JPS6249125A - 高温触媒燃焼装置の運転方法 - Google Patents
高温触媒燃焼装置の運転方法Info
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- JPS6249125A JPS6249125A JP18790785A JP18790785A JPS6249125A JP S6249125 A JPS6249125 A JP S6249125A JP 18790785 A JP18790785 A JP 18790785A JP 18790785 A JP18790785 A JP 18790785A JP S6249125 A JPS6249125 A JP S6249125A
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- catalyst
- combustion
- catalytic combustion
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は高温触媒燃焼装置の運転方法に係り、特に触媒
燃焼装置の運転停止時に高温燃焼により熱劣化した触媒
の活性を回復させる触媒燃焼装置の運転方法に関する。
燃焼装置の運転停止時に高温燃焼により熱劣化した触媒
の活性を回復させる触媒燃焼装置の運転方法に関する。
近年、触媒を用いて燃焼を行わセる、いわゆる触媒燃焼
法をガスタービンを始めとする各種燃焼器に適応して高
効率かつコンパクトなものとする研究開発が進められて
いる。これらの燃焼器の燃焼温度としては、ガスタービ
ンでは１３００℃以上、ボイラでは１２００℃以上、冷
凍機用再生２：：では１２００℃以上と非常に高温であ
る。またガスタービンにおいて、燃焼時の触媒層のガス
流れ方向の温度分布は、触媒層の中央部の温度が触媒層
出口温度よりも約１００℃高くなっており、触煤層出口
断面の温度分布では最高温度と最低温度とでは約２００
℃の差がある。このように触媒層には燃料の不均一によ
る１語度勾配や燃焼帯の形式による温度分布ができる。
法をガスタービンを始めとする各種燃焼器に適応して高
効率かつコンパクトなものとする研究開発が進められて
いる。これらの燃焼器の燃焼温度としては、ガスタービ
ンでは１３００℃以上、ボイラでは１２００℃以上、冷
凍機用再生２：：では１２００℃以上と非常に高温であ
る。またガスタービンにおいて、燃焼時の触媒層のガス
流れ方向の温度分布は、触媒層の中央部の温度が触媒層
出口温度よりも約１００℃高くなっており、触煤層出口
断面の温度分布では最高温度と最低温度とでは約２００
℃の差がある。このように触媒層には燃料の不均一によ
る１語度勾配や燃焼帯の形式による温度分布ができる。
このため触媒燃焼装置で実際に得ようとする燃３ｆｔ温
度よりも更に２００゛Ｃ以上高温で安定かつ触媒活性を
維持できる触媒の開発が必要となる。したがってガスタ
ービン、ボイラ等において用いる触媒は、■４００℃〜
１５００ ｃで耐熱性を有し、かつ触媒活性を存するこ
とが必要となる。
度よりも更に２００゛Ｃ以上高温で安定かつ触媒活性を
維持できる触媒の開発が必要となる。したがってガスタ
ービン、ボイラ等において用いる触媒は、■４００℃〜
１５００ ｃで耐熱性を有し、かつ触媒活性を存するこ
とが必要となる。
しかしながら、触媒に１４００〜１５００℃の耐熱性を
付与するとともに長期間触媒活性を維持するのは困難な
状況にある。このため、重湯燃焼の運転過程で触媒が一
旦劣化すると、再起動時に触媒の着火温度が上昇し、触
媒加熱装置又はガス予熱装置のため触媒燃焼システムが
複雑化又は大型化する。
付与するとともに長期間触媒活性を維持するのは困難な
状況にある。このため、重湯燃焼の運転過程で触媒が一
旦劣化すると、再起動時に触媒の着火温度が上昇し、触
媒加熱装置又はガス予熱装置のため触媒燃焼システムが
複雑化又は大型化する。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、触
媒燃焼において運転操作により高温で劣化した触媒の活
性を回復させ、触媒活性を長期間高く維持できる高温触
媒燃焼装置の運転方法を提供することにある。
媒燃焼において運転操作により高温で劣化した触媒の活
性を回復させ、触媒活性を長期間高く維持できる高温触
媒燃焼装置の運転方法を提供することにある。
〔発明の４既要〕
本発明は、一旦、高温で劣化した触媒を燃焼温度よりも
低い特定温度に所定時間保持すると、触媒の活性が回復
する現象に石目した結果到達されたものであって、触媒
燃焼装置の運転停止時に触媒を運転温度よりも低い温度
に所定時間保持し、触媒の活性が充分に回復した後、再
起動させ、再起動時において触媒が低温で着火できるよ
うにしたものである。
低い特定温度に所定時間保持すると、触媒の活性が回復
する現象に石目した結果到達されたものであって、触媒
燃焼装置の運転停止時に触媒を運転温度よりも低い温度
に所定時間保持し、触媒の活性が充分に回復した後、再
起動させ、再起動時において触媒が低温で着火できるよ
うにしたものである。
第１図は本発明にかかる運転方法の例を示し、高温触媒
燃焼装置の定常燃焼における温度（１４００〜１６００
℃）に対し、運転停止時に触媒層を７００〜１２００℃
の温度範囲に保持する。
燃焼装置の定常燃焼における温度（１４００〜１６００
℃）に対し、運転停止時に触媒層を７００〜１２００℃
の温度範囲に保持する。
ＢａＡ１．□０１．を主成分とする担体にＰｄを担持し
た触媒を１６００℃の高温で熱劣化させた後の性能は第
２図に実線で示すように極めて低い。一方、前記触媒を
１６００℃で熱劣化させた後、予＋Ａ温度を更に上昇さ
せて燃焼を開始し、燃焼温度９００℃において、２時間
燃焼させた後は、第２図に破線で示すように予熱温度３
００℃以上で燃焼率が９０％を越え、触媒性能が著しく
向上する。
た触媒を１６００℃の高温で熱劣化させた後の性能は第
２図に実線で示すように極めて低い。一方、前記触媒を
１６００℃で熱劣化させた後、予＋Ａ温度を更に上昇さ
せて燃焼を開始し、燃焼温度９００℃において、２時間
燃焼させた後は、第２図に破線で示すように予熱温度３
００℃以上で燃焼率が９０％を越え、触媒性能が著しく
向上する。
すなわち、Ｐｄ系触媒の場合、１４００℃〜１６００℃
の高温燃焼を行う高温触媒燃焼装置の運転を停止した後
、触媒を急冷すると、触媒は第２図に実線で示したよう
に低活性のままである。しかし、触媒燃焼装置の運転停
止時に第１図に示すように７００〜１２００℃、例えば
９００℃程度の低温燃焼を一定時間行えば、第２図に実
線で示すように触媒の活性が向上し、燃焼開始温度（着
火温度）を低くできる。
の高温燃焼を行う高温触媒燃焼装置の運転を停止した後
、触媒を急冷すると、触媒は第２図に実線で示したよう
に低活性のままである。しかし、触媒燃焼装置の運転停
止時に第１図に示すように７００〜１２００℃、例えば
９００℃程度の低温燃焼を一定時間行えば、第２図に実
線で示すように触媒の活性が向上し、燃焼開始温度（着
火温度）を低くできる。
一般に高温高負荷燃焼では、一旦燃焼が開始すれば、そ
の後は持続燃焼させることができるので再起動時の着火
温度が低いことが最も要求される。
の後は持続燃焼させることができるので再起動時の着火
温度が低いことが最も要求される。
上記のような触媒の活性を回復させるための操作として
、触媒燃焼装置の運転停止後に所定の時間低温燃焼させ
てもよいが、１４００〜１６００℃で燃焼を持続させて
いる場合、燃料の注入量をコントロールすることによっ
て、触媒燃焼装置の運転停止前に９００℃程度の中温燃
焼を行い、この中温燃焼の状態を所定時間継続させるこ
ともできる。
、触媒燃焼装置の運転停止後に所定の時間低温燃焼させ
てもよいが、１４００〜１６００℃で燃焼を持続させて
いる場合、燃料の注入量をコントロールすることによっ
て、触媒燃焼装置の運転停止前に９００℃程度の中温燃
焼を行い、この中温燃焼の状態を所定時間継続させるこ
ともできる。
本発明において、触媒燃焼装置に用いられる触媒は、耐
熱性ｌ旦体に１２００℃以上、特に１３００℃以上の高
温で使用できる活性成分を担持させたものが用いられる
。このような触媒として、バリウム化合物を含有する耐
熱性担体又はランタン化合物を含有する耐熱性担体にＰ
ｄ系触媒を担持したものが好ましく用いられる。バリウ
ム化合物を含有する耐熱性担体としては、例えばバリウ
ムアルミネート（Ｂ ａ Ａ ｊ！ ｌ□０，９）を挙
げることができ、ランタン化合物を含有する耐熱性担体
としては、例えばランタン化合物を含有する耐熱性！■
体としては、例えばランタンβアルミナ（Ｌ ａ ２０
１・１１Ａ１ｚＯ：＋）を挙げることができる。
熱性ｌ旦体に１２００℃以上、特に１３００℃以上の高
温で使用できる活性成分を担持させたものが用いられる
。このような触媒として、バリウム化合物を含有する耐
熱性担体又はランタン化合物を含有する耐熱性担体にＰ
ｄ系触媒を担持したものが好ましく用いられる。バリウ
ム化合物を含有する耐熱性担体としては、例えばバリウ
ムアルミネート（Ｂ ａ Ａ ｊ！ ｌ□０，９）を挙
げることができ、ランタン化合物を含有する耐熱性担体
としては、例えばランタン化合物を含有する耐熱性！■
体としては、例えばランタンβアルミナ（Ｌ ａ ２０
１・１１Ａ１ｚＯ：＋）を挙げることができる。
これらの耐熱性担体にＰｄを活性成分として担持させた
触媒における触媒燃焼装置の運転停止時の保持温度は７
００〜１２００ ’Ｃが好適であり、この温度範囲にお
いてＰｄを活性成分とする触媒の活性が回復する。この
原因は、高温燃焼による熱劣化によって焼結したＰｄ粒
子が再分散し、Ｐｄ粒子の表面積が増大し、活性回復現
象を生ずるものと考えられる。
触媒における触媒燃焼装置の運転停止時の保持温度は７
００〜１２００ ’Ｃが好適であり、この温度範囲にお
いてＰｄを活性成分とする触媒の活性が回復する。この
原因は、高温燃焼による熱劣化によって焼結したＰｄ粒
子が再分散し、Ｐｄ粒子の表面積が増大し、活性回復現
象を生ずるものと考えられる。
本発明において、触媒燃焼装置の運転停止時の保持温度
には、触媒燃焼装置の運転温度よりも低い温度の範囲内
であってその触媒塩に’ＡＺに用いられる触媒の活性回
復に必要な温度が設定され、かつ触媒はこの温度で触媒
の活性回復に必要な所定時間保持される。
には、触媒燃焼装置の運転温度よりも低い温度の範囲内
であってその触媒塩に’ＡＺに用いられる触媒の活性回
復に必要な温度が設定され、かつ触媒はこの温度で触媒
の活性回復に必要な所定時間保持される。
触媒の活性を回復させるための操作として、触媒燃焼装
置の運転停止時に、その触媒燃焼装置内に触媒を充填し
た状態で所定温度に保持してもよく、又高温劣化した触
媒を触媒燃焼装置から抜き出し、別の焼成炉又は触媒再
生用の燃焼装置ηにより触媒の活性回復に必要な温度及
び時間に保持してもよい。
置の運転停止時に、その触媒燃焼装置内に触媒を充填し
た状態で所定温度に保持してもよく、又高温劣化した触
媒を触媒燃焼装置から抜き出し、別の焼成炉又は触媒再
生用の燃焼装置ηにより触媒の活性回復に必要な温度及
び時間に保持してもよい。
実施例１
セル径１．４ｍｓ、セル璧Ｐｔａ、ａ＊ｍのｒ−Ａ７！
２０゜ハニカム担体に酢酸バリウム（Ｂ ａ （ＣＨ
ｚ Ｃ００）２水ン容）夜をｆ３ ａ ／ Ａ ｌ比が
５／１００ となるように含浸後、１４０℃で乾燥さ−
［！７００℃で２時間焼成した。得られた担体に硝酸パ
ラジウムＨ）ｄ（Ｎ Ｏｓ ） ｚ ）硝酸？８Ｌ＆を
担体に対してＰｄが０゜５重量％となるように含浸し、
乾燥後１２００℃で２時間焼成した。得られた触媒を３
０φ−５０Ｌ （流路方向）に切断した。
２０゜ハニカム担体に酢酸バリウム（Ｂ ａ （ＣＨ
ｚ Ｃ００）２水ン容）夜をｆ３ ａ ／ Ａ ｌ比が
５／１００ となるように含浸後、１４０℃で乾燥さ−
［！７００℃で２時間焼成した。得られた担体に硝酸パ
ラジウムＨ）ｄ（Ｎ Ｏｓ ） ｚ ）硝酸？８Ｌ＆を
担体に対してＰｄが０゜５重量％となるように含浸し、
乾燥後１２００℃で２時間焼成した。得られた触媒を３
０φ−５０Ｌ （流路方向）に切断した。
次に第３図に示すように切断した触媒ｊにＰＪさｌＱｍ
ｍのアルミナウール断熱材２を巻回し、５０φの石英製
反応管に充填し、反応管全体を水中に入れ、石英製反応
管を保冷した。尚、燃料は燃料注入口４を経て真空断熱
管５内に導入され、空気は空気注入口６を経て予熱ヒー
タ３によりＰ外された後、燃料と混合され、触媒１内で
触媒燃焼し、排気口９から排気される。また触媒１の上
流側でサーモカップル７により空気と燃料との予混合気
体の予熱温度を測定し、その測定値が温度記録計１０に
記録され、触媒ｌの下流側でサーモカップル８により触
媒ｌにおける燃焼温度または着火温度を測定し、その測
定値が温度記録計１１に記録されるようになっている。
ｍのアルミナウール断熱材２を巻回し、５０φの石英製
反応管に充填し、反応管全体を水中に入れ、石英製反応
管を保冷した。尚、燃料は燃料注入口４を経て真空断熱
管５内に導入され、空気は空気注入口６を経て予熱ヒー
タ３によりＰ外された後、燃料と混合され、触媒１内で
触媒燃焼し、排気口９から排気される。また触媒１の上
流側でサーモカップル７により空気と燃料との予混合気
体の予熱温度を測定し、その測定値が温度記録計１０に
記録され、触媒ｌの下流側でサーモカップル８により触
媒ｌにおける燃焼温度または着火温度を測定し、その測
定値が温度記録計１１に記録されるようになっている。
このような装置により燃料にＬ Ｐ （”、を用いて下
記の条件で燃焼試験を行った。
記の条件で燃焼試験を行った。
Ｓ■ ・ ６０．０ＯＯｈ−’
空燃比 ：′：２ （燃焼温度立 １６００℃）こ
の条件で１０時間後、触媒１の活性が回復する温度の適
正化を計るため［、Ｉ３ Ｇの汀人楢を低下させ、燃焼
温度を７００〜１２００℃とし１時間保持した。また触
媒１の活性回復に必要な時間を調べる目的で燃焼温度を
９００℃とし、処理時間を０から２時間の間で変化さ−
Ｕた。
の条件で１０時間後、触媒１の活性が回復する温度の適
正化を計るため［、Ｉ３ Ｇの汀人楢を低下させ、燃焼
温度を７００〜１２００℃とし１時間保持した。また触
媒１の活性回復に必要な時間を調べる目的で燃焼温度を
９００℃とし、処理時間を０から２時間の間で変化さ−
Ｕた。
これらの処理後、前逮した初１ｊｆ１条件においてガス
予熱温度を上５７させながら、燃焼テストを実施し、着
火温度を測定した。（尚、着火温度には燃焼率が９０％
以−にで持し？燃焼する温度を採用した。
予熱温度を上５７させながら、燃焼テストを実施し、着
火温度を測定した。（尚、着火温度には燃焼率が９０％
以−にで持し？燃焼する温度を採用した。
）得られたデータを第４図及び第５１Ａに示す。
第４図から明らかなようＯこ第１図におりる触媒の活性
回復処理温度は７００〜１２００℃の間で効果があり、
望ましくは８００〜１１００℃の範囲が適当である。ま
た第５図から明らかなように処理時間はＯを越えれば触
媒■の活性回復に効果があるが、充分な効果を発１■さ
せるには１時間以」二の処理時間を選定することが望ま
しい。
回復処理温度は７００〜１２００℃の間で効果があり、
望ましくは８００〜１１００℃の範囲が適当である。ま
た第５図から明らかなように処理時間はＯを越えれば触
媒■の活性回復に効果があるが、充分な効果を発１■さ
せるには１時間以」二の処理時間を選定することが望ま
しい。
実施例２
耐熱性担体にランタンβアルミナ（Ｌ ａ ｚ Ｏ＊
）・１１Ａ１ｚ ｏｆｆ ）を用い、このｍ体にＰｄを
担持させた触媒を第２図と同様な実験を行った。この結
果、触媒を１６００℃で処理した直後では触媒の着火温
度（燃焼率が９０％以−にで持υＣ燃焼する温度）が６
００ ’Ｃを超えるのに対し、触媒を１６００℃で処理
した後、９００ Ｃで２時間処理した触媒は３５０℃の
着火温度を示した。
）・１１Ａ１ｚ ｏｆｆ ）を用い、このｍ体にＰｄを
担持させた触媒を第２図と同様な実験を行った。この結
果、触媒を１６００℃で処理した直後では触媒の着火温
度（燃焼率が９０％以−にで持υＣ燃焼する温度）が６
００ ’Ｃを超えるのに対し、触媒を１６００℃で処理
した後、９００ Ｃで２時間処理した触媒は３５０℃の
着火温度を示した。
以上のように本発明によれば、Ｉ ２００ ′ｃ以上の
高温燃焼後、熱劣化した触媒の活性を回復させることに
よって、再起動時の触媒の着火７１’！ ａを低下させ
触媒活性を長期間高く維持でき、安定した高温触媒燃焼
装置ηの運転が可能となる。
高温燃焼後、熱劣化した触媒の活性を回復させることに
よって、再起動時の触媒の着火７１’！ ａを低下させ
触媒活性を長期間高く維持でき、安定した高温触媒燃焼
装置ηの運転が可能となる。
第１図は本発明の高温触媒燃焼装置の運転例を示すグラ
フ、第２図は触媒の処理温度と燃焼・ドの関係を示す図
、第３図は本発明の実施例において用いた装置の概略的
構成図、第４図は第１図の関係図を導くための触媒の処
理温度と着火温度との関係を示す図、第５図は第１図の
関係図を導くための触媒の処理時間と着火温度との関係
を示す図である。 ｌ・・・・・・触媒 ２・・・・・・アルミナウール断熱材 ３・・・・・・予熱ヒータ ４・・・・・・燃料注入口 ５・・・・・・真空断熱管 ６・・・・・・空気注入口 ア、８・・・・・・サーモカップル ９・・・・・・排気口
フ、第２図は触媒の処理温度と燃焼・ドの関係を示す図
、第３図は本発明の実施例において用いた装置の概略的
構成図、第４図は第１図の関係図を導くための触媒の処
理温度と着火温度との関係を示す図、第５図は第１図の
関係図を導くための触媒の処理時間と着火温度との関係
を示す図である。 ｌ・・・・・・触媒 ２・・・・・・アルミナウール断熱材 ３・・・・・・予熱ヒータ ４・・・・・・燃料注入口 ５・・・・・・真空断熱管 ６・・・・・・空気注入口 ア、８・・・・・・サーモカップル ９・・・・・・排気口
Claims (4)
- （１）空気と燃料とを触媒層に接触させて燃焼させる触
媒燃焼装置を１２００℃以上の燃焼温度で運転する高温
触媒燃焼装置の運転方法において、前記触媒燃焼装置の
運転停止時に前記触媒層を運転温度よりも低い温度に所
定時間保持することを特徴とする高温触媒燃焼装置の運
転方法。 - （２）前記触媒層の触媒活性成分がパラジウムからなり
、触媒燃焼装置の運転停止時に前記触媒層を７００〜１
２００℃に所定時間保持する特許請求の範囲第１項記載
の高温触媒燃焼装置の運転方法。 - （３）前記触媒燃焼装置の運転停止時にその触媒燃焼装
置内に前記触媒層を充填した状態で所定の温度に保持す
る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の高温触媒燃焼
装置の運転方法。 - （４）前記触媒燃焼装置の運転停止時に触媒を触媒燃焼
装置から取り出し、所定温度に保持した後詩は燃焼装置
に戻す特許請求の範囲第１項又は第２項記載の高温触媒
燃焼装置の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18790785A JPS6249125A (ja) | 1985-08-27 | 1985-08-27 | 高温触媒燃焼装置の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18790785A JPS6249125A (ja) | 1985-08-27 | 1985-08-27 | 高温触媒燃焼装置の運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6249125A true JPS6249125A (ja) | 1987-03-03 |
Family
ID=16214288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18790785A Pending JPS6249125A (ja) | 1985-08-27 | 1985-08-27 | 高温触媒燃焼装置の運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6249125A (ja) |
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-
1985
- 1985-08-27 JP JP18790785A patent/JPS6249125A/ja active Pending
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