JPH0820054B2 - 可燃性ガスの触媒燃焼法 - Google Patents
可燃性ガスの触媒燃焼法Info
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- JPH0820054B2 JPH0820054B2 JP29763287A JP29763287A JPH0820054B2 JP H0820054 B2 JPH0820054 B2 JP H0820054B2 JP 29763287 A JP29763287 A JP 29763287A JP 29763287 A JP29763287 A JP 29763287A JP H0820054 B2 JPH0820054 B2 JP H0820054B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は可燃性ガス、例えば一酸化炭素、水素、炭化
水素等のガスを触媒を用いて燃焼させる方法に関し、特
に最も燃焼しにくいメタンを低温から高温の幅広い温度
範囲で安定して燃焼させうる触媒燃焼法に関する。
水素等のガスを触媒を用いて燃焼させる方法に関し、特
に最も燃焼しにくいメタンを低温から高温の幅広い温度
範囲で安定して燃焼させうる触媒燃焼法に関する。
従来から、メタンなど低級炭化水素ガスを燃料として
用い、しかも一般的には燃焼条件範囲とはいえない希釈
状態で燃焼反応させて高温のガスを得るための触媒燃焼
法は従来より知られている。
用い、しかも一般的には燃焼条件範囲とはいえない希釈
状態で燃焼反応させて高温のガスを得るための触媒燃焼
法は従来より知られている。
この従来法における燃焼用触媒としては、ハニカム型
のコージエライトやムライト等のセラミツクスを基材と
し、この基材にアルミナ、ジルコニア、マグネシア等の
担体をウオツシユコートし、活性成分としてPt,Pt＋Pd,
Pd,Pt＋Rh等の貴金属、あるいはコバルト、ニツケル、
マンガン等の卑金属の酸化物を担持させた触媒などが提
案されている。
のコージエライトやムライト等のセラミツクスを基材と
し、この基材にアルミナ、ジルコニア、マグネシア等の
担体をウオツシユコートし、活性成分としてPt,Pt＋Pd,
Pd,Pt＋Rh等の貴金属、あるいはコバルト、ニツケル、
マンガン等の卑金属の酸化物を担持させた触媒などが提
案されている。
また最近では、ペロブスカイト型酸化物（特開昭61−
33232,61636）、またアルミニウムとランタンの複合酸
化物を主成分とする担体に触媒活性成分を担持した触媒
（特開昭60−12132）あるいはパラジウム、白金及びニ
ツケルを含有してなる触媒（特開昭61−33233）、さら
にはアルカリ土類金属元素とアルミニウムの複合酸化物
を主成分とする触媒（特開昭62−153158）などが提案さ
れている。
33232,61636）、またアルミニウムとランタンの複合酸
化物を主成分とする担体に触媒活性成分を担持した触媒
（特開昭60−12132）あるいはパラジウム、白金及びニ
ツケルを含有してなる触媒（特開昭61−33233）、さら
にはアルカリ土類金属元素とアルミニウムの複合酸化物
を主成分とする触媒（特開昭62−153158）などが提案さ
れている。
しかし、上記触媒を用いるだけでは低温着火性は優れ
ているが耐熱性がない、あるいは逆に耐熱性はあるが低
温着火性が悪いなど種々の問題点を残している。
ているが耐熱性がない、あるいは逆に耐熱性はあるが低
温着火性が悪いなど種々の問題点を残している。
しかしながら、上述した触媒を単独で使用する可燃性
ガスの燃焼法では、パラジウム系触媒のように低温着火
性は優れているが、800℃以上でパラジウムの凝集が起
こつて活性が低下するし、また耐熱性のある触媒は逆に
低温着火性が悪いという問題点がある。
ガスの燃焼法では、パラジウム系触媒のように低温着火
性は優れているが、800℃以上でパラジウムの凝集が起
こつて活性が低下するし、また耐熱性のある触媒は逆に
低温着火性が悪いという問題点がある。
本発明は、上記技術水準に鑑み、低温でも可燃性ガス
を燃焼させることができ、しかも高温においても安定し
て完全酸化燃焼させうる方法を提供しようとするもので
ある。
を燃焼させることができ、しかも高温においても安定し
て完全酸化燃焼させうる方法を提供しようとするもので
ある。
本発明は可燃性ガスを、前段のパラジウムを含有する
触媒と接触させた後、後段のアルカリ土類金属元素、ア
ルミニウム及びマンガンの複合酸化物を含有する触媒と
接触させることを特徴とする可燃性ガスの触媒燃焼法で
ある。
触媒と接触させた後、後段のアルカリ土類金属元素、ア
ルミニウム及びマンガンの複合酸化物を含有する触媒と
接触させることを特徴とする可燃性ガスの触媒燃焼法で
ある。
本発明でいうパラジウムを含有する触媒とは、ペレツ
ト（球又は円筒など）状又はハニカムタイプの担体にパ
ラジウムを0.01〜10重量％担持させたものであり、その
他パラジウム以外に性質を安定化させるために白金など
のVIII族元素、ランタンなどの希土類元素又はレニウム
などを添加したものを包含するものである。
ト（球又は円筒など）状又はハニカムタイプの担体にパ
ラジウムを0.01〜10重量％担持させたものであり、その
他パラジウム以外に性質を安定化させるために白金など
のVIII族元素、ランタンなどの希土類元素又はレニウム
などを添加したものを包含するものである。
ここでいう担体とは、ムライト、コージエライト、ア
ルミニウムチタネート、ジルコニア、ジルコニアスピネ
ル、ジルコン−ムライト等の耐熱基材そのもの及び該耐
熱基材にアルミナ、チタニア、シリカなどをウオツシユ
コートしたもの、又は一般に担体として用いられている
アルミナ、チタニア、シリカなどを意味する。
ルミニウムチタネート、ジルコニア、ジルコニアスピネ
ル、ジルコン−ムライト等の耐熱基材そのもの及び該耐
熱基材にアルミナ、チタニア、シリカなどをウオツシユ
コートしたもの、又は一般に担体として用いられている
アルミナ、チタニア、シリカなどを意味する。
本発明にいうアルカリ土類金属元素、アルミニウム及
びマンガンの複合酸化物はマグネトブランバイト（Magn
etoplumbite）型の層状アルミネート構造をもつもの
で、一般式MeMnxAl12-xO19−α（Me:アルカリ土類金属
元素、ｘ＝１〜３、０＜α＜１）で表示されるものであ
る。このものは下記方法で製造し得る。
びマンガンの複合酸化物はマグネトブランバイト（Magn
etoplumbite）型の層状アルミネート構造をもつもの
で、一般式MeMnxAl12-xO19−α（Me:アルカリ土類金属
元素、ｘ＝１〜３、０＜α＜１）で表示されるものであ
る。このものは下記方法で製造し得る。
アルカリ土類金属元素のイソプロキシドとアルミニ
ウムのイソブロポキシドを１モル対11モルの割合で含む
アルコール溶液に硝酸マンガンの水溶液をアルカリ土類
金属元素とマンガンのモル比が同じになる量だけ滴下
し、生成したゲルを乾燥して1200℃以上で焼成する。
ウムのイソブロポキシドを１モル対11モルの割合で含む
アルコール溶液に硝酸マンガンの水溶液をアルカリ土類
金属元素とマンガンのモル比が同じになる量だけ滴下
し、生成したゲルを乾燥して1200℃以上で焼成する。
アルカリ土類金属元素の化合物、マンガンの化合物
及びアルミニウムの化合物の粉末を所定の比率で混合
し、ボールミル中で粉砕混合して1200℃以上で焼成す
る。
及びアルミニウムの化合物の粉末を所定の比率で混合
し、ボールミル中で粉砕混合して1200℃以上で焼成す
る。
アルカリ土類金属元素の化合物、マンガンの化合物
及びアルミニウムの化合物の水溶液に塩基性の沈殿剤を
添加して生成する沈殿を洗浄した後乾燥し、1200℃以上
で焼成する。
及びアルミニウムの化合物の水溶液に塩基性の沈殿剤を
添加して生成する沈殿を洗浄した後乾燥し、1200℃以上
で焼成する。
このアルカリ土類元素、アルミニウムとマンガンの複
合酸化物を含有する触媒とは、該複合酸化物にバインダ
ーを添加して成型したもの、又は前述した耐熱基材に該
複合酸化物をウオツシユコートしたものをさす。例えば
アルカリ土類元素としてバリウムを用いた複合酸化物を
例に説明するとBaO・6Al2O3の層状アルミネートのAlイ
オンの一部をMnで置換したものでBaMnxAl12-xO
19−α（x:置換量）と表示される。BaMnAl11O19−αを1
300℃で５時間焼成した触媒は比表面積が13.7m2/gと高
く、メタン1g、空気99％のガスをSV 48000h-1の条件で
触媒と接触させた時の転化率が10％に達する温度は540
℃と報告されている（第３回触媒燃焼に関するシンポジ
ウムP.32、1987年）。
合酸化物を含有する触媒とは、該複合酸化物にバインダ
ーを添加して成型したもの、又は前述した耐熱基材に該
複合酸化物をウオツシユコートしたものをさす。例えば
アルカリ土類元素としてバリウムを用いた複合酸化物を
例に説明するとBaO・6Al2O3の層状アルミネートのAlイ
オンの一部をMnで置換したものでBaMnxAl12-xO
19−α（x:置換量）と表示される。BaMnAl11O19−αを1
300℃で５時間焼成した触媒は比表面積が13.7m2/gと高
く、メタン1g、空気99％のガスをSV 48000h-1の条件で
触媒と接触させた時の転化率が10％に達する温度は540
℃と報告されている（第３回触媒燃焼に関するシンポジ
ウムP.32、1987年）。
本発明の可燃性ガスの触媒燃焼法においては、前段
（ガス入口側）にパラジウムを含有する触媒を後段（ガ
ス出口側）にアルカリ土類金属元素、アルミニウム及び
マンガンの複合酸化物を含有する触媒を配置するので、
低温着火性がよく、高温でも安定して燃焼させることが
できる。
（ガス入口側）にパラジウムを含有する触媒を後段（ガ
ス出口側）にアルカリ土類金属元素、アルミニウム及び
マンガンの複合酸化物を含有する触媒を配置するので、
低温着火性がよく、高温でも安定して燃焼させることが
できる。
最も燃焼しにくいメタンの燃焼を例に説明すると前段
のパラジウムを含有する触媒で400℃以下でメタンの酸
化を開始させ、前段の触媒層温度を300〜800℃の温度範
囲になるように制御し、後段のアルカリ土類元素、アル
ミニウム及にマンガンの複合酸化物を含有する触媒で60
0〜1300℃の温度範囲になるように制御することにより
安定した燃焼を保つことができる。
のパラジウムを含有する触媒で400℃以下でメタンの酸
化を開始させ、前段の触媒層温度を300〜800℃の温度範
囲になるように制御し、後段のアルカリ土類元素、アル
ミニウム及にマンガンの複合酸化物を含有する触媒で60
0〜1300℃の温度範囲になるように制御することにより
安定した燃焼を保つことができる。
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
〔実施例１〕 バリウムイソプロポキシドとアルミニウムイソプロポ
キシドを１モル対11モルの割合で含むイソプロピルアル
コール溶液に硝酸マンガンの水溶液をバリウムとマンガ
ンの原子比が同じになる量だけ滴下し、生成したゲルを
乾燥して1300℃で５時間焼成してMn系複合酸化物１（Ba
MnAl11O19−α）を得た。
キシドを１モル対11モルの割合で含むイソプロピルアル
コール溶液に硝酸マンガンの水溶液をバリウムとマンガ
ンの原子比が同じになる量だけ滴下し、生成したゲルを
乾燥して1300℃で５時間焼成してMn系複合酸化物１（Ba
MnAl11O19−α）を得た。
次に、炭酸カルシウム、炭酸マンガン及びアルミナの
粉末をCaO:Mn2O3:Al2O3のモル比＝1:1:5の比率で混合
し、ボールミル中で24時間粉砕混合して、1300℃で５時
間焼成してMn系複合酸化物２（CaMn2Al10O19−α）を得
た。
粉末をCaO:Mn2O3:Al2O3のモル比＝1:1:5の比率で混合
し、ボールミル中で24時間粉砕混合して、1300℃で５時
間焼成してMn系複合酸化物２（CaMn2Al10O19−α）を得
た。
次に硝酸ストロンチウムと硝酸マンガンと硝酸アルミ
ニウムの水溶液 のモル比）に炭酸ソーダの水溶液を添加して沈殿を生成
させ、洗浄を行つた後乾燥し、1300℃で５時間焼成して
Mn系複合酸化物３（SrMn2Al9O19−α）を得た。
ニウムの水溶液 のモル比）に炭酸ソーダの水溶液を添加して沈殿を生成
させ、洗浄を行つた後乾燥し、1300℃で５時間焼成して
Mn系複合酸化物３（SrMn2Al9O19−α）を得た。
以上の複合酸化物1,2及び３は夫々Ｘ線回折によりマ
グネトプランバイト構造になつていることを確認した。
グネトプランバイト構造になつていることを確認した。
直径１インチで、１平方インチ当り200個の開口部（2
00セル）を有するハニカム状のコージエライト（2MgO・
2Al2O3・5SiO2）基材を、Mn系複合酸化物１のスラリー
溶液中に浸漬（ウオツシユコート）し、1400℃で焼付け
てMn系複合酸化物１をコージエライト基材に被覆した触
媒１（担体100に対し複合酸化物18）を得た。
00セル）を有するハニカム状のコージエライト（2MgO・
2Al2O3・5SiO2）基材を、Mn系複合酸化物１のスラリー
溶液中に浸漬（ウオツシユコート）し、1400℃で焼付け
てMn系複合酸化物１をコージエライト基材に被覆した触
媒１（担体100に対し複合酸化物18）を得た。
上記と同じ方法でMn系複合酸化物２をコージエライト
基材に被覆した触媒２（担体100に対し複合酸化物16）
を、またMn系複合酸化物３をコージエライト基材に被覆
した触媒３（担体100に対し複合酸化物16）を得た。
基材に被覆した触媒２（担体100に対し複合酸化物16）
を、またMn系複合酸化物３をコージエライト基材に被覆
した触媒３（担体100に対し複合酸化物16）を得た。
直径１インチで、１平方インチ当り200個の開口部（2
00セル）を有するハニカム状のコージエライト（2MgO・
2Al2O3・5SiO2）基材又はアルミニウムチタネート（MgO
・4Al2O3・6TiO2）基材を用い、下記の方法で担体A,B及
びＣを調製した。
00セル）を有するハニカム状のコージエライト（2MgO・
2Al2O3・5SiO2）基材又はアルミニウムチタネート（MgO
・4Al2O3・6TiO2）基材を用い、下記の方法で担体A,B及
びＣを調製した。
炭酸バリウム及びアルミナの粉末をBaO:Al2O3＝1:6の
比率で混合し、ボールミル中で24時間粉砕混合後、1300
℃で５時間焼成して得たバリウムアルミネート（BaO・6
Al2O3）をコージエライト基材にウオツシユコートし、1
400℃で焼付けてバリウムアルミネートを被覆した担体
Ａを得た。またコージエライト基材の代わりにアルミニ
ウムチタネート基材を用いた以外は、上記方法と同じ方
法でバリウムアルミネートをアルミニウムチタネート基
材に被覆した担体Ｂを得た。またアルミナ粉末のスラリ
ーを用いコージエライト基材にウオツシユコートし、80
0℃で焼付けてアルミナを被覆した担体Ｃを得た。
比率で混合し、ボールミル中で24時間粉砕混合後、1300
℃で５時間焼成して得たバリウムアルミネート（BaO・6
Al2O3）をコージエライト基材にウオツシユコートし、1
400℃で焼付けてバリウムアルミネートを被覆した担体
Ａを得た。またコージエライト基材の代わりにアルミニ
ウムチタネート基材を用いた以外は、上記方法と同じ方
法でバリウムアルミネートをアルミニウムチタネート基
材に被覆した担体Ｂを得た。またアルミナ粉末のスラリ
ーを用いコージエライト基材にウオツシユコートし、80
0℃で焼付けてアルミナを被覆した担体Ｃを得た。
上記担体A,B及びＣそれぞれを塩化パラジウム水溶液
に浸漬し乾燥後500℃で５時間焼成し、400℃で３時間水
素還元を行い、パラジウム（Pd）を1.5重量％担持させ
た触媒４（担体Ａ）、触媒（担体Ｂ）、触媒６（担体
Ｃ）を得た。
に浸漬し乾燥後500℃で５時間焼成し、400℃で３時間水
素還元を行い、パラジウム（Pd）を1.5重量％担持させ
た触媒４（担体Ａ）、触媒（担体Ｂ）、触媒６（担体
Ｃ）を得た。
得られた触媒4,5又は６を前段に、触媒1,2又は３を後
段にそれぞれ配置して、表１の条件下にメタンの酸化
（燃焼）を実施した。
段にそれぞれ配置して、表１の条件下にメタンの酸化
（燃焼）を実施した。
表１の条件で燃焼試験を行つた結果、表２のような結
果が得られた。
果が得られた。
この状態において、燃焼を1000時間継続してもメタン
転化率、出口ガス温度とも特に変化することはなく、安
定した燃焼性能を有することを確認した。
転化率、出口ガス温度とも特に変化することはなく、安
定した燃焼性能を有することを確認した。
＜比較例＞ 実施例１において前段のみの触媒（23.3ml）又は後段
のみの触媒（23.3ml）で表１の条件で燃焼試験を行つた
結果、表３に示す結果が得られた。
のみの触媒（23.3ml）で表１の条件で燃焼試験を行つた
結果、表３に示す結果が得られた。
以上のようにパラジウムを含有する（前段）触媒のみ
では耐久性がなく、またMn系複合酸化物を含有する（後
段）触媒のみでは低温着火性が悪い。
では耐久性がなく、またMn系複合酸化物を含有する（後
段）触媒のみでは低温着火性が悪い。
〔実施例２〕 ガス流量を3.57m3N/h（GHSV 150,000h-1）とした点
以外は、表１と同じ条件で、前段に触媒４、後段に触媒
３を配置して試験を行つた結果、着火温度は270℃、メ
タン転化率95％、触媒層出口ガス温度1140℃であつた。
この状態において燃焼を1000時間継続してもメタン転化
率、出口ガス温度とも特に変化することはなく、安定し
た燃焼性能を有することを確認した。
以外は、表１と同じ条件で、前段に触媒４、後段に触媒
３を配置して試験を行つた結果、着火温度は270℃、メ
タン転化率95％、触媒層出口ガス温度1140℃であつた。
この状態において燃焼を1000時間継続してもメタン転化
率、出口ガス温度とも特に変化することはなく、安定し
た燃焼性能を有することを確認した。
以上詳述したように、本発明によれば酸化開始温度が
低く（着火性が良く）、しかも高温においても安定して
可燃性ガスを完全酸化燃焼させる方法を提供することが
できる。
低く（着火性が良く）、しかも高温においても安定して
可燃性ガスを完全酸化燃焼させる方法を提供することが
できる。
Claims (1)
- 【請求項１】可燃性ガスを、前段のパラジウムを含有す
る触媒と接触させた後、後段のアルカリ土類金属元素、
アルミニウム及びマンガンの複合酸化物を含有する触媒
と接触させることを特徴とする可燃性ガスの触媒燃焼
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29763287A JPH0820054B2 (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 可燃性ガスの触媒燃焼法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29763287A JPH0820054B2 (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 可燃性ガスの触媒燃焼法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01139911A JPH01139911A (ja) | 1989-06-01 |
| JPH0820054B2 true JPH0820054B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=17849085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29763287A Expired - Lifetime JPH0820054B2 (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 可燃性ガスの触媒燃焼法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0820054B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2976239B2 (ja) * | 1990-10-25 | 1999-11-10 | 大阪瓦斯株式会社 | 高温燃焼用複合触媒体 |
| US5248251A (en) * | 1990-11-26 | 1993-09-28 | Catalytica, Inc. | Graded palladium-containing partial combustion catalyst and a process for using it |
| US5326253A (en) * | 1990-11-26 | 1994-07-05 | Catalytica, Inc. | Partial combustion process and a catalyst structure for use in the process |
| US5259754A (en) * | 1990-11-26 | 1993-11-09 | Catalytica, Inc. | Partial combustion catalyst of palladium on a zirconia support and a process for using it |
| US5425632A (en) * | 1990-11-26 | 1995-06-20 | Catalytica, Inc. | Process for burning combustible mixtures |
| US5258349A (en) * | 1990-11-26 | 1993-11-02 | Catalytica, Inc. | Graded palladium-containing partial combustion catalyst |
| US5281128A (en) * | 1990-11-26 | 1994-01-25 | Catalytica, Inc. | Multistage process for combusting fuel mixtures |
| US5250489A (en) * | 1990-11-26 | 1993-10-05 | Catalytica, Inc. | Catalyst structure having integral heat exchange |
| JP3377676B2 (ja) * | 1996-04-05 | 2003-02-17 | ダイハツ工業株式会社 | 排ガス浄化用触媒 |
-
1987
- 1987-11-27 JP JP29763287A patent/JPH0820054B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01139911A (ja) | 1989-06-01 |
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