RU2372556C2 - Method of burning hydrocarbon fuels (versions) and catalysts to this end - Google Patents

Method of burning hydrocarbon fuels (versions) and catalysts to this end Download PDF

Info

Publication number
RU2372556C2
RU2372556C2 RU2008101879/06A RU2008101879A RU2372556C2 RU 2372556 C2 RU2372556 C2 RU 2372556C2 RU 2008101879/06 A RU2008101879/06 A RU 2008101879/06A RU 2008101879 A RU2008101879 A RU 2008101879A RU 2372556 C2 RU2372556 C2 RU 2372556C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
fuel
zone
temperature
catalytic
Prior art date
Application number
RU2008101879/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008101879A (en
Inventor
Зинфер Ришатович Исмагилов (RU)
Зинфер Ришатович Исмагилов
Надежда Васильевна Шикина (RU)
Надежда Васильевна Шикина
Светлана Анатольевна Яшник (RU)
Светлана Анатольевна Яшник
Валентин Николаевич Пармон (RU)
Валентин Николаевич Пармон
Борис Исаевич Брайнин (RU)
Борис Исаевич Брайнин
Владимир Миронович Захаров (RU)
Владимир Миронович Захаров
Константин Матвеевич Хритов (RU)
Константин Матвеевич Хритов
Олег Николаевич Фаворский (RU)
Олег Николаевич Фаворский
Original Assignee
Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук, Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" filed Critical Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук
Priority to RU2008101879/06A priority Critical patent/RU2372556C2/en
Publication of RU2008101879A publication Critical patent/RU2008101879A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2372556C2 publication Critical patent/RU2372556C2/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method of burning hydrocarbon fuel involves passing initial fuel through several catalyst zones using a catalyst packet containing two catalystes: Pd-containing catalyst for initiating the combustion process of the fuel-air mixture and a catalyst for stable combustion of the fuel-air mixture. Burning takes place in two catalyst zones, which are distinguished by layer porosity, composition of catalysts and their activity in hydrocarbon oxidation reactions: the catalyst used in the 1st zone has layer porosity between 0.45 and 0.60 and contains PdO and/or Pd, deposited on granular aluminium oxide, modified with oxides of rare-earth elements, particularly cerium and/or lanthanum, with palladium content between 0.5 and 2.5 wt %; the catalyst used in the 2nd zone is a granular oxide catalyst with layer porosity between 0.4 and 0.53, containing active component in form of 3 to 20 wt % manganese oxide or 20 to 90 wt % manganese hexaaluminate, or an oxide catalyst, modified with PdO and/or Pd in amount of 0.1 to 2.5 wt %. Initiation of the combustion process of the fuel-air mixture, which contains 1.0 to 6.0 vol % methane, takes place on the catalyst in the 1st zone at temperature between 250 and 530°C; stable combustion of the fuel-air mixture takes place on the catalyst in the 2nd zone at input temperature between 450 and 800°C, wherein temperature of waste gases at the outlet of the catalyst packet is between 750 and 950°C. The height ratio of the 1st and 2nd catalyst zones in the packet is between 0.1/0.9 and 0.2/0.8. To control the burning of the hydrocarbon fuel, a layer of inert material is placed between the 1st and 2nd zones, where this material can be granular aluminium oxide or corundum. Height of the layer of inert material is 0.025 to 0.15 of the height of the entire packet.
EFFECT: provision for environmental safety of waste gases and stable combustion of natural gas.
17 cl

Description

Изобретение относится к каталитическим технологиям, а именно к каталитическому сжиганию природного газа, и может быть использовано в каталитических камерах сгорания газотурбинных силовых установок транспортных средств, газотурбинных энергетических установок, в газоперекачивающих агрегатах и других устройствах для обеспечения экологической безопасности отработанных газов и стабильности процесса сжигания природного газа. В изобретении предлагаются высокотемпературные катализаторы, предназначенные для сжигания природного газа в каталитических камерах сгорания газовых турбин. Предлагаемые катализаторы могут быть использованы также в других высокотемпературных процессах сжигания природных углеводородных топлив.The invention relates to catalytic technologies, namely to the catalytic combustion of natural gas, and can be used in the catalytic combustion chambers of gas turbine power plants of vehicles, gas turbine power plants, gas pumping units and other devices to ensure environmental safety of exhaust gases and stability of the natural gas combustion process . The invention provides high temperature catalysts for burning natural gas in catalytic combustion chambers of gas turbines. The proposed catalysts can also be used in other high-temperature combustion processes of natural hydrocarbon fuels.

Главным преимуществом процесса каталитического сгорания является возможность контролировать процесс горения и температурный профиль в зоне реакции каталитических камер сгорания газотурбинных силовых установок, что позволяет избежать образования оксидов азота, образующихся при гомогенном горении (выше 1300 К). В ряде патентов (WO 9531675; US 5248251, B01J 23/44, F23C 13/00, 28.09.93; US 6015285, B01J 23/44, 18.01.2000; JP 07293833 и др.) описаны способы контроля температуры при сжигании углеводородных топлив, преимущественно метана и природного газа, в каталитических камерах сгорания газовых турбин. Такими способами являются использование обедненной топливно-воздушной смеси, ступенчатое горение, контролируемое горение с использованием одного или более катализаторов. Многостадийное (зонное) сжигание топлива в каталитических камерах сгорания имеет ряд преимуществ, поскольку этот способ обеспечивает температуру отработанных газов, необходимую для дальнейшей подачи на газотурбинную установку (750-1300°С), устойчивое горение топлива, полноту сгорания топлива и экологическую чистоту отработанных газов (отсутствие СО, углеводородов и NO). Контроль температурного профиля в многостадийном сжигании топлива, обычно 2- или 3-стадийном, осуществляется главным образом путем вариации активности катализатора в различных зонах каталитической камеры сгорания. Процесс стадийного сжигания углеводородных топлив на катализаторе в камере сгорания газовых турбин может быть реализован несколькими способами.The main advantage of the catalytic combustion process is the ability to control the combustion process and the temperature profile in the reaction zone of the catalytic combustion chambers of gas turbine power plants, which avoids the formation of nitrogen oxides formed during homogeneous combustion (above 1300 K). A number of patents (WO 9531675; US 5248251, B01J 23/44, F23C 13/00, 09/28/93; US 6015285, B01J 23/44, 01/18/2000; JP 07293833, etc.) describe methods of temperature control during the combustion of hydrocarbon fuels , mainly methane and natural gas, in the catalytic combustion chambers of gas turbines. Such methods are the use of a depleted fuel-air mixture, stepwise combustion, controlled combustion using one or more catalysts. Multi-stage (zone) combustion of fuel in catalytic combustion chambers has several advantages, since this method provides the temperature of the exhaust gases necessary for further supply to the gas turbine unit (750-1300 ° C), stable combustion of the fuel, the completeness of fuel combustion and the environmental cleanliness of the exhaust gases ( lack of CO, hydrocarbons and NO). The control of the temperature profile in multi-stage combustion of fuel, usually 2- or 3-stage, is carried out mainly by varying the activity of the catalyst in different zones of the catalytic combustion chamber. The process of staged combustion of hydrocarbon fuels on a catalyst in a combustion chamber of gas turbines can be implemented in several ways.

Сжигание на блочном катализаторе с неактивными каналами. Американскими фирмами Catalytica (US 5248251, F23D 3/40, 28.09.1993; RU 2161755, F23D 1418, 10.01.2001) и Westinghouse Electric Corp. (US 4870824, F23R 3/40, 03.10.89) предложено подавать топливно-воздушную смесь на блочный катализатор, который состоит попеременно из каналов с активным компонентом и без него. Если поверхностная реакция в канале с катализатором протекает даже в диффузионном режиме, разогрева до адиабатической температуры пламени не происходит, поскольку тепло передается в инертный канал блока. Топливно-воздушная смесь, выходящая из инертных каналов, сжигается на выходе из блочного катализатора.Burning on a block catalyst with inactive channels. American firms Catalytica (US 5248251, F23D 3/40, 09/28/1993; RU 2161755, F23D 1418, 01/10/2001) and Westinghouse Electric Corp. (US 4870824, F23R 3/40, 03.10.89) it is proposed to supply the air-fuel mixture to the block catalyst, which consists alternately of channels with and without an active component. If the surface reaction in the channel with the catalyst proceeds even in the diffusion mode, heating to adiabatic temperature of the flame does not occur, since heat is transferred to the inert channel of the block. The air-fuel mixture leaving the inert channels is burned at the outlet of the block catalyst.

Сжигание с использованием диффузионного слоя. В патенте US 5248251, F23D 3/40, 28.09.1993 предложено использовать диффузионный барьер для снижения температуры на катализаторе, который готовят путем нанесения инертного покрытия на поверхность катализатора. Покрытие снижает диффузию топлива к поверхности катализатора и снижает конверсию топлива на катализаторе, что препятствует перегреву катализатора.Combustion using a diffusion layer. In the patent US 5248251, F23D 3/40, 09/28/1993 proposed to use a diffusion barrier to reduce the temperature on the catalyst, which is prepared by applying an inert coating on the surface of the catalyst. The coating reduces the diffusion of fuel to the surface of the catalyst and reduces the conversion of fuel on the catalyst, which prevents the catalyst from overheating.

Сжигание на катализаторе с различным уровнем активности. В патентах US 5601426, F02M 27/02, 11.02.1997; US 5248251, F23D 3/40, 28.09.1993) предложено применение многосекционного катализатора с различным уровнем активности, позволяющим осуществлять процесс сжигания в кинетически контролируемом режиме. Каталитическую активность регулируют, варьируя концентрацию благородного металла (в основном палладия) в интервале от 5 до 20 мас.% или природу активного компонента (благородный металл, оксиды переходных металлов).Burning on a catalyst with different levels of activity. In patents US 5601426, F02M 27/02, 02/11/1997; US 5248251, F23D 3/40, 09/28/1993) proposed the use of a multi-section catalyst with different levels of activity, allowing the combustion process in a kinetically controlled mode. The catalytic activity is regulated by varying the concentration of the noble metal (mainly palladium) in the range from 5 to 20 wt.% Or the nature of the active component (noble metal, transition metal oxides).

Процесс сжигания углеводородного топлива в каталитических камерах сгорания газотурбинных силовых и энергетических установок проводят при 750-1300°С, давлении 1-20 атм и скоростях потока выше 250000 ч-1, поэтому практическую значимость для процессов высокотемпературного сжигания в газотурбинных установках, бойлерах и т.п. имеют низкая температура зажигания топливно-воздушной смеси, высокая активность и термостабильность катализатора, низкое гидравлическое сопротивление. Вышеописанным требованиям к катализаторам высокотемпературного сжигания природных топлив удовлетворяют Pd-содержащие катализаторы и оксидные катализаторы со структурой гексаалюмината и перовскита.The process of burning hydrocarbon fuel in the catalytic combustion chambers of gas turbine power and energy plants is carried out at 750-1300 ° C, a pressure of 1-20 atm and flow rates above 250,000 h -1 , therefore, it is of practical importance for high-temperature combustion processes in gas turbine plants, boilers, etc. P. have a low ignition temperature of the fuel-air mixture, high activity and thermal stability of the catalyst, low hydraulic resistance. The above requirements for high temperature combustion catalysts for natural fuels are met by Pd-containing catalysts and oxide catalysts with a hexaaluminate and perovskite structure.

Наиболее широко используемыми для процессов сжигания природного газа в каталитических камерах сгорания газовых турбин являются катализаторы на основе Pd/PdO, нанесенных на керамические оксидные носители, такие как: Al2O3, модифицированный оксидами РЗЭ и ЩЗЭ; ZrO2; SnO2 (US 5405260, B01D 53/86, B01J 23/38, 11.04.95; US 5259754, B01D 53/86, B01J 23/38, 09.11.93; US 5741467, B01D 53/94, B01J 23/63, 21.04.98; US 6620761, B01J 23/44, 16.09.2003; JP 8054121, F23R 3/40, B01D 53/86, 27.02.96). Считается, что использование в качестве носителя оксида циркония является предпочтительным, поскольку обеспечивает низкую температуру зажигания и долговременную стабильность работы Pd-содержащего катализатора при повышенных температурах (US 5259754, US 5405260). Однако технология получения оксида циркония является дорогостоящей. Содержание палладия в катализаторах обычно варьируют в широких пределах 2-25 мас.% (US 5248251, F23D 3/40, 28.09.1993). В большинстве случаев катализатор получают нанесением PdO или его предшественника на огнеупорный носитель с последующим прокаливанием, при этом высокотемпературное прокаливание при 960°С в окислительной атмосфере при давлении 2 атм (JP 08243391) обеспечивает высокую и стабильную окислительную активность при 700-1000°С.The most widely used processes for burning natural gas in catalytic combustion chambers of gas turbines are Pd / PdO based catalysts supported on ceramic oxide supports, such as: Al 2 O 3 modified with REE and SCE oxides; ZrO 2 ; SnO 2 (US 5405260, B01D 53/86, B01J 23/38, 04/11/95; US 5259754, B01D 53/86, B01J 23/38, 11/09/93; US 5741467, B01D 53/94, B01J 23/63, 04/21/98; US 6620761, B01J 23/44, 09/16/2003; JP 8054121, F23R 3/40, B01D 53/86, 02/27/96). It is believed that the use of zirconium oxide as a carrier is preferable because it provides a low ignition temperature and long-term stability of the Pd-containing catalyst at elevated temperatures (US 5259754, US 5405260). However, the technology for producing zirconium oxide is expensive. The palladium content in the catalysts usually varies over a wide range of 2-25 wt.% (US 5248251, F23D 3/40, 09/28/1993). In most cases, the catalyst is prepared by depositing PdO or its precursor on a refractory carrier, followed by calcination, while high-temperature calcination at 960 ° C in an oxidizing atmosphere at a pressure of 2 atm (JP 08243391) provides a high and stable oxidative activity at 700-1000 ° C.

Например, в патентах US 5741467, B01D 53/94, B01J 23/63, 21.04.98; JP 8054121, F23R 3/40, B01D53/86, 27.02.96 предлагаются Pd-вые катализаторы, содержащие Pd/PdO, нанесенные на оксид алюминия, модифицированный CeO2 и/или La2O3, в US 5750458, B01J 23/63, 12.05.98 - каталитический состав, содержащий PdO и один или более оксидов РЗЭ: Се, La, Nd, Pr, и/или Sm, нанесенный на огнеупорный носитель. В патенте US 6284210, B01J 23/89, F23C 13/00, 04.09.2001 описан высокоактивный катализатор, содержащий Се (0.3-20 мас.%), Fe (0,01-3,5 мас.%) и Pt и/или Pd (12-20 г/л), нанесенные на блочный носитель на основе α, δ-, η-, γ-, κ-, χ-, ρ-, θ-Al2O3, SiO2, алюмосиликаты, TiO2, ZrO2 и их смесей.For example, in patents US 5741467, B01D 53/94, B01J 23/63, 04.21.98; JP 8054121, F23R 3/40, B01D53 / 86, 02/27/96 offer Pd catalysts containing Pd / PdO supported on alumina modified with CeO 2 and / or La 2 O 3 in US 5750458, B01J 23/63 12.05.98 - a catalytic composition containing PdO and one or more REE oxides: Ce, La, Nd, Pr, and / or Sm supported on a refractory carrier. In the patent US 6284210, B01J 23/89, F23C 13/00, 09/04/2001 describes a highly active catalyst containing Ce (0.3-20 wt.%), Fe (0.01-3.5 wt.%) And Pt and / or Pd (12-20 g / l) deposited on a block carrier based on α, δ-, η-, γ-, κ-, χ-, ρ-, θ-Al 2 O 3 , SiO 2 , aluminosilicates, TiO 2 , ZrO 2 and mixtures thereof.

В группе патентов US 5880059, B01D 53/86, B01J 23/34, 09.03.99; RU 2086298, B01J 27/70, 10.08.97; RU 2080920, B01J 23/745, 10.06.97; RU 2185238, B01J 23/34, 20.07.2002 и других для процессов высокотемпературного сжигания природного газа предлагаются катализаторы на основе оксидов переходных металлов, перовскитов и гексаалюминатов. В патентах RU 2086298, 2080920 предлагается катализатор на основе оксидов металла IV периода, например Ni, Со, Fe Mn, нанесенных на пористый керамический носитель в виде многоканального монолита, катализатор обеспечивает полноту сгорания топлива, высокую температуру излучения и долговечность. В патенте RU 2185238 описан способ модифицирования марганецалюмооксидного катализатора добавками оксидов Mg, La, Се или их смесью для повышения термостабильности катализатора при температурах его использования 1100-1300°С с одновременным увеличением срока службы катализатора. В патентах JP 2078438, US 5830822, US 6015285, US 6060420 предлагаются катализаторы на основе гексаалюминатов, например La0,5Sr0,5MnAl11O19 и La0,2Sr0,8MnAl11O19. Катализаторы обладают высокой активностью и длительным сроком службы, однако в большинстве случаев катализатор необходимо активировать в восстановительной среде (водородом).In the group of patents US 5880059, B01D 53/86, B01J 23/34, 09.03.99; RU 2086298, B01J 27/70, 08/10/97; RU 2080920, B01J 23/745, 06/10/97; RU 2185238, B01J 23/34, 07/20/2002 and others for high-temperature combustion of natural gas, catalysts based on transition metal oxides, perovskites and hexaaluminates are proposed. Patents RU 2086298, 2080920 offer a catalyst based on period IV metal oxides, for example, Ni, Co, Fe Mn deposited on a porous ceramic carrier in the form of a multichannel monolith, the catalyst provides complete combustion of the fuel, high radiation temperature and durability. Patent RU 2185238 describes a method for modifying a manganese-aluminum oxide catalyst with the addition of Mg, La, Ce oxides or a mixture thereof to increase the thermal stability of the catalyst at temperatures of its use of 1100-1300 ° C while increasing the life of the catalyst. Patents JP 2078438, US 5830822, US 6015285, US 6060420 offer hexaaluminate catalysts, for example La 0.5 Sr 0.5 MnAl 11 O 19 and La 0.2 Sr 0.8 MnAl 11 O 19 . The catalysts have high activity and a long service life, however, in most cases, the catalyst must be activated in a reducing medium (hydrogen).

Перечисленные катализаторы существенно различаются по каталитической активности и могут быть использованы в разных зонах каталитического пакета, обеспечивая стадийное сжигание природных топлив в кинетическом режиме, требуемую полноту сгорания и необходимую для подачи на газовую турбину температуру отработанных газов.The listed catalysts differ significantly in catalytic activity and can be used in different zones of the catalytic package, providing stage-by-stage burning of natural fuels in kinetic mode, the required completeness of combustion and the temperature of the exhaust gases required for supplying the gas turbine.

Например, в патенте JP 62041511, F23R 3/40, B01J 023/40, 23.02.1987 предложена каталитическая система для высокотемпературного сжигания, с небольшой потерей давления и длительным сроком службы, в которой каталитический слой с активными компонентами Pd, Pt и NiO расположен во фронтальной части, а другой каталитический слой с активным компонентом Pt расположен в задней части.For example, JP 62041511, F23R 3/40, B01J 023/40, 02.23.1987, proposes a catalytic system for high-temperature combustion, with a small pressure loss and a long service life, in which a catalytic layer with active components Pd, Pt and NiO is located the front part, and another catalytic layer with the active component Pt is located in the rear part.

В патентах JP 7293833, F23D 14/18, B01J 35/02, 10.11.1995; JP 7293835, F23D 14/18, B01J 23/00, 10.11.1995 описан процесс 2-стадийного каталитического сжигания, принцип которого основан на использовании 2-х разных катализаторов в 1-й и 2-й зонах реактора. Первая стадия сжигания идет на PdO, нанесенном на носитель, включающий оксиды РЗМ и сложный оксид Al, Si, Ti и Zr; вторая - на PdO и оксидах, выбранных из: MgO, ZrCh, оксиды РЗМ на носителе, включающем оксиды РЗМ и оксид Al, Si, Ti, и Zr. На второй стадии также возможно использовать катализатор, включающий La-содержащий перовскит общей формулы La1-xAxMe1-aO3 (0<x<0.6).In the patents JP 7293833, F23D 14/18, B01J 35/02, 10.11.1995; JP 7293835, F23D 14/18, B01J 23/00, 11/10/1995 a 2-stage catalytic combustion process is described, the principle of which is based on the use of 2 different catalysts in the 1st and 2nd reactor zones. The first stage of combustion is carried out on PdO supported on a carrier comprising REM oxides and complex oxide Al, Si, Ti and Zr; the second on PdO and oxides selected from: MgO, ZrCh, REM oxides on a support including REM oxides and Al, Si, Ti, and Zr oxide. In the second stage, it is also possible to use a catalyst comprising an La-containing perovskite of the general formula La 1-x A x Me 1-a O 3 (0 <x <0.6).

Аналогичный способ каталитического сжигания газов, содержащих в основном метан, предлагается в патенте US 6015285, B01J8/02, 18.01.2000. В 1-й зоне протекает сжигание части топлива при температуре не выше 800°С на катализаторе PdO, нанесенном на γ-Al2O3, стабилизированный La2O3, СеО2 или ВаО; или на La2O3-гексаалюминат. 1-я зона сжигания ограничена диффузионным слоем из α-Al2O3 или La2O3-11Al2O3 гексаалюмината. Полное сжигание топлива протекает во 2-й зоне на катализаторе, выбранном из группы La0,5Sr0,5MnAl11O19, PdO/La2O3-11Al2O3, La0,2Sr0,8MnAl11O19.A similar method for the catalytic combustion of gases containing mainly methane is proposed in the patent US 6015285, B01J8 / 02, 01/18/2000. In the 1st zone, part of the fuel is burned at a temperature not exceeding 800 ° C on a PdO catalyst supported on γ-Al 2 O 3 stabilized with La 2 O 3 , CeO 2 or BaO; or on La 2 O 3 -hexaaluminate. The 1st combustion zone is limited by a diffusion layer of α-Al 2 O 3 or La 2 O 3 -11Al 2 O 3 hexaaluminate. Complete combustion of fuel takes place in the 2nd zone on a catalyst selected from the group La 0.5 Sr 0.5 MnAl 11 O 19 , PdO / La 2 O 3 -11Al 2 O 3 , La 0.2 Sr 0.8 MnAl 11 O 19 .

Газовые турбины работают при высоких линейных скоростях потоков (>250000 ч-1), поэтому для снижения сопротивления каталитического слоя необходимо использовать высокопроницаемые катализаторы. Вследствие этого катализатор наносят на поверхность проницаемого керамического или металлического носителя, при этом использование металлических блоков, обладающих высокой прочностью, предпочтительнее. Например, в патенте US 6620761, B01J 23/44, 16.09.2003 описан суспензионный метод нанесения Pd-Zi-O2-содержащей композиции на металлическую фольгу, при этом Pd-ZrO2 суспензию получают, смешивая нитрат Pd с раствором алкил-аммоний гидроксида и гидроксидом Zr. Суспензия обладает высокой активностью и хорошей адгезией к металлической поверхности, однако является дорогостоящей. Следует отметить, что многосекционный каталитический пакет может быть собран из одного блока, на который нанесено несколько каталитических композиций разной активности, или из нескольких блоков, на которые нанесены каталитические композиции разной активности.Gas turbines operate at high linear flow rates (> 250,000 h -1 ), therefore, to reduce the resistance of the catalytic layer, it is necessary to use highly permeable catalysts. As a result, the catalyst is applied to the surface of a permeable ceramic or metal carrier, and the use of metal blocks having high strength is preferable. For example, US Pat. No. 6,620,761, B01J 23/44, 09.16.2003, describes a suspension method for applying a Pd-Zi-O 2 -containing composition to a metal foil, wherein the Pd-ZrO 2 suspension is prepared by mixing Pd nitrate with a solution of alkyl ammonium hydroxide and hydroxide Zr. The suspension has a high activity and good adhesion to a metal surface, but is expensive. It should be noted that a multi-section catalytic package can be assembled from one block onto which several catalytic compositions of different activity are applied, or from several blocks onto which catalytic compositions of different activity are applied.

Ближайшим по технической сущности к заявляемому и достигаемому результату является способ многостадийного сжигания природного газа, описанный в серии патентов фирмы Catalytica (US 5326253, B01D 53/86, B01J 23/38, 05.07.94; RU 2161755, F23D 14/18, 10.01.2001). Суть способа заключается в разделении процесса горения на 2-4 стадии, так что температура катализатора и средняя температура газа контролируется выбором состава и структуры катализатора, включая структуры, в которых часть горючей смеси ингибируется при контакте с каталитическим материалом с помощью диффузионного барьера или некаталитических каналов (поверхности интегрального обмена). Для инициирования процесса горения катализатор подогревают до температуры 325°С, при которой начинается заметное окисление метана в топливно-воздушной смеси и температура газа резко повышается. Состав и конструкцию катализатора для каждой каталитической зоны реактора подбирают так, чтобы обеспечить температуру отработанного газа на выходе из первой зоны не более 800°С, преимущественно 500-650°С, из второй зоны - около 750-800°С, если есть 3-я каталитическая зона (850-1050°С), и выше температуры самовоспламенения, если желательна зона гомогенного горения.The closest in technical essence to the claimed and achieved result is a method of multi-stage combustion of natural gas, described in a series of patents of the company Catalytica (US 5326253, B01D 53/86, B01J 23/38, 07/07/94; RU 2161755, F23D 14/18, 10.01. 2001). The essence of the method is to separate the combustion process into 2-4 stages, so that the temperature of the catalyst and the average gas temperature are controlled by the choice of the composition and structure of the catalyst, including structures in which part of the combustible mixture is inhibited by contact with the catalytic material using a diffusion barrier or non-catalytic channels ( integral exchange surface). To initiate the combustion process, the catalyst is heated to a temperature of 325 ° C, at which a noticeable oxidation of methane in the fuel-air mixture begins and the gas temperature rises sharply. The composition and design of the catalyst for each catalytic zone of the reactor is selected so as to ensure the temperature of the exhaust gas at the outlet of the first zone is not more than 800 ° C, mainly 500-650 ° C, from the second zone - about 750-800 ° C, if there is 3- I have a catalytic zone (850-1050 ° C), and higher than the auto-ignition temperature, if a homogeneous combustion zone is desired.

В первой зоне реактора используется палладиевый катализатор, нанесенный на керамический или металлический блочный носитель (100 яч/дюйм2). Содержание палладия в первой зоне колеблется от 0,1 до 25 мас.%, преимущественно 1,5-6,2 мас.%, что достаточно для обеспечения высокой активности при высоких объемных скоростях газового потока, устойчивости к воздействию повышенных температур и реакционной среды. Неуправляемое горение контролируется переходом PdO в Pd или путем добавления на поверхность катализатора диффузионного барьерного слоя на основе оксидов алюминия, кремния, циркония или титана. Вторая зона принимает несгоревший газ из первой зоны и обеспечивает дальнейшее контролируемое горение, происходящее в присутствии каталитической структуры, обладающей способностью к теплообмену и обеспечивающей интегральный теплообмен. Катализатор предпочтительно содержит Pd-содержащую композицию, которую преимущественно наносят на одну сторону металлического носителя, в результате чего часть каналов не имеют каталитического покрытия. Металлический носитель готовят из нержавеющей стали или сплавов, содержащих алюминий, в виде сот, спиральных роликов, рифленого листа или других конфигураций, имеющих продольные каналы. Такая конструкция катализатора благодаря высокой теплопроводности обеспечивает хороший теплообмен, рассеивая тепло реакции на газовые потоки.In the first zone of the reactor, a palladium catalyst supported on a ceramic or metal block support (100 mesh / inch 2 ) is used. The palladium content in the first zone ranges from 0.1 to 25 wt.%, Mainly 1.5-6.2 wt.%, Which is sufficient to ensure high activity at high volumetric gas flow rates, resistance to high temperatures and the reaction medium. Uncontrolled combustion is controlled by the transition of PdO to Pd or by adding a diffusion barrier layer based on oxides of aluminum, silicon, zirconium, or titanium to the surface of the catalyst. The second zone receives unburned gas from the first zone and provides further controlled combustion occurring in the presence of a catalytic structure with the ability to heat transfer and providing integral heat transfer. The catalyst preferably contains a Pd-containing composition, which is preferably applied on one side of the metal support, as a result of which some of the channels are not coated with a catalyst. The metal support is prepared from stainless steel or alloys containing aluminum, in the form of honeycombs, spiral rollers, corrugated sheet or other configurations having longitudinal channels. This design of the catalyst due to its high thermal conductivity provides good heat transfer, dissipating the heat of reaction to gas streams.

В третьей зоне предпочтительно использование термостабильных при высоких температурах катализаторов, например Pt-содержащего катализатора (20 мас.% Pt в виде сульфида на Al2O3) или катализатора на основе оксидов металлов VIII группы.In the third zone, it is preferable to use thermostable catalysts at high temperatures, for example, a Pt-containing catalyst (20 wt.% Pt in the form of sulfide on Al 2 O 3 ) or a catalyst based on Group VIII metal oxides.

Зона гомогенного горения обеспечивает требуемую температуру, около 1260°С. Время нахождения газа в ней 11-12 мсек для обеспечения полного сгорания (СО менее 10 м.д.) и для достижения адиабатической температуры.The homogeneous combustion zone provides the required temperature, about 1260 ° C. The gas residence time in it is 11-12 ms to ensure complete combustion (CO less than 10 ppm) and to achieve an adiabatic temperature.

Преимуществом способа является получение отработавших газов с низкой концентрацией СО (не более 10 м.д.) и NOx при температуре, пригодной для использования в газовой турбине, паровом котле или печи. Основным недостатком способа является высокое содержание палладия в каталитическом пакете (до 6.2 мас.% Pd), трудоемкость приготовления металлических носителей и нанесения на них каталитических покрытий, что приводит к существенному удорожанию способа. Кроме того, металлические носители характеризуются низкой термической стабильностью, сопровождающейся термической коррозией, особенно в присутствии паров воды, что приводит к разрушению катализатора, уносу благородных металлов и, как следствие, потере каталитической активности, и сокращению срока службы катализатора.The advantage of the method is the production of exhaust gases with a low concentration of CO (not more than 10 ppm) and NO x at a temperature suitable for use in a gas turbine, steam boiler or furnace. The main disadvantage of this method is the high palladium content in the catalytic bag (up to 6.2 wt.% Pd), the complexity of preparing metal carriers and applying catalytic coatings on them, which leads to a significant increase in the cost of the method. In addition, metal supports are characterized by low thermal stability, accompanied by thermal corrosion, especially in the presence of water vapor, which leads to the destruction of the catalyst, entrainment of noble metals and, as a result, loss of catalytic activity, and shorten the life of the catalyst.

Задача, решаемая изобретением: разработка экологически чистого способа сжигания углеводородных топлив, в том числе природного газа, в каталитических камерах сгорания газотурбинных силовых установок транспортных средств и газотурбинных энергетических установок с использованием высокоактивных и термостабильных катализаторов с низким содержанием благородных металлов.The problem solved by the invention: the development of an environmentally friendly method of burning hydrocarbon fuels, including natural gas, in the catalytic combustion chambers of gas turbine power plants of vehicles and gas turbine power plants using highly active and thermostable catalysts with a low content of noble metals.

Это достигается созданием в каталитической камере сгорания двух или более каталитических зон, различающихся порозностью и каталитической активностью в реакции окисления углеводородных топлив, например метана. Комбинирование нескольких каталитических зон позволяет проводить процесс сжигания углеводородных топлив в несколько стадий и контролировать процесс сжигания.This is achieved by creating in the catalytic combustion chamber two or more catalytic zones differing in porosity and catalytic activity in the oxidation reaction of hydrocarbon fuels, for example methane. The combination of several catalytic zones allows the process of burning hydrocarbon fuels in several stages and control the combustion process.

Предложен способ сжигания углеводородного топлива (первый вариант), заключающийся в пропускании исходного топлива через несколько каталитических зон с использованием каталитического пакета, включающего два катализатора: Pd-содержащий катализатор для инициирования процесса горения топливно-воздушной смеси и катализатор для устойчивого горения топливно-воздушной смеси, сжигание осуществляют в двух каталитических зонах, которые различаются порозностью слоя, составами катализаторов и их каталитической активностью в реакциях окисления углеводородов: в 1-й зоне используют катализатор, обеспечивающий порозность слоя 0,45-0,60 и содержащий PdO и/или Pd, нанесенные на гранулированный оксид алюминия, модифицированный оксидами редкоземельных элементов (РЗЭ), в частности церия и/или лантана, с содержанием палладия 0,5-2,5 мас.%; во 2-й зоне используют гранулированный оксидный катализатор с порозностью слоя 0,40-0,53, содержащий в качестве активного компонента 3-20 мас.% оксидов марганца или 20-90 мас.% гексаалюмината марганца, или оксидный катализатор, модифицированный PdO и/или Pd в количестве 0,1-2,5 мас.%.A method for burning hydrocarbon fuel (the first option) is proposed, which consists in passing the initial fuel through several catalytic zones using a catalytic package comprising two catalysts: a Pd-containing catalyst to initiate the combustion of the air-fuel mixture and a catalyst for the stable combustion of the air-fuel mixture, combustion is carried out in two catalytic zones, which differ in the porosity of the layer, the composition of the catalysts and their catalytic activity in oxidation reactions hydrocarbons: in the 1st zone, a catalyst is used that provides a porosity of 0.45-0.60 and containing PdO and / or Pd supported on granular alumina modified with rare earth oxides (REE), in particular cerium and / or lanthanum, with a palladium content of 0.5-2.5 wt.%; in the 2nd zone, a granular oxide catalyst with a porosity of 0.40-0.53, containing 3-20 wt.% manganese oxides or 20-90 wt.% manganese hexaaluminate, or an oxide catalyst modified with PdO and / or Pd in an amount of 0.1-2.5 wt.%.

Инициирование процесса горения топливно-воздушной смеси, содержащей 1,0-6,0 об.% метана, осуществляют на катализаторе 1-й зоны при температуре 250-530°С; устойчивое горение топливно-воздушной смеси осуществляют на катализаторе во 2-й зоне при входной температуре 450-800°С, при этом температура отработанных газов на выходе из каталитического пакета составляет 750-950°С.The initiation of the combustion process of the fuel-air mixture containing 1.0-6.0 vol.% Methane is carried out on the catalyst of the 1st zone at a temperature of 250-530 ° C; stable combustion of the air-fuel mixture is carried out on the catalyst in the 2nd zone at an inlet temperature of 450-800 ° C, while the temperature of the exhaust gases at the outlet of the catalytic package is 750-950 ° C.

Соотношение высот 1-й и 2-й каталитических зон в пакете составляет 0,1/0,9-0,2/0,8.The ratio of the heights of the 1st and 2nd catalytic zones in the package is 0.1 / 0.9-0.2 / 0.8.

Для контроля за процессом сжигания углеводородного топлива между 1-й и 2-й зоной помещают слой инертного материала, в качестве которого используют гранулированный оксид алюминия или корунд, при этом высота слоя инертного материала составляет 0,025-0,15 от высоты всего пакета.To control the process of burning hydrocarbon fuel between the 1st and 2nd zone, a layer of inert material is placed, which is used as granular alumina or corundum, while the height of the inert material layer is 0.025-0.15 of the height of the entire package.

Предложен способ сжигания углеводородного топлива (второй вариант), заключающийся в пропускании исходного топлива через несколько каталитических зон с использованием каталитического пакета, включающего два катализатора: Pd-содержащий катализатор для инициирования процесса горения топливно-воздушной смеси и катализатор для устойчивого горения топливно-воздушной смеси, сжигание осуществляют в трех каталитических зонах, которые различаются порозностью слоя, составами катализаторов и их каталитической активностью в реакциях окисления углеводородов: в 1-й зоне используют катализатор, обеспечивающий порозность слоя 0,45-0,60 и содержащий PdO и/или Pd, нанесенные на гранулированный оксид алюминия, модифицированный оксидами редкоземельных элементов, в частности церия и/или лантана, с содержанием палладия 0,5-2,5 мас.%; во 2-й зоне используют гранулированный оксидный катализатор с порозностью слоя 0,40-0,53, содержащий в качестве активного компонента 3-20 мас.% оксидов марганца или 20-90 мас.% гексаалюмината марганца, или оксидный катализатор, модифицированный PdO и/или Pd в количестве 0,1-2,5 мас.%, и на выходе из каталитического пакета для дожигания несгоревших углеводородов и обеспечения необходимой температуры отработанных газов размещают узкий слой высокоактивного катализатора с порозностью 0,42-0,45, содержащего PdO и/или Pd на алюмооксидном носителе, модифицированном оксидом редкоземельного элемента, или содержащего гексаалюминат марганца, модифицированный PdO и/или Pd, содержание палладия составляет 0,5-1,5 мас.%.A method is proposed for burning hydrocarbon fuel (second option), which consists in passing the initial fuel through several catalytic zones using a catalytic package comprising two catalysts: a Pd-containing catalyst for initiating the combustion of the air-fuel mixture and a catalyst for the stable combustion of the air-fuel mixture, combustion is carried out in three catalytic zones, which differ in the porosity of the layer, the composition of the catalysts and their catalytic activity in oxidation reactions hydrocarbons: in the 1st zone, a catalyst is used that provides a layer porosity of 0.45-0.60 and contains PdO and / or Pd supported on granular alumina modified with rare earth oxides, in particular cerium and / or lanthanum, containing palladium 0.5-2.5 wt.%; in the 2nd zone, a granular oxide catalyst with a porosity of 0.40-0.53, containing 3-20 wt.% manganese oxides or 20-90 wt.% manganese hexaaluminate, or an oxide catalyst modified with PdO and / or Pd in an amount of 0.1-2.5 wt.%, and at the exit of the catalytic package for burning off unburned hydrocarbons and ensuring the required temperature of the exhaust gases, a narrow layer of highly active catalyst with a porosity of 0.42-0.45 containing PdO and / or Pd on an alumina carrier, modified a rare earth oxide, or manganese-containing hexaaluminate modified PdO and / or Pd, Pd content is 0.5-1.5 wt.%.

Инициирование процесса горения топливно-воздушной смеси, содержащей 1,0-6,0 об.% метана, осуществляют на катализаторе 1-й зоны при температуре 250-530°С; устойчивое горение топливно-воздушной смеси осуществляют на катализаторе во 2-й зоне при входной температуре 450-900°С, дожигание несгоревших углеводородов и продуктов неполного окисления углеводородов проводят на катализаторе 3-й зоны, при этом температура отработанных газов на выходе из каталитического пакета составляет 800-950°С.The initiation of the combustion process of the fuel-air mixture containing 1.0-6.0 vol.% Methane is carried out on the catalyst of the 1st zone at a temperature of 250-530 ° C; stable combustion of the air-fuel mixture is carried out on the catalyst in the 2nd zone at an inlet temperature of 450-900 ° C, afterburning of unburned hydrocarbons and products of incomplete oxidation of hydrocarbons is carried out on the catalyst of the 3rd zone, while the temperature of the exhaust gases at the outlet of the catalytic package is 800-950 ° C.

Соотношение высот 1-й, 2-й и 3-й каталитических зон в пакете составляет 0,05/0,9/0,05-0,1/0,8/0,1.The ratio of the heights of the 1st, 2nd and 3rd catalytic zones in the package is 0.05 / 0.9 / 0.05-0.1 / 0.8 / 0.1.

Для контроля за процессом сжигания углеводородного топлива между 1-й и 2-й зоной помещают слой инертного материала, в качестве которого используют гранулированный оксид алюминия или корунд, при этом высота слоя инертного материала составляет 0,025-0,15 от высоты всего пакета.To control the process of burning hydrocarbon fuel between the 1st and 2nd zone, a layer of inert material is placed, which is used as granular alumina or corundum, while the height of the inert material layer is 0.025-0.15 of the height of the entire package.

Предложен катализатор для инициирования процесса горения топливно-воздушной смеси (первая зона), содержащий PdO и/или Pd и оксиды редкоземельных элементов, нанесенные на алюмооксидной носитель, для приготовления катализатора в качестве носителя используют γ-оксид алюминия или смесь γ-Al2O3 и χ-Al2O3, γ-Al2O3 и δ-Al2O3, γ-Al2O3 и θ-Al2O3; содержание палладия в катализаторе составляет 0,5-2,5 мас.%, оксида редкоземельного элемента, преимущественно La и/или Се, 0-15 мас.%, оксид алюминия остальное, катализатор активируют путем термообработки в окислительной или восстановительной среде при температуре 800-1000°С.A catalyst is proposed for initiating the combustion process of a fuel-air mixture (first zone) containing PdO and / or Pd and rare-earth oxides supported on an alumina support. For the preparation of the catalyst, γ-alumina or a mixture of γ-Al 2 O 3 are used as a support. and χ-Al 2 O 3 , γ-Al 2 O 3 and δ-Al 2 O 3 , γ-Al 2 O 3 and θ-Al 2 O 3 ; the palladium content in the catalyst is 0.5-2.5 wt.%, rare earth oxide, mainly La and / or Ce, 0-15 wt.%, the rest is aluminum oxide, the catalyst is activated by heat treatment in an oxidizing or reducing environment at a temperature of 800 -1000 ° C.

Катализатор 1-й зоны может иметь форму колец с диаметром 6-15 мм, длиной 6-15 мм и диаметром отверстия 2-8 мм; или цилиндров диаметром 3-8 и длиной 6-7 мм; или сфер диаметром 3-7 мм.The catalyst of the 1st zone may be in the form of rings with a diameter of 6-15 mm, a length of 6-15 mm and a hole diameter of 2-8 mm; or cylinders with a diameter of 3-8 and a length of 6-7 mm; or spheres with a diameter of 3-7 mm.

Предложен катализатор для устойчивого горения топливно-воздушной смеси (вторая зона), содержащий гексаалюминат марганца, для приготовления катализатора используют гранулированный оксид алюминия, катализатор готовят методом пропитки носителя растворами солей марганца и лантана с последующим прокаливанием при температуре 900-1100°С, содержание гексаалюмината марганца в катализаторе составляет 20-90 мас.%, преимущественно 50-70 мас.%, оксид алюминия остальное.A catalyst is proposed for the stable combustion of a fuel-air mixture (second zone) containing manganese hexaaluminate. Granulated alumina is used to prepare the catalyst, the catalyst is prepared by impregnating the support with solutions of manganese and lanthanum salts, followed by calcination at a temperature of 900-1100 ° C, the content of manganese hexaaluminate in the catalyst is 20-90 wt.%, mainly 50-70 wt.%, the rest is aluminum oxide.

Катализатор 2-й зоны может иметь форму колец с диаметром 6-15 мм, длиной 6-15 мм и диаметром отверстия 2-5 мм; или цилиндров диаметром 3-5 и длиной 6-7 мм; или сфер диаметром 3-5 мм.The catalyst of the 2nd zone may be in the form of rings with a diameter of 6-15 mm, a length of 6-15 mm and a hole diameter of 2-5 mm; or cylinders with a diameter of 3-5 and a length of 6-7 mm; or spheres with a diameter of 3-5 mm.

Предложен катализатор для устойчивого горения топливно-воздушной смеси (вторая зона) и дожигания несгоревших углеводородов (третья зона), содержащий гексаалюминат марганца и PdO и/или Pd, для приготовления катализатора используют гранулированный оксид алюминия, катализатор готовят методом пропитки носителя растворами солей марганца, лантана и палладия с последующим прокаливанием при температуре 900-1100°С, содержание гексаалюмината марганца в катализаторе составляет 20-90 мас.%, Pd 0,1-2,5 мас.%, оксид алюминия остальное.A catalyst is proposed for stable combustion of a fuel-air mixture (second zone) and afterburning of unburned hydrocarbons (third zone) containing manganese hexaaluminate and PdO and / or Pd. Granulated alumina is used to prepare the catalyst, the catalyst is prepared by impregnating the support with solutions of manganese salts, lanthanum and palladium, followed by calcination at a temperature of 900-1100 ° C, the content of manganese hexaaluminate in the catalyst is 20-90 wt.%, Pd 0.1-2.5 wt.%, the rest is aluminum oxide.

Катализатор может иметь форму колец с диаметром 6-15 мм, длиной 6-15 мм и диаметром отверстия 2-5 мм; или цилиндров диаметром 3-5 и длиной 6-7 мм; или сфер диаметром 3-5 мм.The catalyst may be in the form of rings with a diameter of 6-15 mm, a length of 6-15 mm and a hole diameter of 2-5 mm; or cylinders with a diameter of 3-5 and a length of 6-7 mm; or spheres with a diameter of 3-5 mm.

Предложен катализатор для устойчивого горения топливно-воздушной смеси (вторая зона), содержащий оксиды марганца, для приготовления катализатора используют гранулированный оксид алюминия, имеющий фазовый состав γ-Al2O3 или смесь γ-Al2O3 и χ-Al2O3 или смесь γ-Al2O3 и θ-Al2O3, катализатор готовят методом пропитки носителя растворами солей марганца с последующим прокаливанием при температуре 500-1100°С, содержание оксидов марганца в катализаторе составляет 3-20 мас.%, преимущественно 5-12 мас.%, оксид алюминия остальное.A catalyst for the stable combustion of a fuel-air mixture (second zone) containing manganese oxides is proposed. Granulated alumina having a phase composition of γ-Al 2 O 3 or a mixture of γ-Al 2 O 3 and χ-Al 2 O 3 is used to prepare the catalyst or a mixture of γ-Al 2 O 3 and θ-Al 2 O 3 , the catalyst is prepared by impregnating the carrier with solutions of manganese salts, followed by calcination at a temperature of 500-1100 ° C, the content of manganese oxides in the catalyst is 3-20 wt.%, mainly 5 -12 wt.%, The rest is aluminum oxide.

Оксиды марганца находятся в виде индивидуальных оксидов MnO2, Mn2O3, Mn3O4 или их смесей или в виде твердого раствора катионов марганца в оксиде алюминия.Manganese oxides are in the form of individual oxides MnO 2 , Mn 2 O 3 , Mn 3 O 4, or mixtures thereof, or as a solid solution of manganese cations in alumina.

В первой зоне реактора используют высокоактивный катализатор, обеспечивающий низкую температуру зажигания топливно-воздушной смеси (I стадия процесса сжигания) и инициирование процесса сжигания во второй зоне (за счет разогрева топливно-воздушной смеси в результате выделения тепла при сжигании метана). Во второй зоне реактора используют термостабильный катализатор, устойчивый к воздействию высоких температур (вплоть до 1100°С) и обеспечивающий стабильное горение и полноту окисления углеводородного топлива, несгоревшего в первой зоне, и продуктов неполного окисления до безвредных соединений - диоксида углерода и воды (II стадия процесса сжигания). Варьирование порозности каталитических слоев и их каталитической активности позволяет обеспечивать требуемую температуру отработанных газов (750-1200°С) и глубину сжигания углеводородного топлива (не более 10 м.д. СО). Кроме того, использование гранулированных катализаторов различной геометрии обеспечивает повышение давления в камере за счет гидравлического сопротивления потоку газов. Повышение давления приводит к повышению температуры фазового перехода PdO в Pd и снижению температуры гомофазного горения топливно-воздушной смеси, что позволяет обеспечивать высокую активность Pd-катализатора в более широкой температурной зоне. Повышение давления может привести к увеличению количества СО в продуктах процесса сжигания, в этом случае рекомендуется организация 3-й каталитической зоны из высокоактивного катализатора, обеспечивающего дожигание продуктов неполного окисления топлива (III стадия процесса сжигания).In the first zone of the reactor, a highly active catalyst is used that provides a low ignition temperature of the fuel-air mixture (stage I of the combustion process) and initiates the combustion process in the second zone (by heating the fuel-air mixture as a result of heat generation during methane combustion). In the second zone of the reactor, a thermostable catalyst is used, which is resistant to high temperatures (up to 1100 ° C) and provides stable combustion and oxidation of hydrocarbon fuel unburned in the first zone and products of incomplete oxidation to harmless compounds - carbon dioxide and water (stage II combustion process). Varying the porosity of the catalytic layers and their catalytic activity allows us to provide the required temperature of the exhaust gases (750-1200 ° C) and the depth of combustion of hydrocarbon fuels (not more than 10 ppm СО). In addition, the use of granular catalysts of various geometry provides an increase in pressure in the chamber due to hydraulic resistance to gas flow. An increase in pressure leads to an increase in the temperature of the phase transition of PdO to Pd and a decrease in the temperature of homophase combustion of the fuel-air mixture, which allows for high activity of the Pd catalyst in a wider temperature zone. An increase in pressure can lead to an increase in the amount of CO in the products of the combustion process; in this case, it is recommended to organize the 3rd catalytic zone from a highly active catalyst that provides afterburning of products of incomplete oxidation of the fuel (stage III of the combustion process).

Предлагаемые способы двух- и трехстадийного сжигания углеводородного топлива, предназначенные для каталитических камер сгорания газотурбинных силовых и энергетических установок, обеспечиваютThe proposed methods of two- and three-stage combustion of hydrocarbon fuels, designed for catalytic combustion chambers of gas turbine power and power plants, provide

- окисление топливно-воздушных смесей при начальной температуре от 250°С и не более 530°С;- oxidation of fuel-air mixtures at an initial temperature of 250 ° C and not more than 530 ° C;

- полноту сжигания топлива не менее 99,9%;- the completeness of fuel combustion is not less than 99.9%;

- концентрацию в отработанных газах монооксида углерода не более 10 ррm; углеводородов не более 10 ppm; оксидов азота не более 2-3 ppm;- the concentration in the exhaust gases of carbon monoxide is not more than 10 ppm; hydrocarbons not more than 10 ppm; nitrogen oxides not more than 2-3 ppm;

- температуру отработанных газов на выходе из камеры сгорания не менее 750°С.- the temperature of the exhaust gases at the outlet of the combustion chamber is at least 750 ° C.

Предлагаемые способы двух- и трехстадийного сжигания углеводородных топлив позволяет существенно снизить содержание Pd в каталитическом пакете без снижения технологических показателей. Кроме того, предлагаемая технология обладает высокой термической стабильностью и устойчивостью к воздействию температур не менее 950°С.The proposed methods of two- and three-stage combustion of hydrocarbon fuels can significantly reduce the content of Pd in the catalytic package without reducing technological parameters. In addition, the proposed technology has high thermal stability and resistance to temperatures of at least 950 ° C.

Катализатор 1-й зоны обеспечивает инициирование процесса горения топливно-воздушной смеси при низкой температуре (250-530°С) и разогрев газовой смеси до температур 450-800°С. Катализатор характеризуется низким содержанием Pd. Повышение активности достигается варьированием соединения-предшественника Pd и проведением высокотемпературной обработки в воздушной или реакционной среде.The catalyst of the 1st zone provides the initiation of the combustion process of the fuel-air mixture at low temperature (250-530 ° C) and heating the gas mixture to temperatures of 450-800 ° C. The catalyst is characterized by a low content of Pd. An increase in activity is achieved by varying the Pd precursor compound and performing high temperature treatment in an air or reaction medium.

Катализатор 2-й зоны обеспечивает устойчивое горение в интервале температур 450-800°С. Для повышения каталитической активности оксидный катализатор может быть промодифицирован добавкой палладия, при этом регулирование каталитической активности (следовательно, состава и температуры отработанных газов) достигается варьированием концентрации Pd или его распределения по грануле. Равномерное, «корочковое» или «внутрикольцевое» распределение палладия по грануле обеспечивают путем использования различных предшественников палладия, например палладийхлористоводородной кислоты, палладия нитрата или ацетата, тетрааммоний-палладия нитрата или хлорида, и других соединений палладия.The catalyst of the 2nd zone provides stable combustion in the temperature range 450-800 ° C. To increase the catalytic activity, the oxide catalyst can be modified with the addition of palladium, while the regulation of the catalytic activity (therefore, the composition and temperature of the exhaust gases) is achieved by varying the concentration of Pd or its distribution over the granule. A uniform, “crust” or “intramole” palladium granule distribution is achieved by using various palladium precursors, for example palladium hydrochloric acid, palladium nitrate or acetate, tetraammonium palladium nitrate or chloride, and other palladium compounds.

В случае необходимости каталитический пакет может быть дополнен 3-й зоной, в которой протекает дожигание несгоревшего углеводородного топлива (метана) и продуктов его неполного окисления, а также достигается требуемая температура отработанных газов. Катализатор 3-й зоны имеет высокую термостабильность и активность, которая обеспечивается синергетическим эффектом в каталитической активности гексаалюмината марганца и палладия. Повышение активности достигается варьированием соединения-предшественника Pd и его содержания.If necessary, the catalytic package can be supplemented with a third zone in which the afterburning of unburned hydrocarbon fuel (methane) and products of its incomplete oxidation takes place, and the required temperature of the exhaust gases is also achieved. The catalyst of the 3rd zone has high thermal stability and activity, which is ensured by the synergistic effect in the catalytic activity of manganese hexaaluminate and palladium. An increase in activity is achieved by varying the Pd precursor compound and its content.

Ниже приведены примеры приготовления и тестирования катализаторов, предназначенных для сжигания природного топлива в различных температурных зонах (1-й, 2-й и 3-й) каталитических камер сгорания газотурбинных силовых и энергетических установок.The following are examples of the preparation and testing of catalysts designed to burn natural fuels in various temperature zones (1st, 2nd and 3rd) of catalytic combustion chambers of gas turbine power and power plants.

Катализатор 1-й зоны. Методика приготовления, химический состав и свойства катализатора 1-й зоны описаны в Примерах 1-7 и приведены в таблице 1.The catalyst of the 1st zone. The preparation method, chemical composition and properties of the catalyst of the 1st zone are described in Examples 1-7 and are shown in table 1.

Пример 1.Example 1

Для приготовления катализатора состава aPd/bCeO2/Al2O3, где а и b - массовое содержание Pd и CeO2, варьируемое в пределах 0,5-2,5 мас.% и 0-15 мас.% соответственно, используют гранулы алюмооксидного носителя в форме сферических гранул, цилиндров или колец, имеющие удельную поверхность 100-220 м2/г, объем пор 0,3-0,6 см3/г, фазовый состав: γ-Al2O3, или смесь γ-Al2O3 и χ-Al2O3, или смесьFor the preparation of a catalyst with the composition aPd / bCeO 2 / Al 2 O 3 , where a and b are the mass content of Pd and CeO 2 , varying in the range of 0.5-2.5 wt.% And 0-15 wt.%, Respectively, granules are used alumina carrier in the form of spherical granules, cylinders or rings having a specific surface area of 100-220 m 2 / g, pore volume 0.3-0.6 cm 3 / g, phase composition: γ-Al 2 O 3 , or a mixture of γ- Al 2 O 3 and χ-Al 2 O 3 , or a mixture

γ-Al2O3 и δ-Al2O3, или смесь γ-Al2O3 и θ-Al2O3.γ-Al 2 O 3 and δ-Al 2 O 3 , or a mixture of γ-Al 2 O 3 and θ-Al 2 O 3 .

Для модифицирования оксидом церия 100 г гранул алюмооксидного носителя помещают в пропиточный барабан и при перемешивании пропитывают необходимым количеством раствора церия азотнокислого заданной концентрации, например, при объеме пор 0,4 см3/г требуется 40 мл раствора с концентрацией 277 г Се/л для нанесения 12 мас.% СеО2. Пропитанные гранулы сушат на воздухе при 70-120°С и прокаливают при 500°С в течение 4 ч. После прокаливания алюмооксидный носитель имеет удельную поверхность 100-220 м2/г и объем пор 0,3-0,6 см2/г, характеризуется фазовым составом: γ-Al2O3, или смесь γ-Al2O3 и χ(θ, δ)-Al2O3 и высокодисперсный СеО2 с размером области когерентного рассеивания (ОКР) 8-12 нм.To modify cerium oxide, 100 g of granules of an alumina support are placed in an impregnation drum and, with stirring, impregnated with the required amount of cerium nitrate solution of a given concentration, for example, with a pore volume of 0.4 cm 3 / g, 40 ml of a solution with a concentration of 277 g Ce / l is required for application 12 wt.% CeO 2 . The impregnated granules are dried in air at 70-120 ° C and calcined at 500 ° C for 4 hours. After calcination, the alumina support has a specific surface area of 100-220 m 2 / g and a pore volume of 0.3-0.6 cm 2 / g , characterized by the phase composition: γ-Al 2 O 3 , or a mixture of γ-Al 2 O 3 and χ (θ, δ) -Al 2 O 3 and highly dispersed CeO 2 with a size of the coherent scattering region (CSR) of 8-12 nm.

Далее гранулы алюмооксидного носителя, модифицированного оксидом церия, помещают в пропиточный барабан и при перемешивании пропитывают раствором палладийхлористоводородной кислоты заданной концентрации, например, для пропитывания 100 г 12 мас.% CeO2/Al2O3 с объемом пор, равным 0,35 см3/г, требуется 35 мл раствора с концентрацией 58,3 г Pd/л для нанесения 2 мас.% Pd. Пропитанные гранулы сушат на воздухе при 70-120°С и прокаливают при 1000°С в течение 4 ч для формирования активного компонента. Содержание палладия определяют из данных атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой (АЭС-ИСП).Next, the granules of the alumina carrier modified with cerium oxide are placed in an impregnation drum and impregnated with a solution of palladium hydrochloric acid of a given concentration with stirring, for example, to impregnate 100 g of 12 wt.% CeO 2 / Al 2 O 3 with a pore volume of 0.35 cm 3 / g, 35 ml of a solution with a concentration of 58.3 g Pd / L is required for applying 2 wt.% Pd. The impregnated granules are dried in air at 70-120 ° C and calcined at 1000 ° C for 4 hours to form the active component. The palladium content is determined from the data of atomic emission spectroscopy with inductively coupled plasma (AES-ICP).

Примеры 2.Examples 2

Приготовление аналогично примеру 1. Отличие заключается в том, что гранулы алюмооксидного носителя пропитывают раствором лантана азотнокислого заданной концентрации, например, при объеме пор 0,4 см3/г требуется 40 мл раствора с концентрацией 185 г La/л для нанесения 8 мас.% La2O3.The preparation is analogous to example 1. The difference is that the alumina carrier granules are impregnated with a solution of lanthanum nitrate of a given concentration, for example, with a pore volume of 0.4 cm 3 / g, 40 ml of a solution with a concentration of 185 g La / l is required for applying 8 wt.% La 2 O 3 .

Примеры 3-5.Examples 3-5.

Аналогичны примеру 1. Отличие заключается в том, что для нанесения палладия используют раствор палладия азотнокислого. Состав приведен в таблице 1.Similar to example 1. The difference is that for the application of palladium using a solution of palladium nitrate. The composition is shown in table 1.

Пример 6.Example 6

Аналогичен примеру 1. Отличие заключается в том, что катализатор активируют в метансодержащей среде (1-5 об.% в воздухе) при 900°С в течение 4 ч.Similar to example 1. The difference is that the catalyst is activated in a methane-containing medium (1-5 vol.% In air) at 900 ° C for 4 hours

Пример 7.Example 7

Аналогичен примеру 3. Отличие заключается в том, что катализатор активируют в водородсодержащей среде (5-15 об.% в азоте) при 900°С в течение 4 ч.Similar to example 3. The difference is that the catalyst is activated in a hydrogen-containing medium (5-15 vol.% In nitrogen) at 900 ° C for 4 hours

Катализатор 2-й зоны, содержащий гексаалюминат марганца, имеет брутто состав cMnLaAl11O19/Al2O3, где с - массовое содержание гексаалюмината марганца, готовят методом капиллярной пропитки. Методика приготовления, химический состав и свойства катализаторов описаны в Примерах 8-10 и приведены в таблице 2.The catalyst of the 2nd zone containing manganese hexaaluminate has a gross composition of cMnLaAl 11 O 19 / Al 2 O 3 , where c is the mass content of manganese hexaaluminate, prepared by capillary impregnation. The preparation method, chemical composition and properties of the catalysts are described in Examples 8-10 and are shown in table 2.

Пример 8.Example 8

Для приготовления катализатора используют гранулы алюмооксидного носителя в форме сферических гранул, черенков или колец, имеющие удельную поверхность 100-220 м2/г, объем пор 0,3-0,6 см3/г и фазовый состав: γ-Al2O3, или смесь γ-Al2O3 и χ-Al2O3, или смесь γ-Al2O3 и θ-Al2O3.For the preparation of the catalyst, granules of an alumina support are used in the form of spherical granules, cuttings or rings having a specific surface area of 100-220 m 2 / g, pore volume 0.3-0.6 cm 3 / g and phase composition: γ-Al 2 O 3 or a mixture of γ-Al 2 O 3 and χ-Al 2 O 3 , or a mixture of γ-Al 2 O 3 and θ-Al 2 O 3 .

Сначала проводят нанесение лантана в количестве 6-18 мас.% в расчете на La2O3 (преимущественно 8-15 мас.%), для чего носитель помещают в пропиточный барабан и при перемешивании пропитывают необходимым количеством раствора лантана азотнокислого заданной концентрации. Пропитанные гранулы сушат на воздухе при 70-120°С и прокаливают при 500°С в течение 4 ч.First, lanthanum is applied in an amount of 6-18 wt.% Based on La 2 O 3 (mainly 8-15 wt.%), For which the carrier is placed in an impregnation drum and, with stirring, impregnated with the required amount of a lanthanum nitrate solution of a given concentration. The impregnated granules are dried in air at 70-120 ° C and calcined at 500 ° C for 4 hours

Далее наносят марганец в количестве 2,2-8,0 мас.% в расчете на MnO (преимущественно 3,5-6,5 мас.%). Для этого гранулы алюмооксидного носителя, модифицированного оксидом лантана, помещают в пропиточный барабан и при перемешивании пропитывают раствором марганца азотнокислого заданной концентрации. Пропитанные гранулы сушат на воздухе при 70-120°С и прокаливают при 1000°С в течение 4 ч для формирования фазы активного компонента.Then, manganese is applied in an amount of 2.2-8.0 wt.% Calculated on MnO (mainly 3.5-6.5 wt.%). For this, the granules of an alumina carrier modified with lanthanum oxide are placed in an impregnation drum and impregnated with a solution of manganese nitrate of a given concentration with stirring. The impregnated granules are dried in air at 70-120 ° C and calcined at 1000 ° C for 4 hours to form the phase of the active component.

Содержание марганца, лантана и алюминия определяют методом атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой (АЭС-ИСП) и из этих данных рассчитывают содержание гексаалюмината марганца, составляющее 20-90 мас.%.The contents of manganese, lanthanum and aluminum are determined by inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES), and the content of manganese hexaaluminate of 20-90 wt.% Is calculated from these data.

Например, на 100 г алюмооксидного носителя с объемом пор 0,45 см3/г требуется 45 мл раствора с концентрацией 275 г La/л и 48 мл раствора с концентрацией 100 г Mn/л для получения катализатора с массовым соотношением компонентов, мас.%, 12 La2O3, 5,2 MnO и оксид алюминия остальное, что соответствует 58 мас.% гексаалюмината марганца состава MnLaAl11O19.For example, per 100 g of alumina support with a pore volume of 0.45 cm 3 / g, 45 ml of a solution with a concentration of 275 g La / L and 48 ml of a solution with a concentration of 100 g Mn / L are required to obtain a catalyst with a mass ratio of components, wt.% , 12 La 2 O 3 , 5.2 MnO and aluminum oxide the rest, which corresponds to 58 wt.% Manganese hexaaluminate composition MnLaAl 11 O 19 .

Пример 9.Example 9

Аналогичен примеру 8, отличие заключается в том, что введение активного компонента проводят из совместного раствора азотнокислых солей марганца и лантана с последующими стадиями сушки на воздухе при 70-120°С и прокаливания при 1000°С в течение 4 ч для формирования фазы активного компонента.Similar to example 8, the difference is that the introduction of the active component is carried out from a joint solution of nitric acid salts of manganese and lanthanum with subsequent stages of drying in air at 70-120 ° C and calcination at 1000 ° C for 4 hours to form the phase of the active component.

Например, для получения катализатора с массовым соотношением компонентов, мас.%, 14,3 La2O3, 6,3 MnO и оксид алюминия остальное, что соответствует 70 мас.% гексаалюмината марганца состава MnLaAl11O19, берут 100 г алюмооксидного носителя с объемом пор 0,55 см3/г, помещают в пропиточный барабан и пропитывают 55 мл раствора, содержащего 140 г La/л и 55,4 г Mn/л. Пропитанные гранулы сушат на воздухе при 70-120°С и прокаливают при 400°С в течение 4 ч.For example, to obtain a catalyst with a mass ratio of components, wt.%, 14.3 La 2 O 3 , 6.3 MnO and alumina, the rest, which corresponds to 70 wt.% Manganese hexaaluminate composition MnLaAl 11 O 19 , take 100 g of alumina carrier with a pore volume of 0.55 cm 3 / g, placed in an impregnation drum and impregnated with 55 ml of a solution containing 140 g of La / L and 55.4 g of Mn / L. The impregnated granules are dried in air at 70-120 ° C and calcined at 400 ° C for 4 hours

Повторяют процедуру пропитки и сушки и подвергают катализатор термообработке при 1000°С в течение 4 ч.The procedure of impregnation and drying is repeated and the catalyst is subjected to heat treatment at 1000 ° C for 4 hours.

Пример 10.Example 10

Аналогичен примеру 8, отличие заключается с том, что для регулирования каталитических свойств (их снижения и обеспечения более низких температур отработанных газов) катализатор прокаливают при температуре 1100°С в течение 4 ч.Similar to example 8, the difference lies in the fact that to control the catalytic properties (to reduce them and to ensure lower temperatures of the exhaust gases), the catalyst is calcined at a temperature of 1100 ° C for 4 hours

В зависимости от содержания активного компонента катализатор после прокаливания имеет объем пор 0,20-0,30 см3/г, удельную поверхность 12-18 м3/г, содержит по данным РФA MnLaAl11O19 и α-Al2O3 и LaAlO3 (следы).Depending on the content of the active component, the catalyst after calcination has a pore volume of 0.20-0.30 cm 3 / g, specific surface area 12-18 m 3 / g, contains, according to X-ray diffraction data, MnLaAl 11 O 19 and α-Al 2 O 3 and LaAlO 3 (traces).

Катализатор 2-й зоны может содержать палладий и иметь следующий состав dPd/cMnLaAl11O19/Al2O3, где d и с - массовое содержание палладия и гексаалюмината марганца соответственно. Их готовят методом капиллярной пропитки в три стадии. Методика приготовления, химический состав и свойства катализаторов состава dPd/cMnLaAl11O19/Al2O3 описаны в примерах 11-19 и приведены в таблице 2.The catalyst of the 2nd zone may contain palladium and have the following composition dPd / cMnLaAl 11 O 19 / Al 2 O 3 , where d and c are the mass contents of palladium and manganese hexaaluminate, respectively. They are prepared by capillary impregnation in three stages. The preparation procedure, chemical composition and properties of the catalysts of the composition dPd / cMnLaAl 11 O 19 / Al 2 O 3 are described in examples 11-19 and are shown in table 2.

Примеры 11-13.Examples 11-13.

Для приготовления катализатора используют гранулы алюмооксидного носителя в форме сферических гранул, черенков или колец, имеющие удельную поверхность 100-220 м2/г, объем пор 0,3-0,6 см3/г и фазовый состав: γ-Al2O3, или смесь γ-Al2O3 и χ-Al2O3, или смесь γ-Al2O3 и θ-Al2O3.For the preparation of the catalyst, granules of an alumina support are used in the form of spherical granules, cuttings or rings having a specific surface area of 100-220 m 2 / g, pore volume 0.3-0.6 cm 3 / g and phase composition: γ-Al 2 O 3 or a mixture of γ-Al 2 O 3 and χ-Al 2 O 3 , or a mixture of γ-Al 2 O 3 and θ-Al 2 O 3 .

Проводят нанесение лантана в количестве 6-18 мас.% в расчете на La2O3, преимущественно 8-15 мас.%, для этого носитель помещают в пропиточный барабан и при перемешивании пропитывают необходимым количеством раствора лантана азотнокислого заданной концентрации. Пропитанные гранулы сушат на воздухе при 70-120°С и прокаливают при 500°С в течение 4 ч.Lanthanum is applied in an amount of 6-18 wt.% Based on La 2 O 3 , mainly 8-15 wt.%, For this, the carrier is placed in an impregnation drum and, with stirring, impregnated with the required amount of a solution of lanthanum nitrate of a given concentration. The impregnated granules are dried in air at 70-120 ° C and calcined at 500 ° C for 4 hours

Наносят марганец в количестве 2,2-8,0 мас.% в расчете на MnO, преимущественно 3,5-6,5 мас.%. Для этого гранулы алюмооксидного носителя, модифицированного оксидом лантана, помещают в пропиточный барабан и при перемешивании пропитывают раствором марганца азотнокислого заданной концентрации. Пропитанные гранулы сушат на воздухе при 70-120°С и прокаливают при 500°С в течение 4 ч для разложения нитратов марганца и лантана до оксидов.Manganese is applied in an amount of 2.2-8.0 wt.% Calculated on MnO, mainly 3.5-6.5 wt.%. For this, the granules of an alumina carrier modified with lanthanum oxide are placed in an impregnation drum and impregnated with a solution of manganese nitrate of a given concentration with stirring. The impregnated granules are dried in air at 70-120 ° C and calcined at 500 ° C for 4 hours to decompose manganese and lanthanum nitrates to oxides.

Содержание марганца, лантана и алюминия определяют методом атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой (АЭС-ИСП) и из этих данных рассчитывают содержание гексаалюмината марганца, составляющее 20-90 мас.%. Например, на 100 г алюмооксидного носителя с объемом пор 0,45 см3/г требуется 45 мл раствора с концентрацией 275 г La/л и 48 мл раствора с концентрацией 100 г Mn/л для получения катализатора с массовым соотношением компонентов, мас.%, 12 La2O3, 5,2 MnO и оксид алюминия остальное, что соответствует 58 мас.% гексаалюмината марганца состава MnLaAl11O19.The contents of manganese, lanthanum and aluminum are determined by inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES), and the content of manganese hexaaluminate of 20-90 wt.% Is calculated from these data. For example, per 100 g of alumina support with a pore volume of 0.45 cm 3 / g, 45 ml of a solution with a concentration of 275 g La / L and 48 ml of a solution with a concentration of 100 g Mn / L are required to obtain a catalyst with a mass ratio of components, wt.% , 12 La 2 O 3 , 5.2 MnO and aluminum oxide the rest, which corresponds to 58 wt.% Manganese hexaaluminate composition MnLaAl 11 O 19 .

Далее наносят палладий в количестве 0,1-2,5 мас.% в расчете на Pd, преимущественно 0,1-0,8 мас.%, для этого гранулы алюмооксидного носителя, содержащего оксиды марганца и лантана, загружают в пропиточный барабан и при перемешивании пропитывают заданным количеством раствора палладийхлористо-водородной кислоты с необходимой концентрацией. Содержание палладия определяют рентгенофлюоресцентным спектральным методом.Then, palladium is applied in an amount of 0.1-2.5 wt.% Based on Pd, mainly 0.1-0.8 wt.%, For this, granules of an alumina carrier containing manganese and lanthanum oxides are loaded into an impregnation drum and while stirring, they impregnate with a predetermined amount of a solution of palladium-hydrochloric acid with the required concentration. The palladium content is determined by x-ray fluorescence spectral method.

Например, для нанесения 0,5 мас.% Pd на 100 г алюмооксидного носителя, содержащего 12 мас.% La2O3 и 5,2 мас.% MnO и имеющего объем пор 0,4 см3/г, необходимо взять 40 мл раствора H2PdCl4 с концентрацией 12,5 г Pd/л. Пропитанные гранулы сушат на воздухе при 70-120°С и прокаливают при 1000°С в течение 4 ч для формирования фаз активного компонента.For example, to apply 0.5 wt.% Pd per 100 g of alumina carrier containing 12 wt.% La 2 O 3 and 5.2 wt.% MnO and having a pore volume of 0.4 cm 3 / g, you need to take 40 ml a solution of H 2 PdCl 4 with a concentration of 12.5 g of Pd / L. The impregnated granules are dried in air at 70-120 ° C and calcined at 1000 ° C for 4 hours to form phases of the active component.

В зависимости от содержания гексаалюмината марганца катализатор после прокаливания имеет объем пор 0,25-0,35 см3/г, удельную поверхность 40-55 м2/г, содержит по данным РФА PdO и/или Pd, твердый раствор на базе структуры γ-Al2O3 и/или δ-Al2O3, MnLaAl11O19 и LaAlO3 (следы). Палладий в основном представлен фазой PdO с размером частиц 20-40 нм и имеет равномерное распределение по грануле катализатора. Состав и свойства приведены в таблице 2.Depending on the content of manganese hexaaluminate, the catalyst after calcination has a pore volume of 0.25-0.35 cm 3 / g, a specific surface area of 40-55 m 2 / g, and, according to the XRD data, contains PdO and / or Pd, a solid solution based on the γ structure -Al 2 O 3 and / or δ-Al 2 O 3 , MnLaAl 11 O 19 and LaAlO 3 (traces). Palladium is mainly represented by a PdO phase with a particle size of 20-40 nm and has a uniform distribution over the catalyst granule. The composition and properties are shown in table 2.

Пример 14-17.Example 14-17.

Аналогичны примеру 11, отличие заключается в том, что для нанесения палладия используют раствор палладия азотнокислого. Состав приведен в таблице 2.Similar to example 11, the difference is that for the application of palladium using a solution of palladium nitrate. The composition is shown in table 2.

В зависимости от содержания гексаалюмината марганца катализатор после прокаливания имеет объем пор 0,25-0,35 см3/г, удельную поверхность 40-55 м2/г, содержит по данным РФА PdO и/или Pd, твердый раствор на базе структуры γ-Al2O3 и/или δ-Al2O3, MnLaAl11O19 и LaAlO3. Палладий представлен высокодисперсными фазами PdO и металлического палладия с размером частиц 20-40 нм, локализован в виде «корочки» в приповерхностных слоях катализатора (около 300-600 мкм).Depending on the content of manganese hexaaluminate, the catalyst after calcination has a pore volume of 0.25-0.35 cm 3 / g, a specific surface area of 40-55 m 2 / g, and, according to the XRD data, contains PdO and / or Pd, a solid solution based on the γ structure -Al 2 O 3 and / or δ-Al 2 O 3 , MnLaAl 11 O 19 and LaAlO 3 . Palladium is represented by highly dispersed phases of PdO and metallic palladium with a particle size of 20-40 nm, localized in the form of a “crust” in the surface layers of the catalyst (about 300-600 microns).

Примеры 18.Examples 18.

Аналогичен примеру 11, отличие заключается в том, что для нанесения палладия используют раствор палладия уксуснокислого.Similar to example 11, the difference is that for the application of palladium use a solution of palladium acetic acid.

В зависимости от содержания гексаалюмината марганца катализатор после прокаливания имеет объем пор 0,25-0,35 см3/г, удельную поверхность 40-55 м2/г, содержит по данным РФА PdO, твердый раствор на базе структуры γ-Al2O3 и/или δ-Al2O3, MnLaAl11O19 и LaAlO3. Палладий представлен высокодисперсными частицами PdO размером 20-25 нм, распределен в виде «внутренней корочки» толщиной 150-300 мкм, утопленной от поверхностных слоев катализатора на глубину около 150-200 мкм.Depending on the content of manganese hexaaluminate, the catalyst after calcination has a pore volume of 0.25-0.35 cm 3 / g, a specific surface area of 40-55 m 2 / g, and contains, according to XRD data, PdO, a solid solution based on the γ-Al 2 O structure 3 and / or δ-Al 2 O 3 , MnLaAl 11 O 19 and LaAlO 3 . Palladium is represented by highly dispersed PdO particles with a size of 20-25 nm, distributed in the form of an “inner crust” with a thickness of 150-300 microns, recessed from the surface layers of the catalyst to a depth of about 150-200 microns.

Пример 19.Example 19

Аналогичен примеру 11, отличие заключается в том, что для нанесения палладия используют раствор тетрааммонийпалладий хлорид, а прокаливание катализатора проводят при температуре 1100°С в течение 4 ч.Similar to example 11, the difference is that for the application of palladium using a solution of tetraammonium palladium chloride, and the calcination of the catalyst is carried out at a temperature of 1100 ° C for 4 hours

В зависимости от содержания гексаалюмината марганца катализатор после прокаливания имеет объем пор 0,20-0,30 см3/г, удельную поверхность 12-15 м2/г, содержит по данным РФА Pd, MnLaAl11O19, LaAlO3 (следы) и α-Al2O3 (следы). Палладий представлен грубодисперсной фазой металлического палладия с размером частиц более 50 нм и имеет равномерное распределение по грануле катализатора.Depending on the content of manganese hexaaluminate, the catalyst after calcination has a pore volume of 0.20-0.30 cm 3 / g, a specific surface area of 12-15 m 2 / g, and contains, according to XRD data, Pd, MnLaAl 11 O 19 , LaAlO 3 (traces) and α-Al 2 O 3 (traces). Palladium is represented by a coarse phase of metallic palladium with a particle size of more than 50 nm and has a uniform distribution over the catalyst granule.

Катализатор 2-й зоны может также иметь состав gPd-fMnO2/Al2O3, где g и f - массовое содержание палладия и оксидов марганца в расчете на MnO2 соответственно. Их готовят методом капиллярной пропитки с последующим прокаливанием при 500-1100°С. Методика приготовления, химический состав и свойства катализаторов состава gPd-fMnO2/Al2O3 описаны в примерах 20-23 и приведены в таблице 2.The catalyst of the 2nd zone may also have the composition gPd-fMnO 2 / Al 2 O 3 , where g and f are the mass contents of palladium and manganese oxides calculated on MnO 2, respectively. They are prepared by capillary impregnation followed by calcination at 500-1100 ° C. The preparation method, chemical composition and properties of the catalysts of the composition gPd-fMnO 2 / Al 2 O 3 are described in examples 20-23 and are shown in table 2.

Пример 20.Example 20

Для приготовления катализатора используют гранулы алюмооксидного носителя в форме сферических гранул, черенков или колец, имеющие удельную поверхность 100-220 м2/г, объем пор 0,3-0,6 см3/г и фазовый состав: γ-Al2O3 или смесь γ-Al2O3 и χ-Al2O3 или γ-Al2O3, и θ-Al2O3.For the preparation of the catalyst, granules of an alumina support are used in the form of spherical granules, cuttings or rings having a specific surface area of 100-220 m 2 / g, pore volume 0.3-0.6 cm 3 / g and phase composition: γ-Al 2 O 3 or a mixture of γ-Al 2 O 3 and χ-Al 2 O 3 or γ-Al 2 O 3 , and θ-Al 2 O 3 .

Для нанесения оксидов марганца в количестве 3,0-20,0 мас.% в расчете на MnO2, преимущественно 5,0-12,0 мас.%, носитель помещают в пропиточный барабан и при перемешивании пропитывают необходимым количеством раствора марганца азотнокислого заданной концентрации, например для нанесения 3 мас.% MnO2 на 100 г алюмооксидного носителя с объемом пор 0,45 см3/г требуется 45 мл раствора с концентрацией 43 г Mn/л. Пропитанные гранулы сушат на воздухе при 70-120°С и прокаливают при 700°С в течение 4 ч для разложения нитрата марганца до оксидов.To apply manganese oxides in an amount of 3.0-20.0 wt.% Calculated on MnO 2 , mainly 5.0-12.0 wt.%, The carrier is placed in an impregnation drum and, with stirring, impregnated with the required amount of manganese nitrate solution of a given concentration for example, to apply 3 wt.% MnO 2 per 100 g of alumina support with a pore volume of 0.45 cm 3 / g, 45 ml of a solution with a concentration of 43 g Mn / L is required. The impregnated granules are dried in air at 70-120 ° C and calcined at 700 ° C for 4 hours to decompose manganese nitrate to oxides.

Содержание марганца и алюминия определяют методом атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой (АЭС-ИСП) и из этих данных рассчитывают содержание MnO2, которое в данном примере составляло 3,1 MnO2.The manganese and aluminum contents are determined by inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES), and the MnO 2 content, which in this example was 3.1 MnO 2 , was calculated from these data.

Катализатор после прокаливания при 700°С имеет объем пор 0,35-0,5 см3/г, удельную поверхность 150 м2/г, содержит по данным РФА твердый раствор на базе структуры γ-Al2O3, MnO2 (следы) и Mn2O3.After calcination at 700 ° C, the catalyst has a pore volume of 0.35-0.5 cm 3 / g, specific surface area is 150 m 2 / g, and according to the XRD data, it contains a solid solution based on the γ-Al 2 O 3 , MnO 2 structure (traces ) and Mn 2 O 3 .

Пример 21.Example 21

Аналогичен примеру 20, отличие заключается в том, что катализатор прокален при температуре 900°С, содержание марганца составляет 11 мас.% MnO2, активный компонент представлен твердым раствором катионов марганца в структуре γ-Al2O3 и/или δ-Al2O3.Similar to example 20, the difference is that the catalyst is calcined at a temperature of 900 ° C, the manganese content is 11 wt.% MnO 2 , the active component is a solid solution of manganese cations in the structure of γ-Al 2 O 3 and / or δ-Al 2 O 3 .

Пример 22.Example 22

Аналогичен примеру 20, отличие заключается в том, что катализатор прокален при температуре 1050°С, содержание марганца составляет 19,4 мас.% MnO2, активный компонент представлен смесью Mn3O4 и твердого раствора катионов марганца в структуре α-Al2O3.Similar to example 20, the difference is that the catalyst is calcined at a temperature of 1050 ° C, the manganese content is 19.4 wt.% MnO 2 , the active component is a mixture of Mn 3 O 4 and a solid solution of manganese cations in the structure of α-Al 2 O 3 .

Пример 23.Example 23

Аналогичен примеру 20, отличие заключается в том, что после нанесения оксидов марганца катализатор модифицируют добавкой палладия в количестве 0,1-2,5 мас.% в расчете на Pd, преимущественно 0,1-0,8 мас.%. Для этого гранулы алюмооксидного носителя, содержащего оксиды марганца, загружают в пропиточный барабан и при перемешивании пропитывают заданным количеством раствора тетрааммония палладий нитрата, Pd(NH3)4(NO3)2, с необходимой концентрацией. Содержание палладия определяют рентгенофлюоресцентным спектральным методом.Similar to example 20, the difference is that after the deposition of manganese oxides, the catalyst is modified with the addition of palladium in an amount of 0.1-2.5 wt.% Based on Pd, mainly 0.1-0.8 wt.%. For this, granules of an alumina carrier containing manganese oxides are loaded into an impregnation drum and impregnated with a predetermined amount of a tetraammonium solution of palladium nitrate, Pd (NH 3 ) 4 (NO 3 ) 2 , with the required concentration. The palladium content is determined by x-ray fluorescence spectral method.

Например, для нанесения 0,3 мас.% Pd на 100 г алюмооксидного носителя, содержащего 9.5 мас.% MnO2 и имеющего объем пор 0,4 см3/г, необходимо взять 40 мл раствора Pd(NH3)4(NO3)2 с концентрацией 7,5 г Pd/л. Пропитанные гранулы сушат на воздухе при 70-120°С и прокаливают при 950°С в течение 4 ч для формирования фаз активного компонента.For example, to apply 0.3 wt.% Pd per 100 g of alumina support containing 9.5 wt.% MnO 2 and having a pore volume of 0.4 cm 3 / g, you need to take 40 ml of a solution of Pd (NH 3 ) 4 (NO 3 ) 2 with a concentration of 7.5 g Pd / L. The impregnated granules are dried in air at 70-120 ° C and calcined at 950 ° C for 4 hours to form phases of the active component.

После прокаливания активный компонент по данным РФА представлен твердым раствором катионов марганца в структуре δ-Al2O3 и/или α-Al2O3 и Mn3O4.After calcination, the active component according to the XRD data is represented by a solid solution of manganese cations in the structure of δ-Al 2 O 3 and / or α-Al 2 O 3 and Mn 3 O 4 .

Распределение палладия по грануле носителя варьируют, используя в качестве соединения-предшественника палладия: палладийхлористоводородную кислоту, палладий азотнокислый или уксуснокислый, тетрааммоний-палладия нитрат или хлорид, и другие соединения палладия.The distribution of palladium over the carrier granule is varied using palladium as a precursor compound: palladium hydrochloric acid, palladium nitrate or acetic acid, tetraammonium palladium nitrate or chloride, and other palladium compounds.

Активность и термостабильность катализаторов в окислении метана определяют по двум тестам.The activity and thermal stability of the catalysts in the oxidation of methane is determined by two tests.

1) Навеску катализатора объемом 1 см3 с фракционным составом 1-2 мм помещают в проточный реактор и подают на вход в реактор со скоростью 400 см3/мин (24000 ч-1) реакционную смесь, содержащую 1 об.% метана в воздухе (О2/СН4=20,8, избыток O2 сверх стехиометрии, α, составлял 10,4). Через каждые 20-50°С, начиная с температуры 150°С, анализируют состав газовой смеси после реактора до установления стационарных значений концентраций. Хроматографический анализ проводят с помощью хроматографа ЛХМ-8МД с детектором по теплопроводности, для разделения смеси используют колонки, заполненные NaX (для разделения O2, N2, СН4) и Poropak-Т (для разделения СО2 и Н2О), газ-носитель - гелий. Активность характеризуют температурой достижения 50%-й и 90%-й степени конверсии метана.1) A portion of the catalyst with a volume of 1 cm 3 with a fractional composition of 1-2 mm is placed in a flow reactor and fed to the reactor inlet at a speed of 400 cm 3 / min (24000 h -1 ) a reaction mixture containing 1 vol.% Methane in air ( O 2 / CH 4 = 20.8, an excess of O 2 over stoichiometry, α, was 10.4). Every 20-50 ° С, starting from a temperature of 150 ° С, the composition of the gas mixture after the reactor is analyzed until stationary concentrations are established. Chromatographic analysis is carried out using an LHM-8MD chromatograph with a thermal conductivity detector. Columns filled with NaX (for separating O 2 , N 2 , CH 4 ) and Poropak-T (for separating CO 2 and H 2 O) are used to separate the mixture, gas -carrier - helium. Activity is characterized by the temperature of reaching the 50% and 90% degrees of methane conversion.

2) Гранулы катализатора в количестве 100 см3 загружают в металлический трубчатый реактор с внутренним диаметром 62 мм и высотой 200 мм, т.е. высота слоя катализатора составляет 40 мм. На свежем катализаторе определяют температуру зажигания, Тзаж, за которую принимают минимальную температуру нагрева слоя катализатора, при которой впуск топлива в токе воздуха приводит к заметному повышению температуры в слое - разогреву катализатора. Затем производят нагрев катализатора до температуры опыта 930°С. Нагрев осуществляют частично за счет подогрева реактора печью до 250°С и за счет тепла реакции при сжигании природного газа. Испытания проводят при входной концентрации метана 5,2 об.% (α 1.8) и скорости газового потока 4000 ч-1. Каталитическую активность катализаторов оценивают по температуре «зажигания» (Тзаж) и по полноте сгорания смеси природного газа и воздуха, путем анализа продуктов реакции с точностью: суммарный углеводород СхНх (0.01%), оксид углерода (1 м.д.) и оксиды азота2) Granules of the catalyst in an amount of 100 cm 3 are loaded into a metal tubular reactor with an inner diameter of 62 mm and a height of 200 mm, i.e. the height of the catalyst layer is 40 mm On a fresh catalyst, the ignition temperature, T zh , is determined , for which the minimum heating temperature of the catalyst layer is taken, at which the fuel inlet in the air stream leads to a noticeable increase in the temperature in the layer - heating of the catalyst. Then the catalyst is heated to a test temperature of 930 ° C. The heating is carried out partly due to the heating of the reactor by the furnace to 250 ° C and due to the heat of reaction during the combustion of natural gas. The tests are carried out at an input methane concentration of 5.2 vol.% (Α 1.8) and a gas flow rate of 4000 h -1 . The catalytic activity of the catalysts is evaluated by the “ignition” temperature (T gas ) and by the completeness of combustion of a mixture of natural gas and air, by analyzing the reaction products with an accuracy of: total hydrocarbon C x H x (0.01%), carbon monoxide (1 ppm) and nitrogen oxides

NOx (1 м.д.).NO x (1 ppm).

Результаты тестирования каталитической активности катализаторов примеров 1-23 приведены в таблицах 1 и 2. Видно, что катализаторы 1-й зоны, содержащие PdO и/или Pd и оксиды редкоземельных элементов, Pd-CeO2/Al2O3 (таблица 1), являются высокоактивными и термостабильными. Примеры 1-4 обладают низкой температурой зажигания (245-270°С), которая не изменяется после 100 ч эксплуатации при температуре 930°С, и обеспечивают хорошую глубину сжигания метана (концентрация СН и СО не превышает 900 и 1 м.д. соответственно). Показано, что варьирование предшественника активного компонента и содержания палладия, а также активирования Pd-содержащего катализатора в метан- или водородсодержащей среде позволяют регулировать каталитическую активность катализаторов, предлагаемых для использования в 1-й зоне каталитического пакета каталитической камеры сгорания.The results of testing the catalytic activity of the catalysts of examples 1-23 are shown in tables 1 and 2. It is seen that the catalysts of the 1st zone containing PdO and / or Pd and rare earth oxides, Pd-CeO 2 / Al 2 O 3 (table 1), They are highly active and thermostable. Examples 1-4 have a low ignition temperature (245-270 ° C), which does not change after 100 hours of operation at a temperature of 930 ° C, and provide a good methane burning depth (the concentration of CH and CO does not exceed 900 and 1 ppm, respectively ) It was shown that varying the precursor of the active component and the palladium content, as well as activating the Pd-containing catalyst in a methane or hydrogen-containing medium, makes it possible to control the catalytic activity of the catalysts proposed for use in the 1st zone of the catalytic package of the catalytic combustion chamber.

Составы, предлагаемые в примерах 8-23, обладают каталитическими свойствами, необходимыми для использования во 2-й зоне камеры сгорания - средней активностью в окислении метана и высокой термостабильностью. Варьирование состава и содержания активного компонента, предшественника и температуры прокаливания позволяют осуществлять контроль за активностью катализатора и, следовательно, обеспечивать требуемые температуры в каталитической зоне и отработанных газов, а также обеспечивать нужную глубину сжигания топлива. Примеры 8-10 и 20-22 характеризуются высокой температурой зажигания топливно-воздушной смеси, равной 365-390°С. Их активность и термостабильность не изменяется в течение 200 ч эксплуатации при 930°С, обеспечивая содержание СО в отработанных газах на уровне 20-70 м.д. Модифицирование гексаалюминатных (примеры 11-18) и марганецалюмооксидных (пример 23) катализаторов палладием приводит к увеличению активности, наблюдаемому по снижению температуры зажигания (до 260-280°С) и содержания СО в отработанных газах (до 1-20 м.д.). Изменение формы катализатора, а следовательно, и порозности слоя позволяют варьировать температуру зажигания и полноту сжигания топливно-воздушной смеси (см. примеры 14, 16 и 17). Максимальная полнота сгорания топливно-воздушной смеси (99,6-99,8%) наблюдается для сферических гранул (имеющих порозность слоя 0,42, пример 16), минимальная температура зажигания (250°С) наблюдается для цилиндрических гранул (с порозностью слоя, близкой 0,45, пример 17).The compositions proposed in examples 8-23 have the catalytic properties necessary for use in the 2nd zone of the combustion chamber - average activity in the oxidation of methane and high thermal stability. Varying the composition and content of the active component, the precursor, and the calcination temperature make it possible to monitor the activity of the catalyst and, therefore, provide the required temperatures in the catalytic zone and exhaust gases, as well as provide the required depth of fuel combustion. Examples 8-10 and 20-22 are characterized by a high ignition temperature of the fuel-air mixture, equal to 365-390 ° C. Their activity and thermal stability does not change during 200 hours of operation at 930 ° C, ensuring the CO content in the exhaust gases at the level of 20-70 ppm. Modification of hexaaluminate (examples 11-18) and manganese aluminum oxide (example 23) palladium catalysts leads to an increase in the activity observed by lowering the ignition temperature (to 260-280 ° C) and the CO content in the exhaust gases (up to 1-20 ppm) . Changing the shape of the catalyst, and hence the porosity of the layer, allows you to vary the ignition temperature and the completeness of combustion of the fuel-air mixture (see examples 14, 16 and 17). The maximum completeness of combustion of the fuel-air mixture (99.6-99.8%) is observed for spherical granules (having a porosity of 0.42, example 16), the minimum ignition temperature (250 ° C) is observed for cylindrical granules (with porosity of the layer, close to 0.45, example 17).

Для иллюстрации заявляемого способа многостадийного сжигания углеводородного топлива приводим примеры 24-36 его осуществления (таблица 3). Для экспериментов использовали модельную каталитическую камеру сгорания, имеющую форму цилиндра диаметром 80 мм и высотой 400 мм, в которую послойно засыпали катализаторы, различающиеся формой зерна и составом (1, 2, 3-я каталитические зоны). Варьирование формы и геометрических размеров гранул обеспечивало различие в порозности слоя. Варьирование состава катализатора обеспечивало различие в каталитической активности. Оценку каталитических свойств каталитического пакета проводили по приросту температуры (dT) катализатора на различной высоте каталитического пакета по сравнению с входной температурой, по полноте сгорания топлива и по термостойкости катализаторов.To illustrate the proposed method of multi-stage combustion of hydrocarbon fuels, we give examples 24-36 of its implementation (table 3). For experiments, we used a model catalytic combustion chamber having a cylinder shape with a diameter of 80 mm and a height of 400 mm, in which catalysts differing in grain shape and composition (1, 2, 3 catalytic zones) were poured in layers. Varying the shape and geometric dimensions of the granules provided a difference in the porosity of the layer. Varying the composition of the catalyst provided a difference in catalytic activity. Evaluation of the catalytic properties of the catalytic package was carried out by increasing the temperature (dT) of the catalyst at different heights of the catalytic package compared to the inlet temperature, the completeness of fuel combustion and the heat resistance of the catalysts.

Пример 24.Example 24

Модельная каталитическая камера сгорания имеет форму цилиндра диаметром 80 мм и высотой 400 мм, объем 2 л.The model catalytic combustion chamber has the shape of a cylinder with a diameter of 80 mm and a height of 400 mm, a volume of 2 liters.

Катализатор примера 1 (Pd-СеО2/Al2O3), имеющий форму колец диаметром 7,5 мм и длиной 7,5 мм, помещают в количестве 0,4 л в каталитическую камеру, затем насыпают слой катализатора примера 16 (Pd-MnLaAl11O19) сферической формы диаметром 5 мм в количестве 1,6 л. Таким образом, получают 2 каталитические зоны, высота 1-й составляет 80 мм, 2-й - 320 мм; порозность 1-й и второй зон составляет 0,53 и 0,42 соответственно.The catalyst of Example 1 (Pd-CeO 2 / Al 2 O 3 ), having the shape of rings with a diameter of 7.5 mm and a length of 7.5 mm, was placed in an amount of 0.4 L in a catalytic chamber, then a catalyst layer of Example 16 (Pd- MnLaAl 11 O 19 ) of a spherical shape with a diameter of 5 mm in an amount of 1.6 liters. Thus, 2 catalytic zones are obtained, the height of the 1st is 80 mm, the second is 320 mm; the porosity of the 1st and second zones is 0.53 and 0.42, respectively.

В каталитическую камеру подают смесь природного газа с воздухом (1,5 об.% СН4, α=6,6). Расход воздуха 4,5 г/с. Скорость потока 6250 ч-1. Инициирование реакции осуществляют нагревом реактора до входной температуры. В процессе эксперимента контролируют температуру на различных слоях каталитического пакета и полноту сгорания топлива в продуктах реакции на выходе из камеры сгорания.A mixture of natural gas with air (1.5 vol.% CH 4 , α = 6.6) is fed into the catalytic chamber. Air consumption 4.5 g / s. The flow rate of 6250 h -1 . The reaction is initiated by heating the reactor to an inlet temperature. During the experiment, the temperature on various layers of the catalytic package and the completeness of fuel combustion in the reaction products at the exit of the combustion chamber are controlled.

При входной температуре 450°С и α=6,6 прирост температуры на выходе из каталитического пакета составляет 360°С. При входной температуре 450°С содержание СН в отработанных газах не более 20 м.д., при 550°С - не более 5 м.д.. Содержание СО не превышает 10 м.д. при температурах при 450°С и выше 450°С.At an inlet temperature of 450 ° C and α = 6.6, the temperature increase at the outlet of the catalytic package is 360 ° C. At an inlet temperature of 450 ° C, the content of CH in the exhaust gases is not more than 20 ppm, at 550 ° C - not more than 5 ppm. The content of CO does not exceed 10 ppm. at temperatures at 450 ° C and above 450 ° C.

Пример 25 (сравнительный).Example 25 (comparative).

Аналогичен примеру 24, отличие заключается в том, что каталитический пакет заполнен только катализатором из Примера 1 (1-я зона). Расход воздуха=4,5 г/с.Similar to example 24, the difference is that the catalytic package is filled only with the catalyst from Example 1 (1st zone). Air consumption = 4.5 g / s.

При входной температуре 510°С и а=6,6 прирост температуры на выходе из каталитического пакета составляет 360°С. При входной температуре 510°С содержание СН в отработанных газах не более 300 м.д., при 550°С - не более 60 м.д., 565°С - 20-35 м.д. Содержание СО при 510°С не превышало 45 м.д., при температурах выше 565°С - менее 20 м.д..At an inlet temperature of 510 ° C and a = 6.6, the temperature increase at the outlet of the catalytic package is 360 ° C. At an inlet temperature of 510 ° C, the content of CH in the exhaust gases is not more than 300 ppm, at 550 ° C - not more than 60 ppm, 565 ° C - 20-35 ppm. The СО content at 510 ° С did not exceed 45 ppm, at temperatures above 565 ° С - less than 20 ppm.

Пример 26 (сравнительный).Example 26 (comparative).

Аналогичен примеру 24, отличие заключается в том, что каталитический пакет заполнен только катализатором из Примера 12 (1-я зона). Расход воздуха=4,5 г/с.Similar to example 24, the difference is that the catalytic package is filled only with the catalyst from Example 12 (1st zone). Air consumption = 4.5 g / s.

При входной температуре 515°С и α=6,6 прирост температуры на выходе из каталитического пакета составляет 360°С. При входной температуре 515°С содержание СН и СО в отработанных газах было высоким, 1500 и 80 ррm, соответственно. Повышение температуры приводит к увеличению активности: при 550°С наблюдалось не более 100 м.д. СН, 565°С - 4-25 м.д. СН. Содержание СО не превышает 20 м.д. при температурах выше 565°С.At an inlet temperature of 515 ° C and α = 6.6, the temperature increase at the outlet of the catalytic package is 360 ° C. At an inlet temperature of 515 ° C, the content of CH and CO in the exhaust gases was high, 1500 and 80 ppm, respectively. An increase in temperature leads to an increase in activity: no more than 100 ppm was observed at 550 ° C. CH, 565 ° C - 4-25 ppm CH The content of CO does not exceed 20 ppm at temperatures above 565 ° C.

Пример 27.Example 27

Модельная каталитическая камера сгорания имеет форму цилиндра диаметром 50 мм и высотой 200 мм, объем 400 мл.The model catalytic combustion chamber has the shape of a cylinder with a diameter of 50 mm and a height of 200 mm, a volume of 400 ml.

Катализатор примера 3 (Ре-СеО2/Al2O3), имеющий форму колец диаметром 7,5 мм и длиной 7,5 мм, помещают в количестве 40 мл в каталитическую камеру, затем насыпают слой катализатора примера 16 (Pd-MnLaAl11O19), имеющий форму сферических гранул диаметром 5 мм, в количестве 360 мл. Перед слоем катализатора и за ним размещают инертный материал высотой по 125 мм (т.е. 245 мл). Таким образом, получают 2 каталитические зоны, высота 1-й составляет 20 мм, 2-й 180 мм; порозность 1-й и второй зон составляет 0,53 и 0,42 соответственно.The catalyst of Example 3 (Re-CeO 2 / Al 2 O 3 ), having the shape of rings with a diameter of 7.5 mm and a length of 7.5 mm, was placed in an amount of 40 ml in a catalytic chamber, then a catalyst layer of Example 16 (Pd-MnLaAl 11 was poured O 19 ), having the form of spherical granules with a diameter of 5 mm, in an amount of 360 ml. An inert material 125 mm high (i.e. 245 ml) is placed in front of and behind the catalyst bed. Thus, 2 catalytic zones are obtained, the height of the 1st is 20 mm, the second is 180 mm; the porosity of the 1st and second zones is 0.53 and 0.42, respectively.

В каталитическую камеру подают смесь природного газа с воздухом (2,5 об.% СН4, α=3,9) комнатной температуры. Расход воздуха 4,5 г/с. Скорость потока - 6250 ч-1. Реакцию инициируют нагревом реактора до температуры 400°С.A mixture of natural gas with air (2.5 vol.% CH 4 , α = 3.9) at room temperature is fed into the catalytic chamber. Air consumption 4.5 g / s. The flow rate is 6250 h -1 . The reaction is initiated by heating the reactor to a temperature of 400 ° C.

Результаты приведены в таблице 3. Температура на входе в 1-ю зону и выходе из нее составляет 200 и 480°С соответственно. Каталитический пакет обеспечивает на выходе температуру отработанных газов 820°С и содержание углеводородов на уровне 20 м.д., СО и NO в отработанных газах не фиксируется.The results are shown in table 3. The temperature at the entrance to the 1st zone and exit from it is 200 and 480 ° C, respectively. The catalytic package provides an exhaust gas temperature of 820 ° C and a hydrocarbon content of 20 ppm, CO and NO in the exhaust gas is not fixed.

Пример 28.Example 28

Аналогичен примеру 27, отличие заключается в том, что во вторую зону засыпают катализатор примера 17 (Pd-MnLaAl11O19), имеющий форму цилиндров диаметром 4,5 мм и длиной 7 мм, в количестве 360 мл. Высота и порозность 2-й зоны составляют 180 мм и 0,45 соответственно.Similar to example 27, the difference is that the catalyst of example 17 (Pd-MnLaAl 11 O 19 ), which is in the form of cylinders with a diameter of 4.5 mm and a length of 7 mm, in the amount of 360 ml, is poured into the second zone. The height and porosity of the 2nd zone are 180 mm and 0.45, respectively.

Температура на входе в 1-ю зону и выходе из нее составляет 200 и 480°С соответственно. Каталитический пакет обеспечивает на выходе температуру отработанных газов 850°С и содержание углеводородов на уровне 100 м.д. СО и NO в отработанных газах не фиксируется.The temperature at the entrance to the 1st zone and exit from it is 200 and 480 ° C, respectively. The catalytic package provides an exhaust gas temperature of 850 ° C and a hydrocarbon content of 100 ppm. CO and NO are not recorded in the exhaust gas.

Пример 29.Example 29

Аналогичен примеру 27, отличие заключается в том, что во вторую зону засыпают катализатор примера 15 (Pd-MnLaAl11O19), имеющий форму колец диаметром 7,5 мм и длиной 7,5 мм, в количестве 360 мл. Высота и порозность 2-й зоны составляют 180 мм и 0,53 соответственно.Similar to example 27, the difference is that the catalyst of example 15 (Pd-MnLaAl 11 O 19 ), which has the shape of rings with a diameter of 7.5 mm and a length of 7.5 mm, in the amount of 360 ml, is poured into the second zone. The height and porosity of the 2nd zone are 180 mm and 0.53, respectively.

Температура на входе в 1-ю зону и выходе из нее составляет 200 и 480°С соответственно. Каталитический пакет обеспечивает на выходе температуру отработанных газов 750°С и содержание углеводородов на уровне 200 м.д. СО и NO в отработанных газах не фиксируется.The temperature at the entrance to the 1st zone and exit from it is 200 and 480 ° C, respectively. The catalytic package provides an exhaust gas temperature of 750 ° C and a hydrocarbon content of 200 ppm. CO and NO are not recorded in the exhaust gas.

Пример 30.Example 30

Аналогичен примеру 27, отличие заключается в том, что во вторую зону засыпают катализатор примера 10 (MnLaAl11O19), имеющий форму колец диаметром 7,5 мм и длиной 7,5 мм, в количестве 360 мл. Высота и порозность 2-й зоны составляют 180 мм и 0,53 соответственно. Температура на входе в 1-ю зону и выходе из нее составляет 200 и 480°С соответственно. Каталитический пакет обеспечивает на выходе температуру отработанных газов 550°С и содержание углеводородов и СО на уровне 400 м.д. и 100 соответственно. NO в отработанных газах не фиксируется.Similar to example 27, the difference is that the catalyst of example 10 (MnLaAl 11 O 19 ), which has the shape of rings with a diameter of 7.5 mm and a length of 7.5 mm, in the amount of 360 ml, is poured into the second zone. The height and porosity of the 2nd zone are 180 mm and 0.53, respectively. The temperature at the entrance to the 1st zone and exit from it is 200 and 480 ° C, respectively. The catalytic package provides an exhaust gas temperature of 550 ° C and a hydrocarbon and CO content of 400 ppm. and 100, respectively. NO is not detected in the exhaust gas.

Пример 31.Example 31

Аналогичен примеру 27, отличие заключается в том, что во вторую зону засыпают катализатор примера 21 (MmO2/Al2O3), имеющий форму колец диаметром 7,5 мм и длиной 7,5 мм, в количестве 360 мл. Высота и порозность 2-й зоны составляют 180 мм и 0,53 соответственно.Similar to example 27, the difference is that the catalyst of example 21 (MmO 2 / Al 2 O 3 ), which has the shape of rings with a diameter of 7.5 mm and a length of 7.5 mm, in the amount of 360 ml, is poured into the second zone. The height and porosity of the 2nd zone are 180 mm and 0.53, respectively.

Температура на входе в 1-ю зону и выходе из нее составляет 200 и 480°С соответственно. Каталитический пакет обеспечивает на выходе температуру отработанных газов 600°С и содержание углеводородов и СО на уровне 350 м.д. и 100 соответственно. NO в отработанных газах не фиксируется.The temperature at the entrance to the 1st zone and exit from it is 200 and 480 ° C, respectively. The catalytic package provides an exhaust gas temperature of 600 ° C and a hydrocarbon and CO content of 350 ppm. and 100, respectively. NO is not detected in the exhaust gas.

Пример 32.Example 32

В первой зоне размещают катализатор примера 4, имеющий сферическую форму диаметром 5 мм, в количестве 20 мл; за ним размещают слой инертного материала, состоящего из корунда и имеющего форму колец диаметром 7,5 мм и длиной 7,5 мм, в количестве 20 мл; далее размещают катализатор примера 17, имеющий сферическую форму диаметром 5 мм, в количестве 360 мл. Таким образом, организуют 2 каталитические зоны, разделенные слоем инертного материала. Высоты 1-й, инертной и 2-й зон составляют 10 мм/10 мм/180 мм, порозность 0,42/0,53/0,42.In the first zone is placed the catalyst of example 4, having a spherical shape with a diameter of 5 mm, in an amount of 20 ml; a layer of inert material is placed behind it, consisting of corundum and having the shape of rings with a diameter of 7.5 mm and a length of 7.5 mm, in an amount of 20 ml; then place the catalyst of example 17, having a spherical shape with a diameter of 5 mm, in an amount of 360 ml. Thus, 2 catalytic zones are organized, separated by a layer of inert material. The heights of the 1st, inert and 2nd zones are 10 mm / 10 mm / 180 mm, porosity 0.42 / 0.53 / 0.42.

Условия тестирования аналогичны примеру 27.Test conditions are similar to example 27.

Температура на входе в 1-ю зону и выходе из нее составляет 200 и 520°С соответственно. Температура на выходе из слоя инертного материала составляет 400°С. Каталитический пакет обеспечивает на выходе температуру отработанных газов 750°С и содержание углеводородов и СО на уровне 100 м.д. и 10 соответственно. NO в отработанных газах не фиксируется.The temperature at the entrance to the 1st zone and exit from it is 200 and 520 ° C, respectively. The temperature at the outlet of the inert material layer is 400 ° C. The catalytic package provides an exhaust gas temperature of 750 ° C and a hydrocarbon and CO content of 100 ppm. and 10, respectively. NO is not detected in the exhaust gas.

Пример 33.Example 33

Аналогичен примеру 30, отличие заключается в том, что во 2-ю зону засыпают катализатор примера 10 (MnLaAl11O19), имеющий форму колец диаметром 7,5 мм и длиной 7,5 мм, в количестве 340 мл. В пакете организуют 3-ю зону, в которой работает катализатор примера 4, имеющий форму сферических гранул, в количестве 20 мл. Высоты 1-й, 2-й и 3-й зон составляют 20 мм/170 мм/10 мм, порозность 0,53/0,53/0,42.Similar to example 30, the difference is that the catalyst of example 10 (MnLaAl 11 O 19 ), which has the shape of rings with a diameter of 7.5 mm and a length of 7.5 mm, in the amount of 340 ml, is poured into the 2nd zone. In the bag, the 3rd zone is organized in which the catalyst of Example 4, which has the shape of spherical granules, is used in an amount of 20 ml. The heights of the 1st, 2nd and 3rd zones are 20 mm / 170 mm / 10 mm, porosity is 0.53 / 0.53 / 0.42.

Температура на входе в 1-ю зону и выходе из нее составляет 200 и 480°С соответственно. Температура на выходе их 2-й зоны 550°С.Каталитический пакет обеспечивает на выходе температуру отработанных газов 850°С и содержание углеводородов на уровне 20 м.д., СО и NO в отработанных газах не фиксировалось.The temperature at the entrance to the 1st zone and exit from it is 200 and 480 ° C, respectively. The temperature at the outlet of their 2nd zone is 550 ° C. The catalytic package provides an exhaust gas temperature of 850 ° C and a hydrocarbon content of 20 ppm, CO and NO in the exhaust gases were not recorded.

Пример 34.Example 34

Аналогичен примеру 33, отличие заключается в том, что в 3-й зоне работает катализатор примера 16, имеющий форму сферических гранул, в количестве 20 мл. Высоты 1-й, 2-й и 3-й зон составляют 20 мм/170 мм/10 мм, порозность 0,53/0,53/0,42.Similar to example 33, the difference is that in the 3rd zone the catalyst of example 16 is operating, having the shape of spherical granules, in an amount of 20 ml. The heights of the 1st, 2nd and 3rd zones are 20 mm / 170 mm / 10 mm, porosity is 0.53 / 0.53 / 0.42.

Температура на входе в 1-ю зону и выходе из нее составляла 200 и 480°С соответственно. Температура на выходе их 2-й зоны 550°С. Каталитический пакет обеспечивает на выходе температуру отработанных газов 850°С и содержание углеводородов на уровне 20 м.д., СО и NO в отработанных газах не фиксировалось.The temperature at the entrance to the 1st zone and exit from it was 200 and 480 ° C, respectively. The temperature at the outlet of their 2nd zone is 550 ° C. The catalytic package provides an outlet temperature of exhaust gases of 850 ° C and a hydrocarbon content of 20 ppm, CO and NO in the exhaust gases were not recorded.

Пример 35.Example 35

Аналогичен примеру 34, отличие заключается в том, что между 1-й и 2-й каталитической зоной размещен слой инертного материала на основе гранулированного оксида алюминия в форме колец диаметром и высотой по 7.5 мм в количестве 0,01 л. Таким образом, в каталитической кассете организованы 1-я (Пример 4, 0,035 л), инертная (AbO3, 0,01 л), 2-я (Пример 13, 0,34 л) и 3-я (Пример 18, 0,015 л) каталитические зоны. Высоты 1-й, инертной, 2-й и 3-й зон составляют 18 мм/5 мм/170 мм/7 мм, порозность 0,42/0,53/0,45/0,42.Similar to example 34, the difference is that between the 1st and 2nd catalytic zone there is a layer of inert material based on granular alumina in the form of rings with a diameter and height of 7.5 mm in an amount of 0.01 l. Thus, the 1st (Example 4, 0.035 L), inert (AbO 3 , 0.01 L), 2nd (Example 13, 0.34 L) and 3rd (Example 18, 0.015) are organized in the catalytic cartridge k) catalytic zones. The heights of the 1st, inert, 2nd and 3rd zones are 18 mm / 5 mm / 170 mm / 7 mm, porosity 0.42 / 0.53 / 0.45 / 0.42.

Температура на входе в 1-ю зону и выходе из нее составляла 200 и 480°С соответственно. Температура на выходе их 2-й зоны 550°С. Каталитический пакет обеспечивает на выходе температуру отработанных газов 850°С и содержание углеводородов на уровне 20 м.д., СО и NO в отработанных газах не фиксировалось.The temperature at the entrance to the 1st zone and exit from it was 200 and 480 ° C, respectively. The temperature at the outlet of their 2nd zone is 550 ° C. The catalytic package provides an outlet temperature of exhaust gases of 850 ° C and a hydrocarbon content of 20 ppm, CO and NO in the exhaust gases were not recorded.

Пример 36.Example 36

Аналогичен примеру 29, отличие заключается в том, что содержание метана в смеси с воздухом составляло 1,5 об.% (α=6,6). Расход воздуха 4,5 г/с. Скорость потока 6250 ч-1. Реакцию инициировали нагревом реактора до температуры 400°С.Similar to example 29, the difference is that the methane content in the mixture with air was 1.5 vol.% (Α = 6.6). Air consumption 4.5 g / s. The flow rate of 6250 h -1 . The reaction was initiated by heating the reactor to a temperature of 400 ° C.

Температура на входе в 1-ю зону и выходе из нее составляла 50 и 100°С соответственно. Каталитический пакет обеспечивает на выходе температуру отработанных газов 680°С и содержание углеводородов на уровне 300 м.д., СО и NO в отработанных газах не фиксировалось.The temperature at the entrance to the 1st zone and exit from it was 50 and 100 ° C, respectively. The catalytic package provides an exhaust gas temperature of 680 ° C and a hydrocarbon content of 300 ppm, CO and NO in the exhaust gas was not recorded.

Пример 37.Example 37

Аналогичен примеру 29, отличие заключается в том, что содержание метана в смеси с воздухом составляло 1,5 об.% (α=6,6). Расход воздуха 9 г/с. Скорость потока 12500 ч-1. Реакцию инициировали нагревом реактора до температуры 520°С.Similar to example 29, the difference is that the methane content in the mixture with air was 1.5 vol.% (Α = 6.6). Air consumption 9 g / s. The flow rate of 12500 h -1 . The reaction was initiated by heating the reactor to a temperature of 520 ° C.

Температура на входе в 1-ю зону и выходе из нее составляла 150 и 460°С соответственно. Каталитический пакет обеспечивает на выходе температуру отработанных газов 650°С и содержание углеводородов и СО на уровне 300 м.д. и 23 м.д. соответственно. NO в отработанных газах не фиксировалось.The temperature at the entrance to the 1st zone and exit from it was 150 and 460 ° C, respectively. The catalytic package provides an exhaust gas temperature of 650 ° C and a hydrocarbon and CO content of 300 ppm. and 23 ppm respectively. NO was not detected in the exhaust gas.

Согласно предложенной схеме (примеры 24, 27-37) высокоактивный катализатор с порозностью ε=0,53 и добавками благородных металлов помещается в нижнюю часть реактора камеры сгорания (зона зажигания), инициирует процесс окисления природного газа и обеспечивает на выходе из слоя температуру не менее 450°С, которая является начальной для процесса горения в следующей зоне.According to the proposed scheme (examples 24, 27-37), a highly active catalyst with porosity ε = 0.53 and additives of noble metals is placed in the lower part of the combustion chamber reactor (ignition zone), initiates the oxidation of natural gas and provides a temperature of not less than 450 ° C, which is the initial for the combustion process in the next zone.

Во вторую зону помещают катализатор оксидного типа, устойчивый к воздействию высоких температур, или оксидный катализатор, промодифицированный палладием с порозностью слоя 0,42-0,53. Необходимая порозность 2-го каталитического слоя выбирается из 2-х условий: 1) температуры и состава отработанных газов, поступающих из 1-й зоны, 2) полноты сгорания топливно-воздушной смеси, которую необходимо обеспечить во 2-й зоне. В случае низкой температуры отработанных газов, поступающих их 1-й зоны, рекомендуемая порозность 2-го слоя составляет преимущественно 0,45-0,53. Для увеличения полноты сгорания топлива порозность 2-го каталитического слоя должна составлять 0,42-0,45. Содержание в катализаторе 20-90 мас.%, преимущественно 50-70 мас.%, гексаалюмината марганца достаточно для обеспечения высокой термической устойчивости катализатора, а содержание палладия в количестве не более 2,5 мас.%, преимущественно 0,1-0,8 мас.%, достаточно для обеспечения высокой полноты сгорания природного газа. Во 2-й зоне протекает устойчивое горение топливно-воздушной смеси, несгоревшей в 1-й зоне, обеспечивается глубина сгорания топливно-воздушной смеси, и требуемый состав (содержание СО не более 10 м.д.), и температура (650-850°С) отработанных газов.In the second zone, an oxide-type catalyst resistant to high temperatures or an oxide catalyst modified with palladium with a porosity of 0.42-0.53 is placed. The necessary porosity of the 2nd catalytic layer is selected from 2 conditions: 1) the temperature and composition of the exhaust gases coming from the 1st zone, 2) the completeness of combustion of the fuel-air mixture, which must be provided in the 2nd zone. In the case of low temperature of the exhaust gases entering their 1st zone, the recommended porosity of the 2nd layer is mainly 0.45-0.53. To increase the completeness of fuel combustion, the porosity of the 2nd catalytic layer should be 0.42-0.45. The content in the catalyst of 20-90 wt.%, Mainly 50-70 wt.%, Manganese hexaaluminate is sufficient to ensure high thermal stability of the catalyst, and the palladium content in an amount of not more than 2.5 wt.%, Mainly 0.1-0.8 wt.%, sufficient to ensure high completeness of combustion of natural gas. In the 2nd zone, stable combustion of the fuel-air mixture that has not burned in the 1st zone proceeds, the combustion depth of the fuel-air mixture is provided, and the required composition (CO content is not more than 10 ppm), and temperature (650-850 ° C) exhaust gases.

Для улучшения полноты сгорания топлива в верхнюю часть каталитического пакета (зону дожигания) может быть добавлен небольшой слой высокоактивного катализатора с порозностью 0,42-0,45 (примеры 32-35). В этой зоне предлагается использовать PdO и/или Pd катализаторы, нанесенные на MnLaAl11O19 или модифицированный оксидом церия оксид алюминия. Использование PdO и/или Pd, нанесенного на MnLaAl11O19, является предпочтительным. Рекомендуемое содержание Pd в катализаторе преимущественно составляет 0,5-1,5 мас.%.To improve the completeness of fuel combustion, a small layer of highly active catalyst with a porosity of 0.42-0.45 (examples 32-35) can be added to the upper part of the catalytic bag (afterburning zone). In this zone, it is proposed to use PdO and / or Pd catalysts supported on MnLaAl 11 O 19 or alumina modified with cerium oxide. The use of PdO and / or Pd supported on MnLaAl 11 O 19 is preferred. The recommended content of Pd in the catalyst is preferably 0.5-1.5 wt.%.

Предлагаемый способ сжигания углеводородных топлив пригоден для использования в каталитических камерах сгорания газотурбинных силовых установок транспортных средств, газотурбинных энергетических установок умеренной мощности (до 2 МВт), в газоперекачивающих агрегатах и других устройствах для обеспечения экологической безопасности отработанных газов и стабильности процесса сжигания природного газа.The proposed method for the combustion of hydrocarbon fuels is suitable for use in catalytic combustion chambers of gas turbine power plants of vehicles, gas turbine power plants of moderate power (up to 2 MW), in gas pumping units and other devices to ensure environmental safety of exhaust gases and the stability of the natural gas combustion process.

Figure 00000001
Figure 00000001

Таблица 2
Физико-химические и каталитические свойства катализаторов dPd/cMnLaAl11O19/Al2O3 и dPd/fMnО2/Al2O3, предназначенных для использования в 2-й и 3-й зонах, многостадийных камер сгорания.
table 2
Physicochemical and catalytic properties of dPd / cMnLaAl 11 O 19 / Al 2 O 3 and dPd / fMnО 2 / Al 2 O 3 catalysts, intended for use in the 2nd and 3rd zones, multi-stage combustion chambers.
No. Химический состав, мас.%Chemical composition, wt.% Фазовый составPhase Composition Физико-химические свойстваPhysicochemical properties Температура 50% (Т50%) и 90% (Т90%) конверсии СН4 (1 об.% в воздухе, α 9.9) при 24000 ч-1 The temperature of 50% (T 50% ) and 90% (T 90% ) of CH 4 conversion (1 vol.% In air, α 9.9) at 24000 h -1 Температура зажигания (Тзаж) и остаточное содержание СО, СН и NO при 5.2 об.% СН4 в воздухе, 4000 ч-1, α 1.8The ignition temperature ( Tg ) and the residual content of CO, CH and NO at 5.2 vol.% CH 4 in air, 4000 h -1 , α 1.8 MnMn LaLa c (f)c (f) d (g)d (g) Форма и размер, ммShape and size, mm ε, %ε,% S, м2S yd , m 2 / g VΣ, см3V Σ , cm 3 / g Т50%, °СT 50% , ° C T90%; °СT 90% ; ° C Тзаж, °СT zh , ° C СО, ppmCO, ppm СН, ppmCH, ppm NO, ppmNO ppm 8.8. 4.04.0 10.210.2 5858 -- MnLaAl11O19 MnLaAl 11 O 19 КольцоRing 0.530.53 50fifty 0.320.32 590590 740740 365365 4242 10001000 1one LaAlO3,LaAlO 3 , d1 7.5d 1 7.5 575575 750750 362362 4242 10001000 00 γ-Al2O3 γ-Al 2 O 3 d2 3d 2 3 1 7.51 7.5 9.* 9. * 4.84.8 12.212.2 7070 -- MnLaAl11O19 MnLaAl 11 O 19 ЧеренкиCuttings 0.450.45 3838 0.280.28 575575 700700 360360 1010 900900 1one γ-Al2O3 γ-Al 2 O 3 d 4.5d 4.5 1 6-71 6-7 358358 20twenty 900900 00 10** 10 ** 4.84.8 12.212.2 7070 -- MnLaAl11O19 MnLaAl 11 O 19 СфераSphere 0.420.42 18eighteen 0.180.18 610610 780780 390390 7070 11001100 4four LaAlO3,LaAlO 3 , d 5-7d 5-7 α-Al2O3 α-Al 2 O 3 11.eleven. 5.15.1 13.113.1 7474 1.41.4 MnLaAl11O19 MnLaAl 11 O 19 КольцоRing 0.530.53 4040 0.330.33 525525 670670 380380 2121 900900 00 γ*-Al2O3 γ * -Al 2 O 3 d1 7.5d 1 7.5 550550 670670 310310 20twenty 900900 00 PdO (D<40 нм)PdO (D <40 nm) d2 3d 2 3 1 7.51 7.5 12.12. 5.35.3 9.99.9 5656 0.80.8 MnLaAl11O19 MnLaAl 11 O 19 -“-“-“- “-“ - “ 0.530.53 4545 0.320.32 550550 690690 400400 1313 900900 00 γ*-Al2O3 γ * -Al 2 O 3 PdO (D<40 нм)PdO (D <40 nm) 550550 660660 320320 1919 900900 00 13.13. 6.16.1 14.814.8 7878 0.10.1 MnLaAl11O19 MnLaAl 11 O 19 СфераSphere 0.420.42 4949 0.300.30 565565 700700 345345 15fifteen 10001000 00 γ*-Al2O3 γ * -Al 2 O 3 d 5-7d 5-7 14.fourteen. 7.37.3 9.79.7 5555 0.650.65 MnLaAl11O19 MnLaAl 11 O 19 КольцоRing 0.530.53 4848 0.340.34 520520 640640 265265 00 10001000 1one γ*-Al2O3 γ * -Al 2 O 3 d1 7.5d 1 7.5 585585 660660 265265 33 12001200 1one PdO (D<40 нм)PdO (D <40 nm) d2 3d 2 3 1 7.51 7.5 15.fifteen. 5.65.6 9.39.3 5353 2.32.3 MnLaAl11O19 MnLaAl 11 O 19 -“-“-“- “-“ - “ 0.530.53 4141 0.300.30 465465 590590 300300 1one 10001000 00 δ*-Al2O3 δ * -Al 2 O 3 PdO (D<25 нм)PdO (D <25 nm) 415415 515515 290290 22 12001200 00 Pd0 (D<35 нм)Pd 0 (D <35 nm) 16.16. 5.85.8 10.010.0 5858 0.520.52 MnLaAl11O19 MnLaAl 11 O 19 СфераSphere 0.420.42 7070 0.330.33 525525 625625 350350 00 200200 00 у*-Al2O3 y * -Al 2 O 3 d 5-7d 5-7 490490 625625 265265 1one 100one hundred 00 PdO (D<20 нм)PdO (D <20 nm) 17.17. 6.86.8 10.610.6 5858 0.630.63 MnLaAl11O19 MnLaAl 11 O 19 ЧеренкиCuttings 0.450.45 8484 0.490.49 450450 590590 265265 00 900900 00 γ*-Al2O3 γ * -Al 2 O 3 d 4.5d 4.5 PdO (D<40 нм)PdO (D <40 nm) 1 6-71 6-7 18.eighteen. 7.17.1 17.317.3 9898 1.01.0 MnLaAl11O19 MnLaAl 11 O 19 КольцоRing 0.530.53 5454 0.280.28 465465 580580 275275 33 10001000 1one γ*-Al2O3 γ * -Al 2 O 3 d1 7.5d 1 7.5 480480 570570 265265 22 800800 00 d2 3d 2 3 400400 465465 250250 00 900900 00 PdO (D<25 нм)PdO (D <25 nm) 1 7.51 7.5 19.19. 5.15.1 13.113.1 7575 1.51.5 MnLaAl11O19 MnLaAl 11 O 19 “-“-““-“ - “ 0.530.53 1212 0.200.20 570570 630630 380380 2121 900900 00 α-Al2O3 α-Al 2 O 3 Pd0 (D - 50 нм)Pd 0 (D - 50 nm) 20.twenty. 1.91.9 -- 3.13.1 -- MnO2, Mn2O3 MnO 2 , Mn 2 O 3 -“-“-“- “-“ - “ 0.530.53 150150 0.450.45 470470 560560 420420 9595 17001700 22 γ*-Al2O3 γ * -Al 2 O 3 21.21. 7.07.0 -- 11eleven -- γ*-, δ*-Al2O3 γ * -, δ * -Al 2 O 3 -“-“-“- “-“ - “ 0.530.53 6767 0.400.40 470470 580580 350350 6060 13001300 00 22.22. 1212 -- 19.519.5 -- Mn3O4 Mn 3 O 4 ЧеренкиCuttings 0.450.45 50fifty 0.300.30 550550 620620 400400 8585 14001400 1one α*-Al2O3 α * -Al 2 O 3 d 4.5d 4.5 1 6-71 6-7 23.23. 6.06.0 -- 9.59.5 0.30.3 Mn3O4 Mn 3 O 4 СфераSphere 0.420.42 7575 0.350.35 425425 550550 300300 5555 12001200 00 δ*-, α*-Al2O3 δ * -, α * -Al 2 O 3 d 5-7d 5-7 * - совместная пропитка, ** - температура прокаливания 1100°С* - joint impregnation, ** - calcination temperature 1100 ° С

Figure 00000002
Figure 00000002

Claims (17)

1. Способ сжигания углеводородного топлива, заключающийся в пропускании исходного топлива через несколько каталитических зон с использованием каталитического пакета, включающего два катализатора: Pd-содержащий катализатор для инициирования процесса горения топливно-воздушной смеси и катализатор для устойчивого горения топливно-воздушной смеси, отличающийся тем, что сжигание осуществляют в двух каталитических зонах, которые различаются порозностью слоя, составами катализаторов и их каталитической активностью в реакциях окисления углеводородов: в 1-й зоне используют катализатор, обеспечивающий порозность слоя 0,45-0,60 и содержащий PdO и/или Pd, нанесенные на гранулированный оксид алюминия, модифицированный оксидами редкоземельных элементов РЗЭ, в частности церия и/или лантана, с содержанием палладия 0,5-2,5 мас.%; во 2-й зоне используют гранулированный оксидный катализатор с порозностью слоя 0,40-0,53, содержащий в качестве активного компонента 3-20 мас.% оксидов марганца, или 20-90 мас.% гексаалюмината марганца, или оксидный катализатор, модифицированный PdO и/или Pd в количестве 0,1-2,5 мас.%.1. The method of burning hydrocarbon fuel, which consists in passing the initial fuel through several catalytic zones using a catalytic package comprising two catalysts: a Pd-containing catalyst for initiating the combustion process of the air-fuel mixture and a catalyst for the stable combustion of the air-fuel mixture, characterized in that combustion is carried out in two catalytic zones, which differ in the porosity of the layer, the composition of the catalysts and their catalytic activity in the oxidation reactions of carbon of hydrocarbons: in the 1st zone, a catalyst is used that provides a porosity of the layer 0.45-0.60 and contains PdO and / or Pd deposited on granular alumina modified with rare earth oxides of rare-earth elements, in particular cerium and / or lanthanum, with the content palladium 0.5-2.5 wt.%; in the 2nd zone, a granular oxide catalyst with a porosity of 0.40-0.53, containing 3-20 wt.% manganese oxides, or 20-90 wt.% manganese hexaaluminate, or an oxide catalyst modified with PdO, is used and / or Pd in an amount of 0.1-2.5 wt.%. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что инициирование процесса горения топливно-воздушной смеси, содержащей 1,0-6,0 об.% метана, осуществляют на катализаторе 1-й зоны при температуре 250-530°С; устойчивое горение топливно-воздушной смеси осуществляют на катализаторе во 2-й зоне при входной температуре 450-800°С, при этом температура отработанных газов на выходе из каталитического пакета составляет 750-950°С.2. The method according to claim 1, characterized in that the initiation of the combustion process of the fuel-air mixture containing 1.0-6.0 vol.% Methane is carried out on the catalyst of the 1st zone at a temperature of 250-530 ° C; stable combustion of the air-fuel mixture is carried out on the catalyst in the 2nd zone at an inlet temperature of 450-800 ° C, while the temperature of the exhaust gases at the outlet of the catalytic package is 750-950 ° C. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение высот 1-й и 2-й каталитических зон в пакете составляет 0,1/0,9-0,2/0,8.3. The method according to claim 1, characterized in that the ratio of the heights of the 1st and 2nd catalytic zones in the package is 0.1 / 0.9-0.2 / 0.8. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для контроля за процессом сжигания углеводородного топлива между 1-й и 2-й зоной помещают слой инертного материала, в качестве которого используют гранулированный оксид алюминия или корунд, при этом высота слоя инертного материала составляет 0,025-0,15 от высоты всего пакета.4. The method according to claim 1, characterized in that to control the process of burning hydrocarbon fuel between the 1st and 2nd zone, a layer of inert material is placed, which is used as granular alumina or corundum, while the height of the layer of inert material is 0.025-0.15 of the height of the entire package. 5. Способ сжигания углеводородного топлива, заключающийся в пропускании исходного топлива через несколько каталитических зон с использованием каталитического пакета, включающего два катализатора: Pd-содержащий катализатор для инициирования процесса горения топливно-воздушной смеси и катализатор для устойчивого горения топливно-воздушной смеси, отличающийся тем, что сжигание осуществляют в трех каталитических зонах, которые различаются порозностью слоя, составами катализаторов и их каталитической активностью в реакциях окисления углеводородов: в 1-й зоне используют катализатор, обеспечивающий порозность слоя 0,45-0,60 и содержащий PdO и/или Pd, нанесенные на гранулированный оксид алюминия, модифицированный оксидами редкоземельных элементов РЗЭ, в частности церия и/или лантана, с содержанием палладия 0,5-2,5 мас.%; во 2-й зоне используют гранулированный оксидный катализатор с порозностью слоя 0,40-0,53, содержащий в качестве активного компонента 3-20 мас.% оксидов марганца, или 20-90 мас.% гексаалюмината марганца, или оксидный катализатор, модифицированный PdO и/или Pd в количестве 0,1-2,5 мас.%, и на выходе из каталитического пакета для дожигания несгоревших углеводородов и обеспечения необходимой температуры отработанных газов размещают узкий слой высокоактивного катализатора с порозностью 0,42-0,45, содержащего PdO и/или Pd на алюмооксидном носителе, модифицированном оксидом редкоземельного элемента РЗЭ, или содержащего гексаалюминат марганца, модифицированный PdO и/или Pd, содержание палладия составляет 0,5-1,5 мас.%.5. A method of burning hydrocarbon fuel, which consists in passing the initial fuel through several catalytic zones using a catalytic package comprising two catalysts: a Pd-containing catalyst for initiating the combustion process of the air-fuel mixture and a catalyst for the stable combustion of the air-fuel mixture, characterized in that combustion is carried out in three catalytic zones, which differ in the porosity of the layer, the composition of the catalysts and their catalytic activity in the oxidation reactions of carbon of hydrocarbons: in the 1st zone, a catalyst is used that provides a porosity of the layer 0.45-0.60 and contains PdO and / or Pd deposited on granular alumina modified with rare earth oxides of rare-earth elements, in particular cerium and / or lanthanum, with the content palladium 0.5-2.5 wt.%; in the 2nd zone, a granular oxide catalyst with a porosity of 0.40-0.53, containing 3-20 wt.% manganese oxides, or 20-90 wt.% manganese hexaaluminate, or an oxide catalyst modified with PdO, is used and / or Pd in an amount of 0.1-2.5 wt.%, and at the outlet of the catalytic package for burning off unburned hydrocarbons and ensuring the required temperature of the exhaust gases, a narrow layer of highly active catalyst with a porosity of 0.42-0.45 containing PdO is placed and / or Pd on an alumina carrier, modified m oxide of rare-earth element REE, or containing manganese hexaaluminate, modified PdO and / or Pd, the palladium content is 0.5-1.5 wt.%. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что инициирование процесса горения топливно-воздушной смеси, содержащей 1,0-6,0 об.% метана, осуществляют на катализаторе 1-й зоны при температуре 250-530°С; устойчивое горение топливно-воздушной смеси осуществляют на катализаторе во 2-й зоне при входной температуре 450-900°С, дожигание несгоревших углеводородов и продуктов неполного окисления углеводородов проводят на катализаторе 3-й зоны, при этом температура отработанных газов на выходе из каталитического пакета составляет 800-950°С.6. The method according to claim 5, characterized in that the initiation of the combustion process of the fuel-air mixture containing 1.0-6.0 vol.% Methane is carried out on the catalyst of the 1st zone at a temperature of 250-530 ° C; stable combustion of the air-fuel mixture is carried out on the catalyst in the 2nd zone at an inlet temperature of 450-900 ° C, afterburning of unburned hydrocarbons and products of incomplete oxidation of hydrocarbons is carried out on the catalyst of the 3rd zone, while the temperature of the exhaust gases at the outlet of the catalytic package is 800-950 ° C. 7. Способ по п.5, отличающийся тем, что соотношение высот 1-й, 2-й и 3-й каталитических зон в пакете составляет 0,05/0,9/0,05-0,1/0,8/0,1.7. The method according to claim 5, characterized in that the ratio of the heights of the 1st, 2nd and 3rd catalytic zones in the package is 0.05 / 0.9 / 0.05-0.1 / 0.8 / 0.1. 8. Способ по п.5, отличающийся тем, что для контроля за процессом сжигания углеводородного топлива между 1-й и 2-й зоной помещают слой инертного материала, в качестве которого используют гранулированный оксид алюминия или корунд, при этом высота слоя инертного материала составляет 0,025-0,15 от высоты всего пакета.8. The method according to claim 5, characterized in that to control the process of burning hydrocarbon fuel between the 1st and 2nd zone, a layer of inert material is placed, which is used as granular alumina or corundum, while the height of the layer of inert material is 0.025-0.15 of the height of the entire package. 9. Катализатор для инициирования процесса горения топливно-воздушной смеси, содержащий PdO и/или Pd и оксиды редкоземельных элементов РЗЭ, нанесенные на алюмооксидный носитель, отличающийся тем, что для приготовления катализатора в качестве носителя используют γ-оксид алюминия или смесь γ-Al2O3 и χ-Al2O3, γ-Al2O3 и δ-Al2O3, γ-Al2O3 и θ-Al2O3, содержание палладия в катализаторе составляет 0,5-2,5 мас.%, оксида редкоземельного элемента РЗЭ, преимущественно La и/или Се, 0-15 мас.%, оксид алюминия - остальное, катализатор активируют путем термообработки в окислительной или восстановительной среде при температуре 800-1000°С.9. A catalyst for initiating the combustion process of a fuel-air mixture containing PdO and / or Pd and rare-earth element oxides of rare-earth elements supported on an alumina support, characterized in that γ-alumina or a mixture of γ-Al 2 is used as a support for the preparation of the catalyst O 3 and χ-Al 2 O 3 , γ-Al 2 O 3 and δ-Al 2 O 3 , γ-Al 2 O 3 and θ-Al 2 O 3 , the palladium content in the catalyst is 0.5-2.5 wt.%, rare earth oxide REE, mainly La and / or Ce, 0-15 wt.%, alumina - the rest, the catalyst is activated by heat treatment in an oxide solid or reducing environment at a temperature of 800-1000 ° С. 10. Катализатор по п.9, отличающийся тем, что он имеет форму колец с диаметром 6-15 мм, длиной 6-15 мм и диаметром отверстия 2-8 мм; или цилиндров диаметром 3-8 и длиной 6-7 мм; или сфер диаметром 3-7 мм.10. The catalyst according to claim 9, characterized in that it has the shape of rings with a diameter of 6-15 mm, a length of 6-15 mm and a hole diameter of 2-8 mm; or cylinders with a diameter of 3-8 and a length of 6-7 mm; or spheres with a diameter of 3-7 mm. 11. Катализатор для устойчивого горения топливно-воздушной смеси, содержащий гексаалюминат марганца, отличающийся тем, что для приготовления катализатора используют гранулированный оксид алюминия, катализатор готовят методом пропитки носителя растворами солей марганца и лантана с последующим прокаливанием при температуре 900-1100°С, содержание гексаалюмината марганца в катализаторе составляет 20-90 мас.%, преимущественно 50-70 мас.%, оксид алюминия - остальное.11. A catalyst for the stable combustion of a fuel-air mixture containing manganese hexaaluminate, characterized in that granular alumina is used to prepare the catalyst, the catalyst is prepared by impregnating the support with solutions of manganese and lanthanum salts, followed by calcination at a temperature of 900-1100 ° С, hexaaluminate content Manganese in the catalyst is 20-90 wt.%, mainly 50-70 wt.%, aluminum oxide - the rest. 12. Катализатор по п.11, отличающийся тем, что он имеет форму колец с диаметром 6-15 мм, длиной 6-15 мм и диаметром отверстия 2-5 мм; или цилиндров диаметром 3-5 и длиной 6-7 мм; или сфер диаметром 3-5 мм.12. The catalyst according to claim 11, characterized in that it has the shape of rings with a diameter of 6-15 mm, a length of 6-15 mm and a hole diameter of 2-5 mm; or cylinders with a diameter of 3-5 and a length of 6-7 mm; or spheres with a diameter of 3-5 mm. 13. Катализатор для устойчивого горения топливно-воздушной смеси и дожигания несгоревших углеводородов, содержащий гексаалюминат марганца и PdO и/или Pd, отличающийся тем, что для приготовления катализатора используют гранулированный оксид алюминия, катализатор готовят методом пропитки носителя растворами солей марганца, лантана и палладия с последующим прокаливанием при температуре 900-1100°С, содержание гексаалюмината марганца в катализаторе составляет 20-90 мас.%, Pd 0,1-2,5 мас.%, оксид алюминия - остальное.13. A catalyst for the stable combustion of a fuel-air mixture and afterburning of unburned hydrocarbons containing manganese hexaaluminate and PdO and / or Pd, characterized in that granular alumina is used to prepare the catalyst, the catalyst is prepared by impregnating the support with solutions of manganese, lanthanum and palladium salts with subsequent calcination at a temperature of 900-1100 ° C, the content of manganese hexaaluminate in the catalyst is 20-90 wt.%, Pd 0.1-2.5 wt.%, aluminum oxide - the rest. 14. Катализатор по п.13, отличающийся тем, что имеет форму колец с диаметром 6-15 мм, длиной 6-15 мм и диаметром отверстия 2-5 мм; или цилиндров диаметром 3-5 и длиной 6-7 мм; или сфер диаметром 3-5 мм.14. The catalyst according to item 13, characterized in that it has the shape of rings with a diameter of 6-15 mm, a length of 6-15 mm and a hole diameter of 2-5 mm; or cylinders with a diameter of 3-5 and a length of 6-7 mm; or spheres with a diameter of 3-5 mm. 15. Катализатор для устойчивого горения топливно-воздушной смеси, содержащий оксиды марганца, отличающийся тем, что для приготовления катализатора используют гранулированный оксид алюминия, имеющий фазовый состав γ-Al2O3 или смесь γ-Al2O3 и χ-Al2O3 или смесь γ-Al2O3 и θ-Al2O3, катализатор готовят методом пропитки носителя растворами солей марганца с последующим прокаливанием при температуре 500-1100°С, содержание оксидов марганца в катализаторе составляет 3-20 мас.%, преимущественно 5-12 мас.%, оксид алюминия - остальное.15. The catalyst for the stable combustion of the fuel-air mixture containing manganese oxides, characterized in that for the preparation of the catalyst using granular alumina having a phase composition of γ-Al 2 O 3 or a mixture of γ-Al 2 O 3 and χ-Al 2 O 3 or a mixture of γ-Al 2 O 3 and θ-Al 2 O 3 , the catalyst is prepared by impregnating the support with solutions of manganese salts, followed by calcination at a temperature of 500-1100 ° C, the content of manganese oxides in the catalyst is 3-20 wt.%, Mainly 5-12 wt.%, Aluminum oxide - the rest. 16. Катализатор по п.15, отличающийся тем, что оксиды марганца находятся в виде индивидуальных оксидов МnO2, Мn2O3, Mn3O4 или их смесей, или в виде твердого раствора катионов марганца в оксиде алюминия.16. The catalyst according to clause 15, wherein the manganese oxides are in the form of individual oxides MnO 2 , Mn 2 O 3 , Mn 3 O 4 or mixtures thereof, or in the form of a solid solution of manganese cations in alumina. 17. Катализатор по п.15, отличающийся тем, что имеет форму колец с диаметром 6-15 мм, длиной 6-15 мм и диаметром отверстия 2-5 мм; или цилиндров диаметром 3-5 и длиной 6-7 мм; или сфер диаметром 3-5 мм. 17. The catalyst according to clause 15, characterized in that it has the shape of rings with a diameter of 6-15 mm, a length of 6-15 mm and a hole diameter of 2-5 mm; or cylinders with a diameter of 3-5 and a length of 6-7 mm; or spheres with a diameter of 3-5 mm.
RU2008101879/06A 2008-01-24 2008-01-24 Method of burning hydrocarbon fuels (versions) and catalysts to this end RU2372556C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008101879/06A RU2372556C2 (en) 2008-01-24 2008-01-24 Method of burning hydrocarbon fuels (versions) and catalysts to this end

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008101879/06A RU2372556C2 (en) 2008-01-24 2008-01-24 Method of burning hydrocarbon fuels (versions) and catalysts to this end

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008101879A RU2008101879A (en) 2009-07-27
RU2372556C2 true RU2372556C2 (en) 2009-11-10

Family

ID=41047921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008101879/06A RU2372556C2 (en) 2008-01-24 2008-01-24 Method of burning hydrocarbon fuels (versions) and catalysts to this end

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2372556C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2709543C2 (en) * 2014-01-23 2019-12-18 Джонсон Мэтти Паблик Лимитед Компани Catalyst for oxidation of diesel fuel and system for exhaust gases

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112169787B (en) * 2019-07-04 2023-01-17 重庆鲍斯净化设备科技有限公司 Catalyst for removing hydrocarbon substances by low-temperature combustion and preparation method thereof

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2709543C2 (en) * 2014-01-23 2019-12-18 Джонсон Мэтти Паблик Лимитед Компани Catalyst for oxidation of diesel fuel and system for exhaust gases
RU2733407C2 (en) * 2014-01-23 2020-10-01 Джонсон Мэтти Паблик Лимитед Компани Oxidative catalyst and exhaust system for diesel engine
US10821401B2 (en) 2014-01-23 2020-11-03 Johnson Matthey Public Limited Company Diesel oxidation catalyst and exhaust system
RU2750162C2 (en) * 2014-01-23 2021-06-22 Джонсон Мэтти Паблик Лимитед Компани Diesel oxidation catalyst and exhaust system
US11167246B2 (en) 2014-01-23 2021-11-09 Johnson Matthey Public Limited Company Diesel oxidation catalyst and exhaust system

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008101879A (en) 2009-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
He et al. A review on catalytic methane combustion at low temperatures: Catalysts, mechanisms, reaction conditions and reactor designs
JP3191013B2 (en) Palladium partial combustion catalyst and method of use
CN102131582B (en) Exhaust gas purifying catalyst, exhaust gas purifying apparatus using same, and exhaust gas purifying method
US5899679A (en) Catalytic combustion process using a plurality of successive catalytic zones
JP6760607B2 (en) A method for producing an ammonia combustion catalyst and a method for utilizing the heat generated by ammonia catalyst combustion
Cimino et al. Thermal stability of perovskite-based monolithic reactors in the catalytic combustion of methane
EP2780102B2 (en) Method for treating and exhaust gas with a supported noble metal catalyst
EP2797678A1 (en) Exhaust gas purification catalyst
JP6305980B2 (en) High temperature combustion catalyst
US10010876B2 (en) Catalyst for high temperature steam reforming
JPH09173850A (en) Non-selective oxidation catalyst and use thereof
US9724644B2 (en) Exhaust gas purifying catalyst
US20100098598A1 (en) Catalysts, Methods of Making Catalysts, and Methods of Combustion
RU2372556C2 (en) Method of burning hydrocarbon fuels (versions) and catalysts to this end
Cimino et al. Dual-site Pd/perovskite monolithic catalysts for methane catalytic combustion
US5823761A (en) Process for catalytic combustion with staged fuel injection
JP2009062258A (en) Fuel reforming module and hydrogen generating apparatus
Specchia et al. Natural gas combustion catalysts for environmental-friendly domestic burners
Ismagilov et al. Study of catalysts for catalytic burners for fuel cell power plant reformers
CN1192190A (en) Catalyst support for high temperature applications and catalysts and catalytic processes employing same
KR101092358B1 (en) Low Temperature Catalyst for Combustion of Organic Compound, And Manufacturing Method thereof
JP6755499B2 (en) Steam reforming catalyst and steam reforming method
JP2004322001A (en) Catalyst for hydrocarbon partial oxidation, production method therefor, and production method for hydrogen-containing gas using the catalyst
JP3340138B2 (en) Catalyst for combustion of hydrocarbons
JPS634852A (en) Catalyst for combustion

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180125