JP2000103757A - Production of dimethyl ether from lower hydrocarbon gas - Google Patents

Production of dimethyl ether from lower hydrocarbon gas

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JP2000103757A
JP2000103757A JP10292931A JP29293198A JP2000103757A JP 2000103757 A JP2000103757 A JP 2000103757A JP 10292931 A JP10292931 A JP 10292931A JP 29293198 A JP29293198 A JP 29293198A JP 2000103757 A JP2000103757 A JP 2000103757A
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lower hydrocarbon
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for profitably producing dimethyl ether, capable of preventing carbon deposition and capable of producing the dimethyl ether at a high carbon utilization ratio. SOLUTION: This method for producing dimethyl ether comprises (i) adding water or steam to lower hydrocarbons containing 30-70 mol% of carbon dioxide (CO2) as raw materials to prepare a mixed gas satisfying the following inequality: 0.5 <=([CO2]+[H2O]/[C] <=2.5 ([CO2] and [H2O] are the moles of CO2 and H2O, respectively; [C] is the moles of C in the lower hydrocarbons), (ii) subjecting the lower hydrocarbons contained in the mixed gas to a catalytic reaction, which is carried out at 10-75 atm and at 600-1,000 deg.C in the presence of a catalyst comprising Rh and/or Ru metal supported on an MgO2 carrier in an amount of 0.10-5,000 ppm based on the weight of the carrier metal oxide and having a specific surface area of <=5 m2/g, to form a synthesis gas having a molar ratio of H2/CO in a range of 0.5-1.5, (ii) subjecting the produced synthesis gas to a reaction in the presence of one or several catalyst having catalytic activities for methanol synthesis, dehydration and CO equilibrium-shifting to form the dimethyl ether, and (iv) separating the dimetyl ether from the formed reaction mixture.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、炭酸ガスを含む低
級炭化水素ガスからジメチルエーテルを製造する方法に
関する。
[0001] The present invention relates to a method for producing dimethyl ether from a lower hydrocarbon gas containing carbon dioxide gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】低級炭化水素ガスを、炭酸ガス存在下、
限定量のスチームでリフォーミング反応(合成ガス生成
反応)させて、水素と一酸化炭素からなる合成ガスに転
換し、この合成ガスからジメチルエーテルを製造する方
法は知られている。このような方法においては、そのリ
フォーミング工程で炭素析出による触媒被毒の問題が生
じる。このような方法に関連する従来技術を示すと、以
下の通りである。 特開昭60−235889、US4640766 これらの文献には、リフォーミング工程でNi含有触媒
を使用しており、触媒上への炭素析出の問題を解決でき
る技術の開示はない。 US5621155、US5620670 これらの文献に示された方法は、炭酸ガスの炭化水素へ
の転換をねらったものであるが、合成ガスの生産効率を
上げようとすると、やはりリフォーミング工程で炭素析
出に遭遇することになる。しかし、これらの方法も従来
のNi含有触媒を使用しており、炭素析出防止に関する
技術開示はない。
2. Description of the Related Art Low-grade hydrocarbon gas is produced in the presence of carbon dioxide gas.
It is known that a reforming reaction (synthesis gas generation reaction) is performed with a limited amount of steam to convert the gas into a synthesis gas composed of hydrogen and carbon monoxide, and dimethyl ether is produced from the synthesis gas. In such a method, a problem of catalyst poisoning due to carbon deposition occurs in the reforming step. The prior art related to such a method is as follows. JP-A-60-235889, U.S. Pat. No. 4,640,766 In these documents, a Ni-containing catalyst is used in the reforming step, and there is no disclosure of a technique capable of solving the problem of carbon deposition on the catalyst. US Pat. No. 5,621,155 and US Pat. No. 5,620,670 These methods aim at converting carbon dioxide into hydrocarbons. However, in order to increase the production efficiency of syngas, carbon deposition is also encountered in the reforming step. Will be. However, these methods also use a conventional Ni-containing catalyst, and there is no technical disclosure about carbon deposition prevention.

【0003】前記のように、炭酸ガスを含む低級炭化水
素ガスをリフォーミング反応させて合成ガスとし、これ
をジメチルエーテル合成反応によりジメチルエーテルを
製造する方法は知られている。この方法の課題は、高い
エネルギー消費と設備コストを要する合成ガス製造工程
での生産効率を上げることにある。合成ガス製造工程で
の生産効率を上げることは、処理する低級炭化水素ガ
ス、炭酸ガス及びスチームの合計量に対して生産される
合成ガスの量を上げることに他ならない。それには、低
級炭化水素ガスのリフォーミング反応工程で、炭酸ガス
が一酸化炭素に変換される効率(炭素変換効率)が最大
となる炭酸ガス濃度で、さらにジメチルエーテル合成に
適する合成ガスを直接製造するのに必要とする最低限の
スチーム添加量で、リフォーミング反応を行うことが必
要となる。しかしながら、このような方法の場合、原料
ガスである低級炭化水素ガス中に混入させる炭酸ガスと
スチームの量を低濃度範囲に調節すると、その低級炭化
水素ガスのリフォーミング工程において触媒上に著量の
炭素析出が起り、触媒が短時間で失活してしまう。
As described above, a method is known in which a lower hydrocarbon gas containing carbon dioxide gas is subjected to a reforming reaction to produce a synthesis gas, which is then subjected to a dimethyl ether synthesis reaction to produce dimethyl ether. The problem of this method is to increase production efficiency in a synthesis gas production process requiring high energy consumption and equipment cost. Increasing the production efficiency in the synthesis gas production process is nothing less than increasing the amount of synthesis gas produced relative to the total amount of lower hydrocarbon gas, carbon dioxide gas and steam to be treated. For this purpose, a synthesis gas suitable for dimethyl ether synthesis is directly produced at a carbon dioxide gas concentration that maximizes the efficiency of conversion of carbon dioxide to carbon monoxide (carbon conversion efficiency) in the reforming reaction step of lower hydrocarbon gas. It is necessary to carry out the reforming reaction with the minimum amount of steam addition necessary for the reaction. However, in the case of such a method, when the amounts of carbon dioxide gas and steam mixed into the lower hydrocarbon gas as a raw material gas are adjusted to a low concentration range, a significant amount of the lower hydrocarbon gas is formed on the catalyst in the reforming step. , And the catalyst is deactivated in a short time.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、合成ガス生
成工程とジメチルエーテル合成反応工程を含む低級炭化
水素からのジメチルエーテルの製造方法において、高い
炭素利用率でかつ触媒被毒の原因となる炭素析出を防止
することにより、ジメチルエーテルを工業的に有利に製
造する方法を提供することをその課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing dimethyl ether from lower hydrocarbons, which comprises a synthesis gas production step and a dimethyl ether synthesis reaction step. It is an object of the present invention to provide a method for industrially producing dimethyl ether by preventing dimethyl ether.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。即ち、本発明によれば、炭酸ガスを含む低級
炭化水素ガスをジメチルエーテルへ転換する方法におい
て、 (i)炭酸ガスを30〜70モル%含む原料低級炭化水
素ガスに、水及び又はスチームを添加して、各成分が下
記式を満たす混合ガスを調製する工程、 0.5≦([CO2]+[H2O]/[C]≦2.5 (式中、[CO2]はCO2のモル数、[H2O]はH2
のモル数及び[C]は低級炭化水素ガス中に含まれる炭
素のモル数を示す) (ii)該混合ガス中に含まれる低級炭化水素ガスを、主
に酸化マグネシウムからなる担体にロジウム及び/又は
ルテニウムの触媒金属を担持させた触媒であって、該触
媒の比表面積が5m2/g以下で、かつ触媒金属の担持
量が金属原子基準で担体金属酸化物に対して0.10〜
5000重量ppmである触媒に、10〜75気圧の圧
力、600〜1000℃の温度で接触させて、水素/一
酸化炭素のモル比が0.5〜1.5の合成ガスを生成さ
せる工程、 (iii)該合成ガスを、メタノール合成活性、脱水反応
性及びCOシフト反応活性を有する1種又は複数種の触
媒の存在下で反応させてジメチルエーテルを含む反応生
成物を生成させる工程、 (iv)該反応生成物からジメチルエーテルを分離する工
程、からなることを特徴とするジメチルエーテルの製造
方法が提供される。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have completed the present invention. That is, according to the present invention, in a method for converting a lower hydrocarbon gas containing carbon dioxide into dimethyl ether, (i) adding water and / or steam to a raw material lower hydrocarbon gas containing 30 to 70 mol% of carbon dioxide; Preparing a mixed gas in which each component satisfies the following formula: 0.5 ≦ ([CO 2 ] + [H 2 O] / [C] ≦ 2.5 (where [CO 2 ] is CO 2 [H 2 O] is H 2 O
And [C] represent the number of moles of carbon contained in the lower hydrocarbon gas.) (Ii) The lower hydrocarbon gas contained in the mixed gas is converted into rhodium and / or Or a catalyst carrying a ruthenium catalyst metal, wherein the specific surface area of the catalyst is 5 m 2 / g or less, and the amount of the catalyst metal supported is 0.10 to 0.10 relative to the carrier metal oxide on a metal atom basis.
Contacting the catalyst at 5000 ppm by weight at a pressure of 10 to 75 atm and a temperature of 600 to 1000 ° C. to produce a synthesis gas having a hydrogen / carbon monoxide molar ratio of 0.5 to 1.5; (Iii) reacting the synthesis gas in the presence of one or more catalysts having methanol synthesis activity, dehydration reactivity and CO shift reaction activity to produce a reaction product containing dimethyl ether; (iv) Separating dimethyl ether from the reaction product.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】本発明は、炭酸ガスを含む原料低
級状炭化水素ガスを水素と一酸化炭素へ転換するリフォ
ーミング反応が、より改善された炭素変換効率で促進さ
れるように、そのリフォーミング反応工程において、炭
酸ガスの十分な利用を図りつつ、ジメチルエーテル合成
に必要とする水素/一酸化炭素比の合成ガスを生産す
る。ジメチルエーテル合成では、合成ガスの組成はH2
/CO比=1が理想的であり、実際には、0.5〜1.
5近辺に調整する必要がある。軽質炭化水素をジメチル
エーテル合成に要求される組成の合成ガスに転換させる
技術としては、下記式(1)で示される軽質炭化水素を
CO2リフォーミングする方法が適している。 CH4+CO2=2H2+2CO (1) この反応では、化学量論的にはH2/CO=1.0のガ
スが製造されるが、実際のリフォーミング反応条件下で
は下記式、(2)に示す逆シフト反応が起こる。 H2+CO2=H2O+CO (2) このため、生成したH2が未反応CO2と反応し、COと
2Oが生成するため合成ガス組成としては、H2/CO
=1.0よりもCOの過剰のガスが生成する。従って、
2/CO比を任意に0.5〜1.5の範囲にコントロ
ールするためには、原料にH2Oを添加し下記式(3)
に示すスチームリフォーミング反応を組み合わせること
が必要となる。 CH4+H20=3H2+CO (3) 従って、前記式(1)の炭酸ガスリフォーミングと前記
式(3)のスチームリフォーミングの両反応を同時に進
行させ、水素/一酸化炭素のモル比が0.5〜1.5の
合成ガスを生成させるのが本発明の基本反応原理であ
る。ここで解決しなければならない課題は、高いエネル
ギー消費と設備コストを要する合成ガス生成工程での生
産効率を上げることである。この場合、合成ガス生成工
程での生産効率を上げることは下記式で示される、処理
する低級炭化水素ガス、炭酸ガス及びスチームの合計量
に対する合成ガスの量の割合(合成ガス生産効率)を上
げることである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is directed to a reforming reaction for converting a raw material hydrocarbon gas containing carbon dioxide gas into hydrogen and carbon monoxide so as to be promoted with improved carbon conversion efficiency. In the reforming reaction step, a synthesis gas having a hydrogen / carbon monoxide ratio required for dimethyl ether synthesis is produced while sufficiently utilizing carbon dioxide gas. In dimethyl ether synthesis, the composition of the synthesis gas is H 2
/ CO ratio = 1 is ideal, and in practice, 0.5-1.
It is necessary to adjust around 5. As a technique to convert light hydrocarbon to synthesis gas composition required for dimethyl ether synthesis, a method of light hydrocarbons to CO 2 reforming represented by the following formula (1) is suitable. CH 4 + CO 2 = 2H 2 + 2CO (1) In this reaction, a gas having a stoichiometry of H 2 /CO=1.0 is produced, but under actual reforming reaction conditions, the following formula (2) The reverse shift reaction shown in ()) occurs. H 2 + CO 2 = H 2 O + CO (2) As a result, the generated H 2 reacts with the unreacted CO 2 to generate CO and H 2 O, so that the synthesis gas composition is H 2 / CO
An excess gas of CO is generated than = 1.0. Therefore,
In order to arbitrarily control the H 2 / CO ratio in the range of 0.5 to 1.5, H 2 O is added to the raw material and the following formula (3)
It is necessary to combine the steam reforming reactions shown in FIG. CH 4 + H 2 0 = 3H 2 + CO (3) Accordingly, both the reforming of the carbon dioxide gas of the above formula (1) and the reaction of the steam reforming of the above formula (3) proceed simultaneously, and the molar ratio of hydrogen / carbon monoxide is reduced. Generating 0.5 to 1.5 synthesis gas is the basic reaction principle of the present invention. The problem to be solved here is to increase the production efficiency in the synthesis gas production process requiring high energy consumption and equipment cost. In this case, increasing the production efficiency in the synthesis gas generation step involves increasing the ratio of the amount of the synthesis gas to the total amount of the lower hydrocarbon gas, carbon dioxide gas, and steam to be treated (synthesis gas production efficiency), which is represented by the following equation. That is.

【0007】 R(CO+H2)={([CO]+[H2]/([C]+[CO2]+[H2O])}×100 (4) R(CO+H2):合成ガス生産効率(モル%) [CO]:COのモル数 [H2]:H2のモル数 [C]:低級炭化水素ガス中に含まれる炭素のモル数 [CO2]:CO2のモル数 [H2O]:スチームのモル数R (CO + H 2 ) = {([CO] + [H 2 ] / ([C] + [CO 2 ] + [H 2 O])} × 100 (4) R (CO + H 2 ): synthesis gas Production efficiency (mol%) [CO]: number of moles of CO [H 2 ]: number of moles of H 2 [C]: number of moles of carbon contained in lower hydrocarbon gas [CO 2 ]: number of moles of CO 2 [H 2 O]: mole number of steam

【0008】合成ガスの生産効率R(CO+H2)を向
上させるには、下記式(5)で示される、前記反応式
(1)のリフォーミング反応により炭酸ガスとメタンか
ら生成される一酸化炭素の割合(炭素変換効率)が最大
化される炭酸ガス濃度で、さらにジメチルエーテルの合
成に適する組成の合成ガスを製造するのに必要とする最
低限のスチーム添加量で、リフォーミング反応を行う必
要がある。要するに、リフォーマーへの供給原料中の低
級炭化水素ガスに対する炭酸ガスと水蒸気及び水の供給
量を、できるだけ反応量論近くまでに減少させてリフォ
ーミング反応するのがその効率を最大化することにな
る。しかし、前記式(1)、(3)の反応の両方とも大き
な吸熱の可逆反応であり、反応の進行程度は反応条件
(温度と圧力)に大きく依存し、高温で低圧ほど、合成
ガスの生産に好都合となる。
In order to improve the synthesis gas production efficiency R (CO + H 2 ), carbon monoxide produced from carbon dioxide and methane by the reforming reaction of the above reaction formula (1) represented by the following formula (5) It is necessary to carry out the reforming reaction at a carbon dioxide gas concentration that maximizes the ratio (carbon conversion efficiency) and with the minimum amount of steam added to produce a synthesis gas having a composition suitable for the synthesis of dimethyl ether. is there. In short, the efficiency of the reforming reaction is maximized by reducing the supply of carbon dioxide, water vapor, and water to the lower hydrocarbon gas in the feed to the reformer as close as possible to the reaction stoichiometry. . However, both the reactions of the formulas (1) and (3) are reversible reactions with large endotherms, and the degree of progress of the reaction greatly depends on the reaction conditions (temperature and pressure). It will be convenient.

【0009】 R(CO)={([CO]/([C]+[CO2])}×100 (5) R(CO):炭素変換効率(モル%) [CO]:COのモル数 [C]:低級炭化水素ガスに含まれる炭素のモル数 [CO2]:CO2のモル数R (CO) = {([CO] / ([C] + [CO 2 ])} × 100 (5) R (CO): carbon conversion efficiency (mol%) [CO]: number of moles of CO [C]: mole number of carbon contained in lower hydrocarbon gas [CO 2 ]: mole number of CO 2

【0010】現在工業的に採用されている実際のリフォ
ーマーは、600〜1000℃温度範囲で、スチームが
大過剰(原料炭化水素の2〜5倍モル)で運転されてい
る。低い[H2O]/[C]比率はプロセス系内のスチ
ームをより少なくでき、よりよい熱経済性を与えるが、
[H2O]/[C]比率を引き下げると触媒層へのカー
ボン析出が激しく、差圧増大による運転停止の危険性が
あり、スチームリフォーミングでの限界[H2O]/
[C]比率は約1.5といわれている。また、このカー
ボン析出の限界領域での運転を避けるには、原料中の炭
酸ガス濃度が高くなるほど[H2O]/[C]比を高く
する必要がある(“Studies inSurfac
e Science and Catalysis 8
1,Natural Gas Conversion
II”,ed. by H.E.Curry−Hyde,
R.F.Howe,p.25(1994),ELSEV
IER)。
[0010] The actual reformer currently employed industrially is operated in a temperature range of 600 to 1000 ° C with a large excess of steam (2 to 5 times the molar amount of the raw hydrocarbon). A low [H 2 O] / [C] ratio allows for less steam in the process system and gives better thermoeconomics,
When the [H 2 O] / [C] ratio is reduced, carbon deposition on the catalyst layer is severe, and there is a danger of stopping the operation due to an increase in the differential pressure, and the limit [H 2 O] /
The [C] ratio is said to be about 1.5. Further, in order to avoid operation in the limit region of carbon deposition, it is necessary to increase the [H 2 O] / [C] ratio as the concentration of carbon dioxide in the raw material increases (“Studies in Surfac”).
e Science and Catalysis 8
1, Natural Gas Conversion
II ", ed. By HE Curry-Hyde,
R. F. Howe, p. 25 (1994), ELSEV
IER).

【0011】本発明で適用する炭酸ガスとスチームの限
定された濃度領域、すなわち炭酸ガスを30から70モ
ル%含む低級炭化水素ガスに、水及び/又はスチームを
添加し、([CO2]+[H2O])/[C]が0.5〜
2.5の範囲に調整された原料ガスを既存のNi系リフ
ォーミング触媒で処理すると、触媒層に多量のカーボン
が析出して比較的短時間に運転不能となる。この深刻な
問題は、本発明による特定の触媒の使用により解決する
ことができる。
[0011] Water and / or steam are added to a limited concentration region of carbon dioxide and steam applied in the present invention, ie, a lower hydrocarbon gas containing 30 to 70 mol% of carbon dioxide, and ([CO 2 ] + [H 2 O]) / [C] is 0.5 to
When the raw material gas adjusted to the range of 2.5 is treated with an existing Ni-based reforming catalyst, a large amount of carbon is deposited on the catalyst layer and operation becomes impossible in a relatively short time. This serious problem can be solved by using a specific catalyst according to the present invention.

【0012】本発明で用いる触媒は、主に酸化マグネシ
ウムからなる担体にロジウム及び/又はルテニウムの触
媒金属を担持させた触媒であって、該触媒の比表面積が
5m2/g以下で、かつ触媒金属の担持量が金属原子基
準で担体金属酸化物に対して0.10〜5000重量p
pmである触媒である。
The catalyst used in the present invention is a catalyst in which a catalyst metal of rhodium and / or ruthenium is supported on a carrier mainly composed of magnesium oxide, and the specific surface area of the catalyst is 5 m 2 / g or less, and The supported amount of metal is 0.10 to 5000 weight p with respect to the carrier metal oxide based on metal atoms.
pm.

【0013】本発明においては、原料低級炭化水素ガス
中の炭酸ガスの濃度を30〜70モル%、好ましくは4
0〜60モル%に規定する。低級炭化水素ガス中の炭酸
ガスが前記範囲外では、前記(5)式の炭素利用率をモ
ル基準で50%以上に上げることができない。
In the present invention, the concentration of carbon dioxide in the raw material lower hydrocarbon gas is 30 to 70 mol%, preferably 4 to 70 mol%.
It is defined as 0 to 60 mol%. If the carbon dioxide gas in the lower hydrocarbon gas is outside the above range, the carbon utilization rate of the above formula (5) cannot be increased to 50% or more on a molar basis.

【0014】水及び/又はスチーム添加量は、できるだ
け少ない方がエネルギー効率を高くでき好ましいが、合
成ガス中の水素/一酸化炭素のモル比を0.5〜1.5
の範囲に調整するのに必要な量としては、該低級炭化水
素ガスがCH4である場合は、炭素原子に対してモル比
で0.4〜2.0の割合で添加する必要がある。また、
合成ガスの原料組成を、その([CO2]+[H2O])
/[C]比が0.5〜2.5、好ましくは1〜2の範囲
になるように調整することにより、該合成ガス生成工程
の合成ガス生産効率を80%以上という高いレベルに保
持できる。さらに、([CO2]+[H2O])/[C]
比が1〜2の混合ガスを用いると効率がより高められ
る。
It is preferable that the amount of water and / or steam added is as small as possible because the energy efficiency can be increased, but the molar ratio of hydrogen / carbon monoxide in the synthesis gas is 0.5 to 1.5.
When the lower hydrocarbon gas is CH 4 , it is necessary to add a molar ratio of 0.4 to 2.0 with respect to carbon atoms when the lower hydrocarbon gas is CH 4 . Also,
The composition of the raw material of the synthesis gas is calculated as ([CO 2 ] + [H 2 O])
By adjusting the / [C] ratio to be in the range of 0.5 to 2.5, preferably 1 to 2, the synthesis gas production efficiency of the synthesis gas generation step can be maintained at a high level of 80% or more. . Further, ([CO 2 ] + [H 2 O]) / [C]
Efficiency is further improved by using a mixed gas having a ratio of 1 to 2.

【0015】本発明における出発原料は、低級炭化水素
ガス又は低級炭化水素ガスのほかに炭酸ガスを含むもの
である。低級炭化水素ガスとしては、メタン、エタン、
プロパン、ブタン、イソブタン等の炭素数1〜4の低級
炭化水素が用いられ、特に、メタンを主成分とし、それ
以外にエタン、プロパン、ブタン、イソブタン等の低級
炭化水素を含むものが用いられる。本発明では、原料ガ
スとしては、天然ガス、特に炭酸ガスを含む天然ガスが
好ましい。供給原料ガス中に過剰な炭酸ガスが含まれて
いる場合に、その濃度を調整する方法としては、操作圧
力10〜80気圧、より好ましくは操作圧力20〜50
気圧の加圧蒸留塔を用い、その塔底より主に炭酸ガスを
分離し、塔頂より所定の炭酸ガス濃度の原料ガスを得る
方法が有効である。操作圧力を上記範囲より低くする
と、蒸留塔内に炭酸ガスの凝固点以下の部分が生じ、炭
酸ガスの固体が析出して蒸留不能となる。また、塔頂温
度を−60℃以上の操作条件にすると、炭酸ガスの固体
析出なく加圧蒸留ができる。一方、圧力が上記範囲を超
えると設備等のコストが高くなり不経済となる。炭酸ガ
スが多量に含まれる高圧の天然ガスを本発明の原料とす
る場合には、この加圧蒸留により回収される余剰の天然
ガスは高圧状態を保持しているので、そのま井戸元に戻
すことも可能である。
The starting material in the present invention contains a lower hydrocarbon gas or carbon dioxide gas in addition to the lower hydrocarbon gas. Lower hydrocarbon gases include methane, ethane,
A lower hydrocarbon having 1 to 4 carbon atoms such as propane, butane, and isobutane is used. In particular, those containing methane as a main component and other lower hydrocarbons such as ethane, propane, butane, and isobutane are used. In the present invention, the raw material gas is preferably a natural gas, particularly a natural gas containing carbon dioxide gas. When an excessive amount of carbon dioxide gas is contained in the feed gas, a method for adjusting the concentration thereof may be an operating pressure of 10 to 80 atm, more preferably an operating pressure of 20 to 50 atm.
It is effective to use a pressure distillation column having a pressure of atmospheric pressure, mainly separate carbon dioxide from the bottom of the column, and obtain a raw material gas having a predetermined carbon dioxide concentration from the top of the column. If the operating pressure is lower than the above range, a portion below the freezing point of carbon dioxide gas is generated in the distillation column, and solid carbon dioxide gas precipitates and distillation becomes impossible. When the operation temperature is -60 ° C. or higher, pressure distillation can be performed without depositing carbon dioxide gas as a solid. On the other hand, if the pressure exceeds the above range, the cost of equipment and the like will increase, and it will be uneconomical. When high-pressure natural gas containing a large amount of carbon dioxide is used as the raw material of the present invention, the excess natural gas recovered by this pressure distillation is maintained at a high pressure, and is returned to the well. It is also possible.

【0016】本発明の合成ガス生成工程で用いる触媒
(以下、本発明触媒とも言う)は、特定性状の担体金属
酸化物に、ロジウム(Rh)及びルテニウム(Ru)の
中から選択された少なくとも1種の触媒金属を担持させ
た触媒である。この場合、触媒金属は、金属状態で担持
されていてもよいし、酸化物等の金属化合物の状態で担
持されていてもよい。本発明触媒は炭酸ガスを含む低級
炭化水素ガスのリフォーミング反応に必要な活性は保有
し、且つ副反応である炭素析出反応を著しく抑制する作
用を有することを特徴とする。本発明で用いる炭素析出
反応を著しく抑制する触媒は、(i)主に酸化マグネシ
ウムからなる担体であること、(ii)その触媒の比表面
積が5m2/g以下であること、(iii)該金属触媒の担
持量が該担持金属酸化物に対して0.1〜5000重量
ppmであること、を特徴とする触媒である。このよう
な炭素析出活性の著しく抑制された触媒は、本発明者ら
によって初めて見出されたものである。担体としては、
酸化マグネシウム(MgO)の単一金属酸化物の他、M
gO/CaO、MgO/BaO、MgO/ZnO、Mg
O/Al23、MgO/ZrO2、MgO/La23
の複合金属酸化物及び混合物が挙げられる。本発明で用
いる比表面積が5m2/g以下の触媒は、触媒金属の担
持前に担体金属酸化物を300〜1300℃、好ましく
は650〜1200℃で焼成することによって得ること
ができる。焼成温度の上限値は特に規定されないが、通
常、1500℃以下、好ましくは1300℃以下であ
る。この場合、その焼成温度と焼成時間によって、得ら
れる触媒又は担体金属酸化物の比表面積をコントロール
することができる。本発明触媒又は本発明で用いる担体
の好ましい比表面積は5m2/g以下である。その比表
面積の下限値は、0.1m2/g程度である。担体金属
酸化物に対する触媒金属の担持量は、金属換算量で、担
体金属酸化物に対し、0.1重量ppm以上で、その上
限値は5000重量ppm程度である。
The catalyst used in the synthesis gas generation step of the present invention (hereinafter also referred to as the catalyst of the present invention) is a carrier metal oxide having a specific property and at least one selected from rhodium (Rh) and ruthenium (Ru). It is a catalyst that supports a certain kind of catalytic metal. In this case, the catalyst metal may be supported in a metal state, or may be supported in a state of a metal compound such as an oxide. The catalyst of the present invention is characterized in that it retains the activity necessary for the reforming reaction of lower hydrocarbon gas containing carbon dioxide gas and has an effect of remarkably suppressing the carbon deposition reaction which is a side reaction. The catalyst used in the present invention for remarkably suppressing the carbon deposition reaction is (i) a carrier mainly composed of magnesium oxide, (ii) the specific surface area of the catalyst is 5 m 2 / g or less, (iii) The supported amount of the metal catalyst is 0.1 to 5000 ppm by weight based on the supported metal oxide. Such a catalyst in which the carbon deposition activity is significantly suppressed has been found for the first time by the present inventors. As a carrier,
In addition to single metal oxide of magnesium oxide (MgO), M
gO / CaO, MgO / BaO, MgO / ZnO, Mg
Composite metal oxides and mixtures such as O / Al 2 O 3 , MgO / ZrO 2 and MgO / La 2 O 3 are mentioned. The catalyst having a specific surface area of 5 m 2 / g or less used in the present invention can be obtained by calcining the support metal oxide at 300 to 1300 ° C., preferably 650 to 1200 ° C. before supporting the catalyst metal. The upper limit of the firing temperature is not particularly limited, but is usually 1500 ° C or lower, preferably 1300 ° C or lower. In this case, the specific surface area of the resulting catalyst or carrier metal oxide can be controlled by the firing temperature and the firing time. The preferred specific surface area of the catalyst of the present invention or the carrier used in the present invention is 5 m 2 / g or less. The lower limit of the specific surface area is about 0.1 m 2 / g. The amount of the catalyst metal supported on the carrier metal oxide is 0.1 ppm by weight or more, and the upper limit thereof is about 5000 ppm by weight based on the metal oxide.

【0017】本発明の触媒において、その触媒の比表面
積と担体金属酸化物の比表面積とは実質的にはほぼ同じ
であり、本明細書中では、その触媒の比表面積と担体金
属酸化物の比表面積とは同義として用いた。なお、本明
細書中で触媒又は担体金属酸化物に関して言う比表面積
は「BET」法により、温度15℃で測定されたもので
ある。その測定装置としては、柴田化学社製の「SA−
100」が用いられた。
In the catalyst of the present invention, the specific surface area of the catalyst and the specific surface area of the carrier metal oxide are substantially the same, and in this specification, the specific surface area of the catalyst and the specific surface area of the carrier metal oxide are used. The term "specific surface area" was used synonymously. In the present specification, the specific surface area of the catalyst or the support metal oxide is a value measured at a temperature of 15 ° C. by a “BET” method. As the measuring device, "SA- made by Shibata Chemical Co., Ltd."
100 "was used.

【0018】本発明で用いるこのような触媒は、その結
晶化度が高いためにその触媒の比表面積が小さく、かつ
その触媒金属の担持量が非常に少量であるため、炭素析
出活性の著しく抑制されたものであり、且つ、原料低級
炭化水素ガスに対する炭酸ガス及びスチームによる充分
なリフォーミング活性を有するものである。本発明で用
いる触媒は、常法に従って調製することができる。本発
明触媒の1つの好ましい調製法は、含浸法である。この
含浸法により本発明触媒を調製するには、水中に分散さ
せた担体金属酸化物に触媒金属塩又はその水溶液を添
加、混合した後、その担体金属酸化物を水溶液から分離
し、次いで乾燥し、焼成する。また、担体金属酸化物を
排気後、細孔容積分の金属塩溶液を少量ずつ加え、担体
表面を均一に濡れた状態にした後、乾燥、焼成する方法
(incipient−wetness法)も有効であ
る。これらの方法の場合、その触媒金属塩としては、水
溶性塩が用いられる。このような水溶性塩には、硝酸
塩、塩化物等の無機酸塩や、酢酸塩、シュウ酸塩等の有
機酸塩が包含される。また、金属のアセチルアセトナト
塩等をアセトン等の有機溶媒に溶解し、担体金属酸化物
に含浸させてもよい。触媒金属塩を水溶液として含浸さ
せた金属金属酸化物の乾燥温度は常温〜200℃、好ま
しくは常温〜150℃である。本発明触媒を調製する場
合、その担体である金属酸化物は、市販の金属酸化物
や、市販の金属水酸化物を焼成して得られる金属酸化物
であることができる。この金属酸化物の純度は97重量
%以上、好ましくは98重量%以上であるが、炭素折出
活性を高める成分や高温、還元ガス雰囲気下で分解する
成分、例えば鉄、ニッケル等の金属や二酸化ケイ素(S
iO2)等の混入は好ましくなく、それらの不純物は、
金属酸化物中、1重量%以下、好ましくは0.1重量%
以下にするのがよい。
Such a catalyst used in the present invention has a high specific crystallinity and a small specific surface area of the catalyst, and a very small amount of the catalyst metal carried thereon, so that the carbon deposition activity is significantly suppressed. It has sufficient reforming activity with carbon dioxide gas and steam for the raw material lower hydrocarbon gas. The catalyst used in the present invention can be prepared according to a conventional method. One preferred method of preparing the catalyst of the present invention is an impregnation method. To prepare the catalyst of the present invention by this impregnation method, after adding and mixing a catalyst metal salt or an aqueous solution thereof to a carrier metal oxide dispersed in water, the carrier metal oxide is separated from the aqueous solution, and then dried. And firing. In addition, a method in which a metal salt solution corresponding to the pore volume is added little by little after exhausting the carrier metal oxide to make the surface of the carrier uniformly wet, and then dried and fired (incipient-wetness method) is also effective. . In these methods, a water-soluble salt is used as the catalyst metal salt. Such water-soluble salts include inorganic acid salts such as nitrates and chlorides, and organic acid salts such as acetates and oxalates. Alternatively, a metal acetylacetonate salt or the like may be dissolved in an organic solvent such as acetone and impregnated into the carrier metal oxide. The drying temperature of the metal metal oxide impregnated with the catalyst metal salt as an aqueous solution is from room temperature to 200 ° C, preferably from room temperature to 150 ° C. In the case of preparing the catalyst of the present invention, the metal oxide serving as the carrier can be a commercially available metal oxide or a metal oxide obtained by calcining a commercially available metal hydroxide. The purity of the metal oxide is 97% by weight or more, and preferably 98% by weight or more. However, a component that enhances the activity of carbon separation or a component that decomposes at high temperatures and in a reducing gas atmosphere, such as metals such as iron and nickel, and dioxides Silicon (S
iO 2 ) and the like are not preferable, and their impurities are
1% by weight or less, preferably 0.1% by weight in metal oxide
It is better to:

【0019】本発明触媒の好ましい調製方法を示すと、
以下の通りである。先ず、第1工程において、比表面積
が5m2/g以下の担体MgOを得る。工業触媒におい
ては、ペレット状やリング状等の形状に成形した担体が
好ましく用いられるが、このような形状のMgO成形体
を用いる場合、そのMgOの比表面積が前記範囲より大
きくなり、結晶化度が低くなると、触媒金属の担持に際
してそのMgO成形体を水溶液中に浸した場合、そのM
gO成形体に割れを生じるという問題がある。また、工
業触媒の場合、通常、30〜40kg/個の半径方向の
圧縮強度を有する必要があるが、比表面積が前記範囲よ
り大きくなり、その結晶化度が低いMgO成形体ではこ
のような強度を得ることが困難になる。さらに、担体M
gOの結晶化度が低くなると、触媒金属の担持量が多く
なり、また、触媒の酸強度が強くなりすぎて、触媒表面
の酸的特性が不満足のものとなる。一方、担体MgOの
結晶化度が大きくなりすぎると、触媒金属の担持量が少
なくなりすぎて、十分な活性を有する触媒が得られなく
なる。この点から、担体MgOの比表面積は0.01m
2/g以上にするのが好ましい。
A preferred method for preparing the catalyst of the present invention is as follows.
It is as follows. First, in the first step, a support MgO having a specific surface area of 5 m 2 / g or less is obtained. In an industrial catalyst, a support formed into a shape such as a pellet or a ring is preferably used.When an MgO shaped body having such a shape is used, the specific surface area of the MgO becomes larger than the above range, and the crystallinity becomes higher. When the MgO compact is immersed in an aqueous solution when the catalyst metal is supported, the M
There is a problem that cracks occur in the gO molded body. In the case of an industrial catalyst, it is usually necessary to have a compressive strength in the radial direction of 30 to 40 kg / piece. However, such a strength is required for an MgO molded body having a specific surface area larger than the above range and a low crystallinity. Will be difficult to obtain. Further, the carrier M
When the crystallinity of gO decreases, the amount of the supported catalyst metal increases, and the acid strength of the catalyst becomes too strong, resulting in unsatisfactory acid properties of the catalyst surface. On the other hand, if the crystallinity of the support MgO is too large, the amount of the supported catalyst metal is too small, and a catalyst having sufficient activity cannot be obtained. From this point, the specific surface area of the support MgO is 0.01 m
It is preferably at least 2 / g.

【0020】前記範囲の比表面積を有する担体MgOを
得る1つの方法としては、水酸化マグネシウムを100
0〜1500℃、好ましくは1100〜1300℃で焼
成することにより製造することができる他、炭酸マグネ
シウム又は塩基性炭酸マグネシウムを1000〜150
0℃、好ましくは1100〜1300℃で焼成すること
により製造することができる。また、1000℃以下の
低い温度で焼成する場合も、焼成の際に副生する水の分
圧を高くしてMgOの結晶化促進し、MgOの比表面積
を5m2/g以下に制御することによって所望の担体M
gOを得ることができる。さらに、市販のMgO等のそ
の比表面積が前記範囲より小さいものは、そのMgOを
1000〜1500℃、好ましくは1100〜1300
℃で焼成することにより、所望の担体MgOを得ること
ができる。さらに、低比表面積の担体MgOを得る場
合、1000℃以下の温度でその焼成系に高い水の分圧
を形成することによりそのMgOの結晶化を促進させる
ことができるが、この場合、水の分圧に代えて、CO2
のようなガス(気体)の高い分圧を形成することによっ
ても、MgOの結晶化を促進させることができる。前記
焼成に際しての雰囲気としては、通常、空気雰囲気が使
用されるが、他のガス、例えば、窒素ガス等の不活性ガ
スであってもよい。焼成時間は1時間以上、好ましくは
3時間以上であり、その上限値は特に制約されないが、
通常、72時間程度である。また、焼成のみに限らず、
このような低比表面積のMgOを得ることができれば、
いかなる方法を採用してもよい。
One method of obtaining a carrier MgO having a specific surface area in the above range is as follows.
0 to 1500 ° C., preferably 1100 to 1300 ° C., and magnesium carbonate or basic magnesium carbonate of 1000 to 150 ° C.
It can be manufactured by baking at 0 ° C, preferably 1100 to 1300 ° C. Also, even when firing at a low temperature of 1000 ° C. or less, the partial pressure of water produced as a by-product during firing is increased to promote crystallization of MgO and to control the specific surface area of MgO to 5 m 2 / g or less. Desired carrier M
gO can be obtained. Further, for those having a specific surface area smaller than the above range, such as commercially available MgO, the MgO is heated to 1000 to 1500 ° C., preferably 1100 to 1300 ° C.
The desired carrier MgO can be obtained by calcining at ° C. Further, when obtaining a carrier MgO having a low specific surface area, the crystallization of the MgO can be promoted by forming a high partial pressure of water in the calcination system at a temperature of 1000 ° C. or less. CO 2 instead of partial pressure
By forming a high partial pressure of a gas (gas) as described above, crystallization of MgO can be promoted. As the atmosphere for the firing, an air atmosphere is usually used, but another gas, for example, an inert gas such as a nitrogen gas may be used. The firing time is 1 hour or more, preferably 3 hours or more, and the upper limit is not particularly limited,
Usually, it is about 72 hours. In addition, not only firing,
If MgO having such a low specific surface area can be obtained,
Any method may be adopted.

【0021】本発明による担体MgOは、高い結晶化度
を有し、そのMgOの表面は安定化され、強酸点を極力
抑えたMgOとなる。そして、このような安定化された
MgOでは、酸強度(Ho)が2以上の酸点のみを有
し、その量が0.03mmol/gより少ないMgOが
得られる。従って、1000℃以上の高温焼成された高
結晶化度のMgOを触媒金属担持用担体として用いるこ
とにより、強酸点の発現を極力抑え、炭素析出反応が抑
制された安定した活性を有する触媒を得ることが可能と
なる。本発明で用いるMgOの比表面積は0.01〜5
2/g、好ましくは0.05〜3m2/gである。担体
MgOの比表面積が前記範囲より高くなると、触媒金属
の担持量が多くなり、また、触媒の酸強度が強くなりす
ぎて、触媒表面の酸的特性が不満足のものとなる。一
方、担体MgOの比表面積が前記範囲より小さくなる
と、触媒金属の担持量が少なくなりすぎて、十分な活性
を有する触媒が得られなくなる。
The carrier MgO according to the present invention has a high degree of crystallinity, the surface of the MgO is stabilized, and the MgO has a strong acid point suppressed as much as possible. And, with such stabilized MgO, MgO having only an acid point having an acid strength (Ho) of 2 or more and an amount of less than 0.03 mmol / g can be obtained. Therefore, by using MgO having a high degree of crystallinity, which has been calcined at a high temperature of 1000 ° C. or more, as a carrier for supporting a catalytic metal, the expression of strong acid sites is suppressed as much as possible, and a catalyst having a stable activity in which a carbon deposition reaction is suppressed is obtained. It becomes possible. The specific surface area of MgO used in the present invention is 0.01-5.
m 2 / g, preferably 0.05 to 3 m 2 / g. When the specific surface area of the support MgO is higher than the above range, the amount of the supported catalyst metal increases, and the acid strength of the catalyst becomes too strong, so that the acid properties of the catalyst surface become unsatisfactory. On the other hand, when the specific surface area of the support MgO is smaller than the above range, the amount of the supported catalyst metal is too small, and a catalyst having sufficient activity cannot be obtained.

【0022】一般に、金属酸化物の表面積とその結晶子
サイズは、ほぼ反比例の関係にあることが良く知られて
いる。従って、本発明で規定しているMgOの比表面積
は、その粒子サイズにより規定することも可能である。
例えば、比表面積が5m2/g以下のMgOの結晶子サ
イズは、粒子を球形又は立方体の均一粒子と仮定するこ
とにより、MgOの密度、比表面積から算出することが
できる。この方法は、文献「触媒講座3(固体触媒のキ
ャラクタリゼーション)」(1985年出版、講談社サ
イエンティフィク、触媒学会編、P203)に記載され
ている。例えば、1010℃で焼成した比表面積5m2
/gのMgOの結晶子サイズは、3500Åとなる。ま
た、MgOの結晶子サイズは、X線回折法を用いて測定
することもできる。本明細書中の比表面積が5m2/g
以下のMgOの結晶子サイズを、X線回折法を用いた
「ラインブロードニング」法により測定すると、その値
は、900Å以上となった。測定装置としては、島津製
作所のX線回折装置「XRD−6000」が用いられ
た。標準物質として、金属Siを用いて測定を行うと、
MgOの結晶子サイズは、MgOの2θ=42.7°の
回折ピークとSiのMgOの2θ=28.4°の回折ピ
ークの半値幅から算出した。X線回折測定における測定
条件を以下に示す。 X線管球:Cu(λ=1.5406Å) 管電圧:40.0kV、管電流:30.0mA 測定範囲:40.0〜80.0° ステップ幅:0.02° 計数時間:0.6秒 スリット:DS(発散スリット)=0.5°、SS(散
乱防止)=0.5°、RS(受光)=0.15mm 標準物質:金属Si このラインブロードニング法の詳細は、文献「実験化学
講座4(固体物理化学)」(1956年出版、丸善、日
本化学会編、P238〜P250)に記載されている。
In general, it is well known that the surface area of a metal oxide and its crystallite size are substantially inversely proportional. Therefore, the specific surface area of MgO specified in the present invention can be specified by its particle size.
For example, the crystallite size of MgO having a specific surface area of 5 m 2 / g or less can be calculated from the density and specific surface area of MgO by assuming that the particles are spherical or cubic uniform particles. This method is described in the document "Catalyst Course 3 (Characterization of Solid Catalysts)" (published in 1985, Kodansha Scientific, edited by the Catalysis Society of Japan, p. 203). For example, a specific surface area of 5 m 2 fired at 1010 ° C.
/ G of MgO has a crystallite size of 3500 °. Further, the crystallite size of MgO can be measured by using an X-ray diffraction method. Specific surface area in this specification is 5 m 2 / g
When the following crystallite size of MgO was measured by the “line broadening” method using the X-ray diffraction method, the value was 900 ° or more. As a measuring device, an X-ray diffractometer “XRD-6000” manufactured by Shimadzu Corporation was used. When measurement is performed using metal Si as a standard substance,
The crystallite size of MgO was calculated from the half width of the diffraction peak of MgO 2θ = 42.7 ° and the diffraction peak of Si MgO 2θ = 28.4 °. The measurement conditions in the X-ray diffraction measurement are shown below. X-ray tube: Cu (λ = 1.5406 °) Tube voltage: 40.0 kV, tube current: 30.0 mA Measurement range: 40.0 to 80.0 ° Step width: 0.02 ° Counting time: 0.6 Second slit: DS (divergence slit) = 0.5 °, SS (anti-scattering) = 0.5 °, RS (light reception) = 0.15 mm Reference material: metal Si For details of this line broadening method, see the literature "Experiment Chemistry Course 4 (Solid State Physical Chemistry) "(published in 1956, Maruzen, edited by The Chemical Society of Japan, pp. 238-250).

【0023】前記のようにして得た担体酸化マグネシウ
ムに対しては、第2工程(触媒金属担持工程)におい
て、触媒金属を含む水溶液を用い、平衡吸着法にてpH
8以上のアルカリ領域でその触媒水溶液を担持させる。
本発明では、触媒金属としては、ロジウム及び/又はル
テニウムが用いられる。前記担持工程では、触媒金属は
水溶液状で担体酸化マグネシウムに担持されるが、この
場合の触媒金属は水溶性化合物の形態で用いられる。こ
のようなものとしては、ハロゲン化物、硝酸塩、硫酸
塩、有機酸塩(酢酸塩等)、錯塩(キレート)等が挙げ
られる。担体MgOに対する触媒金属水溶液の担持に
は、平衡吸着法が採用される。この方法は、担体を触媒
水溶液中に浸漬し、平衡条件下で水溶液中の触媒金属を
担体に吸着担持させる方法である。この場合、触媒金属
を担体に担持させる時間(浸漬時間)は1時間以上、好
ましくは3時間以上であり、その上限は、特に制約され
ないが、通常、48時間程度である。この平衡吸着法の
詳細は、文献「触媒調製化学」(1980年出版、講談
社サイエンティフィク、P49)に記載されている。
In the second step (catalyst metal supporting step), the carrier magnesium oxide obtained as described above is subjected to an equilibrium adsorption method using an aqueous solution containing a catalytic metal.
The catalyst aqueous solution is supported in eight or more alkali regions.
In the present invention, rhodium and / or ruthenium are used as the catalyst metal. In the supporting step, the catalytic metal is supported on the carrier magnesium oxide in the form of an aqueous solution. In this case, the catalytic metal is used in the form of a water-soluble compound. Examples of such compounds include halides, nitrates, sulfates, organic acid salts (such as acetates), and complex salts (chelates). An equilibrium adsorption method is employed for supporting the catalyst metal aqueous solution on the carrier MgO. In this method, a carrier is immersed in a catalyst aqueous solution, and the catalyst metal in the aqueous solution is adsorbed and supported on the carrier under equilibrium conditions. In this case, the time for supporting the catalyst metal on the carrier (immersion time) is 1 hour or more, preferably 3 hours or more, and the upper limit is not particularly limited, but is usually about 48 hours. The details of this equilibrium adsorption method are described in the document "Catalyst Preparation Chemistry" (published in 1980, Kodansha Scientific, P49).

【0024】前記のようにして触媒金属を担体MgOに
担持させる場合、その触媒水溶液のpHは8以上、好ま
しくは8.5以上のアルカリ領域とする。その上限値
は、特に制約されないが、通常、pH13程度である。
その水溶液のpH調節には、水酸化ナトリウムや水酸化
カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等の
アルカリ性物質が用いられる。本発明においては、担体
MgOに対する触媒金属の担持量は、触媒金属換算量
で、担体MgOに対して10〜5000wtppm、好
ましくは100〜2000wtppmの割合に規定す
る。触媒金属担持量が前記範囲より多くなると、触媒コ
ストが高くなるとともに、触媒の炭素析出活性が高くな
り、触媒の使用に際し、炭素析出量が多くなる。一方、
前記範囲より少ないと、十分な触媒活性が得られなくな
る。触媒金属担持量の調節は、担体MgOに対して触媒
金属水溶液を担持する際の条件、例えば、水溶液中の触
媒金属濃度や、担体MgOの表面積等によって行うこと
ができる。
When the catalyst metal is carried on the carrier MgO as described above, the pH of the catalyst aqueous solution is set to an alkaline region of 8 or more, preferably 8.5 or more. The upper limit is not particularly limited, but is usually about pH 13.
To adjust the pH of the aqueous solution, an alkaline substance such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, or magnesium hydroxide is used. In the present invention, the supported amount of the catalyst metal on the carrier MgO is defined as a ratio of 10 to 5,000 wtppm, preferably 100 to 2,000 wtppm, based on the catalyst metal in terms of the catalyst metal. When the amount of the supported catalyst metal is larger than the above range, the cost of the catalyst is increased, and the carbon deposition activity of the catalyst is increased, and the amount of deposited carbon is increased when the catalyst is used. on the other hand,
If it is less than the above range, sufficient catalytic activity cannot be obtained. The adjustment of the amount of the supported catalyst metal can be performed by adjusting the conditions for supporting the aqueous solution of the catalyst metal on the carrier MgO, for example, the concentration of the catalyst metal in the aqueous solution, the surface area of the carrier MgO, and the like.

【0025】前記のようにして、担体MgOに触媒金属
を水溶液状で担持させることによって得られた触媒金属
担持MgOは、第3工程(乾燥工程)において、35℃
以下の温度で6時間以上保持して乾燥させる。好ましい
乾燥温度は10〜25℃である。乾燥時間は6時間以上
であればよく、好ましくは12時間以上であり、その上
限値は、特に制約されないが、通常、約72時間程度で
ある。このような乾燥処理により、MgOからの急激な
水分の蒸発が回避され、その結果、触媒金属は凝集する
ことなく担体MgOに高分散状態で担持される。乾燥温
度や乾燥時間が前記範囲を逸脱すると、高分散性の触媒
金属を含む触媒を得ることができなくなる。
In the third step (drying step), the catalyst metal-supported MgO obtained by supporting the catalyst metal in the form of an aqueous solution on the carrier MgO as described above is subjected to 35 ° C.
Hold at the following temperature for 6 hours or more and dry. The preferred drying temperature is from 10 to 25C. The drying time may be at least 6 hours, preferably at least 12 hours, and the upper limit is not particularly limited, but is usually about 72 hours. By such a drying treatment, rapid evaporation of water from MgO is avoided, and as a result, the catalyst metal is supported on the carrier MgO in a highly dispersed state without agglomeration. If the drying temperature and the drying time deviate from the above ranges, a catalyst containing a highly dispersible catalytic metal cannot be obtained.

【0026】前記のようにして得られた乾燥物は、これ
を第4工程において、200℃以上の高温で焼成(2次
焼成)する。この場合、焼成雰囲気としては、通常、空
気が用いられるが、他のガス(不活性ガス等)であって
もよい。焼成温度は200℃以上であり、好ましくは5
00℃以上であり、その上限値は、特に制約されない
が、通常、1100℃程度である。好ましい焼成時間は
2時間以上であり、より好ましくは3時間以上であり、
その上限値は、特に制約されないが、通常24時間程度
である。この2次焼成により、触媒金属の熱安定性が高
められ、熱安定性の良い触媒を得ることができる。
The dried product obtained as described above is fired at a high temperature of 200 ° C. or more (secondary firing) in the fourth step. In this case, air is usually used as the firing atmosphere, but another gas (such as an inert gas) may be used. The firing temperature is 200 ° C. or higher, preferably 5 ° C.
It is at least 00 ° C., and the upper limit is not particularly limited, but is usually about 1100 ° C. Preferred firing time is 2 hours or more, more preferably 3 hours or more,
The upper limit is not particularly limited, but is usually about 24 hours. By this secondary calcination, the thermal stability of the catalyst metal is enhanced, and a catalyst with good thermal stability can be obtained.

【0027】触媒コストの低減化を図るには、担体に担
持させる触媒金属の担持量をできるだけ低減化させると
同時に、十分な反応活性を発現するように、担体に担持
された触媒金属粒子の凝集化をできるだけ抑制して微粒
子化することが必要となる。本発明者らの研究によれ
ば、担体MgOの結晶化を高めてその比表面積を5m2
/g以下に保持するとともに、その担体MgOに対する
触媒金属の担持量を10〜5000wtppmと極く少
量に保持し、かつその触媒金属を担体MgOに担持させ
るに際し、平衡吸着法により触媒金属を平衡条件下で長
時間をかけてゆっくりと水溶液状で担持させ、その担持
後においては、35℃以下の温度でゆっくりと乾燥する
ときには、触媒金属は均一に担持され、炭化水素改質用
触媒として十分な活性を有する安価な触媒が得られるこ
とが見出された。
In order to reduce the catalyst cost, the amount of the catalyst metal supported on the carrier is reduced as much as possible, and at the same time, the catalyst metal particles supported on the carrier are aggregated so as to exhibit a sufficient reaction activity. It is necessary to reduce the particle size as much as possible and to make the particles fine. According to the study of the present inventors, the crystallization of the carrier MgO was enhanced to increase its specific surface area to 5 m 2.
/ G or less, the supported amount of the catalyst metal on the carrier MgO is kept to a very small amount of 10 to 5000 wtppm, and when the catalyst metal is supported on the carrier MgO, the catalyst metal is equilibrated by the equilibrium adsorption method. Under a long period of time, the catalyst metal is supported slowly in an aqueous solution state, and after the support, when slowly dried at a temperature of 35 ° C. or less, the catalyst metal is uniformly supported and sufficient as a catalyst for hydrocarbon reforming. It has been found that an inexpensive catalyst having activity can be obtained.

【0028】前記した触媒の調製方法においては、種々
の変更が可能である。例えば、担体酸化マグネシウムに
触媒金属を担持させる方法としては、平衡吸着法に限ら
ず、他の方法、例えば、慣用の含浸法や、浸漬法、イオ
ン交換法等を用いることができる。また、触媒金属を含
む水溶液を担体酸化マグネシウムに担持させた後、乾燥
する場合には、場合によっては35〜200℃程度の加
温条件を採用するし、また、その乾燥物の焼成は、場合
によっては、200〜800℃程度の温度で行うことも
可能である。
Various changes can be made in the above-described method for preparing the catalyst. For example, the method for supporting the catalyst metal on the carrier magnesium oxide is not limited to the equilibrium adsorption method, and other methods such as a conventional impregnation method, an immersion method, and an ion exchange method can be used. In addition, in the case of drying after supporting the aqueous solution containing the catalyst metal on the carrier magnesium oxide, a heating condition of about 35 to 200 ° C. may be employed in some cases. Depending on the case, it may be performed at a temperature of about 200 to 800 ° C.

【0029】本発明により触媒を調製する場合、その触
媒担体形成用酸化マグネシウムは、酸化マグネシウムに
成形助剤を配合して形成した酸化マグネシウム成形体と
して用いるのが好ましい。この成形助剤を用いることに
よって、成形時の作業性が向上すると共に得られた成形
体の強度は向上する。この場合の成形助剤としては、
(i)炭素(カーボン)、(ii)炭素数12〜22の脂
肪酸又はそのマグネシウム塩、(iii)カルボキシルメチ
ルセルロース(CMC)又はそのマグネシウム塩及び
(iv)ポリビニルアルコールの中から選ばれる少なくと
も1種の化合物を用いるのが好ましい。これらの成形助
剤は、通常、粉末状で用いられる。前記カーボンとして
は、カーボンブラックやグラファイト、活性炭等が用い
られる。前記脂肪酸としては、ラウリン酸、ミリスチン
酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸等が挙げら
れる。
When a catalyst is prepared according to the present invention, the magnesium oxide for forming a catalyst carrier is preferably used as a magnesium oxide molded article formed by mixing a molding aid with magnesium oxide. By using this molding aid, the workability during molding is improved and the strength of the obtained molded body is improved. As a molding aid in this case,
(I) carbon (carbon), (ii) a fatty acid having 12 to 22 carbon atoms or a magnesium salt thereof, (iii) carboxymethyl cellulose (CMC) or a magnesium salt thereof, and (iv) at least one kind selected from polyvinyl alcohol. Preferably, a compound is used. These molding aids are usually used in powder form. As the carbon, carbon black, graphite, activated carbon and the like are used. Examples of the fatty acid include lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, behenic acid and the like.

【0030】前記触媒担体用酸化マグネシウム成形体を
製造するには、粉末状の酸化マグネシウムに成形助剤を
添加し、均一に混合した後、この混合物を所要形状に成
形する。粉末状酸化マグネシウムの平均粒径は1〜10
00μm、好ましくは10〜100μmである。一方、
成形助剤の平均粒径は1〜1000μm、好ましくは1
0〜100μmである。酸化マグネシウムに添加する成
形助剤の量は、酸化マグネシウムと成形助剤の合計量に
対し、0.1〜5重量%、好ましくは0.5〜3.0重
量%である。前記酸化マグネシウムと成形助剤との混合
物を形成する場合、その成形条件としては、通常、常温
で3000〜100kg/cm2G、好ましくは200
0〜200kg/cm2の圧力が採用される。成形方法
としては、プレス成形法が採用されるが、その他、打錠
成形法等も採用することができる。成形体の形状は、特
に制約されず、通常の触媒に採用されている形状であれ
ばよい。このような形状には、タブレット状、円柱状、
リング状、中空円筒状等が包含される。その成形体の寸
法は、通常、その長軸長さで、3〜30mm、好ましく
は5〜25mmであるが、触媒床に応じて適宜の寸法を
採用すればよい。
In order to manufacture the magnesium oxide compact for a catalyst carrier, a molding aid is added to powdered magnesium oxide, and the mixture is uniformly mixed, and then the mixture is formed into a required shape. The average particle size of the powdered magnesium oxide is 1 to 10
It is 00 μm, preferably 10 to 100 μm. on the other hand,
The molding aid has an average particle size of 1 to 1000 μm, preferably 1 to 1000 μm.
0 to 100 μm. The amount of the molding aid added to the magnesium oxide is 0.1 to 5% by weight, preferably 0.5 to 3.0% by weight, based on the total amount of the magnesium oxide and the molding aid. When forming a mixture of the magnesium oxide and the molding aid, the molding conditions are usually 3000 to 100 kg / cm 2 G at room temperature, preferably 200 to 200 kg / cm 2 G.
A pressure of 0-200 kg / cm 2 is employed. As a molding method, a press molding method is adopted, but a tableting method or the like can also be adopted. The shape of the molded body is not particularly limited, and may be any shape as long as it is used for a normal catalyst. Such shapes include tablets, cylinders,
A ring shape, a hollow cylindrical shape and the like are included. The size of the formed body is usually 3 to 30 mm, preferably 5 to 25 mm in terms of its major axis, but an appropriate size may be adopted according to the catalyst bed.

【0031】本発明による前記酸化マグネシウム成形体
は、焼成後の機械的強度にすぐれ、通常、30〜70k
g/個の半径方向の圧縮強度を有する。従って、このよ
うな成形体は、取扱い性の良好なもので、その焼成に際
して、容易に破壊されるようなことはない。また、この
酸化マグネシウム成形体は、そのMgOの結晶化度が低
いときには、所望する担体酸化マグネシウムを得るため
に、通常、1000℃以上の高温で一次焼成されるが、
この一次焼成により、成形体中の成形助剤は酸化除去さ
れる。このようにして得られる酸化マグネシウムは、本
発明触媒の調製に用いる担体酸化マグネシウムとして好
適のものである。
The magnesium oxide molded article according to the present invention has excellent mechanical strength after firing, and is usually 30 to 70 k.
g / piece radial compressive strength. Therefore, such a molded body has good handleability and is not easily broken during firing. In addition, when the crystallinity of MgO is low, the magnesium oxide compact is usually first fired at a high temperature of 1000 ° C. or higher to obtain a desired carrier magnesium oxide.
By this primary firing, the molding aid in the molded body is oxidized and removed. The magnesium oxide thus obtained is suitable as a carrier magnesium oxide used for preparing the catalyst of the present invention.

【0032】前記のようにして得られる本発明触媒にお
いて、その触媒金属担持量は、担体MgOに対して、1
0〜5000wtppm、好ましくは100〜2000
wtppmであり、その比表面積は0.01〜5m2
g、好ましくは0.05〜3m2/gである。
In the catalyst of the present invention obtained as described above, the amount of the supported catalyst metal is 1 to the support MgO.
0 to 5000 wtppm, preferably 100 to 2000
wt ppm, and its specific surface area is 0.01 to 5 m 2 /
g, preferably 0.05 to 3 m 2 / g.

【0033】前記のようにして得られる本発明の触媒
は、炭化水素改質用触媒として好ましい酸的性質を有す
る。触媒表面に強い酸点が多量に存在すると、その酸点
上で副反応である炭素析出反応が促進され、炭素が析出
し、この析出炭素によって触媒被毒が生じるようにな
る。
The catalyst of the present invention obtained as described above has preferable acidic properties as a catalyst for hydrocarbon reforming. When a large number of strong acid sites are present on the catalyst surface, a carbon deposition reaction, which is a side reaction, is promoted on the acid sites, carbon is deposited, and the deposited carbon causes catalyst poisoning.

【0034】本発明の触媒は、一般的には、その酸強度
(Ho)は2より大きい、好ましくは3.3以上の酸点
のみからなり、その含量は0.03mmol/gより少
なく、好ましくは0.02mmol/g以下である。酸
強度(Ho)の調節は、担体MgOを1次焼成する際の
温度及び時間により行うことができる。本発明の触媒
は、強酸点の発現が抑制され、炭素析出活性が大きく抑
制されたものである。
The catalyst of the present invention generally has only an acid strength (Ho) of more than 2, preferably at least 3.3 or more, and has a content of less than 0.03 mmol / g, preferably less than 0.03 mmol / g. Is 0.02 mmol / g or less. The adjustment of the acid strength (Ho) can be performed by adjusting the temperature and the time when the support MgO is subjected to the first firing. In the catalyst of the present invention, the expression of strong acid sites is suppressed, and the carbon deposition activity is greatly suppressed.

【0035】なお、本明細書で言う酸強度(Ho)は、
触媒が塩基性指示薬(B-)にプロトンを与える能力と
して表示され、次式で表される。 Ho=pKa(=pKB - H +)+log[B]/[B-+] (1) 前記式中、KB - H +は、塩基性指示薬B-と酸性点H+Bと
を反応させて、塩基性指示薬の酸性体(B-+)を生成
させる反応におけるその酸性体B-+の解離定数を示
す。[B]/[B-+]は、B-とB-+の濃度比を示
す。強酸点ほど、pKB - H +の小さな指示薬をより多くプ
ロトン化するのでそのHo値は小さくなる。
The acid strength (Ho) referred to in this specification is:
It is expressed as the ability of the catalyst to give a proton to the basic indicator (B ) and is expressed by the following formula. Ho = pKa (= pK B - H +) + log [B] / [B - H +] (1) In the formula, K B - H + is a basic indicator B - the reaction of the acid point H + B Thus, the dissociation constant of the acidic form B - H + in the reaction for producing the acidic form (B - H + ) of the basic indicator is shown. [B] / [B - H +] is, B - and B - shows the H + concentration ratio of. As strong acid sites, pK B - the Ho value because more protonate a small indicator H + decreases.

【0036】本明細書における酸強度は以下のようにし
て測定されたものである。 (酸強度の測定方法)本明細書における酸強度Ho(ハ
メット指数)関数は、酸強度関数で、触媒学会編「触媒
実験ハンドブック」(1986年出版、講談社サイエン
ティフィク)、p.172に記載の「Benesi法」
により測定されたものである。触媒にpKaが分かって
いる指示薬を添加し、変色すると、HoがそのpKaよ
り小さい酸点があることを示す。塩基性分子であるブチ
ルアミンを酸点に所定量吸着させ、pKaの異なる指示
薬で滴定すると、ブチルアミンの量から酸点の数が、p
Kaの値から酸強度が測定できる。測定温度は室温であ
る。
The acid strength in the present specification is measured as follows. (Method of Measuring Acid Strength) The acid strength Ho (Hammett index) function in this specification is an acid strength function, which is described in “Catalyst Experiment Handbook” edited by the Catalysis Society of Japan (published in 1986, Kodansha Scientific), p. 172 “Benesi method”
Is measured by Addition of an indicator whose pKa is known to the catalyst and discoloration indicate that Ho has an acid point less than its pKa. When a predetermined amount of butylamine, which is a basic molecule, is adsorbed to acid sites and titrated with an indicator having a different pKa, the number of acid sites is determined from the amount of butylamine as p
The acid strength can be measured from the value of Ka. The measurement temperature is room temperature.

【0037】本発明触媒は、粉末状、顆粒状、球形状、
円柱状、円筒状等の各種の形状で用いられ、その形状は
使用される触媒床の方式に応じて適宜選定される。
The catalyst of the present invention may be in the form of powder, granule, sphere,
It is used in various shapes such as a columnar shape and a cylindrical shape, and the shape is appropriately selected according to the type of the catalyst bed used.

【0038】本発明により合成ガスを製造するには、前
記触媒の存在下において、低級炭化水素ガスと炭酸ガス
及びスチームとリフォーミング反応させればよい。その
反応温度は600〜1000℃、好ましくは650〜9
50℃である。その反応圧力は加圧であり、10〜70
気圧、好ましくは15〜40気圧である。また、この反
応を固定床方式で行う場合、そのガス空間速度(GHS
V)は1,000〜10,000hr-1、好ましくは
2,000〜8,000hr-1である。本発明の合成ガ
ス生成工程は、固定床方式、流動床方式、懸濁床方式、
移動床方式等の各種の触媒方式で実施されるが、好まし
くは固定床方式で実施される。また、反応は1段階に限
らず複数段で行うこともできる。
In order to produce a synthesis gas according to the present invention, a reforming reaction between a lower hydrocarbon gas, a carbon dioxide gas, and steam may be performed in the presence of the catalyst. The reaction temperature is 600-1000 ° C, preferably 650-9.
50 ° C. The reaction pressure is pressurized,
Atmospheric pressure, preferably 15 to 40 atm. When this reaction is carried out in a fixed bed system, the gas space velocity (GHS
V) is 1,000~10,000hr -1, preferably 2,000~8,000hr -1. The synthesis gas generation step of the present invention includes a fixed bed system, a fluidized bed system, a suspension bed system,
Although it is carried out by various catalyst systems such as a moving bed system, it is preferably carried out by a fixed bed system. Further, the reaction is not limited to one stage, but can be performed in a plurality of stages.

【0039】本発明においては、前記合成ガス生成工程
で得られた合成ガスは、水素/一酸化炭素のモル比が
0.5〜1.5の組成のジメチルエーテル合成用原料ガ
スとして用いられる。本発明では、この合成ガスは、こ
れを水素及び/又は炭酸ガスを分離して合成ガスの組成
を調整する工程を経ずに、直接ジメチルエーテル合成反
応工程に導入し得るが、このことも本発明の優位となる
点である。本発明では、前記合成ガスを、触媒の存在下
で反応させてジメチルエーテルを含む反応生成物を生成
させる。この場合の反応は、下記反応式で示されるよう
に、(a)メタノール合成反応、(b)メタノール脱水
反応及び(c)COシフト反応の組合せによって起る。 2H2 + CO = CH3OH (a) 2CH3OH = CH3OCH3 (b) CO + H2O = CO2 + H2O (c) 前記反応(a)、(b)及び(c)の全体反応式は次の
通りである。 3CO + 3H2 = CH3OCH3 + CO2 (d) 前記反応式(a)、(b)及び(c)からわかるよう
に、ジメチルエーテル合成用触媒としては、前記反応
(a)、(b)及び(c)を促進させる活性を有するも
のであればよく、従来公知の各種のものが用いられる。
この場合のジメチルエーテル合成反応触媒は、単一種の
触媒から構成することができる他、2種以上の複数種の
触媒の組合せによって構成することができる。2種以上
の触媒を組合せた触媒を示すと、例えば、前記反応
(a)を促進させる第1触媒と、反応(b)及び(c)
を促進させる第2触媒との組合せ、前記反応(a)及び
(b)を促進させる第1触媒と、反応(c)を促進させ
る第2触媒との組合せ、前記反応(a)及び(c)を促
進させる第1触媒と、反応(b)を促進させる第2触媒
との組合せ、前記した反応(a)を促進させる第1触
媒、反応(b)を促進させる第2触媒及び反応(c)を
促進させる第3触媒の組合せを示すことができる。この
ような複数の触媒の組合せを用いる場合、それらの触媒
は、それらを混合した混合触媒床として使用し得る他、
各触媒を積層した多層触媒床あるいは多段触媒床として
使用することができる。ジメチルエーテル合成反応に用
いられる触媒の具体例を示すと、例えば、メタノール合
成反応活性を有する触媒としては、酸化銅−酸化亜鉛/
酸化クロム、酸化銅−酸化亜鉛/アルミナ等がある。メ
タノール合成触媒は通常COシフト反応を促進させる触
媒活性を有するので、COシフト触媒を兼ねることも可
能である。メタノール脱水触媒としては、Al23、S
iO2・Al23、固体リン酸、ThO2、TiO2、Z
rO3などの金属酸化物触媒やゼオライト、層状シリケ
ート、イオン交換樹脂等が挙げられる。COシフト触媒
としては、鉄・クロム系触媒、銅・亜鉛系触媒、銅・ク
ロム・亜鉛系触媒を、代表的な触媒系として挙げること
ができる。ジメチルエーテルを合成する反応条件は、温
度150〜400℃、圧力20〜70Kg/cm2Gで
あり、反応器の形式は、固定床方式、流動床方式、懸濁
床方式、移動床方式等の各種の形式で実施される。ジメ
チルエーテルを合成するための合成ガス組成は、前記反
応式(d)からわかるように、H2/CO=1が理想的
であり、本発明では、合成ガス生成条件をコントロール
して、0.5〜1.5の近辺に調節する。
In the present invention, the synthesis gas obtained in the above synthesis gas generation step is used as a raw material gas for dimethyl ether synthesis having a composition in which the molar ratio of hydrogen / carbon monoxide is 0.5 to 1.5. In the present invention, this synthesis gas can be directly introduced into the dimethyl ether synthesis reaction step without going through the step of separating the hydrogen and / or carbon dioxide gas to adjust the composition of the synthesis gas. Is an advantage. In the present invention, the synthesis gas is reacted in the presence of a catalyst to generate a reaction product containing dimethyl ether. The reaction in this case occurs by a combination of (a) a methanol synthesis reaction, (b) a methanol dehydration reaction, and (c) a CO shift reaction, as shown by the following reaction formula. 2H 2 + CO = CH 3 OH (a) 2CH 3 OH = CH 3 OCH 3 (b) CO + H 2 O = CO 2 + H 2 O (c) wherein the reaction (a), (b) and (c) Is as follows. 3CO + 3H 2 = CH 3 OCH 3 + CO 2 (d) Reaction Scheme (a), as can be seen from (b) and (c), as the catalyst for dimethyl ether synthesis, the reaction (a), (b) Any substance having an activity of promoting (c) and (c) may be used, and various conventionally known substances may be used.
In this case, the dimethyl ether synthesis reaction catalyst can be composed of a single kind of catalyst, or can be composed of a combination of two or more kinds of plural kinds of catalysts. When a catalyst obtained by combining two or more kinds of catalysts is shown, for example, a first catalyst which promotes the reaction (a), a reaction (b) and a reaction (b)
A combination of a first catalyst that promotes the reactions (a) and (b) with a second catalyst that promotes the reaction (c); and a combination of the first catalyst that promotes the reaction (c), and the reactions (a) and (c) A combination of a first catalyst for promoting the reaction (b) and a second catalyst for promoting the reaction (b), the first catalyst for promoting the reaction (a), the second catalyst for promoting the reaction (b), and the reaction (c) Can be shown. When such a combination of a plurality of catalysts is used, those catalysts can be used as a mixed catalyst bed obtained by mixing them,
Each catalyst can be used as a multilayer catalyst bed or a multi-stage catalyst bed. Specific examples of the catalyst used in the dimethyl ether synthesis reaction include, for example, catalysts having a methanol synthesis reaction activity include copper oxide-zinc oxide /
There are chromium oxide, copper oxide-zinc oxide / alumina and the like. Since a methanol synthesis catalyst usually has a catalytic activity for promoting a CO shift reaction, it can also serve as a CO shift catalyst. Al 2 O 3 , S
TiO 2 · Al 2 O 3 , solid phosphoric acid, ThO 2 , TiO 2 , Z
Examples thereof include metal oxide catalysts such as rO 3 , zeolites, layered silicates, and ion exchange resins. Typical examples of the CO shift catalyst include iron / chromium catalysts, copper / zinc catalysts, and copper / chromium / zinc catalysts. The reaction conditions for synthesizing dimethyl ether are a temperature of 150 to 400 ° C., a pressure of 20 to 70 Kg / cm 2 G, and a reactor of various types such as a fixed bed system, a fluidized bed system, a suspension bed system, and a moving bed system. In the form of As can be seen from the above reaction formula (d), the synthesis gas composition for synthesizing dimethyl ether is ideally H 2 / CO = 1, and in the present invention, the synthesis gas generation conditions are controlled to 0.5%. Adjust to around 1.5.

【0040】[0040]

【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

【0041】触媒調製例1 市販の純度98.1wt%の酸化マグネシウム(Mg
O)の粉末に成形助剤としてカーボン3.0wt%を混
合してタブレット成形した1/8インチペレットを、空
気中に於いて1100℃にて3h焼成した後、含浸法で
0.075wt%Rhを維持し、更に空気中に於いて9
00℃で焼成することによりRh担持MgO触媒を得
た。この含浸体は、焼成MgOペレットをロジウム(II
I)アセテート塩の水溶液中に約12時間浸した後ろ過
し、空気中に於いて常温にて24h乾燥、同雰囲気中9
00℃にで3h焼成し、Rh担持MgO触媒(比表面積
0.6m2/g)とした。
Catalyst Preparation Example 1 Commercially available magnesium oxide (Mg) having a purity of 98.1 wt%
O) powder was mixed with 3.0 wt% of carbon as a molding aid, and tablet-formed 1/8 inch pellets were fired in air at 1100 ° C. for 3 h and then impregnated with 0.075 wt% Rh. And in the air, 9
By baking at 00 ° C., a Rh-supported MgO catalyst was obtained. This impregnated body is obtained by converting the baked MgO pellets to rhodium (II
I) Immersion in an aqueous solution of acetate salt for about 12 hours, followed by filtration, drying in air at room temperature for 24 hours,
It was calcined at 00 ° C. for 3 hours to obtain a Rh-supported MgO catalyst (specific surface area: 0.6 m 2 / g).

【0042】触媒調製例2 市販の純度98.1wt%の酸化マグネシウム(Mg
O)の粉末に成形助剤としてステアリン酸マグネシウム
を2.0wt%を混合してタブレット成形した1/8イ
ンチペレットを空気中に於いて1050℃にて3h焼成
した後、含浸法で0.1wt%Ruを維持し、更に空気
中に於いて800℃で焼成することによりRu担持Mg
O触媒を得た。この含浸体は、焼成MgOペレットをル
テニウム(III)アセトナト塩のメタノール溶液中に約
12時間浸した後ろ過し、空気中に於いて常温にて24
h乾燥、同雰囲気中800℃にで3h焼成し、Ru担持
MgO触媒(表面積1.1m2/g)とした。
Catalyst Preparation Example 2 A commercially available magnesium oxide having a purity of 98.1% by weight (Mg)
O) powder was mixed with 2.0% by weight of magnesium stearate as a molding aid, and tablet-formed 1/8 inch pellets were fired in air at 1050 ° C. for 3 hours and then impregnated with 0.1% by weight. % Ru, and calcining in air at 800 ° C.
An O catalyst was obtained. This impregnated body is obtained by immersing the calcined MgO pellets in a methanol solution of ruthenium (III) acetonate for about 12 hours, filtering, and then immersing in air at room temperature for 24 hours.
After drying for 3 h at 800 ° C. for 3 h in the same atmosphere, a Ru-supported MgO catalyst (surface area: 1.1 m 2 / g) was obtained.

【0043】触媒調製例3 市販の純度98.7wt%以上の酸化マグネシウム(M
gO)の粉末に成形助剤として3.0wt%のカーボン
を混合し、タブレット形成した1/8インチペレットを
空気中で1060℃で3h(時間)焼成し、これを触媒
担体MgO(A)として用いた。次に、3.9wt%の
Rhを含むロジウム(III)アセテート水溶液に26h
(時間)浸漬した。その水溶液は水酸化マグネシウム水
溶液を用い、pHは9.7に調整した。このようにし
て、Rhを触媒担体MgO(A)に平衡吸着させた後、
濾過して、Rhを水溶液状で吸着した触媒担体MgO
(A)を得た。この場合のRh担持量は、Rh金属換算
量で、担体MgO(A)に対して、3750wtppm
である。次に、Ruを吸着した担体MgO(A)を空気
中において35℃の温度で52h乾燥した後、空気中に
おいて850℃で3h焼成し、本発明触媒(A)を得
た。この触媒(A)はRhをRh金属として担体MgO
に対し3750wtppm含有するもので、その表面積
は1.2m2/gであった。また、その酸点は、酸強度
(Ho)が3.3以上の酸点のみからなり、その含量は
0.01mmol/gであった。
Catalyst Preparation Example 3 A commercially available magnesium oxide having a purity of 98.7 wt% or more (M
gO) powder was mixed with 3.0% by weight of carbon as a molding aid, and 1/8 inch pellets formed as tablets were fired in air at 1060 ° C. for 3 hours (hours), and this was used as a catalyst carrier MgO (A). Using. Next, the rhodium (III) acetate aqueous solution containing 3.9 wt% Rh was added for 26 hours.
(Time) Dipped. The pH of the aqueous solution was adjusted to 9.7 using an aqueous solution of magnesium hydroxide. Thus, after Rh is equilibrium-adsorbed on the catalyst support MgO (A),
Filtration, catalyst support MgO adsorbing Rh in aqueous solution
(A) was obtained. The amount of Rh supported in this case is 3750 wtppm relative to the carrier MgO (A) in terms of Rh metal.
It is. Next, the MgO (A) carrier on which Ru was adsorbed was dried in air at a temperature of 35 ° C. for 52 hours, and then calcined in air at 850 ° C. for 3 hours to obtain a catalyst (A) of the present invention. This catalyst (A) uses Rh as Rh metal and supports MgO
And the surface area was 1.2 m 2 / g. The acid sites consisted only of acid sites having an acid strength (Ho) of 3.3 or more, and the content was 0.01 mmol / g.

【0044】触媒調製例4 市販の純度99.9wt%以上の酸化マグネシウム(M
gO)を用いて形成したMgOの1/8インチペレット
を空気中で1000℃にて2h(時間)焼成し、これを
触媒担体MgO(B)として用いた。次に、0.1wt
%のRuを含むルテニウム(III)クロライド水溶液に
19h(時間)浸漬した。その水溶液は水酸化マグネシ
ウム水溶液を用い、pHは9.7に調整した。このよう
にしてRuを触媒担体MgO(B)に平衡吸着させた
後、濾過して、Ruを水溶液状で吸着した触媒担体Mg
O(B)を得た。この場合のRu担持量は、Ru金属換
算量で担体MgO(B)に対して、125wtppmで
ある。次に、Ruを吸着した担体MgO(B)を空気中
において30℃の温度で72h乾燥した後、空気中にお
いて860℃で2.5h焼成し、本発明触媒(B)を得
た。この触媒(B)はRuをRu金属として担体MgO
(B)に対し125wtppmの割合で含有するもの
で、その表面積は4.8m2/gであった。また、その
酸点は、酸強度(Ho)が3.3以上の酸点のみからな
り、その含量は0.03mmol/gであった。
Catalyst Preparation Example 4 A commercially available magnesium oxide having a purity of 99.9 wt% or more (M
A 1/8 inch pellet of MgO formed using gO) was fired in air at 1000 ° C. for 2 hours (hour), and this was used as a catalyst support MgO (B). Next, 0.1wt
% Ruthenium (III) chloride aqueous solution for 19 h (hour). The pH of the aqueous solution was adjusted to 9.7 using an aqueous solution of magnesium hydroxide. After Ru is equilibrium-adsorbed on the catalyst carrier MgO (B) in this way, the catalyst carrier Mg on which Ru is adsorbed in the form of an aqueous solution is filtered.
O (B) was obtained. In this case, the amount of supported Ru is 125 wtppm in terms of the amount of Ru metal with respect to the carrier MgO (B). Next, the MgO (B) carrier on which Ru was adsorbed was dried in air at a temperature of 30 ° C. for 72 hours, and then calcined in air at 860 ° C. for 2.5 hours to obtain a catalyst (B) of the present invention. This catalyst (B) uses Ru as Ru metal and supports MgO
It was contained at a rate of 125 wtppm with respect to (B), and its surface area was 4.8 m 2 / g. The acid sites consisted only of acid sites having an acid strength (Ho) of 3.3 or more, and the content was 0.03 mmol / g.

【0045】触媒調製例5 市販の純度98.0wt%の酸化マグネシウム(Mg
O)を用いて形成したMgOの1/8インチペレットを
空気中で1200℃にて2.5h(時間)焼成し、これ
を触媒担体MgO(C)として用いた。次に、2.6w
t%のRhを含むロジウム(III)アセテート水溶液に
26h(時間)浸漬した。その水溶液は水酸化マグネシ
ウム水溶液を用い、pHは9.7に調整した。このよう
にしてRhを触媒担体MgO(C)に平衡吸着させた
後、濾過して、Rhを水溶液状で吸着した触媒担体Mg
O(C)を得た。この場合のRh担持量は、Rh金属換
算量で、担体MgO(C)に対して、1750wtpp
mである。次に、Rhを吸着した担体MgO(C)を空
気中において20℃の温度で34h乾燥した後、空気中
において950℃で3.5h焼成し、本発明触媒(C)
を得た。この触媒(C)はRhをRh金属として担体M
gOに対し1750wtppm含有するもので、その表
面積は0.2m2/gであった。また、その酸点は、酸
強度(Ho)が3.3以上の酸点のみからなり、その含
量は0.002mmol/gであった。
Catalyst Preparation Example 5 A commercially available magnesium oxide (Mg) having a purity of 98.0 wt%
A 1 / 8-inch pellet of MgO formed using O) was fired in air at 1200 ° C. for 2.5 hours (hour), and this was used as a catalyst support MgO (C). Next, 2.6w
It was immersed in a rhodium (III) acetate aqueous solution containing t% Rh for 26 h (hour). The pH of the aqueous solution was adjusted to 9.7 using an aqueous solution of magnesium hydroxide. In this manner, the Rh is equilibrium-adsorbed on the catalyst support MgO (C), and then filtered, and the Rh is adsorbed in the form of an aqueous solution.
O (C) was obtained. The amount of Rh supported in this case is 1750 wtpp with respect to the support MgO (C) in terms of Rh metal.
m. Next, the MgO (C) carrier on which Rh was adsorbed was dried in air at a temperature of 20 ° C. for 34 hours, and then calcined in air at 950 ° C. for 3.5 hours to obtain the catalyst (C) of the present invention.
I got This catalyst (C) uses Rh as Rh metal and the carrier M
It contained 1750 wtppm based on gO and had a surface area of 0.2 m 2 / g. The acid sites consisted only of acid sites having an acid strength (Ho) of 3.3 or more, and the content was 0.002 mmol / g.

【0046】比較触媒調製例1 空気中に於いて370℃にて3h焼成した酸化マグネシ
ウムを0.27〜0.75mmに整粒後、含浸法でRh
を担持し、更に空気中に於いて370℃で焼成すること
によりRh担持MgO触媒(RhはMg 1gに対して
2.6×10-3g担持されており、mol換算の担持量
は0.10mol%)を得た。この含浸体は焼成MgO
にロジウム(III)アセテート水溶液を極めて少量ずつ
滴下、滴下毎に混振することにより得られる。滴下した
ロジウム(III)アセテート水溶液中のRh濃度は1.
7wt%である。この含浸体を空気中に於いて120℃
にて2.5h乾燥、同雰囲気中370℃にて3h焼成
し、Rh担持MgO触媒(表面積98m2/g)とし
た。
Comparative Catalyst Preparation Example 1 Magnesium oxide calcined at 370 ° C. for 3 hours in the air was sized to 0.27 to 0.75 mm, and Rh was impregnated.
And further calcined in air at 370 ° C. to obtain a Rh-supported MgO catalyst (Rh is supported at 2.6 × 10 −3 g per 1 g of Mg, and the supported amount in terms of mol is 0.1 mol / g). 10 mol%). This impregnated body is calcined MgO
An aqueous solution of rhodium (III) acetate is dropped by a very small amount, and the mixture is shaken for each drop. The Rh concentration in the aqueous rhodium (III) acetate solution dropped was 1.
7 wt%. This impregnated body is in air at 120 ° C.
For 2.5 h, and calcined at 370 ° C. for 3 h in the same atmosphere to obtain a Rh-supported MgO catalyst (surface area 98 m 2 / g).

【0047】炭酸ガス蒸留例1 原料として、炭酸ガス72.5mol%、メタン24.
3mol%、エタン2.9mol%、プロパン0.3m
ol%を含む天然ガスより、蒸留により炭酸ガスを分離
した。蒸留塔の理論段は7段であり、圧力40Kg/c
2G、塔頂温度−23.4℃、塔底温度5.0℃、還
流比=1.5の条件で蒸留を行い、塔頂より炭酸ガス5
0.0mol%、メタン45.6mol%、エタン4.
3mol%、プロパン0.1mol%の組成のガスを得
た。
Carbon Dioxide Distillation Example 1 As raw materials, 72.5 mol% of carbon dioxide, methane
3 mol%, ethane 2.9 mol%, propane 0.3 m
Carbon dioxide gas was separated from natural gas containing ol% by distillation. The theoretical stage of the distillation column is 7 stages, and the pressure is 40 kg / c.
Distillation was carried out under the conditions of m 2 G, tower temperature of 23.4 ° C., tower temperature of 5.0 ° C., and reflux ratio = 1.5.
0.0 mol%, methane 45.6 mol%, ethane 4.
A gas having a composition of 3 mol% and 0.1 mol% of propane was obtained.

【0048】実施例1 (1)合成ガス生成工程 前記炭酸ガス蒸留例1より得られた、炭酸ガス50.0
mol%含む塔頂ガスを原料として用い、触媒調製例1
に示した触媒を用いて、合成ガス製造試験を行った。触
媒は予め900℃で約1.5HR還元後、原料ガス中の
低級炭化水素全モル数に対する水のモル比が、1:0.
36になるようにH2Oを加え(CO2+H2O/低級炭
化水素の炭素原子=1.28)、触媒層出口温度を90
0℃とし、圧力20kg/cm2G、入口ガス全量基準
のGHSVを4500HR-1とした。反応でのCH4
転化率は67%であり、得られた合成ガスの組成は、H
2=38.5mol%、CO=38.5mol%(H2
CO=1.0)、CH4=7.7mol%、CO2=6.
5mol%、H2O=8.8mol%であった。
Example 1 (1) Synthesis Gas Generation Step Carbon dioxide gas 50.0 obtained from the above carbon dioxide distillation example 1
Catalyst preparation example 1 using a top gas containing mol% as a raw material
A synthesis gas production test was carried out using the catalyst shown in (1). After reducing the catalyst by about 1.5 HR at 900 ° C. in advance, the molar ratio of water to the total number of lower hydrocarbons in the raw material gas is 1: 0.
H 2 O was added so as to be 36 (CO 2 + H 2 O / carbon atom of lower hydrocarbon = 1.28), and the catalyst layer outlet temperature was set to 90.
The temperature was 0 ° C., the pressure was 20 kg / cm 2 G, and the GHSV based on the total amount of the inlet gas was 4500 HR −1 . The conversion of CH 4 in the reaction was 67%, and the composition of the resulting synthesis gas was H
2 = 38.5mol%, CO = 38.5mol % (H 2 /
CO = 1.0), CH 4 = 7.7 mol%, CO 2 = 6.
5 mol% and H 2 O = 8.8 mol%.

【0049】(2)ジメチルエーテル合成工程 前記合成ガス生成工程で得られた合成ガスを冷却し、H
2Oを除去した後、ジメチルエーテル合成用原料ガスと
してジメチルエーテル合成試験を実施した。触媒として
は、Cu−Zn−Al系(CuO:42wt%、Zn
O:47wt%、Al23:11wt%)のメタノール
合成触媒とCuOをγ−Al23に担持したメタノール
脱水触媒を15ccずつ物理混合したものを用いた。原
料合成ガスを、前記触媒の存在下で、反応温度250
℃、圧力50kg/cm2G、GHSV=4000HR
-1の反応条件で反応させた結果、CO転化率は84.7
%であり、また、合成ガスからのジメチルエーテルの収
率は42.9%であった。
(2) Dimethyl ether synthesis step The synthesis gas obtained in the synthesis gas generation step is cooled,
After removing 2 O, a dimethyl ether synthesis test was performed as a raw material gas for dimethyl ether synthesis. As the catalyst, a Cu—Zn—Al-based (CuO: 42 wt%, Zn
(O: 47 wt%, Al 2 O 3 : 11 wt%) A methanol synthesis catalyst and a methanol dehydration catalyst in which CuO is supported on γ-Al 2 O 3 by 15 cc were physically mixed. The raw syngas is reacted at a reaction temperature of 250 in the presence of the catalyst.
° C, pressure 50kg / cm 2 G, GHSV = 4000HR
As a result of reacting under the reaction condition of -1 , the CO conversion was 84.7.
%, And the yield of dimethyl ether from the synthesis gas was 42.9%.

【0050】合成ガス生成反応例1 触媒調製例1で調製した触媒30ccを、反応器に充填
し、メタンからの合成ガス製造試験を実施した。触媒
は、予めH2気流中900℃で1h還元処理を行った
後、CH4:CO2:H2Oモル比=1:1.22:0.
6(原料(CO2+H2O)/CH4=1.82)の原料
ガスを圧力20kg/cm2G、触媒層出口温度850
℃、原料ガス基準のGHSV=5000hr-1の条件で
処理した。生成ガスH2/COモル比は、1.0であ
り、反応開始から5h経過後の合成ガス生産効率は98
%、炭素変換効率は62%であり、また、反応開始から
2000h経過後の合成ガス生産効率は98%、炭素変
換効率は62%であった。
Synthesis Gas Production Reaction Example 1 A reactor was charged with 30 cc of the catalyst prepared in Catalyst Preparation Example 1, and a synthesis gas production test from methane was performed. The catalyst was previously subjected to a reduction treatment in an H 2 stream at 900 ° C. for 1 h, and then the CH 4 : CO 2 : H 2 O molar ratio = 1: 1.22: 0.
6 (raw material (CO 2 + H 2 O) / CH 4 = 1.82) at a pressure of 20 kg / cm 2 G and a catalyst layer outlet temperature of 850.
The treatment was performed under the conditions of C ° C. and GHSV = 5000 hr −1 based on the raw material gas. The generated gas H 2 / CO molar ratio was 1.0, and the synthesis gas production efficiency after 98 hours from the start of the reaction was 98.
%, The carbon conversion efficiency was 62%, the synthesis gas production efficiency after 2000 hours from the start of the reaction was 98%, and the carbon conversion efficiency was 62%.

【0051】合成ガス生成反応例2 触媒調製例2で調製した触媒30ccを、反応器に充填
した以外は、前記合成ガス生成反応例1で示した条件と
まったく同一条件で、合成ガス製造試験を実施した。生
成ガスH2/COモル比は、2.0であり、反応開始か
ら5h経過後の合成ガス生産効率は97%、炭素変換効
率は61%であり、また、反応開始から1500h経過
後の合成ガス生産効率は96%、炭素変換効率は60%
であった。
Synthesis gas production reaction example 2 A synthesis gas production test was carried out under exactly the same conditions as in the synthesis gas production reaction example 1 except that 30 cc of the catalyst prepared in catalyst preparation example 2 was charged into the reactor. Carried out. The generated gas H 2 / CO molar ratio was 2.0, the synthesis gas production efficiency after 5 hours from the start of the reaction was 97%, the carbon conversion efficiency was 61%, and the synthesis after 1500 hours from the start of the reaction. Gas production efficiency is 96%, carbon conversion efficiency is 60%
Met.

【0052】合成ガス生成反応例3 触媒調製例1で調製した触媒30ccを反応器に充填
し、メタンに種々の混合比のH2O、CO2を加え合成ガ
ス製造試験を行った。触媒は予め900℃で約2.0H
R還元処理を行い、触媒層出口温度を850℃、圧力2
0kg/cm2G、入口ガス組成全量基準のGHSVを
4000HR-1として、生成物中のH2/CO比がほぼ
1.0となるように、原料CH4、CO2、H2O比を調
整し、反応試験を実施した。試験結果を下表に示した。
Synthesis Gas Production Reaction Example 3 30 cc of the catalyst prepared in Catalyst Preparation Example 1 was charged into a reactor, and various mixing ratios of H 2 O and CO 2 were added to methane to conduct a synthesis gas production test. The catalyst is about 2.0H at 900 ° C in advance.
R reduction treatment, the catalyst layer outlet temperature is 850 ° C., pressure 2
The raw material CH 4 , CO 2 , and H 2 O ratios were set so that the H 2 / CO ratio in the product was approximately 1.0, with 0 kg / cm 2 G and GHSV of 4000 HR −1 based on the total amount of the inlet gas composition. Adjustments and reaction tests were performed. The test results are shown in the table below.

【0053】[0053]

【表1】 [Table 1]

【0054】比較反応例1 実施例1の(1)合成ガス生成工程において、触媒とし
て比較触媒調製例1で得た触媒を用いた以外は同様にし
て実験を行った。この場合の反応開始から5h経過後の
CH4転化率は65%であった。また、反応開始から2
00h経過後のCH4の転化率は37%であった。
Comparative Reaction Example 1 An experiment was conducted in the same manner as in Example 1 except that the catalyst obtained in Comparative Catalyst Preparation Example 1 was used in the synthesis gas generation step (1). In this case, the conversion rate of CH 4 after 5 hours from the start of the reaction was 65%. In addition, 2
After a lapse of 00 h, the conversion of CH 4 was 37%.

【0055】[0055]

【発明の効果】本発明によれば、メタンや天然ガス等の
低級炭化水素ガスを出発原料として用い、長時間にわた
って安定的にかつ経済的にジメチルエーテルを収率よく
製造することができる。
According to the present invention, dimethyl ether can be produced stably and economically with a high yield over a long period of time by using a lower hydrocarbon gas such as methane or natural gas as a starting material.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 (72)発明者 田内 正人 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 1号 千代田化工建設株式会社内 (72)発明者 志村 光則 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 1号 千代田化工建設株式会社内 Fターム(参考) 4H006 AA02 AC43 BA05 BA07 BA08 BA09 BA10 BA14 BA19 BA30 BA33 BA35 BA66 BA71 BA72 BE20 BE40 GN05 GP01 GP30 4H039 CA61 CG10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 (72) Inventor Masato Tauchi Tsurumi Chuo, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa 2-12-1 Chiyoda Chemical Construction Co., Ltd. (72) Inventor Mitsunori Shimura 2--12-1, Tsurumi Chuo, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa F-term in Chiyoda Chemical Construction Co., Ltd. 4H006 AA02 AC43 BA05 BA07 BA08 BA09 BA10 BA14 BA19 BA30 BA33 BA35 BA66 BA71 BA72 BE20 BE40 GN05 GP01 GP30 4H039 CA61 CG10

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭酸ガスを含む原料低級炭化水素ガスを
ジメチルエーテルへ転換する方法において、 (i)炭酸ガスを30〜70モル%含む低級炭化水素ガ
スに、水及び/又はスチームを添加して、各成分が下記
式を満たす混合ガスを調製する工程、 0.5≦([CO2]+[H2O])/[C]≦2.5 (式中、[CO2]はCO2のモル数、[H2O]はH2
のモル数及び[C]は低級炭化水素ガス中に含まれる炭
素のモル数を示す) (ii)該混合ガス中に含まれる低級炭化水素ガスを、主
に酸化マグネシウムからなる担体に、ロジウム及び/又
はルテニウムの触媒金属を担持させた触媒であって、該
触媒の比表面積が5m2/g以下で、かつ触媒金属の担
持量が金属原子基準で担体金属酸化物に対して0.10
〜5000重量ppmである触媒に、10〜75気圧の
圧力、600〜1000℃の温度で接触させて、水素/
一酸化炭素のモル比が0.5〜1.5の合成ガスを生成
させる工程、 (iii)該合成ガスを、メタノール合成活性、脱水反応
活性及びCOシフト反応活性を有する1種又は複数種の
触媒の存在下で反応させてジメチルエーテルを含む反応
生成物を生成させる工程、 (iv)該反応生成物からジメチルエーテルを分離する工
程、からなることを特徴とするジメチルエーテルの製造
方法。
1. A method for converting a raw material lower hydrocarbon gas containing carbon dioxide into dimethyl ether, comprising: (i) adding water and / or steam to a lower hydrocarbon gas containing 30 to 70 mol% of carbon dioxide; Step of preparing a mixed gas in which each component satisfies the following formula: 0.5 ≦ ([CO 2 ] + [H 2 O]) / [C] ≦ 2.5 (where [CO 2 ] is the CO 2 Mole number, [H 2 O] is H 2 O
And [C] represent the number of moles of carbon contained in the lower hydrocarbon gas.) (Ii) The lower hydrocarbon gas contained in the mixed gas is supplied to a carrier mainly composed of magnesium oxide by adding rhodium and And / or a catalyst carrying a ruthenium catalyst metal, wherein the specific surface area of the catalyst is 5 m 2 / g or less, and the amount of the catalyst metal supported is 0.10 relative to the carrier metal oxide based on metal atoms.
Contact with a catalyst at 10〜5000 ppm by weight at a pressure of 10-75 atm at a temperature of 600-1000 ° C.
Generating a synthesis gas having a carbon monoxide molar ratio of 0.5 to 1.5, and (iii) converting the synthesis gas into one or more of methanol synthesis activity, dehydration reaction activity, and CO shift reaction activity. A method for producing a reaction product containing dimethyl ether by reacting in the presence of a catalyst; and (iv) a step of separating dimethyl ether from the reaction product.
【請求項2】 該混合ガス調製工程において、炭酸ガス
を40〜60モル%含む低級炭化水素ガスに、水及び/
又はスチームを添加して、各成分が下記式を満足する混
合ガスを調製する請求項1に記載の方法。 1≦([CO2]+[H2O])/[C]≦2 (式中、[CO2]はCO2のモル数、[H2O]はH2
のモル数及び[C]は低級炭化水素ガス中に含まれる炭
素のモル数を示す)
2. In the mixed gas preparation step, water and / or water is added to a lower hydrocarbon gas containing 40 to 60 mol% of carbon dioxide gas.
2. The method according to claim 1, wherein steam is added to prepare a mixed gas in which each component satisfies the following formula. 1 ≦ ([CO 2 ] + [H 2 O]) / [C] ≦ 2 (where [CO 2 ] is the number of moles of CO 2 and [H 2 O] is H 2 O
And [C] indicate the number of moles of carbon contained in the lower hydrocarbon gas.)
【請求項3】 該合成ガス生成工程において、次式で現
わされる合成ガス生産効率がモル基準で80%以上であ
る請求項1又は2に記載の方法。 {([CO]+[H2])/([C]+[CO2]+[H
2O])}×100% (式中、[CO]はCOのモル数、[H2]はH2のモル
数、[C]は低級炭化水素ガス中に含まれる炭素のモル
数、[CO2]はCO2のモル数及び[H2O]はH2Oの
モル数を示す)
3. The method according to claim 1, wherein in the syngas generation step, the synthesis gas production efficiency represented by the following formula is 80% or more on a molar basis. {([CO] + [H 2 ]) / ([C] + [CO 2 ] + [H
2 O])} × 100% ( wherein, [CO] is the number of moles of CO, [H 2] is the number of moles of H 2, [C] is the number of moles of carbon contained in the lower hydrocarbon gas, [ [CO 2 ] indicates the number of moles of CO 2 and [H 2 O] indicates the number of moles of H 2 O.)
【請求項4】 該合成ガス生成工程において、次式で現
わされる炭素変換効率がモル基準で50%以上である請
求項1〜3のいずれかに記載の方法。 {[CO]/([C]+[CO2])}×100% (式中、[CO]はCOのモル数、[C]は低級炭化水
素ガス中に含まれる炭素のモル数及び[CO2]はCO2
のモル数を示す)
4. The method according to claim 1, wherein in the synthesis gas producing step, the carbon conversion efficiency represented by the following formula is 50% or more on a molar basis. {[CO] / ([C] + [CO 2 ])} × 100% (where [CO] is the number of moles of CO, [C] is the number of moles of carbon contained in the lower hydrocarbon gas and [ CO 2 ] is CO 2
Shows the number of moles)
【請求項5】 該低級炭化水素ガスが天然ガスである請
求項1〜4のいずれかに記載の方法。
5. The method according to claim 1, wherein the lower hydrocarbon gas is natural gas.
【請求項6】 該低級炭化水素ガス中の過剰炭酸ガスの
濃度を調整するために、該低級炭化水素を、操作圧力1
0〜80気圧の低温加圧蒸留塔を用いて蒸留し、塔底よ
り炭酸ガスを分離し、塔頂より所定の炭酸ガス濃度の低
級炭化水素ガス得る請求項1〜5のいずれかに記載の方
法。
6. In order to adjust the concentration of excess carbon dioxide in the lower hydrocarbon gas, the lower hydrocarbon is subjected to an operating pressure of 1%.
The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the distillation is performed using a low-temperature pressure distillation column having a pressure of 0 to 80 atm, carbon dioxide is separated from the bottom of the column, and a lower hydrocarbon gas having a predetermined carbon dioxide concentration is obtained from the top of the column. Method.
【請求項7】 該低温加圧蒸留塔の操作圧力が20〜5
0気圧である請求項6に記載の方法。
7. The operating pressure of the low-temperature pressure distillation column is 20 to 5
7. The method of claim 6, wherein the pressure is zero atmosphere.
【請求項8】 該低温加圧蒸留塔の塔頂温度が−60℃
以上の温度である請求項6又は7に記載の方法。
8. A low-temperature pressure distillation column having an overhead temperature of -60 ° C.
The method according to claim 6, wherein the temperature is the above temperature.
【請求項9】 談合成ガス生成工程からの合成ガスを、
水素及び/又は炭酸ガスの分離工程を経ずに、直接ジメ
チルエーテル合成反応工程に導入する請求項1〜8のい
ずれかに記載の方法。
9. The synthesis gas from the synthesis gas generation step,
The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the method is directly introduced into a dimethyl ether synthesis reaction step without passing through a step of separating hydrogen and / or carbon dioxide gas.
【請求項10】 該合成ガスを、メタノール合成触媒、
脱水触媒及びCOガスシフト触媒の中から選ばれる少な
くとも2種の触媒を組み合せた触媒の存在下で1段又は
多段で反応させジメチルエーテルを含む反応生成物を生
成させる請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
10. The method according to claim 10, wherein the synthesis gas is a methanol synthesis catalyst,
10. The reaction product according to claim 1, wherein the reaction is carried out in one or more stages in the presence of a catalyst obtained by combining at least two kinds of catalysts selected from a dehydration catalyst and a CO gas shift catalyst to produce a reaction product containing dimethyl ether. the method of.
【請求項11】 該ジメチルエーテル合成反応生成物か
らジメチルエーテルを分離した後の、メタン、水素、炭
酸ガスを含むガス状生成物の一部もしくは全量を、原料
低級炭化水素ガス中の炭酸ガス濃度を調整する低温加圧
蒸留塔へ循環することを特徴とする請求項5に記載の方
法。
11. A method for adjusting a carbon dioxide gas concentration in a raw material lower hydrocarbon gas by adjusting a part or all of a gaseous product containing methane, hydrogen and carbon dioxide gas after separating dimethyl ether from the dimethyl ether synthesis reaction product. 6. The process according to claim 5, wherein the circulation is carried out to a low-temperature pressure distillation column.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008132467A (en) * 2006-11-28 2008-06-12 Korea Gas Corp Method of producing catalyst used for synthesizing dimethyl ether from synthesis gas containing carbon dioxide
JP2010530879A (en) * 2007-06-21 2010-09-16 ユニバーシティ オブ サザン カリフォルニア Conversion of carbon dioxide to dimethyl ether using methane or natural gas reforming.
WO2013113468A1 (en) * 2012-01-31 2013-08-08 Linde Aktiengesellschaft Method for producing dimethyl ether from methane

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993010069A1 (en) * 1991-11-11 1993-05-27 Nkk Corporation Process for producing dimethyl ether
JPH05208801A (en) * 1991-04-26 1993-08-20 Ube Ind Ltd Method for producing synthetic gas from methane-containing gas and carbon dioxide-containing gas
JPH08259203A (en) * 1995-03-17 1996-10-08 Sekiyu Shigen Kaihatsu Kk Production of synthesis gas by using carbon dioxide containing natural gas as raw material
JPH09505515A (en) * 1993-10-01 1997-06-03 ストザーズ,ウィリアム,アール. Improved thermodynamic separation
JPH10182533A (en) * 1996-12-27 1998-07-07 Nkk Corp Production of dimethyl ether
JPH10182528A (en) * 1996-12-26 1998-07-07 Nkk Corp Production of dimethyl ether
JPH10195008A (en) * 1996-12-30 1998-07-28 Nkk Corp Apparatus for production of dimethyl ether
JP2000103604A (en) * 1998-07-28 2000-04-11 Chiyoda Corp Preparation of reforming catalyst for hydrocarbon and molded product of magnesium oxide for forming the same catalyst support

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05208801A (en) * 1991-04-26 1993-08-20 Ube Ind Ltd Method for producing synthetic gas from methane-containing gas and carbon dioxide-containing gas
WO1993010069A1 (en) * 1991-11-11 1993-05-27 Nkk Corporation Process for producing dimethyl ether
JPH09505515A (en) * 1993-10-01 1997-06-03 ストザーズ,ウィリアム,アール. Improved thermodynamic separation
JPH08259203A (en) * 1995-03-17 1996-10-08 Sekiyu Shigen Kaihatsu Kk Production of synthesis gas by using carbon dioxide containing natural gas as raw material
JPH10182528A (en) * 1996-12-26 1998-07-07 Nkk Corp Production of dimethyl ether
JPH10182533A (en) * 1996-12-27 1998-07-07 Nkk Corp Production of dimethyl ether
JPH10195008A (en) * 1996-12-30 1998-07-28 Nkk Corp Apparatus for production of dimethyl ether
JP2000103604A (en) * 1998-07-28 2000-04-11 Chiyoda Corp Preparation of reforming catalyst for hydrocarbon and molded product of magnesium oxide for forming the same catalyst support

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008132467A (en) * 2006-11-28 2008-06-12 Korea Gas Corp Method of producing catalyst used for synthesizing dimethyl ether from synthesis gas containing carbon dioxide
JP2010530879A (en) * 2007-06-21 2010-09-16 ユニバーシティ オブ サザン カリフォルニア Conversion of carbon dioxide to dimethyl ether using methane or natural gas reforming.
WO2013113468A1 (en) * 2012-01-31 2013-08-08 Linde Aktiengesellschaft Method for producing dimethyl ether from methane
WO2013113467A1 (en) * 2012-01-31 2013-08-08 Linde Aktiengesellschaft Equilibrium direct synthesis of dme
US9090543B2 (en) 2012-01-31 2015-07-28 Linde Aktiengesellschaft Method for producing dimethyl ether from methane

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