KR970701825A - 일체식 열교환을 사용하는 개선된 촉매구조물(improved catalyst structure employing integral heat exchange) - Google Patents

일체식 열교환을 사용하는 개선된 촉매구조물(improved catalyst structure employing integral heat exchange)

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KR970701825A
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에이. 댈라 베타 랄프
도루 쇼지
케이. 이 데이비드
에이. 매그노 스코트
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앨 에이 제크미네크
캐탈리티카 인코퍼레이티드
다나카 세이이치로
다나카 기킨조쿠 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 개선된 촉매구조물 및 촉매연소와 같은 고도의 발열과정에서의 그것의 사용이다. 이 개선된 촉매 구조물은 촉매가 피복되거나(14) 아니면 촉매가 없는(16) 길이방향 배치된 인접반응통로 또는 채널의 배열로 일체식 열교환을 사용하는데, 여기서 촉매피복된 채널(14)의 구조는 무촉매채널(16)과 달라서 촉매연소와 같은 발열반응과정에 적용될때 원하는 반응이 촉매채널(14)에서 촉진되고 무촉매채널(16)에서 실질적으로 제한되도록 되고 있다.

Description

일체식 열교환을 사용하는 개선된 촉매구조물(IMPROVED CATALYST STRUCTURE EMPLOYING INTEGRAL HEAT EXCHANGE)
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제4도, 제5도, 제6도, 제7도 및 제8도는 본 발명의 촉매구조물의 여러가지 구조를 나타낸다.

Claims (70)

  1. 유통기체 반응혼합물의 통과를 위해 다수의 인접하게 배치된 길이방향 채널을 형성하는 다수의 공통의 벽으로 구성된 내열성 지지물질로 이루어지는 촉매구조물로서, 채널의 적어도 일부는 내부표면의 적어도 일부에 반응혼합물에 대한 촉매로 피복되고 나머지 채널은 내부표면에 촉매로 피복되지 않아서 촉매피복된 채널의 내부표면은 인접한 촉매없는 채널의 내부표면과 열교환관계에 있도록 되어 있고 촉매피복된 채널은 촉매없는 채널에 의해 형성된 유동통로 보다 반응혼합물에 대한 더 비틀린 유동통로를 형성하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  2. 제1항에 있어서, 촉매피복된 채널은 단면적의 변화, 방향의 변화 또는 단면적과 길이방향축을 따른 방향 둘다의 변화의 조합을 통해 주기적으로 변경되어, 촉매피복된 채널에서 기체상 반응혼합물의 적어도 일부의 유동방향이 촉매피복된 채널을 통과함에 따라 적어도 다수의 지점에서 변화되는 한편 촉매없는 채널은 길이방향축을 따라 변경되지 않은 단면적을 가지며 실질적으로 직선이어서 촉매없는 채널을 통한 기체상 반응혼합물의 유동방향은 실질적으로 변경되지 않는 것을 특징으로 하는 촉매.
  3. 제2항에 있어서, 촉매피복된 채널은 채널의 길이방향축을 따라 채널벽의 안팎으로 반복된 굽힘을 통해서 또는 채널의 길이방향을 따라 다수의 지점에 놓이는 플랩, 배플 또는 방해물의 사용을 통해서 단면적이 변화되어 기체상 반응혼합물 유동방향을 부분적으로 방해하는 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  4. 제3항에 있어서, 촉매피복된 채널의 벽의 안팎으로 반복된 굽힘을 포개어 끼워지지 않는 방식으로 쌓아올려진 골진시트를 사용하여 오늬모양패턴으로 골진 촉매피복된 채널로 달성되는 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  5. 제4항에 있어서, 촉매피복된 채널과 촉매없는 채널은 반복되는 3층구조로 형성되는데, 편평한 영역에 의해 분리된 길이방향 피크를 갖는 골진시트의 제1층이 골진시트의 길이를 따라 오늬모양패턴을 형성하는 인접한 길이방향 리지와 골로서 파형이 형성되는 골진시트로 구성되는 제2층위에 쌓아올려지고, 제2층은 골진금속시트의 길이를 따라 오늬모양패턴을 형성하는 인접한 길이방향 리지와 골로서 파형이 형성되는 골진금속시트로 구성되는 제3층 위로 포개어 끼워지지 않는 식으로 쌓아올려지며, 반응혼합물을 위한 촉매는 제1층의 바닥부쪽과 제3층의 상부쪽에 피복되어, 반복되는 구조의 제1층이 다음의 인접하는 반복되는 3층구조의 제3층 아래에 쌓아올려지는 방식으로 설치될때 촉매없는 채널이 형성되고, 반복되는 3층구조의 제1층의 바닥부와 제2층의 상부사이와 제2층의 바닥부와 제3층의 상부사이에 촉매피복된 채널이 형성되는 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  6. 기체 반응혼합물의 통과를 위해 다수의 인접하게 배치된 길이방향 채널을 형성하는 다수의 공통의 벽으로 구성된 내열성 지지물질로 이루어지는 촉매구조물로서, 채널의 적어도 일부는 내부표면의 적어도 일부에 반응 혼합물에 대한 촉매로 피복되고 나머지 채널은 내부표면에 촉매로 피복되지 않아서 촉매피복된 채널의 내부표면은 인접한 촉매없는 채널의 내부표면과 열교환관계에 있도록 되어 있고, (a) 촉매피복된 채널은 촉매없는 채널보다 더 작은 평균수력직경(Dh)을 가지며, (b) 촉매피복된 채널은 촉매없는 채널보다 더 높은 막열전달계수(h)을 가지며, (c) 촉매피복된 채널은 촉매없는 채널에 의해 형성된 유동통로보다 반응혼합물에 대해 더 비틀린 유동통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  7. 제6항에 있어서, 촉매피복된 채널에 대한 평균 Dh를 촉매없는 채널의 평균 Dh로 나눈 수치비율은 약 0.15 내지 약 0.9인 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  8. 제7항에 있어서, 촉매피복된 채널에 대한 평균 Dh를 촉매없는 채널의 평균 Dh로 나눈 것은 약 0.3 내지 약 0.8인 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  9. 제6항에 있어서, 촉매피복된 채널에 대한 막열전달계수(h)를 촉매없는 채널에 대한 막열전달계수(h)로 나눈 비율 또는 h(촉매)/h(무촉매)는 약 1.1 내지 약 7인 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  10. 제9항에 있어서, h(촉매)/h(무촉매)는 약 1.3 내지 약 4인 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  11. 제6항에 있어서, 촉매피복된 채널과 촉매없는 채널간의 열전달 표면적을 구조물의 전체채널부피로 나눈 것은 약 0.5㎜-1보다 큰 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  12. 제11항에 있어서, 촉매피복된 채널과 촉매없는 채널간의 열전달 표면적을 전체채널 부피로 나눈 것은 약 0.5 내지 약 2㎜-1의 범위인 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  13. 제12항에 있어서, 촉매피복된 채널과 촉매없는 채널간의 열전달 표면적을 전체채널 부피로 나눈 것은 약 0.5 내지 약 1.5㎜-1의 범위인 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  14. 제11항, 제12항, 제13항 중 어느 한 항에 있어서, h(촉매)/h(무촉매)는 약 1.1 내지 약 7이고 촉매피복된 채널의 평균 Dh를 촉매없는 채널의 평균 Dh로 나눈 비율이 약 0.15 내지 약 0.9인 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  15. 제11항, 제12항, 제13항 중 어느 한 항에 있어서, h(촉매)/h(무촉매) 비율은 약 1.3 내지 약 4이고 촉매피복된 채널의 평균 Dh를 촉매없는 채널의 평균 Dh로 나눈 비율이 약 0.3 내지 약 0.8인 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  16. 기체 반응혼합물의 통과를 위해 다수의 인접하게 배치된 길이방향 채널을 형성하는 다수의 공통의 벽으로 구성된 내열성 지지물질로 이루어지는 촉매구조물로서, 채널의 적어도 일부는 내부표면의 적어도 일부에 반응혼합물에 대한 촉매로 피복되고 나머지 채널은 내부표면에 촉매로 피복되지 않아서 촉매피복된 채널의 내부표면은 인접한 촉매없는 채널의 내부표면과 열교환관계에 있도록 되어 있고 촉매피복된 채널은 촉배없는 채널의 h보다 적어도 1.5배 더 큰 막열전달계수(h)을 가지며 촉매피복된 채널은 촉매구조물의 전체열린 정면적의 약 20% 내지 약 80%를 나타내는 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  17. 제16항에 있어서, 촉매피복된 채널에 대한 h를 촉매없는 채널에 대한 h로 나눈 것은 약 1.5 내지 약 7인 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  18. 기체 반응혼합물의 통과를 위해 다수의 인접하게 배치된 길이방향 채널을 형성하는 다수의 공통의 벽으로 구성된 내열성 지지물질로 이루어지는 촉매구조물로서, 채널의 적어도 일부는 내부표면의 적어도 일부에 반응혼합물에 대한 촉매로 피복되고 나머지 채널은 내부표면에 촉매로 피복되지 않아서 촉매피복된 채널의 내부표면은 인접한 촉매없는 채널의 내부표면과 열교환관계에 있도록 되어 있고 촉매피복된 채널은 촉매없는 채널보다 더 낮은 평균수력직경(Dh)을 가지며 촉매피복된 채널에 대한 평균 Dh를 촉매없는 채널에 대한 평균 Dh로 나눈 수치비율은 촉매피복된 채널의 열린정면 면적을 촉매없는 채널의 열린정면면적으로 나눈 수치비율보다 더 작은 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  19. 제18항에 있어서, 촉매피복된 채널의 열린정면면적은 촉매구조물의 전체 열린정면면적의 약 20% 내지 약 80%를 나타내는 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  20. 제1항, 제6항, 제14항 및 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 촉매없는 채널의 크기 및 수와 비교한 촉매피복된 채널의 크기 및 수는 반응혼합물 유량에 접근가능한 채널부피의 약 35% 내지 70%가 촉매피복된 채널에 있도록 하는 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  21. 제20항에 있어서, 반응혼합물 유량에 접근가능한 채널부피의 약 50%가 촉매피복된 채널에 있도록 하는 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  22. 반응혼합물의 통과를 위해 다수의 인접하게 배치된 길이방향 채널을 형성하는 다수의 공통의 벽으로 구성된 내열성 지지물질로 이루어지는 촉매구조물로서, 채널의 적어도 일부는 내부표면의 적어도 일부에 반응 혼합물에 대한 촉매로 피복되고 나머지 채널은 내부표면에 촉매로 피복되지 않아서 촉매피복된 채널의 내부표면은 인접한 촉매없는 채널의 내부표면과 열교환관계에 있도록 되어 있고, (a) 촉매피복된 채널은 촉매없는 채널보다 더 높은 막열전달계수(h)을 가지며, (b) 촉매피복된 채널은 촉매없는 채널보다 더 작은 평균수력직경(Dh)을 가지며, (c) 촉매피복된 채널에 대한 평균 Dh를 촉매없는 채널에 대한 평균 Dh로 나눈 수치비율은 촉매피복된 채널의 열린정면면적을 촉매없는 채널의 열린정면면적으로 나눈 수치비율보다 더 작은 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  23. 제22항에 있어서, 촉매피복된 채널에 대한 평균 Dh를 촉매없는 채널의 평균 Dh로 나눈 수치비율은 약 0.15 내지 약 0.9인 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  24. 제23항에 있어서, 촉매피복된 채널에 대한 평균 Dh를 촉매없는 채널의 평균 Dh로 나눈 것은 약 0.3 내지 약 0.8인 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  25. 제22항에 있어서, 촉매피복된 채널에 대한 막열전달계수(h)를 촉매없는 채널에 대한 막열전달계수(h)로 나눈 비율 또는 h(촉매)/h(무촉매)는 약 1.1 내지 약 7인 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  26. 제25항에 있어서, h(촉매)/h(무촉매)는 약 1.3 내지 약 4인 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  27. 제22항에 있어서, 촉매피복된 채널과 촉매없는 채널간의 열전달 표면적을 구조물의 전체채널부피로 나눈 것은 약 0.5㎜-1보다 큰 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  28. 제27항에 있어서, 촉매피복된 채널과 촉매없는 채널간의 열전달 표면적을 전체채널 부피로 나눈 것은 약 0.5 내지 약 2㎜-1의 범위인 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  29. 제28항에 있어서, 촉매피복된 채널과 촉매없는 채널간의 열전달 표면적을 전체채널 부피로 나눈 것은 약 0.5 내지 약 1.5㎜-1의 범위인 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  30. 제27항, 제28항, 제29항 중 어느 한 항에 있어서, h(촉매)/h(무촉매) 비율은 약 1.1 내지 약 7이고 촉매피복된 채널의 평균 Dh를 촉매없는 채널의 평균 Dh로 나눈 비율이 약 0.15 내지 약 0.9인 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  31. 제27항, 제28항, 제29항 중 어느 한 항에 있어서, h(촉매)/h(무촉매) 비율은 약 1.3 내지 약 4이고 촉매피복된 채널의 평균 Dh를 촉매없는 채널의 평균 Dh로 나눈 비율이 약 0.3 내지 약 0.8인 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  32. 제22항 또는 제27항에 있어서, 촉매없는 채널의 크기 및 수와 비교한 촉매피복된 채널의 크기 및 수는 반응혼합물 유량에 접근가능한 채널부피의 약 35% 내지 70%가 촉매피복된 채널에 있도록 하는 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  33. 제32항에 있어서, 반응혼합물 유량에 접근가능한 채널부피의 약 50%가 촉매피복된 채널에 있도록 하는 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  34. 기체 반응혼합물의 통과를 위해 다수의 인접하게 배치된 길이방향 채널을 형성하는 다수의 공통의 벽으로 구성된 내열성 지지물질로 이루어지는 촉매구조물로서, 채널의 적어도 일부는 내부표면의 적어도 일부에 반응혼합물에 대한 촉매로 피복되고 나머지 채널은 내부표면에 촉매로 피복되지 않아서 촉매피복된 채널의 내부표면은 인접한 촉매없는 채널의 내부표면과 열교환관계에 있도록 되어 있고, (a) 촉매피복된 채널은 촉매없는 채널보다 더 높은 막열전달계수(h)을 가지며 (b) 전체 반응혼합물 유량의 50% 이상이 촉매피복된 채널을 통하는 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  35. 기체 반응혼합물의 통과를 위해 다수의 인접하게 배치된 길이방향 채널을 형성하는 다수의 공통의 벽으로 구성된 내열성 지지물질로 이루어지는 촉매구조물로서, 채널의 적어도 일부는 내부표면의 적어도 일부에 반응혼합물에 대한 촉매로 피복되고 나머지 채널은 내부표면에 촉매로 피복되지 않아서 촉매피복된 채널의 내부표면은 인접한 촉매없는 채널의 내부표면과 열교환관계에 있도록 되어 있고, (a) 촉매피복된 채널은 촉매없는 채널보다 1.2이상의 인자만큼 더 높은 막열전달계수(h)을 가지며 (b) 전체 반응혼합물 유량의 40%이상, 50% 미만이 촉매피복된 채널을 통하는 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  36. 기체 반응혼합물의 통과를 위해 다수의 인접하게 배치된 길이방향 채널을 형성하는 다수의 공통의 벽으로 구성된 내열성 지지물질로 이루어지는 촉매구조물로서, 채널의 적어도 일부는 내부표면의 적어도 일부에 반응혼합물에 대한 촉매로 피복되고 나머지 채널은 내부표면에 촉매로 피복되지 않아서 촉매피복된 채널의 내부표면은 인접한 촉매없는 채널의 내부표면과 열교환관계에 있도록 되어 있고, (a) 촉매피복된 채널은 촉매없는 채널보다 1.3이상의 인자만큼 더 높은 막열전달계수(h)을 가지며 (b) 전체 반응혼합물 유량의 30%이상, 40% 미만이 촉매피복된 채널을 통하는 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  37. 기체 반응혼합물의 통과를 위해 다수의 인접하게 배치된 길이방향 채널을 형성하는 다수의 공통의 벽으로 구성된 내열성 지지물질로 이루어지는 촉매구조물로서, 채널의 적어도 일부는 내부표면의 적어도 일부에 반응혼합물에 대한 촉매로 피복되고 나머지 채널은 내부표면에 촉매로 피복되지 않아서 촉매피복된 채널의 내부표면은 인접한 촉매없는 채널의 내부표면과 열교환관계에 있도록 되어 있고, (a) 촉매피복된 채널은 촉매없는 채널보다 1.5이상의 인자만큼 더 높은 막열전달계수(h)을 가지며 (b) 전체 반응혼합물 유량의 20%이상, 30% 미만이 촉매피복된 채널을 통하는 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  38. 기체 반응혼합물의 통과를 위해 다수의 인접하게 배치된 길이방향 채널을 형성하는 다수의 공통의 벽으로 구성된 내열성 지지물질로 이루어지는 촉매구조물로서, 채널의 적어도 일부는 내부표면의 적어도 일부에 반응혼합물에 대한 촉매로 피복되고 나머지 채널은 내부표면에 촉매로 피복되지 않아서 촉매피복된 채널의 내부표면은 인접한 촉매없는 채널의 내부표면과 열교환관계에 있도록 되어 있고, (a) 촉매피복된 채널은 촉매없는 채널보다 2.0이상의 인자만큼 더 높은 막열전달계수(h)을 가지며 (b) 전체 반응혼합물 유량의 10%이상, 20% 미만이 촉매피복된 채널을 통하는 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  39. 제34항, 제35항, 제36항, 제37항, 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 촉매피복된 채널은 촉매없는 채널보다 더 작은 평균수력직경(Dh)을 갖는 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  40. 연소성혼합물의 통과를 위해 다수의 인접하게 배치된 길이방향 채널을 형성하는 다수의 공통의 벽으로 구성된 내열성 지지물질로 이루어지는 촉매구조물로서, 채널의 적어도 일부는 내부표면의 적어도 일부에 연소성혼합물을 산화하기에 적합한 촉매로 피복되고 나머지 채널은 내부표면에 촉매로 피복되지 않아서 촉매피복된 채널의 내부표면은 인접한 촉매없는 채널의 내부표면과 열교환관계에 있도록 되어 있고, (a) 촉매피복된 채널은 촉매없는 채널보다 더 높은 막열전달계수(h)을 가지며, (b) 촉매피복된 채널은 촉매없는 채널보다 더 작은 평균수력직경(Dh)을 가지며, (c) 촉매피복된 채널은 촉매없는 채널에 의해 형성된 유동통로보다 연소성혼합물에 대해 더 비틀린 유동통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  41. 연소성혼합물의 통과를 위해 다수의 인접하게 배치된 길이방향 채널을 형성하는 다수의 공통의 벽으로 구성된 내열성 지지물질로 이루어지는 촉매구조물로서, 채널의 적어도 일부는 내부표면의 적어도 일부에 연소성혼합물을 산화하기에 적합한 촉매로 피복되고 나머지 채널은 내부표면에 촉매로 피복되지 않아서 촉매피복된 채널의 내부표면은 인접한 촉매없는 채널의 내부표면과 열교환관계에 있도록 되어 있고, (a) 촉매피복된 채널은 촉매없는 채널보다 더 높은 막열전달계수(h)을 가지며, (b) 촉매피복된 채널은 촉매없는 채널보다 더 작은 평균수력직경(Dh)을 가지며, (c) 촉매피복된 채널에 대한 평균 Dh를 촉매없는 채널에 대한 평균 Dh로 나눈 수치비율은 촉매피복된 채널의 열린정면면적을 촉매없는 채널의 열린정면면적으로 나눈 수치비율보다 더 작은 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  42. 제40항 또는 제41항에 있어서, 전체 연소성혼합물 유량의 약 35% 내지 70%가 촉매피복된 채널을 통하는 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  43. 제40항 또는 제41항에 있어서, 전체 연소성혼합물 유량의 약 50%가 촉매피복된 채널을 통하는 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  44. 제40항 또는 제41항에 있어서, 촉매피복된 채널과 촉매없는 채널간의 열전달 표면적을 구조물의 전체채널부피로 나눈 것은 약 0.5㎜-1보다 큰 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  45. 제44항에 있어서, 촉매피복된 채널의 평균 Dh를 촉매없는 채널의 평균 Dh로 나눈 비율이 약 0.15 내지 약 0.9인 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  46. 제45항에 있어서, 촉매피복된 채널의 평균 Dh를 촉매없는 채널의 평균 Dh로 나눈 비율이 약 0.3 내지 약 0.8인 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  47. 제45항에 있어서, 촉매피복된 채널에 대한 h를 촉매없는 채널에 대한 h로 나눈 비율 또는 h(촉매)/h(무촉매)는 약 1.1 내지 약 7인 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  48. 제46항에 있어서, 촉매피복된 채널에 대한 H를 촉매없는 채널에 대한 h로 나눈 비율 또는 h(촉매)/h(무촉매)는 약 1.3 내지 약 4인 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  49. 제42항에 있어서, 지지물질은 세라믹물질, 내열성 무기산화물, 금속간물질, 탄화물, 질화물 및 금속물질로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  50. 제49항에 있어서, 무기산화물은 실리카, 마그네시아, 알루미나, 티타니아, 지르코니아 및 그의 혼합물로부터 선택되며 금속물질은 알루미늄, 고온금속합금, 스테인레스강 및 알루미늄함유강 및 알루미늄함유 합금으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  51. 제49항에 있어서, 촉매는 한가지 이상의 백금속 원소인 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  52. 제51항에 있어서, 촉매는 팔라듐 또는 팔라듐과 백금의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  53. 제51항에 있어서, 지지물질은 지지체의 적어도 일부에 지르코니아, 티타니아, 알루미나, 실리카 또는 다른 내화금속산화물의 애벌피복을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  54. 제53항에 있어서, 애벌피복은 알루미나, 실리카 또는 알루미나와 실리카의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  55. 제53항에 있어서, 애벌피복은 지르코니아로 이루어지는 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  56. 제53항에 있어서, 촉매는 애벌피복상의 팔라듐 또는 팔라듐과 백금의 혼합물인 것을 특징으로 하는 촉매구조물.
  57. (a) 연료와 산소함유기체를 혼합하여 연소성혼합물을 형성하는 단계, (b) 혼합물을, 연소성혼합물의 통과를 위해 다수의 인접하게 배치된 길이방향 채널을 형성하는 다수의 공통의 벽으로 구성된 내열성 지지물질로 이루어지는 촉매구조물로서, 채널의 적어도 일부는 내부표면의 적어도 일부에 연소성혼합물을 산화하기에 적합한 촉매로 피복되고 나머지 채널은 내부표면에 촉매로 피복되지 않아서 촉매피복된 채널의 내부표면은 인접한 촉매없는 채널의 내부표면과 열교환관계에 있도록 되어 있고, (a) 촉매피복된 채널은 촉매없는 채널보다 더 높은 막열전달계수(h)을 가지며, (b) 촉매피복된 채널은 촉매없는 채널보다 더 작은 평균수력직경(Dh)을 가지며, (c) 촉매피복된 채널은 촉매없는 채널에 의해 형성된 유동통로보다 연소성혼합물에 대해 더 비틀린 유동통로를 형성하는 촉매구조물과 접촉시키는 단계로 이루어지는 연소성혼합물의 연소방법.
  58. (a) 연료화 산소함유기체를 혼합하여 연소성혼합물을 형성하는 단계, (b) 혼합물을, 연소성혼합물의 통과를 위해 다수의 인접하게 배치된 길이방향 채널을 형성하는 다수의 공통의 벽으로 구성된 내열성 지지물질로 이루어지는 촉매구조물로서, 채널의 적어도 일부는 내부표면의 적어도 일부에 연소성혼합물을 산화하기에 적합한 촉매로 피복되고 나머지 채널은 내부표면에 촉매로 피복되지 않아서 촉매피복된 채널의 내부표면은 인접한 촉매없는 채널의 내부표면과 열교환관계에 있도록 되어 있고, (ⅰ) 촉매피복된 채널은 촉매없는 채널보다 더 높은 막열전달계수(h)을 가지며, (ⅱ) 촉매피복된 채널은 촉매없는 채널보다 더 작은 평균수력직경(Dh)을 가지며, (ⅲ) 촉매피복된 채널에 대한 평균 Dh를 촉매없는 채널에 대한 평균 Dh로 나눈 수치 비율은 촉매피복된 채널의 열린정면면적을 촉매없는 채널의 열린정면면적으로 나눈 수치비율보다 더 작은 촉매구조물과 접촉시키는 단계로 이루어지는 연소성혼합물의 연소방법.
  59. 제57항 또는 제58항에 있어서, 촉매피복된 채널과 촉매없는 채널간의 열전달 표면적을 구조물의 전체채널부피로 나눈 것은 약 0.5㎜-1보다 큰 것을 특징으로 하는 촉매 구조물.
  60. 제59항에 있어서, 촉매지지체를 통한 연소성혼합물 유량의 분포는 연소성혼합물의 약 35% 내지 약 70%가 촉매피복된 채널을 통과하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  61. 제60항에 있어서, 연소성혼합물의 약 50%가 촉매피복된 채널을 통과하는 것을 특징으로 하는 방법.
  62. 제57항, 제58항, 제59항 및 제60항 중 어느 한 항에 있어서, 촉매지지체는 세라믹물질, 내열무기산화물, 금속간물질, 탄화물, 질화물 또는 금속물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  63. 제62항에 있어서, 촉매지지체는 알루미늄, 고온합금, 스테인레스강, 알루미늄을 함유하는 합금 및 알루미늄을 함유하는 철합금으로 구성되는 부류로부터 선택되는 금속물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  64. 제63항에 있어서, 촉매지지체는 알루미늄을 함유하는 철 또는 비철합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  65. 제64항에 있어서, 촉매지지체는 지지체의 적어도 일부에 지르코니아, 티타니아, 알루미나, 실리카 또는 내화금속산화물의 애벌피복을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  66. 제65항에 있어서, 금속촉매지지체는 지지체의 적어도 일부에 지르코니아 애벌피복을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  67. 제66항에 있어서, 촉매물질은 한가지 이상의 백금속 원소인 것을 특징으로 하는 방법.
  68. 제67항에 있어서, 촉매물질은 팔라듐으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  69. 제68항에 있어서, 연소성혼합물은 900℃위의 이론단열 연소온도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  70. 제57항 또는 제58항에 있어서, 연소성혼합물은 촉매구조물과 접촉하여 부분적으로 연소되며 연소혼합물이 촉매구조물을 통과한 후 균일한 연소지대에서 연소가 완결되는 것을 특징으로 하는 방법.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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