JPS6279847A - Catalyst system for combustion of lower hydrocarbon fuel and combustion method using said system - Google Patents

Catalyst system for combustion of lower hydrocarbon fuel and combustion method using said system

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JPS6279847A
JPS6279847A JP60216142A JP21614285A JPS6279847A JP S6279847 A JPS6279847 A JP S6279847A JP 60216142 A JP60216142 A JP 60216142A JP 21614285 A JP21614285 A JP 21614285A JP S6279847 A JPS6279847 A JP S6279847A
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combustion
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platinum
temperature
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Makoto Horiuchi
真 堀内
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一雄 土谷
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Nippon Shokubai Co Ltd
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Nippon Shokubai Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain a fuel combustion system having excellent efficiency by incorporating palladium, platinum and nickel oxide into the front stage from an inlet side, palladium and nickel oxide into the middle stage and platinum or platinum and palladium into the rear stage. CONSTITUTION:The front-stage catalyst layer contg. the active component consisting of the palladium, platinum and nickel oxide is provided to the gas inlet side of the system for pollution-free combustion of lower hydrocarbon fuel of 1-4C such as methane or ethane and the rear-stage catalyst layer contg. the active component consisting of the platinum or platinum and palladium is provided to the outlet side. The middle-stage catalyst layer packed with the palladium and nickel oxide is provided therebetween. This catalyst makes the contact combustion of the lower hydrocarbon fuel, more particularly, natural gas essentially consisting of hardly flammable methane to form the combustion gas contg. no harmful components. The quantity of the heat thereof is used as an energy source.

Description

【発明の詳細な説明】 く技 術分 野〉 本発明は、低級炭化水素燃料の燃焼触媒システムおよび
それを用いた燃焼方法に関するものである。詳しく述べ
ると、メタン、エタン、プロパン、ブタン等の炭素数1
〜4の低級炭化水素燃料、特に難燃性のメタンあるいは
メタンを主成分として含有する天然ガスを接触燃焼しし
め、窒素酸化物(以下、NOxという)、−酸化炭素(
以下、COという)、未燃焼炭化水索(以下、UHCと
いう)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だめの触
媒システム、1ヌよびそれを用いた燃焼15法に関する
しのである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field The present invention relates to a combustion catalyst system for lower hydrocarbon fuel and a combustion method using the same. To be more specific, carbon atoms such as methane, ethane, propane, butane, etc.
~4 lower hydrocarbon fuels, especially flame-retardant methane or natural gas containing methane as a main component, are catalytically burned to produce nitrogen oxides (hereinafter referred to as NOx), -carbon oxides (
A catalyst system that obtains combustion gas that does not substantially contain harmful components such as CO (hereinafter referred to as CO), unburned hydrocarbon hydrocarbon (hereinafter referred to as UHC), etc., and uses its calorific value as various energy sources. This article is about the combustion method using 15 methods.

〈従 来 技 術〉 燃料を燃焼範囲に入らない低い温度で空気と混合した一
8薄混合気体を触媒層へ導入し、触媒−F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。
<Conventional technology> A catalytic combustion system in which a thin mixture of fuel and air at a low temperature below the combustible range is introduced into a catalyst layer and catalytically combusted with catalyst F to obtain high-temperature combustion gas. is publicly known.

さらに、かかる触媒燃焼システムを用いて、たとえば6
00℃から1500°Cの燃焼ガスをえる場合、たとえ
ば′Pa索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lメなく、またC01tJ HCも
実質的に含有しないものとし−Cえられることもよく知
られるところである。
Furthermore, using such a catalytic combustion system, e.g.
When obtaining combustion gas between 00°C and 1500°C, for example, even if air is used as a source, little or no NOx will be generated, and it will not contain substantially any CO. It is also well known that

このクリーンな?:S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、−・般産業排ガスの
処理および熱動力回収システムはりでに実用化されるに
至っている。
Is this clean? Various systems have been proposed to generate heat or power using S-temperature combustion gas, and have been put into practical use in general industrial exhaust gas treatment and thermal power recovery systems.

また近年になり、高まるN Ox、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
In addition, in recent years, due to increasing NOx and compliance with regulations,
Research is being conducted to utilize this high-temperature combustion gas as a primary power source for power generation gas turbines and the like.

これらの目的に使用される場合、燃焼ガスは6〜15気
圧のもとで1000〜1300’Cの高温にjヱせしめ
るのが通常であり、ガスタービンの効率向上のため、さ
らに高温、高圧になる傾向にある。
When used for these purposes, the combustion gas is normally heated to a high temperature of 1000 to 1300'C under 6 to 15 atmospheres, and even higher temperatures and pressures are required to improve the efficiency of gas turbines. There is a tendency to

かかる条件下で、触媒を使用すると通常の触媒は?:1
温のために急速に劣化し、さらに最悲の場合は触媒担体
がメルトダウンし、飛散し、タービンのブレードなどを
損(カしてしまう可能性がある。
Under such conditions, if a catalyst is used, what is a normal catalyst? :1
The temperature causes rapid deterioration, and in the worst case scenario, the catalyst carrier may melt down and fly off, potentially damaging turbine blades and other parts.

上記の如き触媒の劣化、損(具を避け、同等の目的をえ
る燃焼方法として、触媒層にJ5いて燃料を燃焼させ、
二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二次燃焼さヒるか
、または必要であれば二次燃料を導入して残存未燃燃料
と新たに添加した二次無料を、二次的に燃焼させて目的
とげる温度、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。
As a combustion method that avoids the deterioration and loss of the catalyst as described above and achieves the same purpose, the fuel is combusted with J5 in the catalyst layer.
The gas temperature is raised to a temperature that induces secondary combustion, and then the remaining unburned fuel is subjected to secondary combustion behind the catalyst layer, or if necessary, secondary fuel is introduced to fuel the remaining unburned fuel. A combustion method has been discovered in which the newly added secondary free material is secondarily combusted to produce clean combustion gas at or above the target temperature.

この場合、触媒層での燃焼は、ガス温度を二次燃焼が誘
発される温度にまで上テア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ける必要はなく、二次燃焼が
誘発される温!&以上にガス温度が到達すれば、触媒の
劣化、I0傷を避Gするために6、また、二次燃焼を安
定して維持させるためにも、触媒層中でより高温にする
必要は4家り、むしろ残存未燃燃料が多い方が好ましい
In this case, the purpose of combustion in the catalyst layer is to tear the gas temperature up to a temperature that induces secondary combustion, and it is not necessarily necessary to avoid complete combustion in the catalyst layer. ! If the gas temperature reaches above 6, it is necessary to raise the temperature in the catalyst layer to avoid deterioration of the catalyst and I0 damage, and also to maintain stable secondary combustion. In fact, it is preferable to have a large amount of remaining unburned fuel.

燃料は目的とする温度かえられる全Rを触媒層へ導入し
、一部を燃焼させて胃温し、ついで残存未燃燃料を二次
燃焼させてbよいが、燃料の一部を残してJ3き、これ
を二次燃料として触媒層1(方から導入して残存未燃燃
料と合せて二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itプることが出来、より好ましい。
For the fuel, all the R that can change the target temperature may be introduced into the catalyst layer, a part of it is burned to warm the stomach, and the remaining unburned fuel is then secondaryly combusted. This may be introduced from the catalyst layer 1 as a secondary fuel and combined with the remaining unburned fuel for secondary combustion. In this case, it is possible to avoid making the catalyst layer temperature higher than necessary, and deterioration of,
It is more preferable because it can prevent damage.

ここで二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
ににって決まるが、燃料の種類により大巾に異る。
The temperature required to induce secondary combustion here is determined by the type of fuel, residual fuel concentration (theoretical adiabatic combustion gas temperature), linear velocity, etc., and varies widely depending on the type of fuel.

すなわち、プロパン、1子油、等の易燃性の燃料の場合
は通常の使用条件下では約700′C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750〜1000℃の高温が必要である。
In other words, in the case of easily flammable fuels such as propane and monomer oil, a temperature of about 700'C is sufficient under normal usage conditions, but for flammable methane or natural gas whose main component is methane, When using it as fuel, a high temperature of 750 to 1000°C is required, although it varies depending on the conditions of use.

〈発明の目的〉 したがって、本発明の目的は、低級炭化水素燃料の新規
な燃焼用触媒システムを提供することにある。
<Object of the Invention> Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel catalyst system for combustion of lower hydrocarbon fuels.

本発明の他の目的は、低級水素燃料、特に難燃性のメタ
ンあるいはメタンを主成分として含有する天然ガスを接
触燃焼せしめ、有害成分を実質的に含有しない燃焼ガス
を得、その黙示を各種のエネルギー源として用いるため
の触媒システムおよびそれを用いた燃焼方法を提供する
ことにある。
Another object of the present invention is to catalytically burn a lower hydrogen fuel, particularly flame-retardant methane or natural gas containing methane as a main component, to obtain a combustion gas that does not substantially contain harmful components, and to eliminate various The object of the present invention is to provide a catalyst system for use as an energy source and a combustion method using the same.

本発明のさらに伯の目的は、常圧から高圧にわたって高
線速下に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触媒に
よって低温で着火せしめ、二次燃焼が誘発されるのに充
分な温度にまで胃温し、ついで必要に応じて二次燃料を
導入して残存未燃燃料と二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11?供することにある。
A further object of the present invention is to ignite methane, which is said to be relatively flame-retardant among hydrocarbons, or a natural gas fuel containing methane as a main component at low temperature using a catalyst at a high linear velocity and from normal pressure to high pressure. , heat the stomach to a temperature sufficient to induce secondary combustion, then introduce secondary fuel as necessary to burn the remaining unburned fuel and secondary fuel to reach the target temperature or lower. 11. Catalyst systems suitable for use in combustion systems that reach high temperatures above and combustion methods using the same. It is about providing.

本発明の別の目的は、メタンを中心とする難燃性の燃料
を、高線速、加圧下にできるだけ低温で着火させ、燃焼
ガス温度を750〜1000℃の温度にまで胃温ぜしめ
、かつ圧力損失が小さく耐久性をも有する触媒システム
およびそれを用いた燃焼方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to ignite flame-retardant fuel, mainly methane, at a high linear velocity and under pressure at as low a temperature as possible, and to heat the combustion gas to a temperature of 750 to 1000°C; Another object of the present invention is to provide a catalyst system having low pressure loss and durability, and a combustion method using the same.

〈発明の手段〉 これらの諸口的は、低級炭化水素および分子状酸素を含
有する可燃性混合ガスの流れに対して、ガス入口側にパ
ラジウム、白金およびニッケル酸化物よりなる活性成分
を含有してなる触媒を充填してなる前段触媒層を、また
出口側に白金よりなる活性成分および白金およびパラジ
ウムよりなる活性成分よりなる群から選ばれた1種のし
のを含有してなる触媒を充填してなる後段触媒層を、か
つ前段d5よび後段触媒層の間に、パラジウムおよびニ
ッケル酸化物よりなる活性成分を含有してなる触媒を充
1眞してなる中段触媒層を設けてなる燃焼用触媒システ
ムを提供すること、さらにこの触媒システムに該可燃性
混合ガスを供給し、該混合ガス中の低級炭化水素の少な
くとも一部を該触媒システムにJ′3いて接触燃焼せし
めて二次燃焼が誘発される温度にまで燃焼ガスをp渇さ
せることよりなる低級炭化水素燃料の燃焼方法を提供す
ることにより達成される。
<Means of the Invention> These various methods contain an active component consisting of palladium, platinum and nickel oxide on the gas inlet side for a flow of a flammable mixed gas containing lower hydrocarbons and molecular oxygen. A front catalyst layer is filled with a catalyst consisting of a catalyst, and a catalyst containing one type of catalyst selected from the group consisting of an active component consisting of platinum and an active component consisting of platinum and palladium is filled on the outlet side. and a middle catalyst layer filled with a catalyst containing an active component of palladium and nickel oxide between the first stage d5 and the second stage catalyst layer. the catalytic system, further supplying the combustible gas mixture to the catalyst system, and causing at least a portion of the lower hydrocarbons in the gas mixture to catalytically burn in the catalyst system to induce secondary combustion; This is achieved by providing a method of combustion of lower hydrocarbon fuels which comprises drying the combustion gas to a temperature at which

本発明による触媒システムは、触媒を本質的に3層に分
り前段層および中段層に用いられる比較的低温で着火し
うる触媒と後段層に用いられる750〜i ooo℃ま
で燃焼ガス温度を上昇させうる高温燃焼性触媒を各々最
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、白金およびニッ
ケル酸化物より成るもので、中段層に用いられる触媒の
活性成分としてパラジウムおよびニッケル酸化物よりな
り、そして後段層に用いられる触媒は活性成分として白
金または白金およびパラジウムより成る触媒システムで
あり、かつその燃焼方法として触媒層での燃焼温度が1
000℃を超える高温にはならないようにして成るもの
である。
The catalyst system according to the present invention has a catalyst essentially divided into three layers: a catalyst that can be ignited at a relatively low temperature and is used in the front and middle layers, and a catalyst that can be used in the rear layer to raise the combustion gas temperature to 750 to 100°C. The catalyst used in the first layer consists of palladium, platinum, and nickel oxide as active components, and the active component of the catalyst used in the middle layer The catalyst used in the latter layer is a catalyst system consisting of platinum or platinum and palladium as active components, and the combustion method is such that the combustion temperature in the catalyst layer is 1.
It is constructed in such a way that the temperature does not exceed 000°C.

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。
Catalysts containing palladium as the main active component are known to have particularly excellent low-temperature ignitability of methane and excellent heat resistance at high temperatures of about 1000°C.

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′C以上の高温には上昇しないという欠点がある。
However, when a conventional catalyst containing palladium as an active ingredient is used for the purpose of the present invention, the palladium is oxidized and loses its methane ignition performance because it is exposed to high concentrations of oxygen at temperatures below 500°C near the entrance of the catalyst layer. On the other hand, in the high-temperature region near the outlet of the catalyst layer, the combustion reaction by the catalyst is suppressed, presumably due to a change in the oxidation state of palladium, and the combustion gas temperature is substantially lower than 75%.
It has the disadvantage that it cannot rise to a high temperature above 0'C.

これら対し、本発明によれば、触媒システム入1」付近
の前段触媒では生母の白金を共存さけることによりパラ
ジウムの酸化物化によるメタン着火性能の低I;が防止
され、長時間にわたり低温着火性能を維持し続けること
ができ、さらに中段病触媒を有効に使用できるため、燃
焼ガス温度を高線速、加圧下で安定しr600〜750
℃まで上界させることができることを見出し、また触媒
層出口付近の後段触媒では白金の存在により燃焼がさら
に促進され、燃焼ガスは750〜1000℃の温度に到
達することが可能になることが見出されたものである。
In contrast, according to the present invention, by avoiding the coexistence of raw platinum in the front stage catalyst near the catalyst system entrance 1, the low I; Furthermore, since the middle-stage catalyst can be used effectively, the combustion gas temperature can be stabilized at high linear speeds and under pressure, reaching r600-750.
It was also found that the presence of platinum in the downstream catalyst near the outlet of the catalyst layer further promoted combustion, allowing the combustion gas to reach a temperature of 750 to 1000°C. It was issued.

その結果、触媒層仝休として、メタンあるいはメタンを
主成分とする天然ガス燃料を高線速、加圧下で低温で着
火させ、750〜1000℃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ることが可能となったのである。
As a result, it has become possible to ignite methane or a natural gas fuel containing methane as a main component at high linear velocity, under pressure, and at low temperatures to raise the combustion gas to a temperature of 750 to 1000 degrees Celsius while the catalyst layer is inactive. Moreover, it has become possible to maintain this performance for a long time.

本発明においては、前段触媒層の触媒にニッケル酸化物
を共存させることが好ましく、この場合、ニッケルの存
在によって特に難燃性燃料であるメタンの低温着火性能
が向上づるとともに、ニッケルが酸化物として存在する
ことによりパラジウムに安定して酸素が供給されるため
に高線速r fill圧下でも燃焼ガス温度を650〜
900℃まで背、渇させることができる。
In the present invention, it is preferable to coexist nickel oxide in the catalyst of the front stage catalyst layer. In this case, the presence of nickel particularly improves the low-temperature ignition performance of methane, which is a flame-retardant fuel, and the nickel acts as an oxide. Because oxygen is stably supplied to palladium, the combustion gas temperature can be kept at 650~650℃ even under high linear velocity r fill pressure.
It can be heated up to 900℃.

また、後段触媒層の触媒にパラジウムを活性成分として
共存させるとことも好ましい。この場合は、パラジウム
の存在によって燃焼がさらに促進され、また1000’
Cの1傷渇1或においても白金が酸化されてPtO21
こなり昇華するのを防止さlることが見出されたのであ
る。
It is also preferable that palladium be present as an active component in the catalyst of the latter catalyst layer. In this case, combustion is further promoted by the presence of palladium, and 100'
In the case of 1 damage to C, platinum is oxidized and becomes PtO21.
It has been discovered that this can prevent sublimation.

そして、本発明においては、前述の前段触媒層と後段触
媒層との間に、パラジウムおよびニッケル酸化物を活性
成分とする触媒よりなる中段触媒層を設りてなる三段方
式のシステムが、燃焼活性の優れた燃焼用触媒システム
となることが知見された。とくに触媒システムの前半部
を二段の構成とし、その前半部を前)ホのパラジウム−
白金−ニッケル酸化物を活性成分とする触媒の層、その
後半部をパラジウム−ニッケル酸化物を活性成分とJる
触媒の層とすることによって、高線速、加圧上条件でも
前半部触媒システムとしての燃焼活性の向上がみられ、
白金あるいは白金−パラジウムを活性成分とづる後段触
媒の燃焼機能をスムーズに発揮せしめることが可能にな
ったのである。
In the present invention, a three-stage system is provided in which a middle catalyst layer made of a catalyst containing palladium and nickel oxide as active components is provided between the above-mentioned front catalyst layer and rear catalyst layer. It has been found that this provides a combustion catalyst system with excellent activity. In particular, the first half of the catalyst system has a two-stage structure, and the first half is made of palladium.
By using a catalyst layer containing platinum-nickel oxide as the active component and a catalyst layer containing palladium-nickel oxide as the active component in the second half, the first half catalyst system can be used even under high linear velocity and high pressure conditions. Improvement in combustion activity was observed as
This made it possible to smoothly perform the combustion function of the downstream catalyst containing platinum or platinum-palladium as the active ingredient.

この場合、前半触媒システム前半部にJ3いては500
〜800 ’Cの範囲の温度にまで昇渇し、前半触媒シ
ステム後半部(中段触媒層)においては650〜900
℃の範囲の温度、そして後段触媒層において750〜1
000℃の範囲の温度にそれぞれ昇温せしめることによ
り、燃焼活性が高水準に維持される。
In this case, if J3 is in the first half of the first half catalyst system, 500
The temperature rises to a temperature in the range of ~800'C, and the temperature in the second half (middle catalyst layer) of the first half catalyst system is 650-900'C.
℃ range, and in the downstream catalyst layer 750-1
By respectively raising the temperature to a range of 0.000°C, the combustion activity is maintained at a high level.

本触媒システムは、それぞれの負金属の特性を生かして
、あるいは組合わせて3段構成からなることを特徴とし
ている。つまり、本触媒システムで4J 300〜40
0℃の低温で着火せしめ、750〜1000”Cの燃焼
ガス温度をえるための燃焼活性をイiし、かつ1000
℃以上での耐熱性を右することが必要である。
This catalyst system is characterized by a three-stage structure that takes advantage of the characteristics of each negative metal or combines them. In other words, with this catalyst system, 4J 300-40
It ignites at a low temperature of 0℃, has a combustion activity to achieve a combustion gas temperature of 750 to 1000"C, and has a combustion activity of 1000"C.
It is necessary to ensure heat resistance above ℃.

しかし、パラジウムのみでは、前述したように燃焼経過
とともに着火性能を失ない、またその特性のため燃焼ガ
ス温度は、実質的に750℃以上の高温には上昇しない
。パラジウム−ニッケル酸化物系触媒でもパラジウムの
みの時と同様に着火性能を失なう。また、白金のみでは
燃焼がメタンあるいはしNGの場合には300〜400
℃では着火不能であり、実質的に500℃以上の着火温
度が必要となるが、燃焼活性は優れており、特に高線速
、加圧燃焼条件下での燃焼活性は充分に有している。ま
た、パラジウム−白金−ニッケル酸化物またはパラジウ
ム−白金系触媒では充分な着火性能を有するが、燃焼ガ
ス温疾を高線速、加圧燃焼条件下で二次燃焼が誘発され
る温度以上にすることはできない。
However, as described above, palladium alone does not lose its ignition performance as the combustion progresses, and due to its characteristics, the combustion gas temperature does not substantially rise to a high temperature of 750° C. or higher. Even a palladium-nickel oxide catalyst loses its ignition performance in the same way as palladium alone. In addition, if the combustion is methane or NG with platinum alone, the combustion rate is 300 to 400.
Although it is impossible to ignite at temperatures above 500°C and requires an ignition temperature of 500°C or above, it has excellent combustion activity, especially under high linear velocity and pressurized combustion conditions. . In addition, although palladium-platinum-nickel oxide or palladium-platinum catalysts have sufficient ignition performance, it is necessary to raise the combustion gas temperature above the temperature at which secondary combustion is induced under high linear velocity and pressurized combustion conditions. It is not possible.

以上のように1段構成のものはそれぞれ欠点を有してお
り、特に加圧燃焼条件においては、実用触媒とはなりえ
ず、好ましくない。
As described above, each of the one-stage configurations has drawbacks and cannot be used as a practical catalyst, especially under pressurized combustion conditions, and is not preferred.

本発明においては、前段囮、中段層、後段層の一触媒は
別個に調製し、両触媒を直結してまたはその間に空間を
設けて設置してしよいし、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間部に中段病触媒を出口部
分に後段層触媒を担持して完成触媒をえてしよい。
In the present invention, one of the catalysts for the front stage decoy, the middle stage, and the rear stage may be prepared separately, and both catalysts may be directly connected or installed with a space between them, or the inlet portion of the integrated catalyst may be prepared separately. In addition, a completed catalyst may be obtained by supporting the first stage catalyst, the middle stage catalyst in the middle part, and the latter stage catalyst in the outlet part.

触媒の形状はベレットタイプも使用可能であるが、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しので
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、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ゼラミック賀のものやカ
ンタル、フエクラロイ等の金属製のものが使用される。
Although a pellet type catalyst can be used, a monolith type catalyst is preferable for the purpose of reducing pressure loss. Any monolith support commonly used in the field can be used, in particular cordierite, mullite, alpha-alumina, zirconia, titania, titanium phosphate, aluminum titanate, petalite, spodumene, aluminosilicate, silica. Heat-resistant ceramic materials such as magnesium acid, zirconia-spinel, zircon-mullite, silicon carbide, and silicon nitride, and metal materials such as kanthal and feclaroy are used.

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、各触媒層は同一1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40〜400t?ルの
ものが用いられる。
The cell size of the monolithic carrier is preferably large as long as the combustion efficiency is not reduced; each catalyst layer may have the same cell size, or a combination of different cell sizes may be used. ~400t? Those from 1999 are used.

全触媒層長は特に使用される入口線速によって異るが、
圧力損失を少なくする必要から通常50〜500m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20〜250mが採用される。
The total catalyst bed length varies depending on the inlet linear velocity used, but
A length of 50 to 500 m is usually adopted due to the need to reduce pressure loss, and the lengths of the front layer, middle layer, and rear layer are also optimally selected depending on usage conditions such as inlet linear velocity and inlet temperature.
Normally, each layer has a length of 20 to 250 m.

前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、好ましくはアルミ
ナ、チタニア、ジルコニア等の活性耐火性金属酸化物を
被覆して使用する。該酸化物の被覆量は完成触媒当り5
〜50重橙%、好ましくは10〜30重量%である。特
にアルミナが好ましく、更にバリウム、ストロンチウム
などのアルカリ土類金属酸化物、ランタン、セリウム、
ネオジムやプラセオジムなどの希土類金属酸化物あるい
はケイ素、好ましくは希土類金属酸化物を添加し、安定
化して用いるとより好ましい。その添加聞は、該酸化胸
当り2〜20重量%、好まししくは5〜15重量%であ
る。そのあと、パラジウム、白金およびニッケルの活性
主成分を水溶性またはアルコール溶解性化合物の形で含
浸「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1u持せしめ、そののらモノ
リス担体にコートすることによって触媒化することbで
きる。
The catalyst used in the first layer is usually a monolithic carrier coated with an active refractory metal oxide such as alumina, silica-alumina, magnesia, titania, zirconia, or silica-magnesia, preferably alumina, titania, or zirconia. do. The coating amount of the oxide is 5 per finished catalyst.
-50% by weight, preferably 10-30% by weight. Alumina is particularly preferred, and alkaline earth metal oxides such as barium and strontium, lanthanum, cerium,
It is more preferable to add a rare earth metal oxide such as neodymium or praseodymium or silicon, preferably a rare earth metal oxide, for stabilization. The amount added is 2 to 20% by weight, preferably 5 to 15% by weight, based on the oxidized breast. The active components of palladium, platinum and nickel are then catalyzed by impregnation in the form of water-soluble or alcohol-soluble compounds. It can be catalyzed by coating it on a monolithic support.

活性成分である白金については0.01〜5ミクロンの
平均粒子径を右する白金ブラックとして活性耐火性金属
酸化物と共に担持せしめることもできる。
Platinum, which is an active ingredient, can be supported together with an active refractory metal oxide as platinum black having an average particle size of 0.01 to 5 microns.

水溶性塩としては、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、ハロゲ
ン化物、ジニトロジアミノ塩等がある。−例を挙げると
、例えば硝酸パラジウム、塩化パラジウム、ジニトロジ
アミノ白金、塩化白金酸、硝酸ニッケル、塩化ニッケル
等があり、これらの水溶液を担体に含浸せしめて400
〜1000℃、好ましくは600〜900℃の温度で1
〜24時間、好ましくは2〜6時間焼成することにより
えられる。
Examples of water-soluble salts include nitrates, sulfates, phosphates, halides, and dinitrodiamino salts. - Examples include palladium nitrate, palladium chloride, dinitrodiaminoplatinum, chloroplatinic acid, nickel nitrate, nickel chloride, etc., by impregnating a carrier with an aqueous solution of these and
1 at a temperature of ~1000°C, preferably 600-900°C
It can be obtained by baking for 24 hours, preferably 2 to 6 hours.

前段層に用いられる触媒の活性成分の担持品は、完成触
媒当りパラジウムとして0.5〜15重足%、好ましく
は2〜10重ω%、白金として0.1〜10重量%、好
ましくは0.2〜5重量%、またニッケルはNi○とし
て0.1〜20重ω%、好ましくは1〜10重量%の範
囲が好適であり、また白金はパラジウムに対してff1
f2に比で0.01〜1、好ましくは0.1〜0.6の
範囲である。
The carrier of the active component of the catalyst used in the first layer contains 0.5 to 15 weight % of palladium, preferably 2 to 10 weight % of palladium, and 0.1 to 10 weight % of platinum, preferably 0. .2 to 5% by weight, and nickel is preferably in the range of 0.1 to 20% by weight as Ni○, preferably 1 to 10% by weight, and platinum is in the range of ff1 to palladium.
The ratio to f2 is in the range of 0.01 to 1, preferably 0.1 to 0.6.

中段層を形成する触媒も上記と同様に調製される。そし
て前段および中段層を形成するパラン・クムーニッケル
酸化物を活性成分として含有する触!l!l!Ffli
にお1Jるパラジウム/ニッケルの比率としてはいずれ
らPd/NiO噌吊比で0.001〜20、好ましくは
0.1〜5の範囲で組合わせて用いられる。
The catalyst forming the middle layer is also prepared in the same manner as above. And the first layer and the middle layer contain paranium nickel oxide as an active ingredient! l! l! Ffli
The ratio of palladium to nickel in 1 J is used in combination in the range of 0.001 to 20, preferably 0.1 to 5 in terms of Pd/NiO ratio.

後段層に用いられる触媒も同様にして白金あるいは白金
およびパラジウムを担持して触媒化することができる。
Similarly, the catalyst used in the latter layer can be catalyzed by supporting platinum or platinum and palladium.

活性成分の担持量は完成触媒当り白金として0.1〜1
5重量%、好ましくは0.2〜10重品%、またパラジ
ウムが添加されている場合にはパラジウムとして0.1
〜15重G%、好ましくは0.2〜1071’室%の範
囲が好適であり、またパラジウムおよび白金を活性成分
として含む触媒の場合、白金はパラジウムに対して重量
化で0゜01〜20.りYましくは0.2〜10の範囲
である。
The amount of active component supported is 0.1 to 1 platinum per finished catalyst.
5% by weight, preferably 0.2-10% by weight, and if palladium is added, 0.1% by weight as palladium.
A range of from 15 to 15% by weight, preferably from 0.2 to 1071% by weight, is suitable, and in the case of catalysts containing palladium and platinum as active components, platinum is 0.01 to 20% by weight relative to palladium. .. It is preferably in the range of 0.2 to 10.

白金のみを活性成分とザる場合は、触媒は高話性づざて
、触媒層で温度が1000℃を超えるt品度に昇温して
白金のWt i+iなどによる失活現象を引きおこす1
り化性がある。これを避り、触媒層温度を1000°C
以下に保つためには、特に白金ブラック等の粗大化され
lこ白金粒子を用いる方法が好ましく、その他白金の担
持L■を減少させる方法、出来上り触媒を使用に先立つ
で1000″Cを超える高温で焼成しておく方法、触媒
のセルリイズと胴長を最適に選択りる方法等が挙げられ
る。また、白金にパラジウムを共存させることによって
白金の17″i′華を防IFすることが可能であるとと
もに、白金の燃焼活性を制御20することが可能である
When only platinum is used as the active ingredient, the catalyst becomes highly talkative and the temperature in the catalyst layer rises to a temperature exceeding 1000°C, causing deactivation phenomena such as Wt i+i of platinum1.
It has a tendency to oxidize. To avoid this, the catalyst layer temperature should be kept at 1000°C.
In order to maintain the following, it is particularly preferable to use coarse platinum particles such as platinum black, other methods to reduce the supported platinum, and to heat the finished catalyst at a high temperature exceeding 1000"C before use. Examples include a method of calcination, a method of optimally selecting the cellulose of the catalyst and the length of the catalyst.Furthermore, it is possible to prevent IF of platinum by coexisting palladium with platinum. At the same time, it is possible to control the combustion activity of platinum.

これらは、ぞの使用条件、すなわら燃料の種類、温度(
理論断熱燃焼ガス温度)、線速、加圧条件等によって最
適に選択することができる。加圧条件としては、常圧か
ら25気圧まで使用可能であるが、好ましく L;L 
6〜15気圧である。燃料濃度については、低級炭化水
素燃料がメタンの場合、触媒システムに導入する混合ガ
ス温度にもよるが、1.51〜4.75容聞%、好まし
くは2.37〜4.31容ω%の一次燃料であり、該−
次燃料によって二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二次燃料を供給づる場合はO〜3
.24容ω%、好ましくは0.44〜2.38容吊%で
ある。さらに、線速に関しては7〜40■/秒、θrま
しくは10〜30m/秒である。yなわら7 m/秒未
満では逆火現象が起こる可能性があり、一方40m/秒
を超えると燃料の過度の吹き抜iプが起こり、燃焼が充
分でなくなる。
These are the conditions of use, i.e. fuel type, temperature (
It can be optimally selected depending on the theoretical adiabatic combustion gas temperature), linear velocity, pressurization conditions, etc. As for pressurization conditions, it is possible to use from normal pressure to 25 atmospheres, but preferably L;L
The pressure is 6 to 15 atmospheres. Regarding the fuel concentration, when the lower hydrocarbon fuel is methane, it depends on the temperature of the mixed gas introduced into the catalyst system, but it is 1.51 to 4.75%, preferably 2.37 to 4.31% by volume ω%. It is the primary fuel for -
If secondary fuel is further supplied to the combustion gas that has been heated to a temperature that induces secondary combustion by the secondary fuel, O~3
.. 24 volume ω%, preferably 0.44 to 2.38 volume ω%. Further, the linear velocity is 7 to 40 m/sec, preferably 10 to 30 m/sec. If the speed is less than 7 m/sec, a flashback phenomenon may occur, while if it exceeds 40 m/sec, excessive fuel blowout will occur, resulting in insufficient combustion.

本発明の触媒を用いた燃焼システノ、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。
The fuel used in the combustion system using the catalyst of the present invention is methane or a fuel containing methane as a main component. A typical example is natural gas. Natural gas contains over 80% methane, although the composition ratio varies slightly depending on the region of production.

また活性)り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Tタン、プロパン、ブタ
ンも使用することができ、また軽油等も当然便用づるこ
とができる。
Furthermore, fermented methane from activated silt treatment and low-calorie methane gas from coal gasification are also fuels that can be used in the present invention. Further, more easily flammable T-tane, propane, and butane can also be used, and light oil and the like can also be conveniently used.

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デムに最適に組み
込まれるものであるが、それ以外にし発電用ボイラ、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、郡山ガス暖房など熱・動力回収を効率よく行な
うために利用される。
The catalyst of the present invention or the combustion system using the catalyst is optimally incorporated into a gas turbine system for power generation as described above, but it is also suitable for use in power generation boilers, heat recovery boilers, and gas from gas engines. It is used to efficiently recover heat and power in post-processing and Koriyama gas heating applications.

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1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。
The present invention will be explained in more detail below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

実施例 1 200 tル/平方インチの開孔部を有する直径25.
4 mm 、良さ50mのコージェライトハニカム担体
に、5重h)%の酸化ランタンを含有ザるアルミナわ)
末と醇化ニッケルとの混合スラリーを被覆処理し乾燥し
たのち、空気中で700℃にて焼成して完成触媒当り、
酸化ランタン含有アルミナとして19重量%、酸化ニッ
ケルとして6重量%を被覆担持させた。
Example 1 25 mm diameter with 200 tons/in2 aperture.
A cordierite honeycomb carrier with a diameter of 4 mm and a thickness of 50 m is coated with alumina containing 5% lanthanum oxide.
After coating and drying a mixed slurry of nickel powder and nickel chloride, the finished catalyst is fired at 700°C in air.
19% by weight of lanthanum oxide-containing alumina and 6% by weight of nickel oxide were coated and supported.

次いで、これに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し、乾燥して空気中900
℃で5時間焼成して完成触媒当り、パラジウムとして4
.0巾♀%、白金として0.81m%担持せしめて完成
触媒をえた。
Next, this was immersed in an aqueous solution containing palladium nitrate and dinitrodiaminoplatinum, dried, and heated to 900°C in air.
Calcinate at ℃ for 5 hours to obtain 4 palladium per finished catalyst.
.. A completed catalyst was obtained by supporting 0.81 m% of platinum with a width of ♀%.

実施例 2 実施例1におけると同様にして完成触媒当り酸化ニッケ
ルとして6重通%、パラジウムとして1゜2重量%、白
金として0.3 ffl f;%を担持せしめて完成触
媒をえた。
Example 2 A finished catalyst was obtained in the same manner as in Example 1, by loading 6% by weight of nickel oxide, 1.2% by weight of palladium, and 0.3% by weight of platinum.

実施例 3 実施例1と同様の担体に7小品%の酸化ランタンと3重
量%の^々化ネオジムを含有するアルミナ粉末のスラリ
ーを?lli!覆処理し、空気中で800℃にて焼成し
て完成触媒当り酸化ランタンa3よび酸化ネオジムを含
有するアルミナとして30ma%を担持被覆lしめた。
Example 3 A slurry of alumina powder containing 7% lanthanum oxide and 3% by weight neodymium chloride was placed on the same carrier as in Example 1. lli! The catalyst was covered and calcined at 800° C. in air to provide a coating of 30 ma% of alumina containing lanthanum oxide A3 and neodymium oxide per finished catalyst.

ついで、この担体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製油し、乾燥したのらに空気中で7
00 °Cで5時間焼成することにより完成触媒当りパ
ラジウムとして4.7 En m%および酸化ニッケル
として13.3小量%を担持ぜしめて完成触媒をえた。
This carrier was then refined into an aqueous solution containing palladium nitrate and nickel nitrate, dried and then heated in air for 7 hours.
By calcining at 00°C for 5 hours, a finished catalyst was obtained in which 4.7 En m% of palladium and 13.3 small % of nickel oxide were supported per finished catalyst.

実施例 4 100セル/平方インチの開孔部を有する直径25.4
s、Bさ50InInのムライトハニカム担体に、2重
品%の酸化ランタンおよび5重量%の酸化セリウムを含
有するアルミナ粉末と酸化ニッケルの混合スラリーを被
覆処理し、空気中で900℃で焼成して完成触媒当り酸
化ランタンおよび酸化セリウム含有アルミナを15重量
%、酸化ニッケルを3.7重61%担持ぜしめた。つい
で、これを硝酸パラジウムを含有する水?8液に浸漬し
、乾燥し、空気中で800℃で4詩間焼成することによ
り完成触媒当りパラジウムとして2.5小母%担持ぜし
めて完成触媒をえた。
Example 4 25.4 diameter with 100 cells/inch square aperture
A 50InIn mullite honeycomb carrier was coated with a mixed slurry of alumina powder and nickel oxide containing 2% lanthanum oxide and 5% cerium oxide, and fired at 900°C in air. Alumina containing lanthanum oxide and cerium oxide was supported in an amount of 15% by weight, and nickel oxide was supported in an amount of 3.7% by weight and 61% per completed catalyst. Next, is this water containing palladium nitrate? A finished catalyst was obtained by immersing the catalyst in 8 liquid, drying, and calcining it in the air at 800°C for 4 cycles, so that 2.5% of palladium was supported on the finished catalyst.

実施例 5 実施例3におけると同様にして完成触媒当り、パラジウ
ムとして2.7=[%および酸化ニッケルとして13.
3重量%を担持uしめて完成触媒をえた。
Example 5 As in Example 3, 2.7% as palladium and 13% as nickel oxide per finished catalyst.
A completed catalyst was obtained by loading 3% by weight of u.

実施例 6 酸化ニッケルを含まない以外は実施例1と同様にして酸
化ランタン含有アルミナとして21千帛%を被覆担持さ
せた。
Example 6 In the same manner as in Example 1 except that nickel oxide was not included, 21,000% of lanthanum oxide-containing alumina was coated and supported.

次いで、これを塩化白金酸を含有づる水溶液に浸漬して
実施例1と同様にして完成触媒当り、白金として2.0
重量%を担持せしめて完成触媒をえ)こ 。
Next, this was immersed in an aqueous solution containing chloroplatinic acid and treated in the same manner as in Example 1 to give 2.0% platinum per finished catalyst.
% by weight to prepare the finished catalyst.

実施例 7 200セル/平方インチの開孔部を有する直径25、4
 mのアルミニウムチタネートハニカム担体に8重過%
の酸化ランタンおよび2小母%のシリカを含有するアル
ミナ粉末のスラリーと平均1ミクロンの粒径を右する白
金ブラック粉末を充分混合して被覆処理し、乾燥したの
ち、空気中900℃で2時間焼成覆ることにより完成触
媒当り酸化ランタンJ3よび二酸化ケイ素含有アルミナ
粉末として18重小児および白金として2.2 iu 
量%を担持uしめて完成触媒をえた。
Example 7 Diameter 25,4 with 200 cells/inch square aperture
m aluminum titanate honeycomb carrier with 8 weight percent
A slurry of alumina powder containing lanthanum oxide of By calcining and overlaying the finished catalyst as lanthanum oxide J3 and silicon dioxide-containing alumina powder as 18x and platinum as 2.2 iu
A finished catalyst was obtained by reducing the amount of supported U.

実施例 8 白金ブラックの担持品が0.6重足%であること以外は
実施IPI 6におけると同様、にして完成触媒をえた
Example 8 A finished catalyst was obtained as in Run IPI 6, except that the platinum black support was 0.6% by weight.

実施例 9 醇化ニッケルを含有しない他は実施例3と同様にして硝
酸パラジウムと塩化白金酸を含有する水溶液に浸漬して
完成触媒当り、パラジウムとして3.6重量%、白金と
して1,8車量%を1u!8せしめて完成触媒をえた。
Example 9 The same procedure as in Example 3 was carried out except that nickel oxidized was not included, and the finished catalyst was immersed in an aqueous solution containing palladium nitrate and chloroplatinic acid to give a catalyst containing 3.6% by weight of palladium and 1.8% of platinum. % for 1u! At least I got the finished catalyst.

比較例 1 ニッケルを含有しない他は実施例3におけると同様にし
て完成触媒をえた。
Comparative Example 1 A finished catalyst was obtained in the same manner as in Example 3 except that it did not contain nickel.

実施例10 十分に保温された円筒型燃焼器を用い、上流側より前段
唐に実施例1でえられた触媒、中段層に実施例3でえら
れた触媒、後段層に実施例6でえられた触媒を充填し、
入口温度350℃にJ5いて3容量%のメタンを含有す
るメタン−空気混合気体を10気圧の加圧下で1時間あ
たり167Nm導入して燃焼効率と触媒層出口Wlff
を測定した。
Example 10 Using a sufficiently heat-insulated cylindrical combustor, from the upstream side, the catalyst obtained in Example 1 was placed in the front layer, the catalyst obtained in Example 3 was placed in the middle layer, and the catalyst obtained in Example 6 was placed in the rear layer. Fill the catalyst with
A methane-air mixture gas containing 3% by volume of methane was introduced into J5 at an inlet temperature of 350°C at 167 Nm per hour under a pressure of 10 atm to evaluate the combustion efficiency and catalyst bed outlet Wlff.
was measured.

この場合、触媒入口線速は約30m/秒であった。In this case, the catalyst inlet linear velocity was about 30 m/sec.

その結果、燃焼効率は約74%で、触媒層出口温度は約
850℃であった。
As a result, the combustion efficiency was about 74%, and the catalyst layer outlet temperature was about 850°C.

次いで、メタン88度を4.1容量%にすると、燃焼効
率は100%となり、UHC,C○、NOX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II!I!層後方100 mmの点の温度+1約13
00℃に達していたが、触媒層出口温度は約900°C
であった。
Next, when methane at 88 degrees Celsius was adjusted to 4.1% by volume, the combustion efficiency became 100%, and a clean combustion gas containing substantially no UHC, CO, or NOX was obtained. in this case,
Touch II! I! Temperature at a point 100 mm behind the layer +1 approx. 13
The temperature at the outlet of the catalyst layer was approximately 900°C.
Met.

引きつづき、3容「d%相当分のメタンを触媒層上流か
ら、残り1.1容間%相当分のメタンを触媒h1出口よ
り30 mm ff2方から導入して、同様の燃焼実験
を行った。
Subsequently, the same combustion experiment was conducted by introducing methane equivalent to 3 volume d% from upstream of the catalyst layer and the remaining methane equivalent to 1.1 volume % from the catalyst h1 outlet from the 30 mm ff2 side. .

その結果、触媒層出口温度は約895℃であり、クリー
ンな約1300’Cの燃焼ガスがえられた。
As a result, the catalyst bed outlet temperature was about 895°C, and clean combustion gas of about 1300'C was obtained.

またこの性能は1000時間にわたり維持継続した。Moreover, this performance was maintained continuously for 1000 hours.

実施例 11 実施例10ど同様にして表−1のとおりの触媒を用い、
38帛%相当分のメタンを触媒層上流から、残り1.1
容ω%相当分のメタンを触媒層出口J:す30 mm 
te方から導入して燃焼実験を行った結果、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1性低下をおこさない1000°C以下に維
持されているにもかかわらず約1300’Cのクリーン
な燃焼ガスがえられたのに対し、前段に比較例1の触媒
を用いた触媒システムは急速に着火不能になった。また
前段に実施例6、中段に実施例3、後段に実施例9の触
媒を用いた触媒システムにおいては前段触媒では着火せ
ず、中段触媒および後段触媒で一部着火したが、出口温
度は670℃であり、さらに後段に比較例1の触媒を用
いた触媒システムは後段での燃焼がおこらず出口温度は
680°Cであり、とbに触媒層後方での二次燃焼は誘
発されなかった。
Example 11 In the same manner as in Example 10, using the catalyst shown in Table 1,
Methane equivalent to 38% was taken from upstream of the catalyst layer, and the remaining 1.1%
The methane corresponding to the volume ω% is removed from the catalyst layer outlet J: 30 mm.
Table 1 shows the results of combustion experiments carried out by introducing the catalyst from the te side, which show that if the catalyst system according to the present invention is used, the catalyst layer temperature can be maintained at 1000°C or less without causing a decrease in activity. Despite this, clean combustion gas of about 1300'C was obtained, whereas the catalyst system using the catalyst of Comparative Example 1 in the front stage rapidly became unable to ignite. In addition, in the catalyst system using the catalysts of Example 6 in the front stage, Example 3 in the middle stage, and Example 9 in the rear stage, ignition did not occur in the front stage catalyst, and some ignition occurred in the middle stage catalyst and the rear stage catalyst, but the outlet temperature was 670. ℃, and furthermore, in the catalyst system using the catalyst of Comparative Example 1 in the later stage, combustion did not occur in the later stage and the outlet temperature was 680°C, and secondary combustion was not induced behind the catalyst layer. .

実施例 12 実施例10と同様にして前段に実施例2でえられた触媒
、中段に実施例5でえられた触媒、後段に実施例8でえ
られた触媒を充填し、入口温度300℃にa3いて1.
3%相当分のプロパンを触媒層上流から、残り0.5%
相当分のプロパンを触媒層出口より30M後方から導入
して燃焼実験を行つIこ 。
Example 12 In the same manner as in Example 10, the first stage was filled with the catalyst obtained in Example 2, the middle stage was filled with the catalyst obtained in Example 5, and the second stage was filled with the catalyst obtained in Example 8, and the inlet temperature was 300°C. a3 and 1.
3% worth of propane from upstream of the catalyst layer, remaining 0.5%
A combustion experiment was conducted by introducing a corresponding amount of propane from 30M behind the catalyst bed outlet.

その結果、触媒層出口温度は960℃であり、UHC,
CO,j>よびNOxを実質的に含有しないクリーンな
約1300℃の燃焼ガスがえられた。
As a result, the catalyst layer outlet temperature was 960°C, and UHC,
A clean combustion gas of approximately 1300° C. containing substantially no CO,j> and NOx was obtained.

またこの性能は1000時間にわたり維持継続した。Moreover, this performance was maintained continuously for 1000 hours.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)炭素数1〜4の低級炭化水素および分子状酸素を
含有する可燃性混合ガスの流れに対して、ガス入口側に
パラジウム、白金およびニッケル酸化物よりなる活性成
分を含有してなる触媒を充填してなる前段触媒層を、ま
た出口側に白金よりなる活性成分および白金およびパラ
ジウムよりなる活性成分よりなる群から選ばれた1種の
ものを含有してなる触媒を充填してなる後段触媒層を、
かつ前段および後段触媒層の間に、パラジウムおよびニ
ッケル酸化物よりなる活性成分を含有してなる触媒を充
填してなる中段触媒層を設けてなることを特徴とする低
級炭化水素燃料の燃焼用触媒システム。
(1) A catalyst containing an active component made of palladium, platinum, and nickel oxide on the gas inlet side for a flow of a flammable mixed gas containing a lower hydrocarbon having 1 to 4 carbon atoms and molecular oxygen. A second stage catalyst layer is formed by filling the outlet side with a catalyst containing one selected from the group consisting of an active ingredient made of platinum and an active ingredient made of platinum and palladium. catalyst layer,
A catalyst for combustion of lower hydrocarbon fuel, characterized in that a middle catalyst layer filled with a catalyst containing an active component of palladium and nickel oxide is provided between the front and rear catalyst layers. system.
(2)各活性成分は、アルミナ、シリカ−アルミナ、マ
グネシア、チタニア、ジルコニアおよびシリカ−マグネ
シアよりなる群から選ばれた少なくとも1種の耐火性酸
化物によって被覆されたモノリス担体に分散担持されて
なることを特徴とする特許請求の範囲(1)記載の触媒
システム。
(2) Each active ingredient is dispersed and supported on a monolithic carrier coated with at least one refractory oxide selected from the group consisting of alumina, silica-alumina, magnesia, titania, zirconia, and silica-magnesia. A catalyst system according to claim (1), characterized in that:
(3)炭素数1〜4の低級炭化水素および分子状酸素を
含有する可燃性混合ガスの流れに対して、ガス入口側に
パラジウム、白金およびニッケル酸化物よりなる活性成
分を含有してなる触媒を充填してなる前段触媒層を、ま
た出口側に白金よりなる活性成分および白金およびパラ
ジウムよりなる活性成分よりなる群から選ばれた1種の
ものを含有してなる触媒を充填してなる後段触媒層を、
かつ前段および後段触媒層の間に、パラジウムおよびニ
ッケル酸化物よりなる活性成分を含有してなる触媒を充
填してなる中段触媒層を設けてなる燃焼用触媒システム
に該可燃性混合ガスを供給し、該混合ガス中に低級炭化
水素の少なくとも1部を該触媒システムにおいて接触燃
焼せしめて二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低級炭化水素燃料の燃焼方
法。
(3) A catalyst containing an active component made of palladium, platinum, and nickel oxide on the gas inlet side for a flow of a flammable mixed gas containing a lower hydrocarbon having 1 to 4 carbon atoms and molecular oxygen. A second stage catalyst layer is formed by filling the outlet side with a catalyst containing one selected from the group consisting of an active ingredient made of platinum and an active ingredient made of platinum and palladium. catalyst layer,
and supplying the combustible mixed gas to a combustion catalyst system comprising a middle catalyst layer filled with a catalyst containing an active ingredient of palladium and nickel oxide between the front and rear catalyst layers. , a method of combustion of lower hydrocarbon fuel, characterized in that at least a part of the lower hydrocarbons in the mixed gas is catalytically combusted in the catalyst system to raise the temperature of the combustion gas to a temperature at which secondary combustion is induced. .
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