JPS6380849A - 高圧メタン系燃料の燃焼用触媒システムおよびそれを用いた燃焼方法 - Google Patents
高圧メタン系燃料の燃焼用触媒システムおよびそれを用いた燃焼方法Info
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- Catalysts (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明はメタン系燃料特にメタンを主成分とし、エタン
、プロパン、ブタン等の低級炭化水素からなる天然ガス
を触媒上で接触燃焼せしめ、窒素酸化物(以下、NOx
という)、−酸化炭素(以下、COという)、未燃焼炭
化水素(以下、UHCという)等の有害成分を実質的に
含有しないクリーンな燃焼ガスを得、その熱量を各種の
一部エネルギー源として、特に発電用ガスタービンに用
いるための燃焼用触媒システムおよびそれを用いた燃焼
方法に関するものである。
、プロパン、ブタン等の低級炭化水素からなる天然ガス
を触媒上で接触燃焼せしめ、窒素酸化物(以下、NOx
という)、−酸化炭素(以下、COという)、未燃焼炭
化水素(以下、UHCという)等の有害成分を実質的に
含有しないクリーンな燃焼ガスを得、その熱量を各種の
一部エネルギー源として、特に発電用ガスタービンに用
いるための燃焼用触媒システムおよびそれを用いた燃焼
方法に関するものである。
〈従来の技術〉
燃料を燃焼範囲に入らない低い11度で空気と混合した
希薄混合気体を触媒層へ導入し、触媒上で接触燃焼せし
め高温の燃焼ガスをえるための触媒燃焼システムは公知
である。
希薄混合気体を触媒層へ導入し、触媒上で接触燃焼せし
め高温の燃焼ガスをえるための触媒燃焼システムは公知
である。
さらに、かかる触媒燃焼システムを用いて、たとえば6
00℃から1500℃の燃焼ガスをえる場合、たとえば
酸素源に空気を用いてもNOxがほとんどないしは全く
発生することがなく、またC09tJHcも実質的に含
有しないものとしてえられることもよ(知られるところ
である。
00℃から1500℃の燃焼ガスをえる場合、たとえば
酸素源に空気を用いてもNOxがほとんどないしは全く
発生することがなく、またC09tJHcも実質的に含
有しないものとしてえられることもよ(知られるところ
である。
このクリーンな高温燃焼ガスを利用し、熱または動力を
えるシステムは各種提案され、一般産業排ガスの処理お
よび熱動力回収システムはすでに実用化されるに至って
いる。
えるシステムは各種提案され、一般産業排ガスの処理お
よび熱動力回収システムはすでに実用化されるに至って
いる。
また近年になり、高まるNOx規制への対応から、発電
用ガスタービンなどの一部勅力源用としてこの高温燃焼
ガスを利用する研究がなされるようになりつつある。
用ガスタービンなどの一部勅力源用としてこの高温燃焼
ガスを利用する研究がなされるようになりつつある。
これらの接触燃焼システムには、アルミナ、ジルコニア
等の耐火性金属酸化物と、触媒活性成分である白金、パ
ラジウム、ロジウム等の貴金属あるいはコバルト、ニッ
ケル等の卑金属の酸化物、さらにはLaC0013等の
複合酸化物とをモノリス型担体に担持せしめた触媒体等
が提案されている。
等の耐火性金属酸化物と、触媒活性成分である白金、パ
ラジウム、ロジウム等の貴金属あるいはコバルト、ニッ
ケル等の卑金属の酸化物、さらにはLaC0013等の
複合酸化物とをモノリス型担体に担持せしめた触媒体等
が提案されている。
〈本発明が解決しようとする問題点〉
上記の如き触媒系を用い、ガスタービン等の一次動力源
として利用するシステムにおいては、タービンの特性上
触媒の使用条件は、5〜30気圧のもとて1000〜1
300℃の高温に達せしめるのが通常であり、ガスター
ビンの効率向上のため、さらに高温、高圧になる傾向に
ある。
として利用するシステムにおいては、タービンの特性上
触媒の使用条件は、5〜30気圧のもとて1000〜1
300℃の高温に達せしめるのが通常であり、ガスター
ビンの効率向上のため、さらに高温、高圧になる傾向に
ある。
かかる条件下で、触媒を使用すると通常の触媒は高温の
ために急速に劣化し更にR悪の場合は触媒担体がメルト
ダウンし、飛散し、タービンのブレードなどを損傷して
しまう可能性がある。
ために急速に劣化し更にR悪の場合は触媒担体がメルト
ダウンし、飛散し、タービンのブレードなどを損傷して
しまう可能性がある。
上記の如き触媒の劣化、損傷を避け、同等の目的をえる
燃焼方法として、触媒層において燃料の一部を燃焼させ
、2次燃焼が誘発される温度にまでガス温度を上昇せし
め、次いで触vA層後方で残存未燃燃料を2次燃焼させ
るか、または必要であれば2次燃料を導入して残存未燃
燃料と新たに添加した2次燃料を、2次的に燃焼させて
目的とする温度、あるいはそれ以上の温度のクリーンな
燃焼ガスをえる燃焼方法が見出された。
燃焼方法として、触媒層において燃料の一部を燃焼させ
、2次燃焼が誘発される温度にまでガス温度を上昇せし
め、次いで触vA層後方で残存未燃燃料を2次燃焼させ
るか、または必要であれば2次燃料を導入して残存未燃
燃料と新たに添加した2次燃料を、2次的に燃焼させて
目的とする温度、あるいはそれ以上の温度のクリーンな
燃焼ガスをえる燃焼方法が見出された。
この場合、触媒層での燃焼は、ガス温度を2次燃焼が誘
発される温度にまで上昇させるのを目的としており必ず
しも触媒層で完全燃焼させる必要はなく、2次燃焼が誘
発される温度以上にガス温度が到達すれば触媒の劣化、
損傷を避けるためにも、また、2次燃焼を安定して維持
させるためにも、触tR層中でより高温にする必要はな
く、むしろ残存未燃燃料が多い方が好ましい。
発される温度にまで上昇させるのを目的としており必ず
しも触媒層で完全燃焼させる必要はなく、2次燃焼が誘
発される温度以上にガス温度が到達すれば触媒の劣化、
損傷を避けるためにも、また、2次燃焼を安定して維持
させるためにも、触tR層中でより高温にする必要はな
く、むしろ残存未燃燃料が多い方が好ましい。
燃料は目的とする温度がえられる仝司を触媒層へ導入し
、一部を燃焼させて昇温し、ついで残存未燃燃料を2次
燃焼させてもよいが、燃料の一部を残しておき、これを
2次燃料として触媒層後方から導入して残存未燃燃料と
合わせて2次燃焼させてもよい。この場合触媒層温度を
必要以上の高温とすることも避けられ、触媒の劣化、損
傷を避けることが出来、より好ましい。
、一部を燃焼させて昇温し、ついで残存未燃燃料を2次
燃焼させてもよいが、燃料の一部を残しておき、これを
2次燃料として触媒層後方から導入して残存未燃燃料と
合わせて2次燃焼させてもよい。この場合触媒層温度を
必要以上の高温とすることも避けられ、触媒の劣化、損
傷を避けることが出来、より好ましい。
ここで2次燃焼を誘発させるのに必要な温度は、燃料の
種類、残存燃料濃度(理論断熱燃焼ガス温度)、線速等
によって決まるが、燃料の種類により大幅に異なる。
種類、残存燃料濃度(理論断熱燃焼ガス温度)、線速等
によって決まるが、燃料の種類により大幅に異なる。
すなわち、プロパン、軽油等の易燃性の燃料の場合は通
常の使用条件下では約700℃程痕でも十分であるが、
難燃性のメタン、あるいはメタンを主成分とする天然ガ
スを燃料とする場合は使用条件によって異なるものの7
50〜1000℃の高温が必要である。又、ガスタービ
ンとしての機能を有するためには、圧力損失を小ざくし
、燃焼器を小容量に保って、燃焼負荷率を大きくするこ
とが求められており、触媒容量はできるだけ小さくする
必要があり、その結果触媒層入口の線速は5〜40m/
秒(500℃換算)、空間速度は80〜600万(時間
)と従来の触媒反応にはない、非常に過酷な条件で使用
されることになる。
常の使用条件下では約700℃程痕でも十分であるが、
難燃性のメタン、あるいはメタンを主成分とする天然ガ
スを燃料とする場合は使用条件によって異なるものの7
50〜1000℃の高温が必要である。又、ガスタービ
ンとしての機能を有するためには、圧力損失を小ざくし
、燃焼器を小容量に保って、燃焼負荷率を大きくするこ
とが求められており、触媒容量はできるだけ小さくする
必要があり、その結果触媒層入口の線速は5〜40m/
秒(500℃換算)、空間速度は80〜600万(時間
)と従来の触媒反応にはない、非常に過酷な条件で使用
されることになる。
かかる高圧の条件下で、可燃性ガス、特にメタン等の難
燃性ガスを触媒層において燃料を一部接触燃焼せしめ、
2次燃焼が誘発される温度にまでガス温度を上昇せしめ
、次いで接触層後方で残存未燃燃料を2次燃焼させるか
、または必要であれば2次燃料を尋人して残存未燃燃料
と新たに添加して2次燃料を、2次的に燃焼させる2段
燃焼方法により完全燃焼せしめようとする場合、加圧に
よる燃料流口の増大に伴い、触媒での燃焼効率が大きく
低下し、いまだ実用的に完成された触媒体を得るには至
っていない。
燃性ガスを触媒層において燃料を一部接触燃焼せしめ、
2次燃焼が誘発される温度にまでガス温度を上昇せしめ
、次いで接触層後方で残存未燃燃料を2次燃焼させるか
、または必要であれば2次燃料を尋人して残存未燃燃料
と新たに添加して2次燃料を、2次的に燃焼させる2段
燃焼方法により完全燃焼せしめようとする場合、加圧に
よる燃料流口の増大に伴い、触媒での燃焼効率が大きく
低下し、いまだ実用的に完成された触媒体を得るには至
っていない。
く本発明の目的〉
そこで本発明の目的は、上記の如き高圧高線速下のガス
タービンの実使用条件下においても、より小さい触媒容
量で難燃性のメタン系燃料をより低温で着火せしめ、燃
焼ガス温度を750〜1000℃の温度にまで上界せし
め、かつ耐久性を有し、CO,NOx 、Ul−IC等
の有害成分を実質的に含有しない燃焼用触媒システムを
提供しもってその有効な利用方法を提供することにある
。
タービンの実使用条件下においても、より小さい触媒容
量で難燃性のメタン系燃料をより低温で着火せしめ、燃
焼ガス温度を750〜1000℃の温度にまで上界せし
め、かつ耐久性を有し、CO,NOx 、Ul−IC等
の有害成分を実質的に含有しない燃焼用触媒システムを
提供しもってその有効な利用方法を提供することにある
。
く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用い、常圧から高圧
にわたる各種の条件下での接触燃焼に関して検討した。
のなかで最も難燃性であるメタンを用い、常圧から高圧
にわたる各種の条件下での接触燃焼に関して検討した。
その結果、メタンの燃焼反応はガス入口側、すなわち前
段部の低温域触媒においては、主に触媒表面上での不均
一反応に依存しており、一方ガス出口側すなわち後段部
の0温域においては、主として気相中での均一反応に依
存しているという知見を得た。つまり同一線速下では加
圧によるガス密度ならびにガス流量の増大に伴い、前段
部の触媒表面上での不均一反応は、燃料ガスの物質移動
による拡散律速から、触媒表面上での反応律速に移行し
、燃焼効率の大きな低下を招くものであり、一方接段部
の気相中での燃焼反応は、燃焼効率の向上を招くもので
あることを見い出した。
段部の低温域触媒においては、主に触媒表面上での不均
一反応に依存しており、一方ガス出口側すなわち後段部
の0温域においては、主として気相中での均一反応に依
存しているという知見を得た。つまり同一線速下では加
圧によるガス密度ならびにガス流量の増大に伴い、前段
部の触媒表面上での不均一反応は、燃料ガスの物質移動
による拡散律速から、触媒表面上での反応律速に移行し
、燃焼効率の大きな低下を招くものであり、一方接段部
の気相中での燃焼反応は、燃焼効率の向上を招くもので
あることを見い出した。
そして、上記のようなメタンの燃焼反応に適する触媒を
鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。
鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の燃焼用触媒システムは複層の触媒層
に分けられメタン系燃料と分子状酸素含有ガスからなる
高圧高線速の可燃性混合ガスの流れに対して、ガス入口
側にパラジウム、白金およびニッケル酸化物を活性成分
とする前段触媒層、およびガス出口側に白金を活性成分
とする、あるいは白金およびパラジウムを活性成分とす
る後段触媒層を組合せた触媒システムからなり、該触媒
システムに担持されたパラジウムおよび白金の合計の全
担持量が担体容積11あたり10〜100qであること
を特徴とし、前段触媒層で比較的低温から着火せしめ、
燃焼ガス温度を750〜1000℃まで上昇させうるよ
うに各々最適に設計して成るものであり、かつ1000
℃を超える高温にはならないようにして成るものである
。
に分けられメタン系燃料と分子状酸素含有ガスからなる
高圧高線速の可燃性混合ガスの流れに対して、ガス入口
側にパラジウム、白金およびニッケル酸化物を活性成分
とする前段触媒層、およびガス出口側に白金を活性成分
とする、あるいは白金およびパラジウムを活性成分とす
る後段触媒層を組合せた触媒システムからなり、該触媒
システムに担持されたパラジウムおよび白金の合計の全
担持量が担体容積11あたり10〜100qであること
を特徴とし、前段触媒層で比較的低温から着火せしめ、
燃焼ガス温度を750〜1000℃まで上昇させうるよ
うに各々最適に設計して成るものであり、かつ1000
℃を超える高温にはならないようにして成るものである
。
その結果メタンの燃焼反応に対する触媒活性が大幅に向
上して加圧下において燃焼性能の低下を1uく空間速度
の増大(接触時間の短縮)、入口高線速の影響に対して
も2段燃焼方法により完全燃焼せしめることが可能にな
り、触媒古註を小さくして燃焼負荷率を向上出来、実際
のガスタービン燃焼器への実用化が可能となることを見
い出したのである。
上して加圧下において燃焼性能の低下を1uく空間速度
の増大(接触時間の短縮)、入口高線速の影響に対して
も2段燃焼方法により完全燃焼せしめることが可能にな
り、触媒古註を小さくして燃焼負荷率を向上出来、実際
のガスタービン燃焼器への実用化が可能となることを見
い出したのである。
さらに本発明における燃焼用触媒システムを具体的に説
明する。
明する。
パラジウムを活性主成分とする触媒は特にメタンの低温
着火性にすぐれ、かつ1000℃程度の高温での耐熱性
にもすぐれた触媒として知られる。
着火性にすぐれ、かつ1000℃程度の高温での耐熱性
にもすぐれた触媒として知られる。
しかしながら、従来のパラジウムを活性成分とする触媒
を本発明目的に使用した場合、触媒層入日付近において
は500℃以下の温度で高濃度の酸素にさらされるため
パラジウムは酸化されメタンの着火性能を失い、また一
方、触媒層出口付近の高温域においては、パラジウムの
酸化状態が変化することによると考えられる理由から触
媒による燃焼反応は抑制され燃焼ガス温度は実質750
℃以上の高温には上昇しないという欠点がある。
を本発明目的に使用した場合、触媒層入日付近において
は500℃以下の温度で高濃度の酸素にさらされるため
パラジウムは酸化されメタンの着火性能を失い、また一
方、触媒層出口付近の高温域においては、パラジウムの
酸化状態が変化することによると考えられる理由から触
媒による燃焼反応は抑制され燃焼ガス温度は実質750
℃以上の高温には上昇しないという欠点がある。
これに対し、本発明によれば燃焼用触媒システムのガス
入口側tなわち前段触vi、層は主としてパラジウムを
活性成分としたものであり、白金およびニッケル酸化物
がさらに活性成分として添加されている。つまり少呈の
白金の存在により、パラジウムの酸化物化によるメタン
着火性能の低下が防止され、長時間に万り低温着火性能
を維持しつづけることができるとともに、ニッケルが酸
化物として存在することによりパラジウムに安定して空
気から酸素が供給されるため燃焼ガス温度を高圧、高線
速下で600〜900℃まで昇温せしめ、続いて存在す
る後段触媒層での燃焼反応を容易に開始せしめ得るもの
である。
入口側tなわち前段触vi、層は主としてパラジウムを
活性成分としたものであり、白金およびニッケル酸化物
がさらに活性成分として添加されている。つまり少呈の
白金の存在により、パラジウムの酸化物化によるメタン
着火性能の低下が防止され、長時間に万り低温着火性能
を維持しつづけることができるとともに、ニッケルが酸
化物として存在することによりパラジウムに安定して空
気から酸素が供給されるため燃焼ガス温度を高圧、高線
速下で600〜900℃まで昇温せしめ、続いて存在す
る後段触媒層での燃焼反応を容易に開始せしめ得るもの
である。
特に、低温度域(300〜700℃)における燃焼反応
を十分に行なわせるために、パラジウム、白金およびニ
ッケル酸化物を最適に組合せることが好ましく、前段触
媒層を2層に分け(の萌半部がパラジウム、白金および
ニッケル酸化物を活性成分とする触媒層、後半部(中段
触媒層)がパラジウムおよび白金を活性成分とする触媒
層、あるいはパラジウムおよびニッケル酸化物を活性成
分とする触媒層の組合けを選7Sこともできる。
を十分に行なわせるために、パラジウム、白金およびニ
ッケル酸化物を最適に組合せることが好ましく、前段触
媒層を2層に分け(の萌半部がパラジウム、白金および
ニッケル酸化物を活性成分とする触媒層、後半部(中段
触媒層)がパラジウムおよび白金を活性成分とする触媒
層、あるいはパラジウムおよびニッケル酸化物を活性成
分とする触媒層の組合けを選7Sこともできる。
一方、燃焼用触媒システムのガス出口側すなわち後段触
媒層は主として白金を活性成分としたものであり、白金
にJ:っで燃焼はさらに促進されて燃焼ガスは750〜
1000℃の温度に到らしめることが可能になる。触媒
層中において高圧メタン系燃料を完全燃焼せしめようと
すると、触媒温度は多くの場合1000℃以上の高温に
なり、白金が酸化されてPt013になり昇華飛散され
る。そのためパラジウムを共存せしめ白金の昇華飛散を
防止抑制する必要があり、白金およびパラジウムを活性
成分とする触媒が用いられるが触媒層後方でも一部燃料
を燃焼せしめて完全燃焼に到る2段燃焼方法の場合、触
媒温度は1000℃以下に抑制することができ、白金の
昇華飛散による活性成分へ及ぼす影響は小さくなるので
白金およびパラジウムを活性成分とする触Is層ととも
に白金のみを活性成分とする触媒層を用いることも可能
である。
媒層は主として白金を活性成分としたものであり、白金
にJ:っで燃焼はさらに促進されて燃焼ガスは750〜
1000℃の温度に到らしめることが可能になる。触媒
層中において高圧メタン系燃料を完全燃焼せしめようと
すると、触媒温度は多くの場合1000℃以上の高温に
なり、白金が酸化されてPt013になり昇華飛散され
る。そのためパラジウムを共存せしめ白金の昇華飛散を
防止抑制する必要があり、白金およびパラジウムを活性
成分とする触媒が用いられるが触媒層後方でも一部燃料
を燃焼せしめて完全燃焼に到る2段燃焼方法の場合、触
媒温度は1000℃以下に抑制することができ、白金の
昇華飛散による活性成分へ及ぼす影響は小さくなるので
白金およびパラジウムを活性成分とする触Is層ととも
に白金のみを活性成分とする触媒層を用いることも可能
である。
以上のように本発明になる触媒システlいはそれぞれの
貴金属の特性を生かしであるいは組合せて2段あるいは
3段構成からなることを特徴としており、メタン系燃料
を高圧、高線速下で300〜400℃の低温で着火せし
め、750゛〜1000℃の燃焼ガス温度を1qるため
の燃焼活性を有し、かつ1000℃以上の耐熱性を有し
ているのである。
貴金属の特性を生かしであるいは組合せて2段あるいは
3段構成からなることを特徴としており、メタン系燃料
を高圧、高線速下で300〜400℃の低温で着火せし
め、750゛〜1000℃の燃焼ガス温度を1qるため
の燃焼活性を有し、かつ1000℃以上の耐熱性を有し
ているのである。
しかしながら、パラジウムのみを活性成分とづる触媒は
、前)本のように燃焼経過とともに着火性能を失ない、
又、燃焼ガス温度は、実質に750℃以上の高温には上
昇しないという欠点がある。
、前)本のように燃焼経過とともに着火性能を失ない、
又、燃焼ガス温度は、実質に750℃以上の高温には上
昇しないという欠点がある。
白金のみを活性成分とする触媒は燃料がメタンや天然ガ
スのようなメタン系燃料の場合には高圧、高線速燃料条
件下でも燃焼活性は優れているが300〜400℃では
着火不能であり、実質的に500℃以上の着火温度が必
要となり好ましくない。
スのようなメタン系燃料の場合には高圧、高線速燃料条
件下でも燃焼活性は優れているが300〜400℃では
着火不能であり、実質的に500℃以上の着火温度が必
要となり好ましくない。
また、パラジウム−白金−ニッケル酸化物あるいはパラ
ジウム−白金系触媒では充分な着火性能は有するが、燃
焼ガス温度を高圧、高線速燃焼条件下で2次燃焼が誘発
される温度以上にすることはできない。
ジウム−白金系触媒では充分な着火性能は有するが、燃
焼ガス温度を高圧、高線速燃焼条件下で2次燃焼が誘発
される温度以上にすることはできない。
以上のように1段構成のものはそれぞれ欠点を有してお
り、特に高圧燃焼条件においては、実用触媒とはなりえ
ず、好ましくない。
り、特に高圧燃焼条件においては、実用触媒とはなりえ
ず、好ましくない。
前段部の触媒(前段触媒層および中段触媒層)の白金族
元素の担持量は担体容Vi1j!あたり20〜100g
好ましくは30〜60aであり、白金に対するパラジウ
ムの担持比は1〜25、好ましくは2〜10である。ま
たニッケル酸化物の担持量はパラジウムに安定して空気
から酸素を供給せしめるためには担体容積11あたり1
0〜150gが適当であり、好ましくは50〜120g
である。後段部の触媒の白金族元素の担持量は担体容積
11あたり10〜80g、好ましくは20〜50(+で
白金とパラジウムが共存する場合には、白金に対するパ
ラジウムの担持比は0.1〜10、好ましくは0.2〜
5である。
元素の担持量は担体容Vi1j!あたり20〜100g
好ましくは30〜60aであり、白金に対するパラジウ
ムの担持比は1〜25、好ましくは2〜10である。ま
たニッケル酸化物の担持量はパラジウムに安定して空気
から酸素を供給せしめるためには担体容積11あたり1
0〜150gが適当であり、好ましくは50〜120g
である。後段部の触媒の白金族元素の担持量は担体容積
11あたり10〜80g、好ましくは20〜50(+で
白金とパラジウムが共存する場合には、白金に対するパ
ラジウムの担持比は0.1〜10、好ましくは0.2〜
5である。
該触媒体は前段から後段にかけて複数段に分けて別個に
調製し、各触媒を直結してまたは空間を設けて設置して
もよいしあるいは一体物の触媒体として完全触媒として
もよい。
調製し、各触媒を直結してまたは空間を設けて設置して
もよいしあるいは一体物の触媒体として完全触媒として
もよい。
複数段に分けて別個に調製した場合、白金族元素の担持
mが担体古註11あたり10(+を下回る触媒が存在し
ても、完成した触媒体として白金族元素の全担持世が1
0(]以上であれば、当然使用することが可能である。
mが担体古註11あたり10(+を下回る触媒が存在し
ても、完成した触媒体として白金族元素の全担持世が1
0(]以上であれば、当然使用することが可能である。
白金族元素の全担持量が10oを下回る場合は加圧によ
るガス密度および流量の増大に伴い、燃焼せしめようと
するメタン分子数に対して活性物質の量が不足すること
になる。そのためメタンの着火温度が本発明の前段部の
触媒の着火温度である300〜400℃に比較して轟く
なり、予備燃焼のためにパイロットバーナーが必要とな
ると共に、着火せしめるためパイロットバーナ一部での
予備燃焼の比率が高くなりNOxの発生ム1が増大する
。
るガス密度および流量の増大に伴い、燃焼せしめようと
するメタン分子数に対して活性物質の量が不足すること
になる。そのためメタンの着火温度が本発明の前段部の
触媒の着火温度である300〜400℃に比較して轟く
なり、予備燃焼のためにパイロットバーナーが必要とな
ると共に、着火せしめるためパイロットバーナ一部での
予備燃焼の比率が高くなりNOxの発生ム1が増大する
。
さらにたとえ着火しても、その燃焼活性は低く、燃料の
吹き扱けが多くなり、燃焼ガス温度が十分に上昇しない
ためあとに続く触媒後段部での燃焼反応に至らしめるこ
とが困難となる。加えて、後段部触媒も低活性のため、
燃焼は不十分で燃料の吹き扱けが非常に多く、2次燃焼
が誘発される温度にまでガス温度を上昇せしめることも
非常に困難となる。従って、白金族元素の全担持量が1
0q以下の触媒体が常圧下では高活性であっても、加圧
下では十分な燃焼活性を右さない。
吹き扱けが多くなり、燃焼ガス温度が十分に上昇しない
ためあとに続く触媒後段部での燃焼反応に至らしめるこ
とが困難となる。加えて、後段部触媒も低活性のため、
燃焼は不十分で燃料の吹き扱けが非常に多く、2次燃焼
が誘発される温度にまでガス温度を上昇せしめることも
非常に困難となる。従って、白金族元素の全担持量が1
0q以下の触媒体が常圧下では高活性であっても、加圧
下では十分な燃焼活性を右さない。
一方、白金族元素の全担持量が100(Iを越える場合
には、分散性が低下するものの活性物質の増加による燃
焼活性が向上し燃焼ガス温度を1000℃以下に抑制す
ることはできず、急激に活性低下をきたすとともに触媒
が非常に高価となるので好ましくない。
には、分散性が低下するものの活性物質の増加による燃
焼活性が向上し燃焼ガス温度を1000℃以下に抑制す
ることはできず、急激に活性低下をきたすとともに触媒
が非常に高価となるので好ましくない。
ニッケル酸化物の担持量が担体容積11あたり10qを
下回る場合はパラジウムへの空気からの酸素の供給が不
十分なため前段部触媒の燃焼活性は十分に発揮されず、
1500を越える場合は分散性が悪くなり、燃焼活性の
低下を招くものである。
下回る場合はパラジウムへの空気からの酸素の供給が不
十分なため前段部触媒の燃焼活性は十分に発揮されず、
1500を越える場合は分散性が悪くなり、燃焼活性の
低下を招くものである。
触媒の担体としては、圧力損失を少くする目的から、モ
ノリスタイプのものが好ましい。モノリス担体は通常当
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、フエクラロイ等の金
属製のものが使用される。
ノリスタイプのものが好ましい。モノリス担体は通常当
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、フエクラロイ等の金
属製のものが使用される。
モノリス担体のセルサイズは、燃焼効率が低下しない限
り大きいものが好ましく、各触媒層は同一セルサイズで
もよいし、また異なるセルサイズのものを組合Vて用い
てもよく、通常−平方インチあたり40〜400セルの
ものが用いられる。
り大きいものが好ましく、各触媒層は同一セルサイズで
もよいし、また異なるセルサイズのものを組合Vて用い
てもよく、通常−平方インチあたり40〜400セルの
ものが用いられる。
全触媒層長は特に使用される入口線速によって異なるが
、圧力損失を少くする必要から通常50〜300履が採
用され、各層の長さも圧力、燃料濃度、入口線速、入口
温度等の使用条件によって最適に選択されるが、通常各
層共10〜200m+が採用される。
、圧力損失を少くする必要から通常50〜300履が採
用され、各層の長さも圧力、燃料濃度、入口線速、入口
温度等の使用条件によって最適に選択されるが、通常各
層共10〜200m+が採用される。
白金族元素としては白金、パラジウムが特に優れるが、
その他ロジウム、イリジウム等を添加してもよい。
その他ロジウム、イリジウム等を添加してもよい。
また、ニッケル、コバルト、鉄、クロム等の金属酸化物
やCoNi013.1aCOO13、CuCr01a等
の複合酸化物も白金族元素と併用することによって活性
物質としての効果を発揮する。
やCoNi013.1aCOO13、CuCr01a等
の複合酸化物も白金族元素と併用することによって活性
物質としての効果を発揮する。
これらの活性成分とアルミナを前記モノリス担体に担持
して触媒化する。またシリカ−アルミナ、マグネシア、
ヂタニア、ジルコニア、シリカ−マグネシアなどの耐火
性金属酸化物も用いることができる。
して触媒化する。またシリカ−アルミナ、マグネシア、
ヂタニア、ジルコニア、シリカ−マグネシアなどの耐火
性金属酸化物も用いることができる。
上記耐火性台ms化物は、バリウム、ストロンチウム等
のアルカリ土類金属酸化物、ランタン、ネオジム、セリ
ウム、プラセオジムなどの希土類金属酸化物あるいはシ
リカ酸化物を添加し安定化して用いると好ましい。
のアルカリ土類金属酸化物、ランタン、ネオジム、セリ
ウム、プラセオジムなどの希土類金属酸化物あるいはシ
リカ酸化物を添加し安定化して用いると好ましい。
特にアルミナの場合、ランタン、セリウム、サマリウム
、ネオジム、プラセオジム、カルシウム、ストロンチウ
ム、バリウムおよびシリカよりなる群から選ばれた少な
くとも1種の酸化物によって安定化されたものを用いる
とより好ましい。
、ネオジム、プラセオジム、カルシウム、ストロンチウ
ム、バリウムおよびシリカよりなる群から選ばれた少な
くとも1種の酸化物によって安定化されたものを用いる
とより好ましい。
触媒成分の担持方法としては、耐火性金属酸化物をコー
ティングし、そのあと活性成分を水溶性の塩の形で含浸
せしめても良い、あるいはあらかじめ活性成分を耐火性
金属酸化物に担持又は混合して、その後モノリス担体に
担持しても良い。
ティングし、そのあと活性成分を水溶性の塩の形で含浸
せしめても良い、あるいはあらかじめ活性成分を耐火性
金属酸化物に担持又は混合して、その後モノリス担体に
担持しても良い。
水溶性塩としては、硝酸塩、硫酸塩、リンFi塩、ハロ
ゲン化物、ジニトロジアミノ塩等がある。−例を挙げる
と、例えば硝酸パラジウム、塩化パラジウム、ジニトロ
ジアミノ白金、塩化白金酸等があり、これらの水溶液を
担体に含浸せしめて400〜1000℃、好ましくは6
00〜900℃の温度で1〜24時間、好ましくは2〜
6時間焼成することによりえられる。
ゲン化物、ジニトロジアミノ塩等がある。−例を挙げる
と、例えば硝酸パラジウム、塩化パラジウム、ジニトロ
ジアミノ白金、塩化白金酸等があり、これらの水溶液を
担体に含浸せしめて400〜1000℃、好ましくは6
00〜900℃の温度で1〜24時間、好ましくは2〜
6時間焼成することによりえられる。
活性成分である白金については0.01〜5ミクロンの
平均粒子径を有する白金ブラックとして活性耐火性金属
酸化物と共に担持せしめることもできる。
平均粒子径を有する白金ブラックとして活性耐火性金属
酸化物と共に担持せしめることもできる。
またニッケル源としては硝酸ニッケル、塩化ニッケル、
酢酸ニッケルがあり、酸化ニッケルをそのまま用いても
よい。
酢酸ニッケルがあり、酸化ニッケルをそのまま用いても
よい。
これら触媒成分は、使用条件に応じて入口側から出口側
にかけて最適に選定し組み合わせることによって本発明
は、ざらに効果的なものとなる。
にかけて最適に選定し組み合わせることによって本発明
は、ざらに効果的なものとなる。
本発明の燃焼用触媒システムに用いられる燃料はメタン
系燃料、特にメタンを主成分とし、エタン、プロパン、
ブタン等の低級炭化水素からなる天然ガスである。 ま
た活性汚泥処理などからの醗酵メタンや石炭ガス化によ
る低カロリーメタンガスなども本発明で用いられる燃料
である。またより易燃性のプロパン、軽油等も当然使用
することができる。
系燃料、特にメタンを主成分とし、エタン、プロパン、
ブタン等の低級炭化水素からなる天然ガスである。 ま
た活性汚泥処理などからの醗酵メタンや石炭ガス化によ
る低カロリーメタンガスなども本発明で用いられる燃料
である。またより易燃性のプロパン、軽油等も当然使用
することができる。
本発明の燃焼用触媒システムは、前述したように発電用
ガスタービンシステムに最適に組み込まれるものである
が、それ以外にも発電用ボイラ、熱回収用ボイラ、ガス
エンジンからのガスの後処理による熱回収、都市ガス暖
房など熱・動力回収を効率よく行うシステムに有利に組
み込まれる。
ガスタービンシステムに最適に組み込まれるものである
が、それ以外にも発電用ボイラ、熱回収用ボイラ、ガス
エンジンからのガスの後処理による熱回収、都市ガス暖
房など熱・動力回収を効率よく行うシステムに有利に組
み込まれる。
〈実施例〉
以下に本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが
、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではな
い。
、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではな
い。
実施例1
200セル/平方インチの開孔部を右する直径25.4
m、lざ50順のコージェライトハニカム担体に5重世
%の酸化ランタンを含有するアルミナ粉末と酸化ニッケ
ル粉末との混合スラリーを被覆処理し乾燥した後空気中
700℃にて焼成して、担体容積11あたり酸化ランタ
ン含有アルミナとして100g酸化ニッケルとして10
0(+を被覆担持せしめた。
m、lざ50順のコージェライトハニカム担体に5重世
%の酸化ランタンを含有するアルミナ粉末と酸化ニッケ
ル粉末との混合スラリーを被覆処理し乾燥した後空気中
700℃にて焼成して、担体容積11あたり酸化ランタ
ン含有アルミナとして100g酸化ニッケルとして10
0(+を被覆担持せしめた。
次いで、これを硝酸パラジウムおよび塩化白金酸を含有
する水溶液に浸漬し、150℃で乾燥し、空気中900
℃で5時間焼成し、担体容積11あたりパラジウムとし
て50g1白金として10a担持せしめて完成触媒を得
た。
する水溶液に浸漬し、150℃で乾燥し、空気中900
℃で5時間焼成し、担体容積11あたりパラジウムとし
て50g1白金として10a担持せしめて完成触媒を得
た。
実施例2
38.8重量%の酸化ニッケルと2重量%酸化セリウム
および1重R%酸化ストロンチウムを含右するアルミナ
粉末に硝酸パラジウムと塩化白金酸を含有づる水溶液に
浸漬させて乾燥後空気中にて600℃で3時間焼成しパ
ラジウムとして24重V%、白金として3.9重σ%を
担持せしめた。
および1重R%酸化ストロンチウムを含右するアルミナ
粉末に硝酸パラジウムと塩化白金酸を含有づる水溶液に
浸漬させて乾燥後空気中にて600℃で3時間焼成しパ
ラジウムとして24重V%、白金として3.9重σ%を
担持せしめた。
次いでこのパラジウムおよび白金担持アルミナ粉末スラ
リーを200セル/平方インチの開孔部を有する直径2
5.Il#lll!、長さ50#Illのムライトハニ
カム担体に被覆処理し乾燥したのち、空気中で700℃
で5時間焼成することにより、担体容積1j!あたりパ
ラジウムとして50g、白金として80 Sm化ニッケ
ルとして80g担持せしめて完成触媒を得た。
リーを200セル/平方インチの開孔部を有する直径2
5.Il#lll!、長さ50#Illのムライトハニ
カム担体に被覆処理し乾燥したのち、空気中で700℃
で5時間焼成することにより、担体容積1j!あたりパ
ラジウムとして50g、白金として80 Sm化ニッケ
ルとして80g担持せしめて完成触媒を得た。
実施例3
実施例1と同様の担体に5重量%の酸化セリウムを含有
するアルミナ粉末と酸化ニッケル粉末との混合スラリー
を被覆処理し乾燥したのら、空気中で600℃にて焼成
することにより担体容積11あたり酸化セリウム含有ア
ルミナ粉末として120o 、M化ニッケルとして80
0を被覆担持せしめた。
するアルミナ粉末と酸化ニッケル粉末との混合スラリー
を被覆処理し乾燥したのら、空気中で600℃にて焼成
することにより担体容積11あたり酸化セリウム含有ア
ルミナ粉末として120o 、M化ニッケルとして80
0を被覆担持せしめた。
次いで、これを硝酸パラジウムを含有する水溶液に浸漬
し、乾燥したのち空気中800℃で5時間焼成し担体容
積11あたりパラジウムとして200担持せしめて完成
触媒を得た。
し、乾燥したのち空気中800℃で5時間焼成し担体容
積11あたりパラジウムとして200担持せしめて完成
触媒を得た。
実施例4
400セル/平方インチの開孔部を有する直径25.4
#lIl、長さ50+mのコージェライ1〜ハニカム担
体に5重量%の酸化ランタンを含有するアルミナ粉末の
スラリーを実施例1と同様にして被覆処理し、担体容積
11あたり酸化ランタン含有アルミナとして100(I
を担持せしめた。
#lIl、長さ50+mのコージェライ1〜ハニカム担
体に5重量%の酸化ランタンを含有するアルミナ粉末の
スラリーを実施例1と同様にして被覆処理し、担体容積
11あたり酸化ランタン含有アルミナとして100(I
を担持せしめた。
次いで、硝酸パラジウムおよび硝酸ニッケルを含有する
水溶液に浸漬し、実施例3と同様にして担体容積11あ
たりパラジウムとして30a、1m化ニッケルとして6
0a担持せしめて完成触媒を得た。
水溶液に浸漬し、実施例3と同様にして担体容積11あ
たりパラジウムとして30a、1m化ニッケルとして6
0a担持せしめて完成触媒を得た。
実施例5
実施例1と同様の担体に7重量%の酸化ランタンと3重
量%の酸化ネオジムを含右するアルミナ粉末のスラリー
を実施例1と同様にして担体容積11あたり酸化ランタ
ンおよび酸化ネオジム含有アルミナとして120g/l
を被覆担持せしめた。
量%の酸化ネオジムを含右するアルミナ粉末のスラリー
を実施例1と同様にして担体容積11あたり酸化ランタ
ンおよび酸化ネオジム含有アルミナとして120g/l
を被覆担持せしめた。
次いで実施例2と同様にして担体容積11あたリパラジ
ウムとして60g、白金として30a担持せしめて完成
触媒を得た。
ウムとして60g、白金として30a担持せしめて完成
触媒を得た。
実施例6
実施例1と同様の担体に8重量%の酸化ランタンおよび
2重量%の酸化ケイ素を含右するアルミナ粉末のスラリ
ーを実施例1と同様にして担体容積11あたり、酸化ラ
ンタンおよび酸化ケイ素含有アルミナとして150gを
被覆担持せしめた。
2重量%の酸化ケイ素を含右するアルミナ粉末のスラリ
ーを実施例1と同様にして担体容積11あたり、酸化ラ
ンタンおよび酸化ケイ素含有アルミナとして150gを
被覆担持せしめた。
次いで実施例2と同様にして担体容積11あたリパラジ
ウムとして40g、白金として20+7担持せしめて完
成触媒を(りた。
ウムとして40g、白金として20+7担持せしめて完
成触媒を(りた。
実施例7
実施例1と同様の担体に実施例6と同様の酸化ランタン
および酸化ケイ素含有アルミナ粉末を180g/l被覆
担持せしめた。
および酸化ケイ素含有アルミナ粉末を180g/l被覆
担持せしめた。
次いでこれをジニトロジアミノ白金を含有するliri
M水溶液に浸漬し、乾燥したのち空気中で1100℃に
て10時間焼成し、担体容積11あたり白金として20
(I担持ぜしめて完成触媒を得た。
M水溶液に浸漬し、乾燥したのち空気中で1100℃に
て10時間焼成し、担体容積11あたり白金として20
(I担持ぜしめて完成触媒を得た。
実施例8
100セル/平方インヂの開孔部を有する直径25.4
al11長さ50allのアルミニウムチタネートハニ
カム担体に4重量%の酸化バリウムと2重量%の酸化プ
ラセオジムを含有するアルミナ粉末のスラリーと平均0
.2ミクロンの粒径を有する白金ブ ′ラック粉末を
充分混合して被覆処理し、乾燥した後空気中で700℃
にて5時間焼成して、担体容積11あたり白金として3
0a担持せしめて完成触媒を得た。
al11長さ50allのアルミニウムチタネートハニ
カム担体に4重量%の酸化バリウムと2重量%の酸化プ
ラセオジムを含有するアルミナ粉末のスラリーと平均0
.2ミクロンの粒径を有する白金ブ ′ラック粉末を
充分混合して被覆処理し、乾燥した後空気中で700℃
にて5時間焼成して、担体容積11あたり白金として3
0a担持せしめて完成触媒を得た。
比較例1
実施例1と同様にして担体容積11あたりパラジウムと
して5(]、白金として1g担持せしめて完成触媒を得
た。
して5(]、白金として1g担持せしめて完成触媒を得
た。
比較例2
実施例3と同様にして担体容積11あたりパラジウムと
して291M化ニッケルとして80o担持せしめて完成
触媒を得た。
して291M化ニッケルとして80o担持せしめて完成
触媒を得た。
比較例3
酸化ニッケルを含まない他は実施例4と同様にして担体
容積11あたりパラジウムとして10a担持せしめて完
成触媒を得た。
容積11あたりパラジウムとして10a担持せしめて完
成触媒を得た。
比較例4
実施例6と同様にして担体容積11あたり白金として2
(1,パラジウムとして4g担持せしめて完成触媒を得
た。
(1,パラジウムとして4g担持せしめて完成触媒を得
た。
比較例5
実施例8と同様にして担体容積11あたり白金として3
g担持せしめて完成触媒を17だ。
g担持せしめて完成触媒を17だ。
比較例6
実施例8と同様にして担体容積11あたり白金として1
00g担持せしめて完成触媒を得た。
00g担持せしめて完成触媒を得た。
実施例9
十分に保温された円筒を燃焼器を用い、ガス入口側に実
施例1、次いで実施例3、ガス出口側に実施例8で得ら
れた触媒を充填し、入口温度350℃において3容量%
のメタンを含有するメタン−空気混合ガスを15ata
の加圧下で1時間あたり167N況(STP)導入して
燃焼実験を行ない燃焼効率と触媒層出口温度を測定した
。この場合、触媒層入口線速は約20m /秒(500
℃換n)であった。
施例1、次いで実施例3、ガス出口側に実施例8で得ら
れた触媒を充填し、入口温度350℃において3容量%
のメタンを含有するメタン−空気混合ガスを15ata
の加圧下で1時間あたり167N況(STP)導入して
燃焼実験を行ない燃焼効率と触媒層出口温度を測定した
。この場合、触媒層入口線速は約20m /秒(500
℃換n)であった。
その結果、燃焼効率は約73%で触媒層出口温度は約8
50℃であった。
50℃であった。
次いで、メタン濃度を4.1容量%にすると、燃焼効率
は100%となり、UHOlCo、NOXを実質的に含
有しないクリーンな燃焼ガスかえられた。この場合、触
媒層後方100Mの点の温度は約1300℃に達してい
たが、触ISN層出口温度は約905℃であった。
は100%となり、UHOlCo、NOXを実質的に含
有しないクリーンな燃焼ガスかえられた。この場合、触
媒層後方100Mの点の温度は約1300℃に達してい
たが、触ISN層出口温度は約905℃であった。
引きつづき、3容量%相当分のメタンを触a層上流から
、残り 1.1容量%相当分のメタン触媒層口より30
IIll+後方から導入して、同様の燃焼実験を行った
(実験番号1)。
、残り 1.1容量%相当分のメタン触媒層口より30
IIll+後方から導入して、同様の燃焼実験を行った
(実験番号1)。
その結果、触媒層出口温度は約860℃であり、クリー
ンな約1300℃の燃焼ガスがえられた。またこの性能
は1000時間にわたり維持継続した。
ンな約1300℃の燃焼ガスがえられた。またこの性能
は1000時間にわたり維持継続した。
実施例10
実施例9と同様にして第1表のとおりの触媒を用い、3
容量%相当分のメタンを触媒層上流から、残り 1.1
容量%相当分のメタンを触媒層出口より30mm後方か
ら導入して燃焼実験を行った。結果は第1表のとおりで
あり、本発明による触媒体を用いれば触!I!層温度は
活性低下をおこさない1000℃以下に維持されている
にもかかわらず約1300℃のクリーンな燃焼ガスがえ
られたのに対し、ガス入口側に比較例1次いで比較例2
、ガス出口側に比較例5で得られた触媒を用いた場合(
実験番号8)触媒層出口温度は490℃で2次燃焼が誘
発される温度には上昇できず、触媒層後方1004!I
IIの点の温度は480℃で燃焼効率も約15%であっ
た 中段触媒層に実施例3で得られた触媒を用いた実験番号
11の結果、パラジウムおよび白金の全担持量が担体容
積1j!あたり109を下回るので、燃焼活性は劣って
おり、燃焼効率は41%であった。
容量%相当分のメタンを触媒層上流から、残り 1.1
容量%相当分のメタンを触媒層出口より30mm後方か
ら導入して燃焼実験を行った。結果は第1表のとおりで
あり、本発明による触媒体を用いれば触!I!層温度は
活性低下をおこさない1000℃以下に維持されている
にもかかわらず約1300℃のクリーンな燃焼ガスがえ
られたのに対し、ガス入口側に比較例1次いで比較例2
、ガス出口側に比較例5で得られた触媒を用いた場合(
実験番号8)触媒層出口温度は490℃で2次燃焼が誘
発される温度には上昇できず、触媒層後方1004!I
IIの点の温度は480℃で燃焼効率も約15%であっ
た 中段触媒層に実施例3で得られた触媒を用いた実験番号
11の結果、パラジウムおよび白金の全担持量が担体容
積1j!あたり109を下回るので、燃焼活性は劣って
おり、燃焼効率は41%であった。
又、前段触媒に実施例5で得られた触媒を用いた実験番
号12の結果もニッケル酸化物が担持されていない触媒
体であるため、触媒層出口温度は720℃であり一部2
次燃焼は誘発されているが100N11後方の点温度は
980℃で燃焼効率も66%であった。
号12の結果もニッケル酸化物が担持されていない触媒
体であるため、触媒層出口温度は720℃であり一部2
次燃焼は誘発されているが100N11後方の点温度は
980℃で燃焼効率も66%であった。
さらに後段触媒に比較例6で得られた触媒を用いた実験
番号13の結果はパラジウムおよび白金の全担持量が担
体容積11あたり100gを上回り、後段触媒層温度が
1030℃と1000℃を越えたため約50時間経過後
から活性が低下し、300時間で後段触媒は失活した。
番号13の結果はパラジウムおよび白金の全担持量が担
体容積11あたり100gを上回り、後段触媒層温度が
1030℃と1000℃を越えたため約50時間経過後
から活性が低下し、300時間で後段触媒は失活した。
Claims (22)
- (1)メタン系燃料と分子状酸素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対して、ガス入口側に
パラジウム、白金およびニッケル酸化物を活性成分とす
る前段触媒層、ガス出口側に白金を活性成分とする、あ
るいは白金およびパラジウムを活性成分とする後段触媒
層を組合せた触媒システムからなり、該触媒システムに
担持されたパラジウムおよび白金の合計の全担持量が担
体容積1lあたり10〜100gであることを特徴とす
る高圧メタン系燃料の燃焼用触媒システム。 - (2)該前段触媒層のニッケル酸化物の担持量が担体容
積1lあたり10〜150gであることを特徴とする特
許請求の範囲(1)記載の触媒システム。 - (3)該前段触媒層のパラジウムの担持量は白金の担持
量に対して1〜25なる担持比であることを特徴とする
特許請求の範囲(1)記載の触媒システム - (4)該後段触媒層において白金およびパラジウムを活
性成分とする場合、パラジウムの担持量は白金の担持間
に対して0.1〜10なる担持比であることを特徴とす
る特許請求の範囲(1)記載の触媒システム。 - (5)各活性成分がアルミナによって被覆されたモノリ
ス担体に分散担持されてなる特許請求の範囲(1)記載
の触媒システム。 - (6)該アルミナ被覆層がランタン、セリウム、サマリ
ウム、ネオジム、プラセオジム、カルシウム、ストロン
チウム、バリウムおよびシリカよりなる群から選ばれた
少なくとも1種の酸化物によって安定化されてなる特許
請求の範囲(1)記載の触媒システム。 - (7)該触媒システムがガスタービンの燃料燃焼用触媒
システムである特許請求の範囲(1)記載の触媒システ
ム。 - (8)メタン系燃料と分子状酸素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対して、ガス入口側に
パラジウム、白金およびニッケル酸化物を活性成分とす
る前段触媒層、およびガス出口側に白金を活性成分とす
る、あるいは白金およびパラジウムを活性成分とする後
段触媒層を組合せた触媒システムからなり、該触媒シス
テムに担持された白金およびパラジウムの合計の全担持
量が担体容積1lあたり10〜100gである高圧メタ
ン系燃料の燃焼用触媒システムを用い、該触媒システム
において、メタン系燃料の一部のみを燃焼せしめて2次
燃焼が誘発される温度にまで燃焼ガスを昇温させること
を特徴とする燃焼方法。 - (9)特許請求の範囲(8)記載の燃焼方法において、
燃焼ガス温度を前段触媒層において600〜900℃、
後段触媒層において750〜1000℃まで上昇させる
ことを特徴とする燃焼方法。 - (10)2次燃焼が誘発される温度に昇温されたガスに
さらに2次燃料を供給して、2次燃焼せしめることを特
徴とする特許請求の範囲(8)記載の方法。 - (11)特許請求の範囲(8)記載の燃焼方法において
、該可燃性混合ガスが5〜30ataの圧力を有し、触
媒体入口への線速が500℃換算で5〜40m/秒なる
条件であることを特徴とする燃焼方法。 - (12)メタン系燃料と分子状酸素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対して、ガス入口側
にパラジウム、白金およびニッケル酸化物を活性成分と
する前段触媒層、次いでパラジウムおよび白金を活性成
分とする、あるいはパラジウムおよびニッケル酸化物を
活性成分とする中段触媒層、最後にガス出口側に白金を
活性成分とする、あるいは白金およびパラジウムを活性
成分とする後段触媒層を組合せた触媒システムからなり
、該触媒システムに担持されたパラジウムおよび白金の
合計の全担持量が担体容積1lあたり10〜100gで
あることを特徴とする高圧メタン系燃料の燃焼用触媒シ
ステム。 - (13)該前段触媒層および該中段触媒層のニッケル酸
化物の担持量が担体容積1lあたり10〜150gであ
ることを特徴とする特許請求の範囲(12)記載の触媒
システム。 - (14)該前段触媒層および該中段触媒層のパラジウム
の担持量は白金の担持量に対して1〜25なる担持比で
あることを特徴とする特許請求の範囲(12)記載の触
媒システム。 - (15)該後段触媒層において白金およびパラジウムを
活性成分とする場合、パラジウムの担持量は白金の担持
量に対して0.1〜10なる担持比であることを特徴と
する特許請求の範囲(12)記載の触媒システム。 - (16)各活性成分がアルミナによって被覆されたモノ
リス担体に分散担持されてなる特許請求の範囲(12)
記載の触媒システム。 - (17)該アルミナ被覆層がランタン、セリウム、サマ
リウム、ネオジム、プラセオジム、カルシウム、ストロ
ンチウム、バリウムおよびシリカよりなる群から選ばれ
た少なくとも1種の酸化物によって安定化されてなる特
許請求の範囲(12)記載の触媒システム。 - (18)該触媒システムがガスタービンの燃料燃焼用触
媒システムである特許請求の範囲(12)記載の触媒シ
ステム。 - (19)メタン系燃料と分子状酸素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対してガス入口側に
パラジウム、白金およびニッケル酸化物を活性成分とす
る前段触媒層、次いでパラジウムおよび白金を活性成分
とする、あるいはパラジウムおよびニッケル酸化物を活
性成分とする中段触媒層、最後にガス出口側に白金を活
性成分とする、あるいは白金およびパラジウムを活性成
分とする後段触媒層を組合せた触媒システムからなり、
該触媒システムに担持された白金およびパラジウムの合
計の全担持量が担体容積1lあたり10〜100gであ
る高圧メタン系燃料の燃焼用触媒システムを用い、該触
媒システムにおいて、メタン系燃料の一部のみを燃焼せ
しめて2次燃焼が誘発される温度にまで燃焼ガスを昇温
させることを特徴とする燃焼方法。 - (20)特許請求の範囲(19)記載の燃焼方法におい
て、燃焼ガス温度を前段触媒層において600〜800
℃、中段触媒層において650〜900℃、後段触媒層
において800〜1000℃まで昇温させることを特徴
とする燃焼方法。 - (21)2次燃焼が誘発される温度に昇温されたガスに
さらに2次燃料を供給して、2次燃焼せしめることを特
徴とする特許請求の範囲(19)記載の燃焼方法。 - (22)特許請求の範囲(19)記載の燃焼方法におい
て、該可燃性混合ガスが5〜30ataの圧力を有し、
触媒システム入口への線速が500℃換算で5〜40m
/秒なる条件であることを特徴とする燃焼方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61224837A JPS6380849A (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | 高圧メタン系燃料の燃焼用触媒システムおよびそれを用いた燃焼方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61224837A JPS6380849A (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | 高圧メタン系燃料の燃焼用触媒システムおよびそれを用いた燃焼方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6380849A true JPS6380849A (ja) | 1988-04-11 |
JPH0545295B2 JPH0545295B2 (ja) | 1993-07-08 |
Family
ID=16819953
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61224837A Granted JPS6380849A (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | 高圧メタン系燃料の燃焼用触媒システムおよびそれを用いた燃焼方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6380849A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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1986
- 1986-09-25 JP JP61224837A patent/JPS6380849A/ja active Granted
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CN105797766B (zh) * | 2016-04-21 | 2019-08-30 | 中广核研究院有限公司 | 用于甲烷催化燃烧的整体式催化剂及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0545295B2 (ja) | 1993-07-08 |
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