JPS6279847A

JPS6279847A - 低級炭化水素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

Publication number: JPS6279847A
Application number: JP60216142A
Authority: JP
Inventors: Makoto Horiuchi; 真堀内; Kazuo Tsuchiya; 一雄土谷
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 1985-10-01
Filing date: 1985-10-01
Publication date: 1987-04-13
Also published as: JPH0156328B2

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】く技　術分　野〉本発明は、低級炭化水素燃料の燃焼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。詳しく述べ
ると、メタン、エタン、プロパン、ブタン等の炭素数１
〜４の低級炭化水素燃料、特に難燃性のメタンあるいは
メタンを主成分として含有する天然ガスを接触燃焼しし
め、窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）、−酸化炭素（
以下、ＣＯという）、未燃焼炭化水索（以下、ＵＨＣと
いう）等の有害成分を実質的に含有しない燃焼ガスを得
、その熱量を各種のエネルギー源として用いるだめの触
媒システム、１ヌよびそれを用いた燃焼１５法に関する
しのである。

〈従　来　技　術〉燃料を燃焼範囲に入らない低い温度で空気と混合した一
８薄混合気体を触媒層へ導入し、触媒−Ｆ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°Ｃの燃焼ガスをえる場合、たとえ
ば′Ｐａ索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ｌメなく、またＣ０１ｔＪ　ＨＣも
実質的に含有しないものとし−Ｃえられることもよく知
られるところである。

このクリーンな？：Ｓ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、−・般産業排ガスの
処理および熱動力回収システムはりでに実用化されるに
至っている。

また近年になり、高まるＮ　Ｏｘ、規制への対応から、
発電用ガスタービンなどの一次動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
。

これらの目的に使用される場合、燃焼ガスは６〜１５気
圧のもとで１０００〜１３００’Ｃの高温にｊヱせしめ
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？：１
温のために急速に劣化し、さらに最悲の場合は触媒担体
がメルトダウンし、飛散し、タービンのブレードなどを
損（カしてしまう可能性がある。

上記の如き触媒の劣化、損（具を避け、同等の目的をえ
る燃焼方法として、触媒層にＪ５いて燃料を燃焼させ、
二次燃焼が誘発される温度にまでガス温度を上昇せしめ
、次いで触媒層後方で残存未燃燃料を二次燃焼さヒるか
、または必要であれば二次燃料を導入して残存未燃燃料
と新たに添加した二次無料を、二次的に燃焼させて目的
とげる温度、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、ガス温度を二次燃焼が誘
発される温度にまで上テア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ける必要はなく、二次燃焼が
誘発される温！＆以上にガス温度が到達すれば、触媒の
劣化、Ｉ０傷を避Ｇするために６、また、二次燃焼を安
定して維持させるためにも、触媒層中でより高温にする
必要は４家り、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かえられる全Ｒを触媒層へ導入し
、一部を燃焼させて胃温し、ついで残存未燃燃料を二次
燃焼させてｂよいが、燃料の一部を残してＪ３き、これ
を二次燃料として触媒層１（方から導入して残存未燃燃
料と合せて二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ｉｔプることが出来、より好ましい。

ここで二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
ににって決まるが、燃料の種類により大巾に異る。

すなわち、プロパン、１子油、等の易燃性の燃料の場合
は通常の使用条件下では約７００′Ｃ程度でも十分であ
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るも
のの７５０〜１０００℃の高温が必要である。

〈発明の目的〉したがって、本発明の目的は、低級炭化水素燃料の新規
な燃焼用触媒システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、低級水素燃料、特に難燃性のメタ
ンあるいはメタンを主成分として含有する天然ガスを接
触燃焼せしめ、有害成分を実質的に含有しない燃焼ガス
を得、その黙示を各種のエネルギー源として用いるため
の触媒システムおよびそれを用いた燃焼方法を提供する
ことにある。

本発明のさらに伯の目的は、常圧から高圧にわたって高
線速下に炭化水素類の中で比較的難燃性といわれるメタ
ンあるいはメタンを主成分とする天然ガス燃料を触媒に
よって低温で着火せしめ、二次燃焼が誘発されるのに充
分な温度にまで胃温し、ついで必要に応じて二次燃料を
導入して残存未燃燃料と二次燃料を燃焼させて、目的と
する温度あるいはそれ以上の高温に上げる燃焼システム
に好適に用いられる触媒システムおよびそれを用いた燃
焼方法を１１？供することにある。

本発明の別の目的は、メタンを中心とする難燃性の燃料
を、高線速、加圧下にできるだけ低温で着火させ、燃焼
ガス温度を７５０〜１０００℃の温度にまで胃温ぜしめ
、かつ圧力損失が小さく耐久性をも有する触媒システム
およびそれを用いた燃焼方法を提供することにある。

〈発明の手段〉これらの諸口的は、低級炭化水素および分子状酸素を含
有する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よりなる活性成分
を含有してなる触媒を充填してなる前段触媒層を、また
出口側に白金よりなる活性成分および白金およびパラジ
ウムよりなる活性成分よりなる群から選ばれた１種のし
のを含有してなる触媒を充填してなる後段触媒層を、か
つ前段ｄ５よび後段触媒層の間に、パラジウムおよびニ
ッケル酸化物よりなる活性成分を含有してなる触媒を充
１眞してなる中段触媒層を設けてなる燃焼用触媒システ
ムを提供すること、さらにこの触媒システムに該可燃性
混合ガスを供給し、該混合ガス中の低級炭化水素の少な
くとも一部を該触媒システムにＪ′３いて接触燃焼せし
めて二次燃焼が誘発される温度にまで燃焼ガスをｐ渇さ
せることよりなる低級炭化水素燃料の燃焼方法を提供す
ることにより達成される。

本発明による触媒システムは、触媒を本質的に３層に分
り前段層および中段層に用いられる比較的低温で着火し
うる触媒と後段層に用いられる７５０〜ｉ　ｏｏｏ℃ま
で燃焼ガス温度を上昇させうる高温燃焼性触媒を各々最
適に設計して成るものであり、前段層に用いられる触媒
としては、活性成分としてパラジウム、白金およびニッ
ケル酸化物より成るもので、中段層に用いられる触媒の
活性成分としてパラジウムおよびニッケル酸化物よりな
り、そして後段層に用いられる触媒は活性成分として白
金または白金およびパラジウムより成る触媒システムで
あり、かつその燃焼方法として触媒層での燃焼温度が１
０００℃を超える高温にはならないようにして成るもの
である。

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。

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、触媒層入口付近において
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７５
０′Ｃ以上の高温には上昇しないという欠点がある。

これら対し、本発明によれば、触媒システム入１」付近
の前段触媒では生母の白金を共存さけることによりパラ
ジウムの酸化物化によるメタン着火性能の低Ｉ；が防止
され、長時間にわたり低温着火性能を維持し続けること
ができ、さらに中段病触媒を有効に使用できるため、燃
焼ガス温度を高線速、加圧下で安定しｒ６００〜７５０
℃まで上界させることができることを見出し、また触媒
層出口付近の後段触媒では白金の存在により燃焼がさら
に促進され、燃焼ガスは７５０〜１０００℃の温度に到
達することが可能になることが見出されたものである。

その結果、触媒層仝休として、メタンあるいはメタンを
主成分とする天然ガス燃料を高線速、加圧下で低温で着
火させ、７５０〜１０００℃の温度にまで燃焼ガスを上
昇せしめることが可能となり、かつ、その性能を長時間
に亘り維持しつづけることが可能となったのである。

本発明においては、前段触媒層の触媒にニッケル酸化物
を共存させることが好ましく、この場合、ニッケルの存
在によって特に難燃性燃料であるメタンの低温着火性能
が向上づるとともに、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酸素が供給されるため
に高線速ｒ　ｆｉｌｌ圧下でも燃焼ガス温度を６５０〜
９００℃まで背、渇させることができる。

また、後段触媒層の触媒にパラジウムを活性成分として
共存させるとことも好ましい。この場合は、パラジウム
の存在によって燃焼がさらに促進され、また１０００’
Ｃの１傷渇１或においても白金が酸化されてＰｔＯ２１
こなり昇華するのを防止さｌることが見出されたのであ
る。

そして、本発明においては、前述の前段触媒層と後段触
媒層との間に、パラジウムおよびニッケル酸化物を活性
成分とする触媒よりなる中段触媒層を設りてなる三段方
式のシステムが、燃焼活性の優れた燃焼用触媒システム
となることが知見された。とくに触媒システムの前半部
を二段の構成とし、その前半部を前）ホのパラジウム−
白金−ニッケル酸化物を活性成分とする触媒の層、その
後半部をパラジウム−ニッケル酸化物を活性成分とＪる
触媒の層とすることによって、高線速、加圧上条件でも
前半部触媒システムとしての燃焼活性の向上がみられ、
白金あるいは白金−パラジウムを活性成分とづる後段触
媒の燃焼機能をスムーズに発揮せしめることが可能にな
ったのである。

この場合、前半触媒システム前半部にＪ３いては５００
〜８００　’Ｃの範囲の温度にまで昇渇し、前半触媒シ
ステム後半部（中段触媒層）においては６５０〜９００
℃の範囲の温度、そして後段触媒層において７５０〜１
０００℃の範囲の温度にそれぞれ昇温せしめることによ
り、燃焼活性が高水準に維持される。

本触媒システムは、それぞれの負金属の特性を生かして
、あるいは組合わせて３段構成からなることを特徴とし
ている。つまり、本触媒システムで４Ｊ　３００〜４０
０℃の低温で着火せしめ、７５０〜１０００”Ｃの燃焼
ガス温度をえるための燃焼活性をイｉし、かつ１０００
℃以上での耐熱性を右することが必要である。

しかし、パラジウムのみでは、前述したように燃焼経過
とともに着火性能を失ない、またその特性のため燃焼ガ
ス温度は、実質的に７５０℃以上の高温には上昇しない
。パラジウム−ニッケル酸化物系触媒でもパラジウムの
みの時と同様に着火性能を失なう。また、白金のみでは
燃焼がメタンあるいはしＮＧの場合には３００〜４００
℃では着火不能であり、実質的に５００℃以上の着火温
度が必要となるが、燃焼活性は優れており、特に高線速
、加圧燃焼条件下での燃焼活性は充分に有している。ま
た、パラジウム−白金−ニッケル酸化物またはパラジウ
ム−白金系触媒では充分な着火性能を有するが、燃焼ガ
ス温疾を高線速、加圧燃焼条件下で二次燃焼が誘発され
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、特に加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。

本発明においては、前段囮、中段層、後段層の一触媒は
別個に調製し、両触媒を直結してまたはその間に空間を
設けて設置してしよいし、あるいは一体物の触媒におい
て入口部分に前段層触媒を中間部に中段病触媒を出口部
分に後段層触媒を担持して完成触媒をえてしよい。

触媒の形状はベレットタイプも使用可能であるが、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しので
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、ペタライト、ス
ポジュメン、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ゼラミック賀のものやカ
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、各触媒層は同一１ルサイズで
もよいし、また異るセルサイズのものを組合せて用いて
もよく、通常−平方インチあたり４０〜４００ｔ？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るが、
圧力損失を少なくする必要から通常５０〜５００ｍが採
用され、前段層、中段層、後段層各層の長さも入口線速
、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２０〜２５０ｍが採用される。

前段層に用いられる触媒は通常上記モノリス担体に、ア
ルミナ、シリカ−アルミナ、マグネシア、チタニア、ジ
ルコニア、シリカ−マグネシアなど、好ましくはアルミ
ナ、チタニア、ジルコニア等の活性耐火性金属酸化物を
被覆して使用する。該酸化物の被覆量は完成触媒当り５
〜５０重橙％、好ましくは１０〜３０重量％である。特
にアルミナが好ましく、更にバリウム、ストロンチウム
などのアルカリ土類金属酸化物、ランタン、セリウム、
ネオジムやプラセオジムなどの希土類金属酸化物あるい
はケイ素、好ましくは希土類金属酸化物を添加し、安定
化して用いるとより好ましい。その添加聞は、該酸化胸
当り２〜２０重量％、好まししくは５〜１５重量％であ
る。そのあと、パラジウム、白金およびニッケルの活性
主成分を水溶性またはアルコール溶解性化合物の形で含
浸「しめ触媒化する。あるいはあらかじめ活性主成分を
活性、耐火性金属酸化物に１ｕ持せしめ、そののらモノ
リス担体にコートすることによって触媒化することｂで
きる。

活性成分である白金については０．０１〜５ミクロンの
平均粒子径を右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。

水溶性塩としては、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、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、硝酸ニッケル、塩化ニッケル
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６００〜９００℃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。

前段層に用いられる触媒の活性成分の担持品は、完成触
媒当りパラジウムとして０．５〜１５重足％、好ましく
は２〜１０重ω％、白金として０．１〜１０重量％、好
ましくは０．２〜５重量％、またニッケルはＮｉ○とし
て０．１〜２０重ω％、好ましくは１〜１０重量％の範
囲が好適であり、また白金はパラジウムに対してｆｆ１
ｆ２に比で０．０１〜１、好ましくは０．１〜０．６の
範囲である。

中段層を形成する触媒も上記と同様に調製される。そし
て前段および中段層を形成するパラン・クムーニッケル
酸化物を活性成分として含有する触！ｌ！ｌ！Ｆｆｌｉ
にお１Ｊるパラジウム／ニッケルの比率としてはいずれ
らＰｄ／ＮｉＯ噌吊比で０．００１〜２０、好ましくは
０．１〜５の範囲で組合わせて用いられる。

後段層に用いられる触媒も同様にして白金あるいは白金
およびパラジウムを担持して触媒化することができる。

活性成分の担持量は完成触媒当り白金として０．１〜１
５重量％、好ましくは０．２〜１０重品％、またパラジ
ウムが添加されている場合にはパラジウムとして０．１
〜１５重Ｇ％、好ましくは０．２〜１０７１’室％の範
囲が好適であり、またパラジウムおよび白金を活性成分
として含む触媒の場合、白金はパラジウムに対して重量
化で０゜０１〜２０．りＹましくは０．２〜１０の範囲
である。

白金のみを活性成分とザる場合は、触媒は高話性づざて
、触媒層で温度が１０００℃を超えるｔ品度に昇温して
白金のＷｔ　ｉ＋ｉなどによる失活現象を引きおこす１
り化性がある。これを避り、触媒層温度を１０００°Ｃ
以下に保つためには、特に白金ブラック等の粗大化され
ｌこ白金粒子を用いる方法が好ましく、その他白金の担
持Ｌ■を減少させる方法、出来上り触媒を使用に先立つ
で１０００″Ｃを超える高温で焼成しておく方法、触媒
のセルリイズと胴長を最適に選択りる方法等が挙げられ
る。また、白金にパラジウムを共存させることによって
白金の１７″ｉ′華を防ＩＦすることが可能であるとと
もに、白金の燃焼活性を制御２０することが可能である
。

これらは、ぞの使用条件、すなわら燃料の種類、温度（
理論断熱燃焼ガス温度）、線速、加圧条件等によって最
適に選択することができる。加圧条件としては、常圧か
ら２５気圧まで使用可能であるが、好ましく　Ｌ；Ｌ　
６〜１５気圧である。燃料濃度については、低級炭化水
素燃料がメタンの場合、触媒システムに導入する混合ガ
ス温度にもよるが、１．５１〜４．７５容聞％、好まし
くは２．３７〜４．３１容ω％の一次燃料であり、該−
次燃料によって二次燃焼が誘発される温度にまで昇温さ
れた燃焼ガスにさらに二次燃料を供給づる場合はＯ〜３
．２４容ω％、好ましくは０．４４〜２．３８容吊％で
ある。さらに、線速に関しては７〜４０■／秒、θｒま
しくは１０〜３０ｍ／秒である。ｙなわら７　ｍ／秒未
満では逆火現象が起こる可能性があり、一方４０ｍ／秒
を超えると燃料の過度の吹き抜ｉプが起こり、燃焼が充
分でなくなる。

本発明の触媒を用いた燃焼システノ、に用いられる燃料
は、メタンないしメタンを主成分として含有する燃料で
ある。代表的なものは、天然ガスである。天然ガスは産
地により成分比は若干異るものの、はぼ８０％以上のメ
タンを含有している。

また活性）り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Ｔタン、プロパン、ブタ
ンも使用することができ、また軽油等も当然便用づるこ
とができる。

本発明の触媒あるいは触媒を用いた燃焼システムは、前
述したように発電用ガスタービンシスデムに最適に組み
込まれるものであるが、それ以外にし発電用ボイラ、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、郡山ガス暖房など熱・動力回収を効率よく行な
うために利用される。

以下に本発明を実施例等によりさらに具体的に説明する
が１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　１２００　ｔル／平方インチの開孔部を有する直径２５．
４　ｍｍ　、良さ５０ｍのコージェライトハニカム担体
に、５重ｈ）％の酸化ランタンを含有ザるアルミナわ）
末と醇化ニッケルとの混合スラリーを被覆処理し乾燥し
たのち、空気中で７００℃にて焼成して完成触媒当り、
酸化ランタン含有アルミナとして１９重量％、酸化ニッ
ケルとして６重量％を被覆担持させた。

次いで、これに硝酸パラジウムおよびジニトロジアミノ
白金を含有する水溶液に浸漬し、乾燥して空気中９００
℃で５時間焼成して完成触媒当り、パラジウムとして４
．０巾♀％、白金として０．８１ｍ％担持せしめて完成
触媒をえた。

実施例　２実施例１におけると同様にして完成触媒当り酸化ニッケ
ルとして６重通％、パラジウムとして１゜２重量％、白
金として０．３　ｆｆｌ　ｆ；％を担持せしめて完成触
媒をえた。

実施例　３実施例１と同様の担体に７小品％の酸化ランタンと３重
量％の＾々化ネオジムを含有するアルミナ粉末のスラリ
ーを？ｌｌｉ！覆処理し、空気中で８００℃にて焼成し
て完成触媒当り酸化ランタンａ３よび酸化ネオジムを含
有するアルミナとして３０ｍａ％を担持被覆ｌしめた。

ついで、この担体を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製油し、乾燥したのらに空気中で７
００　°Ｃで５時間焼成することにより完成触媒当りパ
ラジウムとして４．７　Ｅｎ　ｍ％および酸化ニッケル
として１３．３小量％を担持ぜしめて完成触媒をえた。

実施例　４１００セル／平方インチの開孔部を有する直径２５．４
ｓ、Ｂさ５０ＩｎＩｎのムライトハニカム担体に、２重
品％の酸化ランタンおよび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の混合スラリーを被
覆処理し、空気中で９００℃で焼成して完成触媒当り酸
化ランタンおよび酸化セリウム含有アルミナを１５重量
％、酸化ニッケルを３．７重６１％担持ぜしめた。つい
で、これを硝酸パラジウムを含有する水？８液に浸漬し
、乾燥し、空気中で８００℃で４詩間焼成することによ
り完成触媒当りパラジウムとして２．５小母％担持ぜし
めて完成触媒をえた。

実施例　５実施例３におけると同様にして完成触媒当り、パラジウ
ムとして２．７＝［％および酸化ニッケルとして１３．
３重量％を担持ｕしめて完成触媒をえた。

実施例　６酸化ニッケルを含まない以外は実施例１と同様にして酸
化ランタン含有アルミナとして２１千帛％を被覆担持さ
せた。

次いで、これを塩化白金酸を含有づる水溶液に浸漬して
実施例１と同様にして完成触媒当り、白金として２．０
重量％を担持せしめて完成触媒をえ）こ　。

実施例　７２００セル／平方インチの開孔部を有する直径２５、４
　ｍのアルミニウムチタネートハニカム担体に８重過％
の酸化ランタンおよび２小母％のシリカを含有するアル
ミナ粉末のスラリーと平均１ミクロンの粒径を右する白
金ブラック粉末を充分混合して被覆処理し、乾燥したの
ち、空気中９００℃で２時間焼成覆ることにより完成触
媒当り酸化ランタンＪ３よび二酸化ケイ素含有アルミナ
粉末として１８重小児および白金として２．２　ｉｕ　
量％を担持ｕしめて完成触媒をえた。

実施例　８白金ブラックの担持品が０．６重足％であること以外は
実施ＩＰＩ　６におけると同様、にして完成触媒をえた
。

実施例　９醇化ニッケルを含有しない他は実施例３と同様にして硝
酸パラジウムと塩化白金酸を含有する水溶液に浸漬して
完成触媒当り、パラジウムとして３．６重量％、白金と
して１，８車量％を１ｕ！８せしめて完成触媒をえた。

比較例　１ニッケルを含有しない他は実施例３におけると同様にし
て完成触媒をえた。

実施例１０十分に保温された円筒型燃焼器を用い、上流側より前段
唐に実施例１でえられた触媒、中段層に実施例３でえら
れた触媒、後段層に実施例６でえられた触媒を充填し、
入口温度３５０℃にＪ５いて３容量％のメタンを含有す
るメタン−空気混合気体を１０気圧の加圧下で１時間あ
たり１６７Ｎｍ導入して燃焼効率と触媒層出口Ｗｌｆｆ
を測定した。

この場合、触媒入口線速は約３０ｍ／秒であった。

その結果、燃焼効率は約７４％で、触媒層出口温度は約
８５０℃であった。

次いで、メタン８８度を４．１容量％にすると、燃焼効
率は１００％となり、ＵＨＣ，Ｃ○、ＮＯＸを実質的に
含有しないクリーンな燃焼ガスがえられた。この場合、
触ＩＩ！Ｉ！層後方１００　ｍｍの点の温度＋１約１３
００℃に達していたが、触媒層出口温度は約９００°Ｃ
であった。

引きつづき、３容「ｄ％相当分のメタンを触媒層上流か
ら、残り１．１容間％相当分のメタンを触媒ｈ１出口よ
り３０　ｍｍ　ｆｆ２方から導入して、同様の燃焼実験
を行った。

その結果、触媒層出口温度は約８９５℃であり、クリー
ンな約１３００’Ｃ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　１１実施例１０ど同様にして表−１のとおりの触媒を用い、
３８帛％相当分のメタンを触媒層上流から、残り１．１
容ω％相当分のメタンを触媒層出口Ｊ：す３０　ｍｍ　
ｔｅ方から導入して燃焼実験を行った結果、表−１のと
おりであり、本発明による触媒システムを用いれば触媒
層温度は活１性低下をおこさない１０００°Ｃ以下に維
持されているにもかかわらず約１３００’Ｃのクリーン
な燃焼ガスがえられたのに対し、前段に比較例１の触媒
を用いた触媒システムは急速に着火不能になった。また
前段に実施例６、中段に実施例３、後段に実施例９の触
媒を用いた触媒システムにおいては前段触媒では着火せ
ず、中段触媒および後段触媒で一部着火したが、出口温
度は６７０℃であり、さらに後段に比較例１の触媒を用
いた触媒システムは後段での燃焼がおこらず出口温度は
６８０°Ｃであり、とｂに触媒層後方での二次燃焼は誘
発されなかった。

実施例　１２実施例１０と同様にして前段に実施例２でえられた触媒
、中段に実施例５でえられた触媒、後段に実施例８でえ
られた触媒を充填し、入口温度３００℃にａ３いて１．
３％相当分のプロパンを触媒層上流から、残り０．５％
相当分のプロパンを触媒層出口より３０Ｍ後方から導入
して燃焼実験を行つＩこ　。

その結果、触媒層出口温度は９６０℃であり、ＵＨＣ，
ＣＯ，ｊ＞よびＮＯｘを実質的に含有しないクリーンな
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。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）炭素数１〜４の低級炭化水素および分子状酸素を
含有する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よりなる活性成
分を含有してなる触媒を充填してなる前段触媒層を、ま
た出口側に白金よりなる活性成分および白金およびパラ
ジウムよりなる活性成分よりなる群から選ばれた１種の
ものを含有してなる触媒を充填してなる後段触媒層を、
かつ前段および後段触媒層の間に、パラジウムおよびニ
ッケル酸化物よりなる活性成分を含有してなる触媒を充
填してなる中段触媒層を設けてなることを特徴とする低
級炭化水素燃料の燃焼用触媒システム。
（２）各活性成分は、アルミナ、シリカ−アルミナ、マ
グネシア、チタニア、ジルコニアおよびシリカ−マグネ
シアよりなる群から選ばれた少なくとも１種の耐火性酸
化物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）炭素数１〜４の低級炭化水素および分子状酸素を
含有する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よりなる活性成
分を含有してなる触媒を充填してなる前段触媒層を、ま
た出口側に白金よりなる活性成分および白金およびパラ
ジウムよりなる活性成分よりなる群から選ばれた１種の
ものを含有してなる触媒を充填してなる後段触媒層を、
かつ前段および後段触媒層の間に、パラジウムおよびニ
ッケル酸化物よりなる活性成分を含有してなる触媒を充
填してなる中段触媒層を設けてなる燃焼用触媒システム
に該可燃性混合ガスを供給し、該混合ガス中に低級炭化
水素の少なくとも１部を該触媒システムにおいて接触燃
焼せしめて二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低級炭化水素燃料の燃焼方
法。