DE3103171A1 - Katalysator zur methanbildung und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Katalysator zur methanbildung und verfahren zu seiner herstellung

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Description

Agency of Industrial Science and Technology Tokyo—to, Japan
Katalysator zur Methanbildung und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Katalysator zur Methanbildung und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Katalysator zur Methanbildung mit beträchtlich verbesserter Hitzebeständigkeit und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Die Methanbildung ist eine gut bekannte Reaktion, durch die Methan katalytisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid gebildet wird. Diese Reaktion wird in weitem Umfang zur Herstellung von hauptsächlich aus Methan bestehendem hochkalorischem Brennstoffgas aus dem sog. Synthesegas oder Wassergas als einer Mischung von hauptsächlich Wasserstoff und Kohlenmonoxid ausgenutzt.
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Die Methanbilrungsreaktion ist eine exotherme Reaktion, die große Reaktionswärmemengen mit einem Betrag von 49 kcal je Mol des durch die Reaktion erzeugten Methans entwickelt. Daher ist es von zwingender Wichtigkeit in der industriellen Praxis der Methanbildung vom Standpunkt der Energiewirtschaftlichkeit des Verfahrens, die Reaktionswärme in einer so großen Menge wirksam als Energiequelle zu nutzen. Es braucht nicht erwähnt zu werden, daß es wünschenswert ist, die Methanbildungsreaktxonbei einer möglichst hohen Temperatur durchzuführen, um den Wärmegewinnungswirkungsgrad und die Ausnutzung der Wärme als Energiequelle zu verbessern. Diese erwünschte Bedingung wird nur mit einem Katalysator verwirklicht, der sich dazu eignet, eine hohe Aktivität, eine hohe Selektivität und eine hohe Dauerhaftigkeit auch bei der Verwendung von über die üblichen gesteigerten Reaktionstemperaturen zu zeigen.
Herkömmliche Katalysatoren für die Methahbildung die Nickel als den aktiven Bestandteil enthalten, sind im allgemeinen bezüglich der Aktivität und Selektivität befriedigend, jedoch für die Hochtemperaturreaktion nicht geeignet, da sie rasch ihre Aktivität verliefen, wenn sie bei hohen Temperaturen eingesetzt werden.
Daher muß die Methanfrildungsreaktionunter Verwendung eines herkömmlichen Nickelkatalysators mit äußerster Sorgfalt für die Temperatursteuerung des Katalysatorbetts durchgeführt werden, indem man kontinuierlich die Reaktionswärme abführt, um eine tiber-
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mäßige Temperaturerhöhung zu vermeiden, die eine rasche Verschlechterung der Katalysatoraktivität verursachen könnte. Infolgedessen kann der Wirkungsgrad der Wiedergewinnung der Reaktionswärme und deren Ausnutzung nicht so hoch, wie an sich erwünscht, sein. Es wurden verschiedene Versuche unternommen, um einen Methanbildungskatalysator mit guter Hitzebeständigkeit zu entwickeln, damit er für eine Hochtemperaturreaktion geeignet ist, doch hatten diese Versuche bisher keinen Erfolg.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Mittel zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Wärmegewinnung bei der Methanbildung zu entwickeln, womit Methan aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid mit hoher Ausbeute erzeugt wird, indem man die Reaktion bei relativ hoher Temperatur durchführt, und hierzu einen neuen und verbesserten Katalysator für die Methanbildungsreaktion zu entwickeln, der sich zur Verwendung bei der Reaktion bei hoher Temperatur mit beträchtlich erweiteter Katalysatorlebensdauer eignet. Außerdem soll im Rahmen der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Katalysators entwickelt werden.
Gegenstand der Erfindung, womit die genannte Aufgabe gelöst wird, ist zunächst ein fester, nickelhaltiger Katalysator mit einem porösen Katalysatorträger zur Synthese von Methan aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid, mit dem Kennzeichen, daß der aktive, vom porösen· Katalysator aufgenommene Bestandteil eine binäre Zusammensetzung aus einer Nickel-Molybdän-Legierung und Molybdänkarbid aufweist.
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Ausgestaltungen dieses erfindungsgemäßen Katalysators sind in den ünteransprüchen 2 bis 5 gekennzeichnet.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Katalysators, mit dem Kennzeichen, daß man
(a) einen porösen Katalysatorträger mit einer aus Nickeloxid und Molybdänoxid zusammengesetzten Mischung oder Verbundoxidverbindung zum Erhalten eines Katalysatorzwischenprodukts imprägniert und
(b) das Katalysatorzwischenprodukt in einer Atmosphäre aus einer Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Gasmischung im Bereich von 500 bis 700 0C zur Umwandlung der Nickel- und Molybdänbestandteile in eine vom porösen Katalysatorträger aufgenommene binäre aktive Masse aus einer Nickel-Molybdän-Legierung und Molybdänkarbid erhitzt.
Dem erwähnten Schritt (b) geht vorzugsweise ein Schritt der Erhitzung des Nickel-Molybdän-tragenden Katalysatorträgers in einer Wasserstoffgasatmosphäre bei einer Temperatur im Bereich von 400 bis 900 C voraus.
Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 8 und 9 gekennzeichnet.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; die einzige Figur zeigt die Abnahme der Katalysatoraktivität
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während der Reaktion bei 650 °C.
Es ist ein angestrebtes Merkmal bei dem Methanbildungskatalysator mit hoher Hitzebeständigkeit, daß der Katalysator, wie oben erwähnt, auch nach langer Verwendung bei einer Hochtemperaturreaktion noch eine genügend hohe Aktivität beibehält, die ausreicht, um die Reaktion bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur wieder in Gang zu setzen. Dieses Erfordernis des Aktivitätsverhaltens bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur wird ohne weiteres verstanden, wenn die Notwendigkeit in Betracht gezogen wird, daß die Reaktion in Gang gesetzt werden muß, wenn die Reaktionsgase in eine Reaktionssäule mit Wärmeisolation an oder in der Nähe des Eingangsteils des Katalysatorbetts im Reaktionsgefäß eingeführt werden. Sobald einmal die Reaktion begonnen hat, wächst die Temperatur des Katalysatorbetts spontan durch die bei der exothermen Methanbildungsreaktion erzeugte Reaktionswärme, so daß die gasförmige Mischung ohne weiteres die Gleichgewichtszusammensetzung erreicht. Die Temperatur des gasförmigen Produkts wird als Funktion der Volumina des Wasserstoffs und des Kohlenmonoxids bestimmt, die reagiert haben, und die Temperatur ist gleich der Temperatur des Katalysators an oder nahe dem Ausgangsteil des Katalysatorbetts, wenn die Reaktionssäule wärmeisoliert ist. Dies bedeutet,daß die Temperatur der gasförmigen Reaktionsmischung nicht höher als die höchste Temperatur sein kann, die der Katalysator auszuhalten vermag. Demgemäß ist ihrerseits die Umwandlungsrate des Wasserstoffs und des Kohlenmonoxids zu Methan durch den Bereich zwischen der niedrigsten Temperatur der Aktivitätsentfaltung des Katalysators
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und der höchsten Temperatur zur Sicherung einer ausreichenden Dauerhaftigkeit der Katalysatoraktivität begrenzt, was zu der Beschränkung der Konzentrationen dieser Reaktionsgase in der Gaszufuhr führt.
Wie oben erwähnt wurde, enthält der erfindungsgemäße Katalysator einen binären aktiven Bestandteil, der aus einer Nickel-Molybdän-Legierung und aus Molybdänkarbid zusammengesetzt ist, die von einem porösen Katalysatorträger aufgenommen sind. Der poröse Katalysatorträger ist nicht besonders auf bestimmte Stoffe beschränkt, und man kann eine Auswahl herkömmlicher Oxidkatalysatorträger verwenden. Beispiels-
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weise kann der Hauptbestand des Katalysatorträgers ein einzelnes Oxid sein, das aus der Gruppe Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, Boroxid, Magnesiumoxid, Titandioxid, Zirkoniumdioxid, Lanthanoxid u. dgl. gewählt ist, oder er kann auch aus einer Mischung oder aus einem Komplexoxid derselben, wie z. B. Siliziumdioxid-Aluminiumoxid, Aluminiumoxid-Boroxid u. dgl., bestehen.
Ein besonders zu empfehlender poröser Katalysatorträger, der zweckmäßig eine spezifische Oberfläche
2
von wenigstens 30 m /g haben sollte, ist wenigstens teilweise aus Magnesiumoxid und Aluminiumoxid entweder in Form deren Mischung oder als Komplexoxidverbindung, wie z. B. Magnesiumaluminat, zusammengesetzt. Dabei liegt das bevorzugte Verhältnis des Magnesiumoxids zum Aluminiumoxid im Bereich von 5/95 bis 40/60 oder, noch bevorzugter, von 20/80 bis 34/66 im Atomverhältnis von Mg/Al, und der Gehalt der Magnesium- und Aluminiumoxidbestandteile im Träger ist vorzugsweise 50 Gew. % oder mehr.
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Ein solcher Magnesium- und Aluminium-Verbundoxidträger kann durch die gleichzeitige Ausfällung von Magnesium- und Aluminiumhydroxiden aus einer wasserlösliche Salze dieser Elemente enthaltenden wäßrigen Lösung durch Einstellung des pH-Wertes mit einem geeigneten alkalischen Ausfällungsmittel, wie z. B. Ammoniumkarbonat und Ammoniakwasser, mit nachfolgender Kalzinierung der Niederschläge bei 500 0C oder darüber hergestellt werden.
Die Gehalte der vom porösen Katalysatorträger aufgenommenen aktiven Nickel- und Molybdänbestandteile liegen von 1 bis 50 Gew. % oder vorzugsweise von 3 bis 30 Gew. % als NiO und von 1 bis 40 Gew. % oder vorzugsweise von 5 bis 30 Gew. % als MoO3.
Der Nickelbestandteil im erfindungsgemäßen Katalysator ist aktiv im Zustand einer Legierung mit dem Molybdänbestandteil. Die Legierung besteht vorzugsweise aus 1-15 Atomprozent Mo und 99-85 Atomprozent Ni, obwohl das Anteilsverhältnis vom Gleichgewicht mit dem Molybdänkarbid abhängt und angenähert bei 10/90 des Mo/Ni-Atomverhältnisses liegt. Die Nickel-Molybdän-Legierung soll gut mit den Teilchen des Molybdänkarbids gemischt oder gleichmäßig auf den Teilchen des Molybdänkarbids aufgenommen sein. Dieser erwünschte Zustand des aktiven Bestandteils wird durch das besondere Herstellungsverfahren des Katalysators gemäß der Erfindung erhalten. In der Zwischenstufe der Katalysatorherstellung ist es eine erforderliche Bedingung, daß die Nickel- und die Molybdän-
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- li -
bestandteile in der Form einer Komplexoxidverbindung oder in der Form einer innig gemischten Mischung der Oxide, vom porösen Katalysatorträger aufgenommen, vorliegen, damit die Wasserstoffreduktion der Komplexoxidverbindung oder der Oxidmischung eine Legierung oder eine intermetallische Verbindung von Nickel und Molybdän als eine atomar verteilte gegenseitige Mischung dieser Elemente ergibt. Wenn das Katalysatorzwischenprodukt der Komplexoxidverbindung oder Oxidmischung von Nickel und Molybdän, die vom porösen Katalysatorträger aufgenommen ist., in einer Atmosphäre aus einer Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden gasförmigen Mischung bei hohem Druck erhitzt wird, bildet sich durch Reduktion eine Nickel-Molybdän-Legierung in feiner Verteilung zwischen den Molybdänkarbidteilchen, die durch die Karbonisationsreaktion gebildet sind, um so einen hochhitaebeständigen Katalysator gemäß der Erfindung zu liefern.
Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Katalysators ist in großen Zügen von herkömmlichen Verfahren zur Herstellung ähnlicher Katalysatoren nicht besonders verschieden. Zum Beispiel wird der poröse Katalysatorträger mit thermisch zersetzbaren Nickel- und Molybdän-Verbindungen imprägniert, worauf die thermische Zersetzung derselben in Oxidformen folgt, um ein Katalysatorzwischenprodukt zu erhalten, das eine Nickel- und Molybdän-Komplexoxidverbindung oder -oxidmischung ergibt, die vom Träger aufgenommen ist. Die Imprägniermenge des Trägers mit den zersetzbaren Nickel- und Molybdänverbindungen sollte derart bestimmt
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werden, daß der fertige Katalysator je 1-50 Gew. % der Nickel-Molybdän-Legierung und des Molybdänkarbids, auf das Gewicht des Trägers bezogen, enthält. Das Katalysatorzwischenprodukt wird dann in einer Atmosphäre aus einer Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Gasmischung bei einer Temperatur im Bereich von 500 bis 700 0C bei überatmosphärischem Druck von wenigstens 40 bar zwecks Vermeidung einer Kohlenstoffabscheidung erhitzt, wobei, falls erforderlich, eine Wärmebehandlung in einer Wasserstoffatmosphäre bei 400 bis 900 0C vorausgeht. Diese Vorbehandlung in Wasserstoff kann bei atmosphärischem Druck durchgeführt werden. Die zweistufige Behandlung mit der Wasserstoffvorbehandlung ist dadurch vorteilhaft, daß sie ein gut gesteuertes Katalysatorverhalten mit guter Reproduzierbarkeit liefert. Durch die obige Wärmebehandlung in der Wasserstoff-Kohlenmonoxid-Gasmischung, ggf. mit der Vorbehandlung in Wasserstoff, finden die Reduktion und die Karbonisation der Nickel- und Molybdänoxide gleichzeitig statt und ergeben den binären aktiven Bestandteil, der aus einer Nickel-Molybdän-Legierung und einem Molybdänkarbid zusammengesetzt ist. Das Anteilsverhältnis von Wasserstoff und Kohlenmonoxid in der zur Reduktions-Karbonisations-Behandlung verwendeten Gasmischung liegt vorzugsweise im Bereich von 75/25 bis 95/5 für das Volumenverhältnis von H_/C0, doch ist es eine zweckmäßige Verfahrensweise, daß man die gleiche wie die bei der nachfolgenden Methanbildungsreaktion zu verwendende Gasmischung, wie z. B. Synthesegas, auch bei dieser Behandlung verwendet.
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Das durch die Karbonisation erzeugte Molybdänkarbid ist weit überwiegend Mo3C mit einer geringen Menge von MoC, wie durch Röntgenbeugung ermittelt wurde, obwohl das Verhältnis zwischen Mo3C und MoC, das durch die Arten des Trägers oder andere Parameter beeinflußt werden kann, auf das Katalysatorverhalten keinen besonderen Einfluß hat.
Bei der Durchf ührungjder obigen Behandlung wird das Katalysatorzwischenprodukt, in dem die Nickel- und Molybdänoxide vom Träger aufgenommen sind, in eine Reaktionssäule gepackt, durch die man die Reaktionsgasmischung bei einer Temperatur von 500 bis 700 C oder vorzugsweise 620 bis 680 0C, ggf. im Anschluß an die Vorbehandlung in reinem Wasserstoff, durchleitet, um die Reduktion und Karbonisation der Nickel- und Molybdänbestandteile zu der Legierung und dem Karbid zu bewirken. Diese Behandlung wird fortgesetzt, bis man durch Röntgenbeugung keine Nickel- und Molybdänoxide mehr erfaßt, was die Bildung der Legierung und des Karbids zeigt, üblicherweise dauert dies etwa 5-15 h.
Die Methanbildungsreaktion unter Verwendung des erfindungsgemäßen Katalysators wird als kontinuierliches Verfahren durchgeführt, indem man eine Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltende Gasreaktionsmischung durch eine Reaktionssäule, die mit dem Katalysator gefüllt ist, der entweder ein Festbett oder eine Wirbelschicht bildet und auf einer Temperatur von 300 bis 700 0C gehalten wird, leitet. Der Druck der gasförmigen Reaktionsmischung liegt vorzugsweise im Bereich von 50 bis 100 bar, und die Raumgeschwin-
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— 1 digkeit überschreitet vorzugsweise nicht 50.000 h , so daß das Reaktionsgleichgewicht gut erreicht wird.
Die Zusammensetzung der gasförmigen Reaktionsmischung ist nicht besonders beschränkt, und das sog. Synthesegas oder Wassergas, die zur Herstellung von Methan durch die Methanbildung verwendet werden, können als solche eingesetzt werden, üblicherweise enthält die gasförmige Reaktionsmischung 10 bis 75 Vol. % Wasserstoff und 3 bis 25 Vol. % Kohlenmonoxid. Selbstverständlich kann die gasförmige Reaktionsmischung gewisse niedere Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Methan und Äthan, als Verunreinigungen enthalten.
Es folgen Beispiele zur Veranschaulichung der Erfindung im einzelnen.
Beispiel.
Mehrere Arten von porösen Katalysator trägem, die in der Tabelle 1 angegeben sind, wurden einschließlich eines Magnesiumoxid-Aluminiumoxid-Trägers hergestellt, der durch die gleichzeitige Ausfällung gemischter Magnesium- und Aluminiumhxdroxide erhalten wurde, die durch gemeinsame Ausfällung aus einer wäßrigen Lösung erhalten wurden, die Magnesium- und Aluminiumnitrat gelöst, darin in einem Atomverhältnis von 1/2 für Mg/Al, enthielt, indem man Ammoniakwasser als Fällmittel zusetz te, worauf ein sorgfältiges Waschender Niederschläge mit Wasser und eine Kalzinierung bei 500 0C folgten.
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Jeder der Katalysatorträger wurde mit den Nickel- und Molybdänbestandteilen unter Verwendung von Nickelnitrat und Amraoniumparamolybdat als Ausgangsstoffen für die Bestandteile nach dem Mischverfahren imprägniert. Die Gehalte der Nickel- und Molybdänbestandteile im so mit den Bestandteilen imprägnierten Katalysatorträger waren derart, daß das Gewichtsverhältnis von NiOtMoO3:Träger 20:25:55 war.
Eine Reaktionssäule von 12 mm Durchmesser wurde mit 2 ml des oben hergestellten Katalysatorvorläufers gefüllt, und man leitete Wasserstoffgas durch die bei 700 0C gehaltene Säule während etwa 15 h bei atmosphärischem Druck. Danach leitete man eine gasförmige Reaktionsmischung, die aus 45 Vol. % Wasserstoff, 15 Vol. % Kohlenmonoxid und 40 Vol. % Methan bestand, etwa 15 h durch die Säule bei 650 0C bei Druckeinstellung auf 80 bar. Eine Ausdehnung der Behändlungsdauer über 15 h gab keine besonderen zusätzlichen Vorteile.
Der so erhaltene Katalysator wurde durch Röntgenbeugung untersucht, und man fand, daß die Nickel- und Molybdänoxide verschwunden waren und sich eine Nickel-Molybdän-Legierung und ein Molybdänkafbid gebildet hatten.
Ein ausgedehnter Versuch der Methanbildungsreaktion wurde mit der Reaktionssäule, die mit dem oben hergestellten Katalysator gefüllt war, bei der gleichen Temperatur und unter dem gleichen Druck unternommen, indem man die gleiche gasförmige Reaktionsmischung wie
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bei der Katalysatorherstellung mit einer Raumgeschwindigkeit von 15.000 h~ durchleitete.
Bei dem oben beschriebenen Dauerversuch, der bei 650 C durchgeführt wurde, senkte man die Temperatur der Reaktionssäule periodisch auf 400 0C, während die übrigen Parameter unverändert beibehalten wurden, und die gasförmige Produktmischung wurde auf den Methangehalt analysiert, so daß der Unterschied der Katalysatoraktivität zwischen verschiedenen Katalysatoren besser als bei 650 0C unterschieden werden konnte. Im übrigen war der Gleichgewichtsgehalt an Methan im gasförmigen Produkt etwa 80 Vol. % bei 65O 0C und etwa 96 VoI % bei 400 0C. Die Tabelle 1 zeigt die am letzten Tag des Dauerversuchs erhaltenen Ergebnisse für jeden der Katalysatorträger zusammen mit dem Anfangswert direkt nach der Katalysatorherstellung.
Tabelle 1
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Ober
fläche,
m2/g		 Methangehalt im Produktgas bei
400 0C als Maß der Katalysator
aktivität, Vol. %		 Nach Tagen der
Reaktion bei 650 C
I
ii
III
IV
V
VI		 Magnesiumoxid-Alu
miniumoxid, kalzi
niert bei 500 C
Aluminiumoxid, kal
ziniert bei 1000 0C
Aluminiumoxid, kal
ziniert bei 500 0C
Hydratisiertes Alu
miniumoxid
Kieselsäure sol
No. 1+1)"
Kieselsäure sol
No. 2+2>		 120
40
140
160
80
100		 Anfangs 75 % nach 12 Tagen
50 % nach 10 Tagen
44 % nach 10 Tagen
53 % nach 10 Tagen
53 % nach 11 Tagen
56 % nach 10 Tagen
86 %
86 %
70 %
73 %
73 %
73 %
+1) Handelsprodukt von Shokubai Kasei Co. +2) Handelsprodukt von Nippon Kasei Co.
130050/052 5
Die bei den obigen Versuchen I bis VI erhaltenen Aktivitätsdaten sind auch in der einzigen Pigur aufgetragen, in der die Tage der Reaktion als Abszisse und der Methangehalt im gasförmigen Produkt als Ordinate genommen sind, wobei die Kurven I bis VI für die
Versuche I bis VI gelten.
Zum Vergleich wurde der gleiche Aluminiumoxidträger, wie er im obigen Versuch No. II verwendet wurde, mit dem Nickelbestandteil allein, d. h. unter Weglassen
des Molybdänbestandteils, in einer Aufnahmemenge von 15 Gew. % als NiO imprägniert und mit der gleichen
Gasreaktionsmischung etwa 15 h bei 500 0C
bei einem Druck von 80 bar behandelt.
Die Aktivität dieses Nickelkatalysators war direkt nach der Herstellung ausreichend hoch, um einen Methangehalt von 82 Vol. % bei 400 0C im gasförmigen Reaktionsprodukt zu ergeben. Dieser Katalysator war jedoch
schlecht hitzebeständig und war nach 24 h des Dauerversuchs bei 650 0C völlig desaktiviert. Außerdem
ergab die Reduktionsbehandlung des Katalysators in
Wasserstoff statt der Behandlung mit der gasförmigen Reaktionsmischung im wesentlichen die gleichen
Ergebnisse.
Zum weiteren Vergleich wurde ein handelsüblicher Nickelkatalysator für die MethanbildurS^er gleichen
Reduktions-Karbonisations-Behandlung wie oben mit der Ausnahme unterworfen, daß die Temperatur bei der Wasserstoff vorbehandlung statt 700 0C 400 0C betrug. Die
130050/0525
Röntgenbeugungsuntersuchung des so behandelten Katalysators zeigte, daß der Nickelbestandteil zum metallischen Zustand umgewandelt war. Dieser Katalysator wurde bei einem Dauerversuch der Methanbüdung reaktion unter den gleichen Bedingungen wie in den obigen Versuchen mit den erfindungsgemäßen Nickel-Molybdän-Katalysatoren verwendet und lieferte als Ergebnis, daß die Katalysatoraktivität sehr niedrig auch im AnfangsStadium direkt nach der Reduktions-Karbonisations-Behandlung bei 650 C war, wobei 42 Vol. % des Methangehalts bei 400 C nach 24 h des Dauerversuchs erreicht wurden. Dieses Ergebnis zeigte, daß die Katalysatoraktivität durch die Reaktion bei 650 0C fast völlig verloren war, wenn der Methangehalt von 40 Vol. % im gasförmigen Ausgangsstoff berücksichtigt wird, auch wenn die Aktivität dieses Katalysators ausreichend hoch war, wenn sie bei 400 C direkt nach der Wasserstoffreaktion bei 400 0C überprüft
ein
wurde, wo sich Methangehalt von 97 Vol. % im gasförmigen Produkt ergab.
Die Wirkung der Wasserstoffbehandlung ist durch die Aktivitätsdaten der Kurve VII in der einzigen Figur veranschaulicht, die durch das Weglassen der Wasserstoff behänd lung im Versuch No. I erhalten wurde, wo das gemischte Gas direkt mit einer Raumgeschwindigkeit
-1 ο
von 3000 h bei 86 bar zunächst bei 500 C und dann dauernd bei 400 °C durchgeleitet wurde.
130050/0525

Claims (9)

Patentansprüche
1. Fester nickelhaltiger Katalysator mit einem porösen Katalysatorträger zur Synthese von Methan aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid,
dadurch gekennzeichnet, daß der aktive, vom porösen Katalysatorträger aufgenommene Bestandteil eine binäre Zusammensetzung aus einer Nicke1-Molybdän-Legierung und Molybdänkarbid aufweist.
2. Katalysator nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß er Nickel und Molybdän in Mengen von 1 bis 50 Gew. %, als NiO gerechnet, bzw. 1 bis 40 Gew. %, als MoO^ gerechnet, enthält.
3. Katalysator nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der poröse Katalysatorträger aus einem Oxid, einer Qcidemischung oder einer Mehrfachoxidverbindung besteht, die aus den Oxiden der Gruppe Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Boroxid, Magnesiumoxid, Titandioxid, Zirkoniumdioxid und Lanthanoxid zusammengesetzt ist.
024-(80-112)-TF
130050/0525
4. Katalysator nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der poröse Katalysatorträger wenigstens 50 Gew. % einer Mischung aus Magnesiumoxid und Aluminiumoxid oder einer aus Magnesiumoxid und Aluminiumoxid bestehenden Komplexoxidverbindung enthält.
5. Katalysator nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der poröse Katalysatorträger Magnesiumoxid und Aluminiumoxid in solchen Mengen enthält,daß das Atomverhältnis von Magnesium zu Aluminium im Bereich von 5 : 95 bis 40 t 60 liegt.
6. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß man
(a) einen porösen Katalysatorträger mit einer aus Nickeloxid und Molybdänoxid zusammengesetzten Mischung oder Verbundoxidverbindung zum Erhalten eines Katalysatorzwischenprodukts imprägniert und
(b) das Katalysatorzwischenprodukt in einer Atmosphäre aus einer Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Gasmischung im Bereich von 500 bis 700 0C zur Umwandlung der Nickel- und Molybdänbestandteile in eine vom porösen Katalysatorträger aufgenommene binäre aktive Masse aus einer Nickel-Molybdän-Legierung und Molybdänkarbid erhitzt.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß man das im Schritt (a) erhaltene Katalysatorzwischen-
130GSQ/G525
produkt vor dem Schritt (b) in einer Wasserstoffgasatmosphäre im Bereich von 400 bis 900 0C zur Reduktion der Nickel- und Molybdänoxide in den metallischen Zustand erhitzt und
das so erhaltene Katalysatorzwischenprodukt dem Schritt (b) zur Erzeugung des Molybdänkarbidanteils unterwirft.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
daß man den Schritt (b) in einer Atmosphäre bei einem Druck von mindestens 40 . bar durchführt.
9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
daß man als Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltende Gasmischung im Schritt (b) eine Gasmischung verwendet, die Wasserstoff und Kohlenmonoxid in einem Volumenverhältnis im Bereich von 75 : 25 bis 95 : 5 enthält.
13QQ50/052S
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