JPH0545293B2 - - Google Patents

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）、一酸化炭素（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次エネル
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濃度で空気と混
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。 さらに、かかる触媒燃焼システムを用いて、た
とえば600℃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CO，
UHCも実質的に含有しないものとしてえられる
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
実用化されるに至つている。 特に近年になり、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、ニツケル等の卑金属の酸化物、
さらにはLaCoO₃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
もとで1000〜1300℃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、更に高
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最悪の場合は触
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
一部を接触燃焼させ、２次気相燃焼が誘発される
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２次気相燃焼させるか、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次的に気相燃
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
気相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次気相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次気相燃焼を安定して維
持されるためにも、触媒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全量を触媒層
へ導入し、一部を接触燃焼させて昇温し、ついで
残存未燃燃料を２次気相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
次接触燃焼させてもよい。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次気相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）、線速等によつて決まるが、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
用条件によつて異なるものの750〜1000℃の高温
が必要である。また、ガスタービンとしての機能
を有するためには、圧力損失を小さくし、燃焼器
を小容量に保つて、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次気相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２次気相燃焼させるか、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
たに添加して２次燃料を、２次的に気相燃焼させ
る２段燃焼方法により、完全燃焼せしめようとす
る場合、加圧による燃料流量の増大に伴い、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つていない。 ＜発明の目的＞ そこで本発明の目的は、上記の如き高圧下のガ
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
にまで上昇せしめ、かつ耐久性を有し、CO，
NOx，UHC等の有害成分を実質的に含有しない
燃焼用触媒システムを提供しもつてその有効な利
用方法を提供することにある。 ＜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
高温域においては、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、燃焼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、後段部の気相
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
る触媒層を鋭意検討した結果、本発明を完成する
に至つた。 すなわち、本発明の燃焼用触媒システムは３層
の触媒層に分けられ、メタン系燃料と分子状酸素
とを含有する高圧、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および白金
を活性成分とする、あるいはパラジウム白金およ
びニツケル酸化物を活性成分とする前段触媒層、
次いで白金を活性成分とする中段触媒層、最後に
ガス出口側に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１あたり10
〜100gの範囲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℃を越える高
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、高圧下において燃焼性能の低
下を招く空間速度の増大（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、触媒容量を小
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。 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、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、すなわち前段触媒層は主としてパラジ
ウムを活性成分としたものであり、少量の白金の
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、長時間にわたり低温
着火性能を維持しつづけることができる。さらに
ニツケル酸化物が添加されているのが好ましく、
この場合ニツ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、燃焼ガス温度を高線速、高圧下で
500〜700℃、条件によつては750℃まで昇温せし
め、続いて存在する中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。 また、白金を活性成分とする中段触媒層におい
て、さらに燃焼活性が向上し650〜900℃の範囲の
温度にまで昇温せしめられる。 さらに、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白金およびパラジウムを活性
成分としたものであり、白金によつて燃焼はさら
に促進されて燃焼ガスは900〜1000℃の温度に至
らしめることが可能になる。多くの場合、触媒温
度が1000℃以上の高温域にさらされると白金は酸
化されてPtO₂になり昇華飛散されるが、パラジ
ウムが共存することにより白金の昇華が防止れ、
燃焼活性が高水準に安定して維持される。 以上のように、本発明になる触媒システムはそ
れぞれの貴金属の特性を生かしてあるいは組合せ
て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℃の燃焼ガス温度を得る
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、パラジウムのみを活性成分とする触媒
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−ニツ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や天然ガスのようなメタン系
燃焼の場合には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、特に高圧、高線速の燃焼
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−ニツ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、燃焼ガス温度を高線速、加圧燃焼条件下で２
次気相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段構成のものにはそれぞれ欠
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。 前段触媒層および中段触媒層の白金族元素の担
持量は担体容積１あたり20〜100g、好ましく
は30〜80gである。前段触媒層における白金に対
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、前段触媒層にニツケル酸化物
が添加されている場合、そ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１あたり10〜150gが適当であり、好
ましくは50〜120gである。後段触媒層の白金族
元素の担持量は担体容積１あたり10〜80g、好
ましくは20〜50g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。 後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
として完成触媒としてもよい。 複数段に分けて別個に調製した場合、白金族元
素の担持量が担体容量１あたり10g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
素の全担持量が10g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10g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触媒層の着火温度である
300〜400℃に比較して高くなり、予備燃焼のため
にパイロツ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ツトバーナー部での予備燃焼
の比率が高くなり、NOxの発生量が増大する。 さらにたとえ着火しても、その燃焼活性は低
く、燃料の吹き抜けが多くなり、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
燃料の吹き抜けが非常に多く、完全燃焼は不可能
となり、また、２次気相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。従つて、白金族元素の全担持量が10g以下
の触媒体が常圧下では高活性であつても、加圧下
では充分な燃焼活性を有さない。 一方、白金族元素の全担持量が100gを越える
場合は、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、急激な活性低下をき
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。 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、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
のものを組合せて用いてもよく、通常一平方イン
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つて
異なるが、圧力損失を少くする必要から通常50〜
300mm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つて最適に
選択されるが、通常各層共10〜200mm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。 また、ニツケル、コバルト、鉄、クロム等の金
属酸化物やCoNiO₂，LaCoO₃等の複合酸化物も
白金族元素と併用することによつて活性物質とし
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、チタニア、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。 上記耐火性金属酸化物は、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。 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
つ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
物をコーテイングし、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し、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、リン酸
塩、ハロゲン化物、ジニトロアミノ塩等がある。
一例を挙げると、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。 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ツクとして活性
耐火性金属酸化物と共に担持せしめることもでき
る。 またニツケル源としては硝酸ニツケル、塩化ニ
ツケル、酢酸ニツケルがあり、酸化ニツケルをそ
のまま用いてもよい。 これらの触媒成分は、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
とによつて、本発明はさ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。 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。 ＜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。 実施例 １ 200セル／平方インチの開孔部を有する直径
25.4mm、長さ50mmのコージエライトハニカム担体
に５重量％の酸化ランタンを含有するアルミナ粉
末と酸化ニツケル粉末との混合のスラリーを被覆
処理し乾燥した後、空気中700℃にて燃成して、
担体容積１あたり酸化ランタン含有アルミナと
して100g、酸化ニツケルとして100g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１あた
りパラジウムとして50g、白金として10g担持せ
しめて完成触媒を得た。 実施例 ２ 28.8重量％の酸化ニツケルと２重量％酸化セリ
ウムおよび１重量％酸化ストロンチウムを含有す
るアルミナ粉末に硝酸パラジウムと塩化白金酸を
含有す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重量％、
白金として、3.9重量％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25.4mm、長さ50mm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１あた
りパラジウムとして50g、白金として8g、酸化ニ
ツケルとして60g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
と同様にして単体容積１あたり酸化ランタン含
有アルミナとして150gを被覆担持せしめた。 次いで実施例１と同様にして担体容積１あた
りパラジウムとして50g、白金として10g担持せ
しめて完成触媒を得た。 実施例 ４ 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と同様にして担体容積
１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／を被覆担持せしめた。 次いで実施例１と同様にして担体容積１あた
りパラジウムとして60g、白金として30g担持せ
しめて完成触媒を得た。 実施例 ５ 400セル／平方インチの開孔部を有する直径
25.4mm、長さ50mmのアルミニウムチタネート担体
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と同様にして担体容積１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１と同様のパラジウムおよび白金
含有水溶液を用い空気中で600℃で５時間焼成し、
パラジウムとして40g、白金として20g担持せし
めて完成触媒を得た。 実施例 ６ 実施例１と同様の担体に実施例５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
150g／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
硝酸水溶液に浸漬し、乾燥したのち、空気中で
900℃にて５時間焼成し、担体容積１あたり白
金として20g担持せしめて完成触媒を得た。 実施例 ７ 400セル／平方インチの開孔部を有する直径
25.4mm、長さ50mmのコージエライトハニカム担体
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ツク粉末
を充分混合して被覆処理し、乾燥した後空気中で
700℃にて焼成して、担体容積１あたり白金と
して30g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１あたりパラ
ジウムとして5g、白金として1g、酸化ニツケル
として100g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１あたりパラ
ジウムとして5g、白金として1g担持せしめて完
成触媒を得た。 比較例 ３ 実施例４と同様にして担体容積１あたりパラ
ジウムとして4g、白金として2g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１あたり白金
として2g担持せしめて完成触媒を得た。 比較例 ５ 実施例４と同様にして担体容積１あたりパラ
ジウムとして60g、白金として150g担持せしめて
完成触媒を得た。 実施例 ８ 十分に保温された円筒型燃焼器を用い、ガス入
口側に実施例１、次いで実施例６、ガス出口側に
実施例４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15気圧の加圧下で１時間あたり
167Nm²（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℃換算）であつ
た。 その結果、燃焼効率は約72％で触媒層出口温度
は約850℃であつた。 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、UHC，CO，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、触媒層後方100mmの点の温度は約1300
℃に達していたが、触媒層出口温度は約870℃で
あつた。 引きつづき、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、同様の燃焼実
験を行つた（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。な
お、実験番号１の燃焼実験の結果の詳細は、表−
１に示した。 実施例 ９ 十分に保温された円筒型燃焼器を用い、表−１
の実験番号２〜６に示すように実施例１〜７で得
られた完成触媒を、各々ガス入口側からガス出口
側に充填し、以下、実施例８においての実験番号
１と同様の燃焼実験を行い、その結果を表−１に
合わせて示した。 比較例 ６ 実施例８において、表−１の実験番号７〜９記
載の完成触媒を充填した以外は、実施例９と同様
にして触媒実験を行い、その結果を表−１に合わ
せて示した。 ＜効 果＞ この表−１より、以下の効果が示される。本発
明による触媒体を用いれば（実験番号１〜６）触
媒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あるいは２、次いで比較例４、ガス出口側
に比較例３で得られた触媒を用いた場合（実験番
号７〜８）触媒層出口温度は450〜475℃で２次気
相燃焼が誘発される温度には上昇できず、触媒層
後方100mmの点の温度は445〜470で燃焼効率も約
10〜13％であつた。 さらに後段触媒に比較例５で得られた触媒を用
いた実験番号９の結果はパラジウムおよび白金の
全担持量が担体容積１あたり100gを上回り、
後段触媒層温度は940℃であつたが24時間後から
後段触媒層に活性低下がおこり、100時間で白金
族元素の凝集が顕著に認められた。 【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ メタン系燃料と分子状酸素とを含有する５〜
   30気圧の高圧、500℃換算で５〜40m／秒の可燃
   性混合ガスの流れに対して、ガス入口側にパラジ
   ウムおよび白金を活性成分とする、あるいはパラ
   ジウム、白金およびニツケル酸化物を活性成分と
   する前段触媒層、次いで白金を活性成分とする中
   段触媒層、最後にガス出口側に白金およびパラジ
   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１あたり10〜100gの範囲であることを特徴
   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。 ３ 該後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。 ４ 各触媒中の活性成分がアルミナによつて被覆
   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。 ５ 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、バリウムおよびケイ素より
   なる群から選ばれた少なくとも１種の元素の酸化
   物によつて安定化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。 ６ 該触媒システムがガスタービンの燃料燃焼用
   触媒システムに用いら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。 ７ メタン系燃料と分子状酸素とを含有する５〜
   30気圧の高圧、500℃換算で５〜40m／秒の高線
   速の可燃性混合ガスの流れに対してガス入口側に
   パラジウムおよび白金を活性成分とする、あるい
   はパラジウム、白金およびニツケル酸化物を活性
   成分とする前段触媒層、次いで白金を活性成分と
   する中段触媒層、最後にガス出口側に白金および
   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１あたり10〜100gの範囲である高圧
   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接
   触燃焼せしめて、２次気相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。 ８ 特許請求の範囲７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、500〜750
   ℃、中段触媒層において650〜900℃、後段触媒層
   において750〜1000℃の範囲の温度にまで昇温さ
   せることを特徴とする燃焼方法。 ９ ２次気相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次気相燃焼
   せしめることを特徴とする特許請求の範囲７記載
   の燃焼方法。