JPH02268830A - 灯油系燃料燃焼用触媒 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は灯油系燃料燃焼用触媒に関ηる。

詳しくは、灯油系燃料の気化ガスを空気とともに触媒上
で接触燃焼せしめて、窒素酸化物（以ＦＮＯＸとする）
、−酸化炭素（以下ＣＯとする）、未燃焼炭化水素（以
下ＵＨＣとする）等の有害成分を実質的に含有しない燃
焼ガスを得、その熱量を石油ストーブ、石油ファンヒー
ター等の熱源として用いるための燃焼用触媒に関する。

［従来技術］ 家庭用ａＪｒＡＷＡ具等に用いられる石油ストーブ、石
油ファンヒーター等は、いずれも灯油系燃料を火炎燃焼
せしめその熱を利用してなるものが一般的に用いられて
いる。しかし、最近になって建築物の密閉化に伴ないＣ
０１ＮＯＸ等の有害成分の排出が問題となってきている
。一方、炭化水素等の燃料を燃焼範囲に入らない低い濃
度で空気と混合した希薄混合ガスを触媒上で接触無炎燃
焼せしめ、Ｇｏ、ＵＨＣ，ＮＯｘを実質的に含有しない
高温のガスを得る方法は公知であり、このクリーンな高
温燃焼ガスを暖房用器具の熱源として利用するシステム
は各種提案され、一部、屋外暖房用等において実用化さ
れるに至っている。これらの目的に用いられる触媒は、
アルミナ繊維にｎ金属を含浸せしめたもの、あるいはコ
ージェライトモノリス担体に耐火性無機酸化物と負金属
等の活性成分を被覆担持せしめたもの等が一般的に用い
られている。

しかし、これらのシステムにおいては、いずれも触媒表
面温度が４００〜６００℃程度の温度で使用するもので
あるため、触媒表面が赤熱Ｖず、従って燃焼が継続して
いるかどうかを目視で確認することができない。また、
触媒単位体積当りの発熱量が小さく、燃焼器具の大型化
を招く等の欠点を有する。

［発明の目的］ 本発明は、上述した従来の問題点を解決するためになさ
れたものであり、したがって触媒表面温度を極力高めて
、その暗赤色発色により燃焼を目視可能化し、しかも発
熱量も高効率化せしめられた触媒である。すなわち、触
媒表面温度が７００〜１０００℃での耐熱性、耐久性を
有し、かつｎ金属の担持量を低減してなる灯油系燃料の
燃焼用触媒を提供することにある。

［発明の構成］ 本発明者らは、上記の目的達成のために鋭意研究の結果
、特定濃度のｎ金属を担持した耐火性無１ｌ酸化物（ａ
）、および耐火性態ｍＷ化物（ｂ）をモノリス担体に被
覆担持せしめた触媒体は、ｎ金属の活性劣化が抑制され
、しかも耐熱性も向上することにより、触媒の耐久性が
向上し、灯油系燃料の気化ガスと空気とからなる可燃性
混合ガスを接触燃焼せしめるにあたり、該触媒体の表面
温度が極力高まり目視可能になり、かつ負金属の担持ｍ
が低減できることを見い出した。

すなわち、本発明は、貴金属を１〜３０重量％の範囲で
担持せしめた耐火性態Ｒ酸化物（ａ）（以下［ｎ金属担
持耐火性無機酸化物（ａ）」という。）、および耐火性
無機酸化物（ｂ）を含有してなる触媒組成物をモノリス
担体に被覆担持せしめてなる触媒である。

このｎ金属の担持量は、ｎ金属担持耐火性無機酸化物（
ａ）に対し、１〜３０重け％の範囲で担持されるが、好
ましくは１０〜２０重量％である。

貴金属の担持量が１重量％未満では、負金属が高分散の
状態で担持され、熱による活性劣化が大きく、また３０
重量％を超えると、反応に有効に寄与するｎ金属の活性
点が増加せず、むしろ初期から少なくなるため、触媒の
初期性能が低く、高温にさらされるとｎ金属の粒子成長
が起こり、粒子が巨大化して触媒の活性は大巾に低下し
、好ましくない。

本発明のｎ金属とは、白金、パラジウムおよびｎジウム
からなる群から選ばれた少なくとも１種よりなり、白金
および／またはパラジウムの使用が好ましい。

また、ｎ金属の担持量はモノリス担体１ｌ当りに金品１
で０．１〜３ｇの範囲となるようにするのが好ましい。

ｎ金属を耐火性態Ｉｆｆ酸化物に担持する方法としては
、特に限定されることはないが、−設面には含浸法が用
いられ、たとえば、耐火性無機酸化物とｎ金属塩溶液を
充分混合し、乾燥、焼成することにより、ｎ金属担持耐
火性無機酸化物（ａ）が容易に調製されうる。

ｎ金属担持耐火性無機酸化物（ａ）は、モノリス担体１
ｌ当り１〜２０（ｌ使用することが好ましく、使用され
る耐火性熱ａｍ化物としては、アルミナ、シリカ、チタ
ニア、ジルコニア、アルミナ−シリカ、アルミナ−チタ
ニア、アルミナ−ジルコニア、シリカ−チタニア、シリ
カ−ジルコニア、チタニア−ジルコニア及びアルミナ−
マグネシアなどが挙げられるが、アルミナ、特に活性ア
ルミナの使用が好ましい。

また、ランタン、セリウム、ネオジム等の希土類元素、
カルシウム、バリウム等のアルカリ土類元素等によって
安定化された活性アルミナも使用可能である。

次に耐火性無機酸化物（ｂ）は、モノリス担体１オ当り
５０〜２５０ｇ使用することができるが、１００〜２０
０（］使用することにより好ましい効果が得られる。

使用される耐火性無機酸化物としては、前記貴金属担持
耐火性無曙酸化物（ａ）に用いた耐火性無機酸化物が用
いられる。

さらに、これらの耐火性無機酸化物に、セリウム酸化物
を含有せしめることにより、触媒の耐久性およびＣ０１
ＵＨＣ等の有害成分の浄化能の向上が達成される。この
セリウム酸化物を耐火性無機酸化物に含有せしめる方法
としては、溶液による含浸法より、固体による微粉砕混
合法が好ましい。

上記手順により得られた貴金属担持耐火性無機酸化物（
ａ）および耐火性無機酸化物（ｂ）をボールミル等によ
り湿式粉砕して、スラリーを１弾、これにモノリス担体
を浸し、余分のスラリーを吹き飛ばし、乾燥し、必要に
応じて焼成し、完成触媒体を得ることができる。

上記モノリス担体としては、通常当該分野で使用される
ものであればいずれも使用可能であり、とくにコージェ
ライト、ムライト、α−アルミナ、ジルコニア、チタニ
ア、リン酸チタン、アルミニウムチタネート、ベタライ
ト、スボジュメン、アルミノシリケート、ケイ酸マグネ
シウム、ジルコニア−スピネル、ジルコン−ムライト、
炭化ケイ素、窒化ケイ素などの耐熱性セラミック質のも
のやカンタル、フエクライト等の金属製のものが使用さ
れる。

モノリス担体のセルサイズは、より燃焼効率を高めるた
め小さいものが好ましく、通常−平方センチあたり２０
０〜６００セルのものが用いられる。

全触媒層長は、暖コ器具の形状を小型化し、かつ触媒体
を安価にする必要から、短いものが好ましく、通常１０
〜５０ｍ＋が採用される。

［実　施　例］ 以下、実施例によりさらに具体的に本発明を説明するが
、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない
ことは言うまでもない。

実施例　１ 比表面積１５０ｍ２１０を有する活性アルミナ７Ｑに白
金として１．００含有するジニトロジアンミン白金の硝
酸水溶液を含浸し、充分に乾燥後空気中４００℃で２時
間焼成して、１２．５重Ｇ％Ｐｔ含有アルミナ粉体を得
た。

このＰｔ含有アルミナ粉体と上記と同様の活性アルミナ
１９２ｇをボールミルで湿式粉砕することにより、コー
ティング用水性スラリーを調製した。得られたスラリー
を４００セル／平方インチの開孔部を有する直径２５．
４　ｔｔｍφ、長さ２０＃Ｌのコージェライト性モノリ
ス担体に被覆し、１３０℃で３時間乾燥して、完成触媒
を得た。この触媒体は１ｌ当りアルミナ２００（］　、
Ｐｔ１、Ｏｇが担持されていた。

実旅例　２ 比表面積１５（ｌｔ２／ａを有する活性アルミナ１０ｏ
にパラジウムとして２．０ｇを含有する硝酸パラジウム
水溶液を含浸し、充分に乾燥後空気中５００℃で１時間
焼成して１６．７重量％Ｐｄ含有アルミナ粉体を得た。

このＰｄ含有アルミナ粉体と上記活性アルミナ２３０ｇ
をボールミルで湿式粉砕しコーティング用水性スラリー
を調製した。以下、実施例１と同様にして完成触媒を得
た。この触媒は１ｌ当りアルミナ１８０り　、Ｐｄ１．
５１７が担持されていた。

比較例　１ 実施例１と同様の活性アルミナ２００ｇをスラリー化し
、直径２５．４履φ、長さ２０　ｍ　Ｌの４００セルコ
一ジエライト製モノリス担体に被覆した。

これを乾燥した後空気中６００℃にて焼成した。

次いでこの担体を８０℃に加熱したジニトロジアンミン
白金を含有する水溶液に浸漬して白金を吸着させた後、
乾燥して空気中で４００℃で焼成し完成触媒を得た。こ
の触媒は１ｌ当りアルミナ２００ｏ　、Ｐｔ１．Ｏ（ｌ
が担持されていた。

比較例　２ 実施例１と同様の活性アルミナ２００（Ｊに白金として
１．０ｇ含有するジニトロジアンミン白金の硝酸水溶液
を含浸し、充分に乾燥後空気中４００℃で２時間焼成し
て０．５重量％ｐｔ含有アルミナ粉体を得た。

このｐｔ含有粉体をボールミルで湿式粉砕することによ
りコーティング用スラリーをＸｌｌ製し、実施例１と同
様ににして完成触媒を得た。この触媒は１ｊｌ当りアル
ミナ２００ｏ　、Ｐｔ１．Ｏａが担持されていた。

比較例　３ 白金の硝酸水溶液の代わりに、塩化パラジウム水溶液を
使用した以外は比較例１と同様にして完成触媒を得た。

この触媒は１ｌ当りアルミナ１９０（１、Ｐｄ１．６！
Ｉｆが担持されていた。

実施例　３ 白金として１．０ｇ含有する塩化白金酸水溶液及びロジ
ウムとして０．２　（ｌ含有する塩化ロジウム水溶液の
混合液を実施例１と同様の活性アルミナ７σに含浸し、
充分に乾燥後空気中４００℃で２時間焼成して１２．２
重Ｊ％ｐｔおよび２．４型間％Ｒｈ含有アルミナ粉体を
得た。

このｐｔ及びＲｈ含有アルミナと、活性アルミナ１４３
ｇ及び比表面積８５ＴｒＬ２／ｇを有する市販酸化セリ
ウム５０ｏをボールミルで湿式粉砕することによりコー
ティング用水性スラリーを調製した。以下実施例１と同
様にして完成触媒を得たこの触媒は１ｌ当りアルミナ１
５０ｇ、酸化セリウム５０ｇＰｔ１．０ｇ、およびＲｈ
　０．２　ｇが担持されていた。

実施例　４ 充分に保温された円筒型反応器を用い、実施薩１〜３及
び比較例１〜３で得られた触媒を充填し入口温度２５０
℃において、１分あたり０．２０　！Ｉ＋の灯油を蒸発
器を用いて気化させたガスを含有する灯油の気化ガス−
空気混合気体を１分あたり５Ｎｉ導入した。触媒層入口
線速は約３１α／　５ｅｃｓｖは約２９６００ｈｒ”Ｔ
’あツタ。

新品時における触媒出口のＧｏ、ＵＨＣ，Ｎ。

×の排出量と触媒層出口温度を測定し、その結果を第１
表に示した。

第１表に記載の触媒を１０５０℃にて空気中２００時間
の電気炉エージングした後前述と同条件で触媒燃焼実験
を行なった結果を第２表に示した。

［発明の効果］ 以上の結果から、本発明に開示する貴金属触媒は１００
０℃以上の＾温でも優れた耐熱・耐久性を有してること
は明らかである。

この結果、安価でかつコンパクトな焼成用触媒で赤熱す
る温度域においても長時間にわたって、Ｃｏ、ＮＯｘ、
ＬＪＨＣを実質的に排出しない灯油系燃料の接触燃焼が
可能となり、石油ストーブ、石油ファンヒーター等の家
庭用＠房器への適用が可能となる。このことは、家紅用
暖房器の安全性、無害化を招きその効果は大きいもので
ある。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）耐火性無機酸化物に貴金属を１〜３０重量％の範
   囲で担持せしめた耐火性無機酸化物 （ａ）、および耐火性無機酸化物（ｂ）を含有してなる
   触媒組成物をモノリス担体に被覆担持せしめてなること
   を特徴とるす灯油系燃料の気化ガスと空気とからなる可
   燃性混合ガスを接触燃焼せしめるための燃焼用触媒。
2. （２）該貴金属を担持せしめた耐火性無機酸化物（ａ）
   が貴金属を１０〜２０重量％の範囲で含有してなる請求
   項（１）記載の触媒。
3. （３）貴金属が白金、パラジウムおよびロジウムからな
   る群から選ばれた少なくとも１種である請求項（１）ま
   たは（２）記載の触媒。
4. （４）貴金属の担持量がモノリス担体１ｌ当り０．１〜
   ３ｇである請求項（１）、（２）または（３）記載の触
   媒。
5. （５）該貴金属を担持せしめた耐火性無機酸化物（ａ）
   に使用される耐火性無機酸化物および／または耐火性無
   機酸化物（ｂ）が活性アルミナである請求項（１）記載
   の触媒。
6. （６）耐火性無機酸化物（ｂ）がセリウム酸化物を含有
   してなる請求項（１）記載の触媒。