JPH0516307B2 - - Google Patents

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の燃焼用触媒体に関する。
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（以下
NOxとする）、一酸化炭素（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、石油フアンヒータ等の熱源として
用いるための燃焼用触媒体に関する。 〔従来技術〕 家庭用暖房器具等に用いられる石油ストーブ、
石油フアンヒーター等は、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、最近になつて建築
物の密閉化に伴ないCO，NOx等の有害成分の排
出が問題となつてきている。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、CO，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つている。これらの目
的に用いられる触媒は、アルミナ繊維に貴金属を
含浸せしめたもの、あるいはコージエライトモノ
リス担体に耐熱性金属酸化物と貴金属等の活性成
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
るものであるために、触媒表面が赤熱せず、従つ
て燃焼が維持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、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、
すなわち700〜1000℃での耐熱性、耐久性を有し、
かつ貴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〕 かかる目的を達成するために本発明者らは、灯
油系燃料の気化ガスを用い、各種の条件下での接
触燃焼に関して鋭意検討したところ、灯油系燃料
の燃焼触媒においては、白金系触媒が秀れ、かつ
白金の担持状態が触媒体の表層部に高密度に存在
するとき高い燃焼効率を示すことを見い出し本発
明を完成するに至つた。即ち、本発明による燃焼
用触媒体は、モノリス担体に活性アルミナと白金
とが被覆担持されてなるものであり、該活性アル
ミナの担持量が担体１あたり20〜200ｇ、該白
金の担持量が0.1〜２ｇ、好ましくは0.5〜１ｇで
あり、さらに、白金が該被覆層の最表層より5μm
以内に全白金担持量の40％以上、好ましくは60％
以上、かつ最表層より10μm以内に全白金担持量
の60％以上、好ましくは80％以上担持されてなる
ことを特徴とするものである。 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、
とくにコージエライト、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、ペタライト、スポジユメ
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ツク質
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、より燃焼効率を
高めるため小さいものが好ましく、通常一平方セ
ンチあたり200〜600セルのものが用いられる。 全触媒層長は、暖房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10〜50mmが採用される。 本発明の触媒体は、通常上記モノリス担体に、
担体１あたり20〜200ｇからなる活性アルミナ
を被覆担持せしめた後、20〜100℃、好ましくは
50〜90℃の温度を有するジニトロジアミノ白金を
含有してなる水溶液に浸漬し、担体１あたり白
金として0.1〜２ｇ、好ましくは0.5〜１ｇを吸着
せしめて乾燥後400〜1000℃好ましくは500〜800
℃の温度で１〜24時間、好ましくは２〜６時間焼
成することによつてえることができる。ここで白
金の担持量を増大すると、順次被覆層内層域の担
持比率が高まることになり、担体１当り２ｇ以
上の白金を担持した場合有効に反応に寄与しない
白金が増大し好ましくない。 また、白金源として塩化白金酸等のジニトロジ
アミノ白金以外を用いた場合も被覆層内層域への
白金の担持比率が高まり好ましくない。 その他、上記以外の製造方法としては、あらか
じめジニトロジアミノ白金、あるいは塩化白金酸
等の水溶性塩を含有してなる溶液を活性アルミナ
に含浸せしめ、400〜1000℃好ましくは500〜800
℃の温度で１〜24時間、好ましくは２〜６時間焼
成してなる白金含有アルミナを調製し、その後モ
ノリス担体に直接あるいは活性アルミナを担体１
あたり20〜200ｇ被覆担持せしめてなるモノリ
ス担体に、上記白金含有アルミナを担体１あた
り２〜30ｇ被覆担持せしめることによつても、白
金を最適に担持してなる触媒をえることができ
る。 ここで白金含有アルミナの被覆層を数段に分け
て、さらに白金の担持分布を最適にせしめること
はより好ましい方法である。 〔作用〕 上述した触媒体は活性アルミナと白金とからな
る被覆層において、白金が被覆層の表層部に高密
度に担持されてなることを特徴としており、高密
度に存在する白金が、炭化水素の燃焼効率を高め
ると共に、表層部に存在することによつて気相で
の燃焼を連続的にスムーズに誘発せしめる効果を
呈する。 〔本発明の効果〕 以上より本発明の白金系触媒体によれば、灯油
系燃料の接触燃焼において、燃焼効率を高め白金
の有効利用がなされると共に、700〜1000℃の温
度域での耐熱、耐久性の向上が計られる。 その結果安価でかつコンパクトな燃焼用触媒で
赤熱する温度域においても長時間にわたつて、
CO，NOx，UHC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
油フアンヒーター等の家庭用暖房器への適用が可
能となる。このことは、家庭用暖房器の安全性、
無害化を招きその効果は大きい。 〔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。 実施例 １ 400セル／平方インチの開孔部を有する直径
25.4mm、長さ20mmのコージエライトハニカム担体
に活性アルミナ粉末のスラリーを被覆処理し、乾
燥した後空気中で600℃にて焼成して担体１当
り100ｇを被覆担持せしめ、平均約50μmの厚さの
被覆層をえた。 次いで、この担体を80℃に加熱したジニトロジ
アミノ白金を含有する水溶液に浸漬して全白金溶
液を吸着させた後、乾燥して空気中600℃で焼成
し、担体１あたり白金として１ｇを担持せしめ
て完成触媒をえた。 この触媒は、Electron Probe Micro
Analysis（EPMA）による分析の結果は、図−１
に示す如く被覆層の最表層から5μm以内に全白金
担持量の63％、最表層から10μm以内に全白金担
持量の85％が担持されていた。 実施例 ２ 活性アルミナ粉末にジニトロジアミノ白金の硝
酸溶液を含有する水溶液を含浸し、乾燥した後空
気中で600℃にて焼成し、白金４重量％含有アル
ミナ粉末を調製した。この白金含有アルミナ粉末
をスラリー化し、400セル／平方インチの開孔部
を有する直径25.4mm、長さ20mmのコージエライト
ハニカム担体に被覆し、乾燥した後空気中で600
℃で焼成し、担体１あたり白金として１ｇ、ア
ルミナとして24ｇを担持せしめ、平均13μmの厚
さの被覆層を有する完成触媒をえた。 この触媒は、EPMAによる分析の結果、被覆
層全体にわたつて白金が均一に担持されていた
が、被覆層自体が少ないため、最表層より5μm以
内に全白金担持量の40％、最表層より10μm以内
に全白金担持量の80％が担持されていた。 実施例 ３ 400セル／平方インチの開孔部を有する直径
25.4mm、長さ20mmのコージエライトハニカム担体
に活性アルミナスラリーを被覆し、乾燥した後空
気中で600℃にて焼成した。えられた被覆処理後
の担体には、担体１あたり100ｇのアルミナが
担持されていた。 次いで、この担体に実施例２と同様にして調製
した白金５重量％含有アルミナスラリーを再度被
覆し、乾燥した後600℃で焼成し、担体１あた
り20ｇの白金含有アルミナを担持せしめ、平均
60μmの厚さの被覆層を有する完成触媒をえた。
この触媒は、EPMAによる分析の結果、被覆層
の最表層より5μm以内に全白金担持量の44％、被
覆層の最表層より10μm以内に全白金担持量の88
％が担持されていた。 実施例 ４ 白金の担持量が0.5ｇ／である以外は、実施
例１と同様にして完成触媒をえた。 この触媒は、EPMAによる分析の結果、被覆
層の最表層より5μm以内に全白金担持量の83％
が、最表層より10μm以内に全白金担持量の98％
が担持されていた。 比較例 １ 白金源として塩化白金酸を用いた以外実施例１
と全つたく同様にして完成触媒を得た。 この触媒は、EPMAによる分析の結果、被覆
層の最表層より5μm以内に全白金担持量の20％、
最表層より10μm以内に全白金担持量の37％が担
持されていた。 比較例 ２ 200セル／平方インチの開孔部を有する直径
25.4mm、長さ20mmのコージエライトハニカム担体
に、アルミナ粉末のスラリーを被覆処理し、空気
中600℃にて焼成して担体１当り100ｇを被覆担
持せしめ、平均約50μmの厚さの被覆層を得た。 ついで0.2ｇのクエン酸を加熱溶解した水溶液
30c.c.に浸漬し、10分間80℃に加熱後100℃で乾燥
することにより担体１当り８ｇのクエン酸を表
層部に担持せしめた。ついでこの担体をジニトロ
ジアミノ白金の硝酸溶液を含有する水溶液に浸
漬、乾燥して空気中で600℃にて焼成することに
より、担体１あたり白金として１ｇを担持せし
めた触媒を得た。 この触媒には、EPMAによる分析の結果、被
覆層の表層から10μmの間には白金はほとんど存
在しなかつた。 比較例 ３ アルミナ粉末に塩化白金酸を含有する水溶液を
含浸し、乾燥した後空気中で600℃にて焼成し白
金１重量％含有アルミナ粉末を調製した。 この白金含有アルミナ粉末をスラリー化し、
400セル／平方インチの開孔部を有する直径25.4
mm、長さ20mmのコージエライトハニカム担体に被
覆し、乾燥した後空気中で600℃にて焼成し、担
体１あたり白金として１ｇ、アルミナとして99
ｇを担持せしめ、平均約50μmの厚さの被覆層を
有する完成触媒をえた。 この触媒は、EPMAによる分析の結果、最表
層より5μm以内に全白金担持量の10％、表層より
10μm以内に全白金担持量の20％が担持されてい
た。 実施例 ５ 充分に保温された円筒型燃焼器を用い、実施例
１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0.17ｇ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5Nl導入してCO，NOx，
UHCの排出量と触媒層出口温度を測定した。こ
の場合の触媒層入口線速は約31cm／sec，SVは約
29600hr^-1であつた。 その結果は、触媒層出口温度870℃であり、触
媒体は赤熱し、またCO，NOx，UHCは、検出
されなかつた。 またこの性能は1000時間にわたり維持継続され
た。 実施例 ６ 実施例５と同様にして第１表に記載の触媒を用
いて燃焼実験を行なつた結果、第１表に示すとお
りであつた。 実施例 ７ 第１表に記載の触媒の1000℃，200時間の空気
中での電気炉曝露品を用いて実施例５と同条件で
の燃焼実験を行なつた結果、第２表に示すとおり
であつた。

【表】

【表】 【図面の簡単な説明】

図−１は本発明に係る触媒における白金の分布
曲線図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 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、モノリス
   担体に活性アルミナと白金とが被覆担持されてな
   る触媒体において、該活性アルミナの担持量が担
   体１あたり20〜200ｇ、該白金の担持量が担体
   １あたり0.1〜２ｇであり、さらに、白金が該
   被覆層の最表層より5μm以内に全白金担持量の40
   ％以上、かつ、最表層より10μm以内に全白金担
   持量の60％以上担持されてなることを特徴とする
   燃焼用触媒体。 ２ 該白金の原料としてジニトロジアミノ白金酸
   を用いたことを特徴とする特許請求の範囲１記載
   の燃焼用触媒体。