JP2531641B2 - 接触燃焼用触媒 - Google Patents
接触燃焼用触媒Info
- Publication number
- JP2531641B2 JP2531641B2 JP61215643A JP21564386A JP2531641B2 JP 2531641 B2 JP2531641 B2 JP 2531641B2 JP 61215643 A JP61215643 A JP 61215643A JP 21564386 A JP21564386 A JP 21564386A JP 2531641 B2 JP2531641 B2 JP 2531641B2
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- Japan
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- catalyst
- combustion
- metal carrier
- carrier
- catalytic combustion
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- Catalysts (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は600〜1500℃の温度で使用される各種燃料の
高温接触燃焼用触媒に関する。
高温接触燃焼用触媒に関する。
（従来技術とその問題点） 重油、原油、天然ガスなどの気体状燃料を使用する発
電プラント、即ち気体状燃料をバーナーにより有炎燃焼
させて熱源を得て蒸気を作って発電するプラントにおい
ては排ガス中に大気汚染の要因となる窒素酸化物を含む
のをまぬがれることができない。そこで、窒素酸化物の
低減化を図るために、例えば300〜400℃の温度で触媒の
存在下において排気ガス中の窒素酸化物をアンモニアな
どの還元ガスによって窒素に還元することが行われてい
る。しかしこの方法は装置が大形、かつ高価であって取
扱いが面倒であるなどの難点がある。そこで、近年、発
電用に供する作業熱流体としてのクリーンな燃焼ガスを
得る方法として、触媒を用いた接触燃焼法が提案されて
いる。この方法は第１図に示すように、混合器１におい
て混合された空気２と燃料３の混合気体４を、触媒５を
備えた接触燃焼装置６に通じて接触燃焼を行わせ、その
燃焼ガス７の熱エネルギーを発電用に供するものであ
る。
電プラント、即ち気体状燃料をバーナーにより有炎燃焼
させて熱源を得て蒸気を作って発電するプラントにおい
ては排ガス中に大気汚染の要因となる窒素酸化物を含む
のをまぬがれることができない。そこで、窒素酸化物の
低減化を図るために、例えば300〜400℃の温度で触媒の
存在下において排気ガス中の窒素酸化物をアンモニアな
どの還元ガスによって窒素に還元することが行われてい
る。しかしこの方法は装置が大形、かつ高価であって取
扱いが面倒であるなどの難点がある。そこで、近年、発
電用に供する作業熱流体としてのクリーンな燃焼ガスを
得る方法として、触媒を用いた接触燃焼法が提案されて
いる。この方法は第１図に示すように、混合器１におい
て混合された空気２と燃料３の混合気体４を、触媒５を
備えた接触燃焼装置６に通じて接触燃焼を行わせ、その
燃焼ガス７の熱エネルギーを発電用に供するものであ
る。
この方法では燃焼温度が低く、かつ均一で従来のバー
ナーによる有炎燃焼のように火炎外周の著しい高温部が
ないので燃焼ガス７中に窒素酸化物が含まれるのを著し
く制御できる。従って上記したような大形かつ高価な排
煙脱硝装置を必要としない利点を有する。
ナーによる有炎燃焼のように火炎外周の著しい高温部が
ないので燃焼ガス７中に窒素酸化物が含まれるのを著し
く制御できる。従って上記したような大形かつ高価な排
煙脱硝装置を必要としない利点を有する。
ところでこの場合、排ガス中の未燃焼分、例えば炭化
水素や一酸化炭素などの有害成分を含まないようにする
ためには、燃焼温度は1000℃〜1500℃の高温にすること
が好ましい。
水素や一酸化炭素などの有害成分を含まないようにする
ためには、燃焼温度は1000℃〜1500℃の高温にすること
が好ましい。
従来このような高温の接触燃焼用触媒としては、ムラ
イトなどの耐熱セラミックス製の構造体にガンマアルミ
ナ等を被覆した担体に、活性成分としてPt族金属、特に
PdもしくはPdOもしくはこれらの混合物を担持してなる
触媒が使用されてきた。これはPdが接触燃焼用触媒に要
求される低温活性および燃焼安定性にすぐれることから
である。しかし燃焼温度は1000℃〜1500℃に高めた時に
起こる問題としてセラミックス製構造体が熱衝撃を受け
て破壊し易いという致命的な欠点があった。このセラミ
ックス製構造体の破壊によって燃焼ガス流路、ガスター
ビンブレートなどを痛め、その後処理に非常な手間を要
することになる。
イトなどの耐熱セラミックス製の構造体にガンマアルミ
ナ等を被覆した担体に、活性成分としてPt族金属、特に
PdもしくはPdOもしくはこれらの混合物を担持してなる
触媒が使用されてきた。これはPdが接触燃焼用触媒に要
求される低温活性および燃焼安定性にすぐれることから
である。しかし燃焼温度は1000℃〜1500℃に高めた時に
起こる問題としてセラミックス製構造体が熱衝撃を受け
て破壊し易いという致命的な欠点があった。このセラミ
ックス製構造体の破壊によって燃焼ガス流路、ガスター
ビンブレートなどを痛め、その後処理に非常な手間を要
することになる。
このセラミックス製構造体を熱衝撃に強い耐熱性金属
担体で置き換え、この金属担体上にPt族金属を担持し、
触媒として使用することは周知であるが、1000〜1500℃
の高温下で炭化水素などを接触燃焼させた場合、このPt
族金属は金属担体と容易に拡散・合金化してしまい、燃
焼用触媒としての活性や寿命の点で問題になる。
担体で置き換え、この金属担体上にPt族金属を担持し、
触媒として使用することは周知であるが、1000〜1500℃
の高温下で炭化水素などを接触燃焼させた場合、このPt
族金属は金属担体と容易に拡散・合金化してしまい、燃
焼用触媒としての活性や寿命の点で問題になる。
この様な理由により燃焼用触媒として金属担体を使用
することは現在実用化されていないのが実情である。
することは現在実用化されていないのが実情である。
（発明の目的） 本発明は前記の欠点を改良すべくなされたものであ
り、特に600〜1500℃の温度で長期間使用可能であり、
かつ低温活性および燃焼安定性に優れ、長期にわたりこ
の特性を維持しうるPdもしくはPdOもしくはこれらの混
合物を活性成分とし、耐熱性金属を担体とする触媒を提
供することを目的になされたものである。
り、特に600〜1500℃の温度で長期間使用可能であり、
かつ低温活性および燃焼安定性に優れ、長期にわたりこ
の特性を維持しうるPdもしくはPdOもしくはこれらの混
合物を活性成分とし、耐熱性金属を担体とする触媒を提
供することを目的になされたものである。
（発明の構成） 本発明は耐熱性金属担体（以下単に金属担体という）
にPdもしくはPdOを担持するに当たり、あらかじめPdAlO
型もしくはPdSiO型の複合酸化物層を中間層として設
け、さらに活性成分としてPdもしくはPdOを担持するこ
とを特徴とするものである。
にPdもしくはPdOを担持するに当たり、あらかじめPdAlO
型もしくはPdSiO型の複合酸化物層を中間層として設
け、さらに活性成分としてPdもしくはPdOを担持するこ
とを特徴とするものである。
以下図をもって本発明を詳述する。
第２図は従来製法によって金属担体上８にPd9を担持
した断面を示す模式図である。このようにPdの比表面積
を大きくし、触媒活性点を増す方法でもって通常Pdは担
持される。
した断面を示す模式図である。このようにPdの比表面積
を大きくし、触媒活性点を増す方法でもって通常Pdは担
持される。
第３図はメタンの接触燃焼において温度1100℃で100
時間使用した第２図の金属担体触媒の断面を模式的に示
すものである。この様にPdは金属担体の表層部と拡散・
合金化して合金層10をつくりさらに比表面積が激減して
Pdの触媒活性の低下は著しい。
時間使用した第２図の金属担体触媒の断面を模式的に示
すものである。この様にPdは金属担体の表層部と拡散・
合金化して合金層10をつくりさらに比表面積が激減して
Pdの触媒活性の低下は著しい。
第４図は本発明による金属担体触媒の断面を示す模式
図である。中間層としてPdAlO型もしくはPdSiO型複合酸
化物層11が存在し、さらに表層に活性成分12としてPdも
しくはPdOもしくはこれらの混合物が担持してある。
図である。中間層としてPdAlO型もしくはPdSiO型複合酸
化物層11が存在し、さらに表層に活性成分12としてPdも
しくはPdOもしくはこれらの混合物が担持してある。
第５図は第４図の本発明の触媒をメタンの接触燃焼に
おいて温度1100℃で100時間使用した後の断面模式図で
ある。模式図に示す如く合金層10の厚みは小さくPdAlO
型もしくはPdSiO型複合酸化物層11の変化は非常に少な
い。また比表面積の変化もほとんどなかった。さらに10
0時間使用前後の触媒活性を測定したところほとんど変
化することなく高い接触活性を維持している。
おいて温度1100℃で100時間使用した後の断面模式図で
ある。模式図に示す如く合金層10の厚みは小さくPdAlO
型もしくはPdSiO型複合酸化物層11の変化は非常に少な
い。また比表面積の変化もほとんどなかった。さらに10
0時間使用前後の触媒活性を測定したところほとんど変
化することなく高い接触活性を維持している。
この中間層のPdAlO型もしくはPdSiO型複合酸化物層11
は下地の金属担体８とはほとんど拡散せず、かつ金属担
体８とは非常に強固に結合するため600〜1500℃の高温
酸化雰囲気下にさらした場合でも金属担体８とは合金化
せず、かつ剥離をおこすこともない。さらに活性成分で
あるPdもしくはPdOはPdAlOもしくはPdSiOの中間層へは
拡散しないので表層に残されているからである。
は下地の金属担体８とはほとんど拡散せず、かつ金属担
体８とは非常に強固に結合するため600〜1500℃の高温
酸化雰囲気下にさらした場合でも金属担体８とは合金化
せず、かつ剥離をおこすこともない。さらに活性成分で
あるPdもしくはPdOはPdAlOもしくはPdSiOの中間層へは
拡散しないので表層に残されているからである。
本発明におけるPdAlOもしくはPdSiO中のAlもしくはSi
およびＯの全Pd量に対する量はAlもしくはSiが10〜50wt
％およびＯが5.7〜29.6wt％が好ましい。AlもしくはSi
およびＯの量がそれぞれ10wt％、5.7wt％未満では金属
担体８中への活性成分の拡散が大きく比表面積の減少が
激しい。AlもしくはSiおよびＯの量がそれぞれ50wt％、
29.6wt％を超えるとPdと金属担体８との接合強度が劣化
し剥離を起こし易くなる。
およびＯの全Pd量に対する量はAlもしくはSiが10〜50wt
％およびＯが5.7〜29.6wt％が好ましい。AlもしくはSi
およびＯの量がそれぞれ10wt％、5.7wt％未満では金属
担体８中への活性成分の拡散が大きく比表面積の減少が
激しい。AlもしくはSiおよびＯの量がそれぞれ50wt％、
29.6wt％を超えるとPdと金属担体８との接合強度が劣化
し剥離を起こし易くなる。
金属担体８として、鉄系、Ni系耐熱金属担体などを用
いてもよいが、600〜1500℃の高温下での長期間使用を
考慮すると、Ptを用いる方が良い。また、高温下の耐熱
性および耐クリープ特性をさらに向上できるPt合金もし
くは酸化物分散強化Pt合金を用いる方がさらによい。
いてもよいが、600〜1500℃の高温下での長期間使用を
考慮すると、Ptを用いる方が良い。また、高温下の耐熱
性および耐クリープ特性をさらに向上できるPt合金もし
くは酸化物分散強化Pt合金を用いる方がさらによい。
本発明に使用する金属担体８は例えば第６図ａ、ｂ、
ｃに示すような流路もち、第７図ａ、ｂに示すような形
状に加工した後、まずPdAlO層もしくはPdSiO層を担持
し、次いでPdもしくはPdOもしくはPd/PdOの活性成分を
担持して接触燃焼用触媒として使用する。
ｃに示すような流路もち、第７図ａ、ｂに示すような形
状に加工した後、まずPdAlO層もしくはPdSiO層を担持
し、次いでPdもしくはPdOもしくはPd/PdOの活性成分を
担持して接触燃焼用触媒として使用する。
以下、本発明の効果を具体的にならしめる意味で従来
触媒と本発明の実施触媒を作り以下に述べる触媒性能試
験を行った。
触媒と本発明の実施触媒を作り以下に述べる触媒性能試
験を行った。
（従来例１） α−Al2O3製の第７図ａの形状の構造体の上に通常法
によりγ−Al2O3を担持し、PdCl2の水溶液に浸漬後、水
素気流中500℃１時間還元処理を施し、Pd/γAl2O3/αAl
2O3触媒を得た。
によりγ−Al2O3を担持し、PdCl2の水溶液に浸漬後、水
素気流中500℃１時間還元処理を施し、Pd/γAl2O3/αAl
2O3触媒を得た。
（従来例２） Pt製担体を第７図ａの形状に加工した後、通常法によ
りPdCl2の水溶液に浸漬後、水素気流中500℃１時間還元
処理を施し、Pd/Pt触媒を得た。
りPdCl2の水溶液に浸漬後、水素気流中500℃１時間還元
処理を施し、Pd/Pt触媒を得た。
（実施例） Pt−Rh10wt％合金を第７図ａの形状に加工したものを
金属担体８とし、Pd:Al＝80:20（金属換算）になるよう
にPdCl2とAl2Cl3をブタノールに溶解して得られたブタ
ノール混合溶液に上記金属担体を浸漬、乾燥後、800℃
の大気中で１時間焼成して、表層にPdAlO3の金属間化合
物が存在する金属担体を得た。さらに得られたこの金属
担体をPdCl2の水溶液に浸漬、乾燥後、500℃の大気中で
１時間焼成後にその表層を水素バーナー炎にて部分還元
することにより、Pd・PdO、PdAl2O4/Pt−Rhなる触媒を
得た。
金属担体８とし、Pd:Al＝80:20（金属換算）になるよう
にPdCl2とAl2Cl3をブタノールに溶解して得られたブタ
ノール混合溶液に上記金属担体を浸漬、乾燥後、800℃
の大気中で１時間焼成して、表層にPdAlO3の金属間化合
物が存在する金属担体を得た。さらに得られたこの金属
担体をPdCl2の水溶液に浸漬、乾燥後、500℃の大気中で
１時間焼成後にその表層を水素バーナー炎にて部分還元
することにより、Pd・PdO、PdAl2O4/Pt−Rhなる触媒を
得た。
なお、Pd・PdO混合物および金属間化合物の生成はＸ
線回折によって確認した。
線回折によって確認した。
この様にして得られた従来例１、２および実施例の触
媒を用いてメタン90％を含む天然ガスの接触燃焼を常圧
下、空気量30m2N/h、触媒入口部ガス流速10m/S、燃焼温
度1200℃の条件下で触媒性能試験を行い、燃焼開始温
度、１時間および1000時間後の燃焼効率、さらに1000時
間後の担体の状態、比表面積減少率を測定したところ、
下表のような結果が得られた。
媒を用いてメタン90％を含む天然ガスの接触燃焼を常圧
下、空気量30m2N/h、触媒入口部ガス流速10m/S、燃焼温
度1200℃の条件下で触媒性能試験を行い、燃焼開始温
度、１時間および1000時間後の燃焼効率、さらに1000時
間後の担体の状態、比表面積減少率を測定したところ、
下表のような結果が得られた。
上表より明らかなように実施例の燃焼開始温度は従来
例１と同程度の高活性であり、かつ従来例１の様に破壊
することなく、従来例２よりも燃焼効率、比表面積減少
率に優れる。
例１と同程度の高活性であり、かつ従来例１の様に破壊
することなく、従来例２よりも燃焼効率、比表面積減少
率に優れる。
本実施触媒ではPdAlO型複合酸化物層のみ示したがPdS
iO型複合酸化物の場合でも同様の効果が得られている。
iO型複合酸化物の場合でも同様の効果が得られている。
また、本発明は炭化水素のみならず種々の燃料にも適
用可能であり、工業的利用価値の高いものである。
用可能であり、工業的利用価値の高いものである。
（発明の効果） 以上述べたように本発明による実施例の触媒はPd、Pd
Oの低温活性と安定燃焼性という長所を損なわずして、
初期活性低下がなく、しかも金属担体にも異常がみられ
なかったように、高温下で長期間使用可能なものであ
る。
Oの低温活性と安定燃焼性という長所を損なわずして、
初期活性低下がなく、しかも金属担体にも異常がみられ
なかったように、高温下で長期間使用可能なものであ
る。
第１図は接触燃焼装置の概略図、第２図は従来の触媒の
使用前の状態を示す断面模式図、第３図は第２図の触媒
を100時間使用した後の状態を示す断面模式図、第４図
は本発明の触媒の使用前の状態を示す断面模式図、第５
図は第４図の触媒を100時間使用した後の状態を示す断
面模式図、第６図ａ、ｂ、ｃは金属担体の流路の形状を
示す平面図、第７図は金属担体の全体を示す斜視ずであ
る。
使用前の状態を示す断面模式図、第３図は第２図の触媒
を100時間使用した後の状態を示す断面模式図、第４図
は本発明の触媒の使用前の状態を示す断面模式図、第５
図は第４図の触媒を100時間使用した後の状態を示す断
面模式図、第６図ａ、ｂ、ｃは金属担体の流路の形状を
示す平面図、第７図は金属担体の全体を示す斜視ずであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 野田 直人
Claims (2)
- 【請求項１】PdもしくはPdOもしくはこれらの混合物を
活性成分とし、PtもしくはPt合金もしくは酸化物分散強
化Pt合金などの耐熱性金属を担体とする接触燃焼用触媒
にあって、活性成分層と担体との中間層としてPdAlO型
もしくはPdSiO型の複合酸化物層を設けることを特徴と
する接触燃焼用触媒。 - 【請求項２】複合酸化物中のAlもしくはSiおよびＯの含
有量がPdに対してそれぞれ10〜50wt％、5.7〜29.6wt％
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の接
触燃焼用触媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61215643A JP2531641B2 (ja) | 1986-09-12 | 1986-09-12 | 接触燃焼用触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61215643A JP2531641B2 (ja) | 1986-09-12 | 1986-09-12 | 接触燃焼用触媒 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6372347A JPS6372347A (ja) | 1988-04-02 |
| JP2531641B2 true JP2531641B2 (ja) | 1996-09-04 |
Family
ID=16675802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61215643A Expired - Lifetime JP2531641B2 (ja) | 1986-09-12 | 1986-09-12 | 接触燃焼用触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2531641B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5622893A (en) * | 1994-08-01 | 1997-04-22 | Texas Instruments Incorporated | Method of forming conductive noble-metal-insulator-alloy barrier layer for high-dielectric-constant material electrodes |
| CN100460064C (zh) * | 2007-01-25 | 2009-02-11 | 上海交通大学 | 生物形态三维网络结构钯系纳米光催化材料的制备方法 |
| CN101875011A (zh) * | 2009-04-30 | 2010-11-03 | 中国科学院福建物质结构研究所 | TiO2载体负载贵金属钯及其制备方法和用途 |
-
1986
- 1986-09-12 JP JP61215643A patent/JP2531641B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6372347A (ja) | 1988-04-02 |
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