設けてなる触媒システムを
用い、当該混合気体中のメタンの１部を当該触媒システ
ムにおいて燃焼せしめて２次燃焼が誘発される温度にま
で昇温された燃焼ガスにさらに２次燃料を供給して２次
燃焼せしめることを特徴とするメタン系燃料の燃焼方法
。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60078441A JPH0663627B2 (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | 接触燃焼触媒システムによるメタン系燃料の燃焼方法 |
| EP85111839A EP0198948A3 (en) | 1985-04-11 | 1985-09-19 | Catalytic combustor for combustion of lower hydrocarbon fuel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60078441A JPH0663627B2 (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | 接触燃焼触媒システムによるメタン系燃料の燃焼方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61237905A true JPS61237905A (ja) | 1986-10-23 |
| JPH0663627B2 JPH0663627B2 (ja) | 1994-08-22 |
Family
ID=13662126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60078441A Expired - Lifetime JPH0663627B2 (ja) | 1985-04-11 | 1985-04-15 | 接触燃焼触媒システムによるメタン系燃料の燃焼方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0663627B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5248251A (en) * | 1990-11-26 | 1993-09-28 | Catalytica, Inc. | Graded palladium-containing partial combustion catalyst and a process for using it |
| US5250489A (en) * | 1990-11-26 | 1993-10-05 | Catalytica, Inc. | Catalyst structure having integral heat exchange |
| US5258349A (en) * | 1990-11-26 | 1993-11-02 | Catalytica, Inc. | Graded palladium-containing partial combustion catalyst |
| US5259754A (en) * | 1990-11-26 | 1993-11-09 | Catalytica, Inc. | Partial combustion catalyst of palladium on a zirconia support and a process for using it |
| US5281128A (en) * | 1990-11-26 | 1994-01-25 | Catalytica, Inc. | Multistage process for combusting fuel mixtures |
| US5326253A (en) * | 1990-11-26 | 1994-07-05 | Catalytica, Inc. | Partial combustion process and a catalyst structure for use in the process |
| US5425632A (en) * | 1990-11-26 | 1995-06-20 | Catalytica, Inc. | Process for burning combustible mixtures |
| CN113351225A (zh) * | 2020-03-06 | 2021-09-07 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 费托合成铁基催化剂的活化方法和费托合成催化剂活化系统 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2406803A (en) * | 2004-11-23 | 2005-04-13 | Johnson Matthey Plc | Exhaust system comprising exotherm-generating catalyst |
-
1985
- 1985-04-15 JP JP60078441A patent/JPH0663627B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5248251A (en) * | 1990-11-26 | 1993-09-28 | Catalytica, Inc. | Graded palladium-containing partial combustion catalyst and a process for using it |
| US5250489A (en) * | 1990-11-26 | 1993-10-05 | Catalytica, Inc. | Catalyst structure having integral heat exchange |
| US5258349A (en) * | 1990-11-26 | 1993-11-02 | Catalytica, Inc. | Graded palladium-containing partial combustion catalyst |
| US5259754A (en) * | 1990-11-26 | 1993-11-09 | Catalytica, Inc. | Partial combustion catalyst of palladium on a zirconia support and a process for using it |
| US5281128A (en) * | 1990-11-26 | 1994-01-25 | Catalytica, Inc. | Multistage process for combusting fuel mixtures |
| US5326253A (en) * | 1990-11-26 | 1994-07-05 | Catalytica, Inc. | Partial combustion process and a catalyst structure for use in the process |
| US5405260A (en) * | 1990-11-26 | 1995-04-11 | Catalytica, Inc. | Partial combustion catalyst of palladium on a zirconia support and a process for using it |
| US5425632A (en) * | 1990-11-26 | 1995-06-20 | Catalytica, Inc. | Process for burning combustible mixtures |
| US5511972A (en) * | 1990-11-26 | 1996-04-30 | Catalytica, Inc. | Catalyst structure for use in a partial combustion process |
| CN113351225A (zh) * | 2020-03-06 | 2021-09-07 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 费托合成铁基催化剂的活化方法和费托合成催化剂活化系统 |
| CN113351225B (zh) * | 2020-03-06 | 2023-07-11 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 费托合成铁基催化剂的活化方法和费托合成催化剂活化系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0663627B2 (ja) | 1994-08-22 |
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