JPH0545295B2 - - Google Patents

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JPH0545295B2
JPH0545295B2 JP61224837A JP22483786A JPH0545295B2 JP H0545295 B2 JPH0545295 B2 JP H0545295B2 JP 61224837 A JP61224837 A JP 61224837A JP 22483786 A JP22483786 A JP 22483786A JP H0545295 B2 JPH0545295 B2 JP H0545295B2
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JP
Japan
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platinum
catalyst
combustion
palladium
gas
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JP61224837A
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JPS6380849A (ja
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Makoto Horiuchi
Kazuo Tsucha
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Nippon Shokubai Co Ltd
Original Assignee
Nippon Shokubai Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳现な説明】 産業䞊の利甚分野 本発明はメタン系燃料特にメタンを䞻成分ず
し、゚タン、プロパン、ブタン等の䜎玚炭化氎玠
からなる倩然ガスを觊媒䞊で接觊燃焌せしめ、窒
玠酞化物以䞋、NOxずいう、䞀酞化炭玠以
䞋、COずいう、未燃焌炭化氎玠以䞋、UHC
ずいう等の有害成分を実質的に含有しないクリ
ヌンな燃焌ガスを埗、その熱量を各皮の䞀次゚ネ
ルギヌ源ずしお、特に発電甚ガスタヌビンに甚い
るための燃焌甚觊媒システムおよびそれを甚いた
燃焌方法に関するものである。 埓来の技術 燃料を燃焌範囲に入らない䜎い濃床で空気ず混
合した垌薄混合気䜓を觊媒局ぞ導入し、觊媒䞊で
接觊燃焌せしめ高枩の燃焌ガスをえるための觊媒
燃焌システムは公知である。 さらに、かかる觊媒燃焌システムを甚いお、た
ずえば600℃から1500℃の燃焌ガスをえる堎合、
たずえば酞玠源に空気を甚いおもNOxがほずん
どないしは党く発生するこずがなく、たたCO
UHCも実質的に含有しないものずしおえられる
こずもよく知られるずころである。 このクリヌンな高枩燃焌ガスを利甚し、熱たた
は動力をえるシステムは各皮提案され、䞀般産業
排ガスの凊理および熱動力回収システムはすでに
実甚化されるに至぀おいる。 たた近幎になり、高たるNOx芏制ぞの察応か
ら、発電甚ガスタヌビンなどの䞀次動力源甚ずし
おこの高枩燃焌ガスを利甚する研究がなされるよ
うになり぀぀ある。 これらの接觊燃焌システムには、アルミナ、ゞ
ルコニア等の耐火性金属酞化物ず、觊媒掻性成分
である癜金、パラゞりム、ロゞりム等の貎金属あ
るいはコバルト、ニツケル等の卑金属の酞化物、
さらにはLaCoO3等の耇合酞化物ずをモノリス型
担䜓に担持せしめた觊媒䜓等が提案されおいる。 本発明が解決しようずする問題点 䞊蚘の劂き觊媒系を甚い、ガスタヌビン等の䞀
次動力源ずしお利甚するシステムにおいおは、タ
ヌビンの特性䞊觊媒の䜿甚条件は、〜30気圧の
もずで1000〜1300℃の高枩に達せしめるのが通垞
であり、ガスタヌビンの効率向䞊のため、さらに
高枩、高圧になる傟向にある。 かかる条件䞋で、觊媒を䜿甚するず通垞の觊媒
は高枩のために急速に劣化し曎に最悪の堎合は觊
媒担䜓がメルトダりンし、飛散し、タヌビンのブ
レヌドなどを損傷しおしたう可胜性がある。 䞊蚘の劂き觊媒の劣化、損傷を避け、同等の目
的をえる燃焌方法ずしお、觊媒局においお燃料の
䞀郚を接觊燃焌させ、次気盞燃焌が誘発される
枩床にたでガス枩床を䞊昇せしめ、次いで觊媒局
埌方で残存未燃燃料を次気盞燃焌させるか、た
たは必芁であれば次燃料を導入しお残存未燃燃
料ず新たに添加した次燃料を、次的に気盞燃
焌させお目的ずする枩床、あるいはそれ以䞊の枩
床のクリヌンな燃焌ガスをえる燃焌方法が芋出さ
れた。 この堎合、觊媒局での燃焌は、ガス枩床を次
気盞燃焌が誘発される枩床にたで䞊昇させるのを
目的ずしおおり必ずしも觊媒局で完党燃焌させる
必芁なく、次気盞燃焌が誘発される枩床以䞊に
ガス枩床が到達すれば觊媒の劣化、損傷を避ける
ためにも、たた、次気盞燃焌を安定しお維持さ
せるためにも、觊媒局䞭でより高枩にする必芁は
なく、むしろ残存未燃燃料が倚い方が奜たしい。 燃料は目的ずする枩床がえられる党量を觊媒局
ぞ導入し、䞀郚を接觊燃焌させお昇枩し、぀いで
残存未燃燃料を次気盞燃焌させおもよいが、燃
料の䞀郚を残しおおき、これを次燃料ずしお觊
媒局埌方から導入しお残存未燃燃料ず合わせお
次気盞燃焌させおもよい。この堎合觊媒局枩床を
必芁以䞊の高枩ずするこずも避けられ、觊媒の劣
化、損傷を避けるこずが出来、より奜たしい。 ここで次気盞燃焌を誘発させるのに必芁な枩
床は、燃料の皮類、残存燃料濃床理論断熱燃焌
ガス枩床、線速等によ぀お決たるが、燃料の皮
類により倧幅に異なる。 すなわち、プロパン、軜油等の易燃性の燃料の
堎合は通垞の䜿甚条件䞋では玄700℃皋床でも十
分であるが、難燃性のメタン、あるいはメタンを
䞻成分ずする倩然ガスを燃料ずする堎合は䜿甚条
件によ぀お異なるものの750〜1000℃の高枩が必
芁である。たた、ガスタヌビンずしおの機胜を有
するためには、圧力損倱を小さくし、燃焌噚を小
容量に保぀お、燃焌負荷率を倧きくするこずが求
められおおり、觊媒容量はできるだけ小さくする
必芁があり、その結果觊媒局入口の線速は〜
40m秒500℃換算、空間速床は80〜600侇
時間ず埓来の觊媒反応にはない、非垞に過酷
な条件で䜿甚されるこずになる。 かかる高圧の条件䞋で、可燃性ガス、特にメタ
ン等の難燃性ガスを觊媒局においお燃料を䞀郚接
觊燃焌せしめ、次気盞燃焌が誘発される枩床に
たでガス枩床を䞊昇せしめ、次いで接觊局埌方で
残存未燃燃料を次気盞燃焌させるか、たたは必
芁であれば次燃料を導入しお残存未燃燃料ず新
たに添加しお次燃料を、次的に気盞燃焌させ
る段燃焌方法により完党燃焌せしめようずする
堎合、加圧による燃料流量の増倧に䌎い、觊媒で
の燃焌効率が倧きく䜎䞋し、いただ実甚的に完成
された觊媒䜓を埗るには至぀おいない。 本発明の目的 そこで本発明の目的は、䞊蚘の劂き高圧高線速
䞋のガスタヌビンの実䜿甚条件䞋においおも、よ
り小さい觊媒容量で難燃性のメタン系燃料をより
䜎枩で着火せしめ、燃焌ガス枩床を750〜1000℃
の枩床にたで䞊昇せしめ、か぀耐久性を有し、
CONOxUHC等の有害成分を実質的に含有
しない燃焌甚觊媒システムを提䟛しも぀おその有
効な利甚方法を提䟛するこずにある。 問題点を解決するための手段 かかる目的を達成するために、本発明者らは可
燃性ガスのなかで最も難燃性であるメタンを甚
い、垞圧から高圧にわたる各皮の条件䞋の接觊燃
焌に関しお怜蚎した。その結果、メタンの燃焌反
応はガス入口偎、すなわち前段郚の䜎枩域觊媒に
おいおは、䞻に觊媒衚面䞊での䞍均䞀反応に䟝存
しおおり、䞀方ガス出口偎すなわち埌段郚の高枩
域においおは、䞻ずしお気盞䞭での均䞀反応に䟝
存しおいるずいう知芋を埗た。぀たり同䞀線速䞋
では加圧によるガス密床ならびにガス流量の増倧
に䌎い、前段郚の觊媒衚面䞊での䞍均䞀反応は、
燃料ガスの物質移動による拡散埋速から、觊媒衚
面䞊での反応埋速に移行し、燃焌効率の倧きな䜎
䞋を招くものであり、䞀方埌段郚の気盞䞭での燃
焌反応は、燃焌効率の向䞊を招くものであるこず
を芋い出した。 そしお、䞊蚘のようなメタンの燃焌反応に適す
る觊媒を鋭意怜蚎した結果、本発明を完成するに
至぀た。 すなわち、本発明の燃焌甚觊媒システムは耇局
の觊媒局に分けられメタン系燃料ず分子状酞玠含
有ガスからなる高圧、高線速の可燃性混合ガスの
流れに察しお、ガス入口偎にパラゞりム、癜金お
よびニツケル酞化物を掻性成分ずする前段觊媒
局、次いでパラゞりムおよび癜金を掻性成分ずす
る䞭段觊媒局、最埌にガス出口偎に癜金を掻性成
分ずする、あるいは癜金およびパラゞりムを掻性
成分ずする埌段觊媒局を組合せた觊媒システムか
らなり、該觊媒システムに担持されたパラゞりム
および癜金の合蚈の党担持量が担䜓容積あた
り10〜100gであるこずを特城ずし、前段觊媒局
で比范的䜎枩から着火せしめ、燃焌ガス枩床を
750〜1000℃たで䞊昇させうるように各々最適に
蚭蚈しお成るものであり、か぀1000℃を超える高
枩にはならないようにしお成るものである。 その結果メタンの燃焌反応に察する觊媒掻性が
倧幅に向䞊しお加圧䞋においお燃焌性胜の䜎䞋を
招く空間速床の増倧接觊時間の短瞮、入口高
線速の圱響に察しおも段燃焌方法により完党燃
焌せしめるこずが可胜になり、觊媒容量を小さく
しお燃焌負荷率を向䞊出来、実際のガスタヌビン
燃焌噚ぞの実甚化が可胜ずなるこずを芋い出した
のである。 さらに本発明における燃焌甚觊媒システムを具
䜓的に説明する。 パラゞりムを掻性䞻成分ずする觊媒は特にメタ
ンの䜎枩着火性にすぐれ、か぀1000℃皋床の高枩
での耐熱性にもすぐれた觊媒ずしお知られる。 しかしながら、埓来のパラゞりムを掻性成分ず
する觊媒を本発明目的に䜿甚した堎合、觊媒局入
口付近においおは500℃以䞋の枩床で高濃床の酞
玠にさらされるためパラゞりムは酞化されメタン
の着火性胜を倱い、たた䞀方、觊媒局出口付近の
高枩域においおは、パラゞりムの酞化状態が倉化
するこずによるず考えられる理由から觊媒による
燃焌反応は抑制され燃焌ガス枩床は実質750℃以
䞊の高枩には䞊昇しないずいう欠点がある。これ
に察し、本発明によれば燃焌甚觊媒システムのガ
ス入口偎すなわち前段觊媒局は䞻ずしおパラゞり
ムを掻性成分ずしたものであり、癜金およびニツ
ケル酞化物がさらに掻性成分ずしお添加されおい
る。぀たり少量の癜金の存圚により、パラゞりム
の酞化物化によるメタン着火性胜の䜎䞋が防止さ
れ、長時間に亙り䜎枩着火性胜を維持し぀づける
こずができるずずもに、ニツケル酞化物ずしお存
圚するこずによりパラゞりムに安定しお空気から
酞玠が䟛絊されるため燃焌ガス枩床を高圧、高線
速䞋で600〜800℃たで昇枩せしめ、続いお、存圚
する䞭段觊媒局、さらに存圚する埌段觊媒局での
燃焌反応を容易に開始せしめ埗るものである。 次に、䞭段觊媒局も䞻ずしおパラゞりムおよび
癜金を掻性成分ずしたものである。これは癜金が
存圚するこずにより、パラゞりムの酞化物化によ
るメタン燃焌性胜の䜎䞋が防止され、燃焌ガス枩
床を高圧、高線速䞋で、650〜900℃たで昇枩せし
めるこずができる。 たた、この䞭段觊媒局にニツケルが酞化物ずし
お存圚しおもよく、この堎合パラゞりムに安定し
お空気から酞玠を䟛絊でき、続いお存圚する埌段
觊媒局での燃焌反応を容易に開始せしめるこずが
きる。 䞀方、燃焌甚觊媒システムのガス出口偎すなわ
ち埌段觊媒局は䞻ずしお癜金を掻性成分ずしたも
のであり、癜金によ぀お燃焌はさらに促進されお
燃焌ガスは800〜1000℃の枩床範囲に到らしめる
こずが可胜になる。觊媒局䞭においお高圧メタン
系燃料を完党燃焌せしめようずするず、觊媒枩床
は倚くの堎合1000℃以䞊の高枩になり、癜金が酞
化されおPtO2になり昇華飛散される。そのため
パラゞりムを共存せしめ癜金の昇華飛散を防止抑
制する必芁があり、癜金およびパラゞりムを掻性
成分ずする觊媒が甚いられるが觊媒局埌方でも䞀
郚燃料を気盞燃焌せしめお完党燃焌に到る堎合、
觊媒枩床は1000℃以䞋に抑制するこずができ、癜
金の昇華飛散による掻性成分ぞ及がす圱響は小さ
くなるので癜金およびパラゞりムを掻性成分ずす
る觊媒局ずずに癜金のみを掻性成分ずする觊媒局
を甚いるこずも可胜である。 以䞊のように本発明になる觊媒システムはそれ
ぞれの貎金属の特性を生かしおあるいは組合せお
段構成からなるこずを特城ずしおおり、メタン
系燃料を高圧、高線速䞋で300〜400℃の䜎枩で着
火せしめ、750〜1000℃の燃焌ガス枩床を埗るた
めの燃焌掻性を有し、か぀1000℃以䞊の耐熱性を
有しおいるのである。 しかしながら、パラゞりムのみを掻性成分ずす
る觊媒は、前述のように燃焌経過ずずもに着火性
胜を倱ない、又、燃焌ガス枩床は、実質に750℃
以䞊の高枩には䞊昇しないずいう欠点がある。 癜金のみを掻性成分ずする觊媒は燃料がメタン
や倩然ガスのようなメタン系燃料の堎合には高
圧、高線速燃料条件䞋でも燃焌掻性は優れおいる
が300〜400℃では着火䞍胜であり、実質的に500
℃以䞊の着火枩床が必芁ずなり奜たしくない。 たた、パラゞりム−癜金−ニツケル酞化物ある
いはパラゞりム−癜金系觊媒では充分な着火性胜
は有するが、燃焌ガス枩床を高圧、高線速燃焌条
件䞋で次気盞燃焌が誘発される枩床以䞊にする
こずはできない。 以䞊のように段構成のものはそれぞれ欠点を
有しおおり、特に高圧燃焌条件においおは、実甚
觊媒ずはなりえず、奜たしくない。 前段郚の觊媒前段觊媒局および䞭段觊媒局
の癜金族元玠の担持量は担䜓容積あたり20〜
100g奜たしくは30〜60gであり、癜金に察するパ
ラゞりムの担持比は〜25、奜たしくは〜10で
ある。たたニツケル酞化物の担持量はパラゞりム
に安定しお空気から酞玠を䟛絊せしめるためには
担䜓容積あたり10〜150gが適圓であり、奜
たしくは50〜120gである。埌段郚の觊媒の癜金
族元玠の担持量は担䜓容積あたり10〜80g、
奜たしくは20〜50gで癜金ずパラゞりムが共存す
る堎合には、癜金に察するパラゞりムの担持比は
0.1〜10、奜たしくは0.2〜である。 該觊媒䜓は前段から埌段にかけお耇数段に分け
お別個に調補し、各觊媒を盎結しおたたは空間を
蚭けお蚭眮しおもよいしあるいは䞀䜓物の觊媒䜓
ずしお完成觊媒ずしおもよい。 耇数段に分けお別個に調補した堎合、癜金族元
玠の担持量が担䜓容量あたり10gを䞋回る觊
媒が存圚しおも、完成した觊媒䜓ずしお癜金族元
玠の党担持量が10g以䞊であれば、圓然䜿甚する
こずが可胜である。 癜金族元玠の党担持量が10gを䞋回る堎合は加
圧によるガス密床および流量の増倧に䌎い、燃焌
せしめようずするメタン分子数に察しお掻性物質
の量が䞍足するこずになる。そのためメタンの着
火枩床が本発明の前段郚の觊媒の着火枩床である
300〜400℃に比范しお高くなり、予備燃焌のため
にパむロツトバヌナヌが必芁ずなるず共に、着火
せしめるためパむロツトバヌナヌ郚での予備燃焌
の比率が高くなりNOxの発生量が増倧する。 さらにたずえ着火しおも、その燃焌掻性は䜎
く、燃料の吹き抜けが倚くなり、燃焌ガス枩床が
十分に䞊昇しないためあずに続く觊媒埌段郚での
燃焌反応に至らしめるこずが困難ずなる。加え
お、埌段郚觊媒も䜎掻性のため、燃焌は䞍十分で
燃料の吹き抜けが非垞に倚く、次気盞燃焌が誘
発される枩床にたでガス枩床を䞊昇せしめるこず
も非垞に困難ずなる。埓぀お、癜金族元玠の党担
持量が10g以䞋の觊媒䜓が垞圧䞋では高掻性であ
぀おも、加圧䞋では十分な燃焌掻性を有さない。 䞀方、癜金族元玠の党担持量が100gを越える
堎合は、分散性が䜎䞋するものの掻性物質の増加
による燃焌掻性が向䞊し燃焌ガス枩床を1000℃以
䞋に抑制するこずはできず、急激な掻性䜎䞋をき
たすずずもに觊媒が非垞に高䟡ずなるので奜たし
くない。 ニツケル酞化物の担持量が担䜓容積あたり
10gを䞋回る堎合はパラゞりムぞの空気からの酞
玠の䟛絊が䞍十分なため前段郚觊媒の燃焌掻性は
十分に発揮されず、150gを越える堎合は分散性
が悪くなり、燃焌掻性の䜎䞋を招くものである。 觊媒の担䜓ずしおは、圧力損倱を少くする目的
から、モノリスタむプのものが奜たしい。モノリ
ス担䜓は通垞圓該分野で䜿甚されるものであれば
いずれも䜿甚可胜であり、ずくにコヌゞ゚ラむ
ト、ムラむト、α−アルミナ、ゞルコニア、チタ
ニア、リン酞チタン、アルミニりムチタネヌト、
ペタラむト、スポゞナメン、アルミノシリケヌ
ト、ケむ酞マグネシりム、ゞルコニア−スピネ
ル、ゞルコン−ムラむト、炭化ケむ玠、窒化ケむ
玠などの耐熱性セラミツク質のものやカンタル、
プクラロむ等の金属補のものが䜿甚される。 モノリス担䜓のセルサむズは、燃焌効率が䜎䞋
しない限り倧きいものが奜たしく、各觊媒局は同
䞀セルサむズでもよいし、たた異なるセルサむズ
のものを組合せお甚いおもよく、通垞䞀平方むン
チあたり40〜400セルのものが甚いられる。 党觊媒局長は特に䜿甚される入口線速によ぀お
異なるが、圧力損倱を少くする必芁から通垞50〜
300mmが採甚され、各局の長さも圧力、燃料濃床、
入口線速、入口枩床等の䜿甚条件によ぀お最適に
遞択されるが、通垞各局共10〜200mmが採甚され
る。 癜金族元玠ずしおは癜金、パラゞりムが特に優
れるが、その他ロゞりム、むリゞりム等を添加し
おもよい。 たた、ニツケル、コバルト、鉄、クロム等の金
属酞化物やCoNiO2LaCoO3等の耇合酞化物も
癜金族元玠ず䜵甚するこずによ぀お掻性物質ずし
おの効果を発揮する。 これらの掻性成分ずアルミナを前蚘モノリス担
䜓に担持しお觊媒化する。たたシリカ−アルミ
ナ、マグネシア、チタニア、ゞルコニア、シリカ
−マグネシアなどの耐火性金属酞化物も甚いるこ
ずができる。 䞊蚘耐火性金属酞化物は、バリりム、ストロン
チりム等のアルカリ土類金属酞化物、ランタン、
ネオゞム、セリりム、プラセオゞムなどの垌土類
金属酞化物あるいはシリカ酞化物を添加し安定化
しお甚いるず奜たしい。 特にアルミナの堎合、ランタン、セリりム、サ
マリりム、ネオゞム、プラセオゞム、カルシり
ム、ストロンチりム、バリりムおよびシリカより
なる矀から遞ばれた少なくずも皮の酞化物によ
぀お安定化されたものを甚いるずより奜たしい。 觊媒成分の担持方法ずしおは、耐火性金属酞化
物をコヌテむングし、そのあず掻性成分を氎溶性
の塩の圢で含浞せしめおも良い、あるいはあらか
じめ掻性成分を耐火性金属酞化物に担持又は混合
しお、その埌モノリス担䜓に担持しおも良い。 氎溶性塩ずしおは、硝酞塩、硫酞塩、リン酞
塩、ハロゲン化物、ゞニトロゞアミノ塩等があ
る。䞀䟋を挙げるず、䟋えば硝酞パラゞりム、塩
化パラゞりム、ゞニトロゞアミノ癜金、塩化癜金
酞等があり、これらの氎溶液を担䜓に含浞せしめ
お400〜1000℃、奜たしくは600〜900℃の枩床で
〜24時間、奜たしくは〜時間焌成するこず
によりえられる。 掻性成分である癜金に぀いおは0.01〜ミクロ
ンの平均粒子埄を有する癜金ブラツクずしお掻性
耐火性金属酞化物ず共に担持せしめるこずもでき
る。 たたニツケル源ずしおは硝酞ニツケル、塩化ニ
ツケル、酢酞ニツケルがあり、酞化ニツケルをそ
のたた甚いおもよい。 これらの觊媒成分は、䜿甚条件に応じお入口偎
から出口偎にかけお最適に遞定し組み合わせるこ
ずによ぀お本発明は、さらに効果的なものずな
る。 本発明の燃焌甚觊媒システムに甚いられる燃料
はメタン系燃料、特にメタンを䞻成分ずし、゚タ
ン、プロパン、ブタン等の䜎玚炭化氎玠からなる
倩然ガスである。たた、掻性汚泥凊理などからの
醗酵メタンや石炭ガス化による䜎カロリヌメタン
ガスなども本発明で甚いられる燃料である。たた
より易燃性のプロパン、軜油等も圓然䜿甚するこ
ずができる。 本発明の燃焌甚觊媒システムは、前述したよう
に発電甚ガスタヌビンシステムに最適に組み蟌た
れるものであるが、それ以倖にも発電甚ボむラ、
熱回収甚ボむラ、ガス゚ンゞンからのガスの埌凊
理による熱回収、郜垂ガス暖房など熱・動力回収
を効率よく行うシステムに有利に組み蟌たれる。 実斜䟋 以䞋に本発明を実斜䟋により、さらに詳现に説
明するが、本発明はこれらの実斜䟋のみに限定さ
れるものではない。 実斜䟋  200セル平方むンチの開孔郚を有する盎埄
25.4mm、長さ50mmのコヌゞ゚ラむトハニカム担䜓
に重量の酞化ランタンを含有するアルミナ粉
末ず酞化ニツケル粉末ずの混合スラリヌを被芆凊
理し也燥した埌空気䞭700℃にお焌成しお、担䜓
容積あたり酞化ランタン含有アルミナずしお
100g酞化ニツケルずしお100gを被芆担持せしめ
た。 次いで、これを硝酞パラゞりムおよび塩化癜金
酞を含有する氎溶液に浞挬し、150℃で也燥し、
空気䞭900℃で時間焌成し、担䜓容積あた
りパラゞりムずしお50g、癜金ずしお10g担持せ
しめお完成觊媒を埗た。 実斜䟋  38.8重量の酞化ニツケルず重量酞化セリ
りムおよび重量酞化ストロンチりムを含有す
るアルミナ粉末に硝酞パラゞりムず塩化癜金酞を
含有する氎溶液に浞挬させお也燥埌空気䞭にお
600℃で時間焌成しパラゞりムずしお24重量、
癜金ずしお、3.9重量を担持せしめた。 次いでこのパラゞりムおよび癜金担持アルミナ
粉末スラリヌを200セル平方むンチの開孔郚を
有する盎埄25.4mm、長さ50mmのムラむトハニカム
担䜓に被芆凊理し也燥したのち、空気䞭で700℃
で時間焌成するこずにより、担䜓容積あた
りパラゞりムずしお50g、癜金ずしお8g、酞化ニ
ツケルずしお80g担持せしめお完成觊媒を埗た。 実斜䟋  実斜䟋ず同様の担䜓に重量の酞化セリり
ムを含有するアルミナ粉末ず酞化ニツケル粉末ず
の混合スラリヌを被芆凊理したのち、空気䞭で
600℃にお焌成するこずにより担䜓容積あた
り酞化セリりム含有アルミナ粉末ずしお120g、
酞化ニツケルずしお80gを被芆担持せしめた。 次いで、これを硝酞パラゞりムを含有する氎溶
液に浞挬し、也燥したのち空気䞭800℃で時間
焌成し担䜓容積あたりパラゞりムずしお20g
担持せしめお完成觊媒を埗た。 実斜䟋  実斜䟋ず同様の担䜓に重量の酞化ランタ
ン重量の酞化ネオゞムを含有するアルミナ粉
末のスラリヌを実斜䟋ず同様にしお担䜓容積
あたり酞化ランタンおよび酞化ネオゞム含有ア
ルミナずしお120gを被芆担持せしめた。 次いで実斜䟋ず同様にしお担䜓容積あた
りパラゞりムずしお60g、癜金ずしお30g担持せ
しめお完成觊媒を埗た。 実斜䟋  実斜䟋ず同様の担䜓に重量の酞化ランタ
ンおよび重量の酞化ケむ玠を含有するアルミ
ナ粉末のスラリヌを実斜䟋ず同様にしお担䜓容
積あたり、酞化ランタンおよび酞化ケむ玠含
有アルミナずしお150gを被芆担持せしめた。 次いで実斜䟋ず同様にしお担䜓容積あた
りパラゞりムずしお40g、癜金ずしお20g担持せ
しめお完成觊媒を埗た。 実斜䟋  実斜䟋ず同様の担䜓に実斜䟋ず同様の酞化
ランタンおよび酞化ケむ玠含有アルミナ粉末を
180g被芆担持せしめた。 次いでこれをゞニトロゞアミノ癜金を含有する
硝酞氎溶液に浞挬し、也燥したのち空気䞭で1100
℃にお10時間焌成し、担䜓容積あたり癜金ず
しお20g担持せしめお完成觊媒を埗た。 実斜䟋  100セル平方むンチの開孔郚を有する盎埄
25.4mm、長さ50mmのアルミニりムチタネヌトハニ
カム担䜓に重量の酞化バリりムず重量の
酞化プラセオゞムを含有するアルミナ粉末のスラ
リヌず平均0.2ミクロンの粒埄を有する癜金ブラ
ツク粉末を充分混合しお被芆凊理し、也燥した埌
空気䞭で700℃にお時間焌成しお、担䜓容積
あたり癜金ずしお30g担持せしめお完成觊媒を
埗た。 比范䟋  実斜䟋ず同様にしお担䜓容積あたりパラ
ゞりムずしお5g、癜金ずしお1g担持せしめお完
成觊媒を埗た。 比范䟋  実斜䟋ず同様にしお担䜓容積あたりパラ
ゞりムずしお2g、酞化ニツケルずしお80g担持せ
しめお完成觊媒を埗た。 比范䟋  400セル平方むンチの開孔郚を有する盎埄
25.4mm、長さ50mmのコヌゞ゚ラむトハニカム担䜓
に重量の酞化ランタンを含有するアルミナ粉
末のスラリヌを実斜䟋ず同様にしお被芆凊理
し、担䜓容積あたり酞化ランタン含有アルミ
ナずしお100gを担持せしめた。 次いで、硝酞パラゞりムを含有する氎溶液に浞
挬し、実斜䟋ず同様にしお担䜓容積あたり
パラゞりムずしお10g担持せしめお完成觊媒を埗
た。 比范䟋  実斜䟋ず同様にしお担䜓容積あたり癜金
ずしお2g、パラゞりムずしお4g担持せしめお完
成觊媒を埗た。 比范䟋  実斜䟋ず同様にしお担䜓容積あたり癜金
ずしお3g担持せしめお完成觊媒を埗た。 比范䟋  実斜䟋ず同様にしお担䜓容積あたり癜金
ずしお100g担持せしめお完成觊媒を埗た。 実斜䟋  十分に保枩された円筒型燃焌噚を甚い、ガス入
口偎に第衚の実隓番号に蚘茉した觊媒の組合
せにより充填し、觊媒局䞊流から入口枩床350℃
においお、容量盞圓分のメタンを含有するメ
タン−空気混合ガスを15ataの加圧䞋で時間あ
たり167Nm3STP導入し、残り1.1容量盞圓
分のメタンを觊媒局から30mm埌方から導入し、燃
焌実隓を行぀た。なお、この性胜評䟡のため1000
時間にわたり維持継続した。結果は第衚のずお
りであり、本発明による觊媒䜓を甚いれば觊媒局
枩床は掻性䜎䞋をおこさない1000℃以䞋に維持さ
れおいるにもかかわらず玄1300℃のクリヌンな燃
焌ガスがえられたのに察し、ガス入口偎に比范䟋
次いで比范䟋、ガス出口偎に比范䟋で埗ら
れた觊媒を甚いた堎合実隓番号觊媒局出口
枩床は490℃で次気盞燃焌が誘発される枩床に
は䞊昇できず、觊媒局埌方100mmの点の枩床は480
℃で燃焌効率も玄15であ぀た。 䞭段觊媒局に実斜䟋で埗られた觊媒を甚いた
実隓番号の結果、パラゞりムおよび癜金の党担
持量が担䜓容積あたり10gを䞋回るので、燃
焌掻性は劣぀おおり、燃焌効率は41であ぀た。 又、前段觊媒に実斜䟋で埗られた觊媒を甚い
た実隓番号の結果もニツケル酞化物が担持され
おいない觊媒䜓であるため、觊媒局出口枩床は
720℃であり䞀郚気盞燃焌は誘発されおいるが
100mm埌方の点枩床は980℃で燃焌効率も66であ
぀た。 さらに埌段觊媒に比范䟋で埗られた觊媒を甚
いた実隓番号10の結果はパラゞりムおよび癜金の
党担持量が担䜓容積あたり100を䞊回り、埌
段觊媒局枩床が1030℃ず1000℃を越えたため玄50
時間経過埌から掻性が䜎䞋し、300時間で埌段觊
媒は倱掻した。 【衚】

Claims (1)

  1. 【特蚱請求の範囲】  メタン系燃料ず分子状酞玠含有ガスからなる
    〜30気圧の高圧、500℃換算で〜40m秒の
    高線速の可燃性混合ガスの流れに察しお、ガス入
    口偎にパラゞりム、癜金およびニツケル酞化物を
    掻性成分ずする前段觊媒局、次いでパラゞりムお
    よび癜金を掻性成分ずする䞭段觊媒局、最埌にガ
    ス出口偎に癜金を掻性成分ずする、あるいは癜金
    およびパラゞりムを掻性成分ずする埌段觊媒局を
    組合せた觊媒システムからなり、該觊媒システム
    に担持されたパラゞりムおよび癜金の合蚈の党担
    持量が担䜓容積あたり10〜100gであるこず
    を特城ずする高圧メタン系燃料甚觊媒システム。  該前段觊媒局および該䞭段觊媒局のパラゞり
    ムの担持量は癜金の担持量に察しお〜25なる担
    持比であるこずを特城ずする特蚱請求の範囲蚘
    茉の觊媒システム。  該埌段觊媒局においお癜金およびパラゞりム
    を掻性成分ずする堎合、パラゞりムの担持量は癜
    金の担持量に察しお0.1〜10なる担持比であるこ
    ずを特城ずする特蚱請求の範囲蚘茉の觊媒シス
    テム。  各掻性成分がアルミナによ぀お被芆されたモ
    ノリス担䜓に分散担持されおなる特蚱請求の範囲
    蚘茉の觊媒システム。  該アルミナ被芆局がランタン、セリりム、サ
    マリりム、ネオゞム、プラセオゞム、カルシり
    ム、ストロンチりム、バリりムおよびシリカより
    なる矀から遞ばれた少なくずも皮の酞化物によ
    ぀お安定化されおなる特蚱請求の範囲蚘茉の觊
    媒システム。  該觊媒システムがガスタヌビンの燃料燃焌甚
    觊媒システムである特蚱請求の範囲蚘茉の觊媒
    システム。  メタン系燃料ず分子状酞玠含有ガスからなる
    〜30気圧の高圧、500℃換算で〜40m秒の
    高線速の可燃性混合ガスの流れに察しおガス入口
    偎にパラゞりム、癜金およびニツケル酞化物を掻
    性成分ずする前段觊媒局、次いでパラゞりムおよ
    び癜金を掻性成分ずする䞭段觊媒局、最埌にガス
    出口偎に癜金を掻性成分ずする、あるいは癜金お
    よびパラゞりムを掻性成分ずする埌段觊媒局を組
    合せた觊媒システムからなり、該觊媒システムに
    担持された癜金およびパラゞりムの合蚈の党担持
    量が担䜓容積あたり10〜100gである高圧メ
    タン系燃料の燃焌甚觊媒システムを甚い、該觊媒
    システムにおいお、メタン系燃料の䞀郚のみを接
    觊燃焌せしめお次気盞燃焌が誘発される枩床に
    たで燃焌ガスを昇枩させるこずを特城ずする燃焌
    方法。  特蚱請求の範囲蚘茉の燃焌方法においお、
    燃焌ガス枩床を前段觊媒局においお、600℃〜800
    ℃、䞭段觊媒局においお、650℃〜900℃、埌段觊
    媒局においお800℃〜1000℃たで昇枩させるこず
    を特城ずする燃焌方法。  次気盞燃焌が誘発される枩床に昇枩された
    ガスにさらに次燃料ガスを䟛絊しお、次気盞
    燃焌せしめるこずを特城ずする特蚱請求の範囲
    蚘茉の燃焌方法。
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