JP2001239163A - アンモニア合成触媒 - Google Patents
アンモニア合成触媒Info
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- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/584—Recycling of catalysts
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- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高活性なアンモニア合成触媒を提供するこ
と。 【解決手段】 コバルト・モリブデン複合窒化物を主成
分とし、その表面を酸化させて不動態化させた後、還元
して再活性化させたものである。上記コバルト・モリブ
デン複合窒化物を主成分とするものは、モリブデン酸コ
バルト水和物を窒化したものである。アルカリ金属が添
加されたものは活性がさらに向上する。このアルカリ金
属が添加されたものはモリブデン酸コバルト水和物に硝
酸セシウム又は硝酸カリウムを添加した後、窒化したも
のである。そして、上記モリブデン酸コバルト水和物は
硝酸コバルトとモリブデン酸アンモニウムの水溶液を混
合し、この水溶液を加熱し、沸騰させて得たものであ
る。
と。 【解決手段】 コバルト・モリブデン複合窒化物を主成
分とし、その表面を酸化させて不動態化させた後、還元
して再活性化させたものである。上記コバルト・モリブ
デン複合窒化物を主成分とするものは、モリブデン酸コ
バルト水和物を窒化したものである。アルカリ金属が添
加されたものは活性がさらに向上する。このアルカリ金
属が添加されたものはモリブデン酸コバルト水和物に硝
酸セシウム又は硝酸カリウムを添加した後、窒化したも
のである。そして、上記モリブデン酸コバルト水和物は
硝酸コバルトとモリブデン酸アンモニウムの水溶液を混
合し、この水溶液を加熱し、沸騰させて得たものであ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はアンモニア合成触媒
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、アンモニアを合成するには、鉄を
主成分とし、アルミナ、酸化カリウムなどを助触媒とし
て添加した鉄系触媒が広く用いられている。
主成分とし、アルミナ、酸化カリウムなどを助触媒とし
て添加した鉄系触媒が広く用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、アンモニア合
成装置の建設経費、運転経費を低減するためには、アン
モニア合成活性が従来の鉄系触媒に比べてさらに高い触
媒が望まれている。本発明は、高活性なアンモニア合成
触媒を提供することを目的とする。
成装置の建設経費、運転経費を低減するためには、アン
モニア合成活性が従来の鉄系触媒に比べてさらに高い触
媒が望まれている。本発明は、高活性なアンモニア合成
触媒を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題は次の発明に
より解決される。第１の発明に係るアンモニア合成触媒
は、コバルト・モリブデン複合窒化物を主成分とするも
のであって、その表面を酸化させて不動態化させた後、
還元して再活性化させたものであることを特徴としてい
る。
より解決される。第１の発明に係るアンモニア合成触媒
は、コバルト・モリブデン複合窒化物を主成分とするも
のであって、その表面を酸化させて不動態化させた後、
還元して再活性化させたものであることを特徴としてい
る。
【０００５】第２の発明に係るアンモニア合成触媒は、
第１の発明において、アルカリ金属を含むものであるこ
とを特徴としている。
第１の発明において、アルカリ金属を含むものであるこ
とを特徴としている。
【０００６】第３の発明に係るアンモニア合成触媒は、
第１の発明において、コバルト・モリブデン複合窒化物
を主成分とするものが、モリブデン酸コバルト水和物を
窒化したものであることを特徴としている。
第１の発明において、コバルト・モリブデン複合窒化物
を主成分とするものが、モリブデン酸コバルト水和物を
窒化したものであることを特徴としている。
【０００７】第４の発明に係るアンモニア合成触媒は、
第２の発明において、コバルト・モリブデン複合窒化物
を主成分とするものが、モリブデン酸コバルト水和物に
硝酸セシウム又は硝酸カリウムを添加した後、窒化した
ものであることを特徴としている。
第２の発明において、コバルト・モリブデン複合窒化物
を主成分とするものが、モリブデン酸コバルト水和物に
硝酸セシウム又は硝酸カリウムを添加した後、窒化した
ものであることを特徴としている。
【０００８】第５の発明に係るアンモニア合成触媒は、
第３又は第４の発明において、モリブデン酸コバルト水
和物が、硝酸コバルトとモリブデン酸アンモニウムの水
溶液を混合し、この水溶液を加熱し、沸騰させて得たも
のであることを特徴としている。
第３又は第４の発明において、モリブデン酸コバルト水
和物が、硝酸コバルトとモリブデン酸アンモニウムの水
溶液を混合し、この水溶液を加熱し、沸騰させて得たも
のであることを特徴としている。
【０００９】アンモニア合成においては、鉄系触媒、ル
テニウム系触媒、モリブデン系触媒が高いアンモニア合
成活性を有することが知られているが、これらの中で、
モリブデン系触媒については、鉄系触媒やルテニウム系
触媒に比べて、触媒機能に関する研究例が少なく、高活
性触媒の開発はあまりなされていない。
テニウム系触媒、モリブデン系触媒が高いアンモニア合
成活性を有することが知られているが、これらの中で、
モリブデン系触媒については、鉄系触媒やルテニウム系
触媒に比べて、触媒機能に関する研究例が少なく、高活
性触媒の開発はあまりなされていない。
【００１０】このような状況にあって、本発明者らは、
モリブデンが窒化されると、比表面積が非常に大きくな
ることと、モリブデンとコバルト、ニッケル、鉄などの
遷移金属がバイメタル化することにより高活性を有する
ことに着目し、その研究を行った。その結果、コバルト
・モリブデン複合窒化物（Ｃｏ3 Ｍｏ3 Ｎ）が高活性触
媒としての機能を有することが判明した。この結果につ
いては、先に、特許出願（特願平１１−２７９７７２）
を行っている。
モリブデンが窒化されると、比表面積が非常に大きくな
ることと、モリブデンとコバルト、ニッケル、鉄などの
遷移金属がバイメタル化することにより高活性を有する
ことに着目し、その研究を行った。その結果、コバルト
・モリブデン複合窒化物（Ｃｏ3 Ｍｏ3 Ｎ）が高活性触
媒としての機能を有することが判明した。この結果につ
いては、先に、特許出願（特願平１１−２７９７７２）
を行っている。
【００１１】そして、さらに高活性な触媒を得るための
研究を重ねた結果、酸素を含むガス雰囲気中で、コバル
ト・モリブデン複合窒化物（Ｃｏ3 Ｍｏ3 Ｎ）の表面を
酸化して不動態化させた後、水素含有ガス雰囲気中で還
元して再活性化させる処理を施すと、極めて活性の高い
触媒が得られることが分かった。このような好結果をも
たらすメカニズムは定かでないが、再活性化処理により
表面構造が変化するためであると考えられる。
研究を重ねた結果、酸素を含むガス雰囲気中で、コバル
ト・モリブデン複合窒化物（Ｃｏ3 Ｍｏ3 Ｎ）の表面を
酸化して不動態化させた後、水素含有ガス雰囲気中で還
元して再活性化させる処理を施すと、極めて活性の高い
触媒が得られることが分かった。このような好結果をも
たらすメカニズムは定かでないが、再活性化処理により
表面構造が変化するためであると考えられる。
【００１２】さらに、コバルト・モリブデン複合窒化物
（Ｃｏ3 Ｍｏ3 Ｎ）を不動態化処理した後に再活性化処
理をしたものに、セシウム、カリウムなどのアルカリ金
属が含まれていると、その触媒活性はさらに著しく向上
する。これは、アルカリ金属が添加されることによっ
て、活性点に電子が供与され、又表面におけるアンモニ
ア被毒が緩和されて触媒活性が向上するためである。し
かし、アルカリ金属が過度に添加されると、逆に、触媒
活性が低下する。これは、アルカリ金属の添加によっ
て、比表面積が減少したり、一部がＭｏ2 ＮやＣｏにな
って完全なＣｏ3 Ｍｏ3 Ｎ相が形成されなくなったりす
るためである。
（Ｃｏ3 Ｍｏ3 Ｎ）を不動態化処理した後に再活性化処
理をしたものに、セシウム、カリウムなどのアルカリ金
属が含まれていると、その触媒活性はさらに著しく向上
する。これは、アルカリ金属が添加されることによっ
て、活性点に電子が供与され、又表面におけるアンモニ
ア被毒が緩和されて触媒活性が向上するためである。し
かし、アルカリ金属が過度に添加されると、逆に、触媒
活性が低下する。これは、アルカリ金属の添加によっ
て、比表面積が減少したり、一部がＭｏ2 ＮやＣｏにな
って完全なＣｏ3 Ｍｏ3 Ｎ相が形成されなくなったりす
るためである。
【００１３】なお、コバルト・モリブデン複合窒化物
（Ｃｏ3 Ｍｏ3 Ｎ）のモリブデンとコバルトの含有比
（Ｃｏ／Ｍｏモル比）は１／１程度であるのが好まし
い。Ｃｏ／Ｍｏモル比が１／１前後であると、安定した
触媒活性が長期間持続する。
（Ｃｏ3 Ｍｏ3 Ｎ）のモリブデンとコバルトの含有比
（Ｃｏ／Ｍｏモル比）は１／１程度であるのが好まし
い。Ｃｏ／Ｍｏモル比が１／１前後であると、安定した
触媒活性が長期間持続する。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明のアンモニア合成触媒に係
る製造方法の一例を示せば、次の通りである。 （１）前駆体の製造 モリブデン酸アンモニウム（（ＮＨ4 ）6 Ｍｏ7 Ｏ24・
４Ｈ2 Ｏ）と硝酸コバルト（Ｃｏ（ＮＯ3 ）2 ・６Ｈ2
Ｏ）の水溶液を混合し、加熱して煮沸する。生成した沈
殿物を濾過した後、乾燥し、モリブデン酸コバルト水和
物（ＣｏＭｏＯ 4 ｎＨ2 Ｏ）を得る。
る製造方法の一例を示せば、次の通りである。 （１）前駆体の製造 モリブデン酸アンモニウム（（ＮＨ4 ）6 Ｍｏ7 Ｏ24・
４Ｈ2 Ｏ）と硝酸コバルト（Ｃｏ（ＮＯ3 ）2 ・６Ｈ2
Ｏ）の水溶液を混合し、加熱して煮沸する。生成した沈
殿物を濾過した後、乾燥し、モリブデン酸コバルト水和
物（ＣｏＭｏＯ 4 ｎＨ2 Ｏ）を得る。
【００１５】そして、アルカリを含む触媒を製造する場
合には、次の工程が追加される。上記の方法によって得
たモリブデン酸コバルト水和物に、セシウム塩、カリウ
ム塩などのアルカリ金属塩の水溶液を含浸させた後、乾
燥させる。
合には、次の工程が追加される。上記の方法によって得
たモリブデン酸コバルト水和物に、セシウム塩、カリウ
ム塩などのアルカリ金属塩の水溶液を含浸させた後、乾
燥させる。
【００１６】（２）窒化処理 上記のようにして製造された前駆体（モリブデン酸コバ
ルト水和物、又はモリブデン酸コバルト水和物にアルカ
リが添加されたもの）をアンモニア雰囲気の中に置き、
所定の昇温速度で所定温度まで加熱した後、その温度で
所定時間以上保持する。具体的な窒化条件の一例を示せ
ば、例えば、昇温速度を５Ｋ／minにして９７３Ｋまで
加熱し、９７３Ｋで６時間保持する。この処理により、
コバルト・モリブデン複合窒化物（Ｃｏ3 Ｍｏ3 Ｎ）を
主成分とするものが得られる。この窒化物は高活性触媒
としての機能を有する。
ルト水和物、又はモリブデン酸コバルト水和物にアルカ
リが添加されたもの）をアンモニア雰囲気の中に置き、
所定の昇温速度で所定温度まで加熱した後、その温度で
所定時間以上保持する。具体的な窒化条件の一例を示せ
ば、例えば、昇温速度を５Ｋ／minにして９７３Ｋまで
加熱し、９７３Ｋで６時間保持する。この処理により、
コバルト・モリブデン複合窒化物（Ｃｏ3 Ｍｏ3 Ｎ）を
主成分とするものが得られる。この窒化物は高活性触媒
としての機能を有する。
【００１７】（３）再度活性化処理 上記のようにして得たコバルト・モリブデン複合窒化物
（Ｃｏ3 Ｍｏ3 Ｎ）を主成分とするものを酸化して不動
態化した後、還元して再度活性化する。例えば、Ｏ2 １
％、Ｈｅ９９％程度の酸素を含むガス雰囲気中で、一度
酸化して不動態化した後、アンモニア合成の反応ガスと
同じ組成に調整された混合ガス（Ｎ2 ＋３Ｈ2 ）中で、
８７３Ｋで６時間保持する。この処理により、活性が極
めて高い触媒が得られる。
（Ｃｏ3 Ｍｏ3 Ｎ）を主成分とするものを酸化して不動
態化した後、還元して再度活性化する。例えば、Ｏ2 １
％、Ｈｅ９９％程度の酸素を含むガス雰囲気中で、一度
酸化して不動態化した後、アンモニア合成の反応ガスと
同じ組成に調整された混合ガス（Ｎ2 ＋３Ｈ2 ）中で、
８７３Ｋで６時間保持する。この処理により、活性が極
めて高い触媒が得られる。
【００１８】
【実施例】上記の方法によって製造した各触媒を使用し
てアンモニア合成を行い、アンモニア合成活性を測定し
た。
てアンモニア合成を行い、アンモニア合成活性を測定し
た。
【００１９】（実施例１） （触媒の製造）モリブデン酸アンモニウム（（ＮＨ4 ）
6 Ｍｏ7 Ｏ24・４Ｈ2 Ｏ）と硝酸コバルト（Ｃｏ（ＮＯ
3 ）2 ・６Ｈ2 Ｏ）の水溶液を混合し、煮沸することに
より生成した沈殿物を濾過した後、乾燥し、モリブデン
酸コバルト水和物（ＣｏＭｏＯ 4 ｎＨ2 Ｏ）を主成分と
するものを得た。
6 Ｍｏ7 Ｏ24・４Ｈ2 Ｏ）と硝酸コバルト（Ｃｏ（ＮＯ
3 ）2 ・６Ｈ2 Ｏ）の水溶液を混合し、煮沸することに
より生成した沈殿物を濾過した後、乾燥し、モリブデン
酸コバルト水和物（ＣｏＭｏＯ 4 ｎＨ2 Ｏ）を主成分と
するものを得た。
【００２０】これをアンモニア気流下で、５Ｋ／minの
昇温速度で９７３Ｋまで加熱し、９７３Ｋで６時間保持
した。この処理により、コバルト・モリブデン複合窒化
物（Ｃｏ3 Ｍｏ3 Ｎ）を主成分とするものを得た。この
窒化物をアンモニア合成活性を測定する触媒の一つとし
た。
昇温速度で９７３Ｋまで加熱し、９７３Ｋで６時間保持
した。この処理により、コバルト・モリブデン複合窒化
物（Ｃｏ3 Ｍｏ3 Ｎ）を主成分とするものを得た。この
窒化物をアンモニア合成活性を測定する触媒の一つとし
た。
【００２１】上記窒化物の一部をＯ2 １％、Ｈｅ９９％
のガス中で、一度酸化して不動態化した後、水素と窒素
の混合ガス（Ｎ2 ＋３Ｈ2 ）中で、８７３Ｋで６時間保
持して再活性化処理を施し、再活性化処理触媒を得た。
のガス中で、一度酸化して不動態化した後、水素と窒素
の混合ガス（Ｎ2 ＋３Ｈ2 ）中で、８７３Ｋで６時間保
持して再活性化処理を施し、再活性化処理触媒を得た。
【００２２】（アンモニア合成実験）実験装置に上記各
触媒０．４ｇを充填し、反応ガス（Ｎ2 ＋Ｈ2 混合ガ
ス）を６０ｍｌ／ｍｉｎの流量で流通させ、アンモニア
合成を行った。反応圧力は０．１ＭＰａ、反応温度は６
７３Ｋであった。そして、出口ガスを０．００２１６Ｎ
の希硫酸中に流通させてアンモニアを吸収させ、その吸
収液の電気伝導度の減少からアンモニア合成速度を求め
た。使用した触媒は再活性化処理をした触媒と再活性化
処理をしなかった触媒（無処理触媒）の２種類であっ
た。
触媒０．４ｇを充填し、反応ガス（Ｎ2 ＋Ｈ2 混合ガ
ス）を６０ｍｌ／ｍｉｎの流量で流通させ、アンモニア
合成を行った。反応圧力は０．１ＭＰａ、反応温度は６
７３Ｋであった。そして、出口ガスを０．００２１６Ｎ
の希硫酸中に流通させてアンモニアを吸収させ、その吸
収液の電気伝導度の減少からアンモニア合成速度を求め
た。使用した触媒は再活性化処理をした触媒と再活性化
処理をしなかった触媒（無処理触媒）の２種類であっ
た。
【００２３】実験結果は表１に示す。この表によれば、
再活性化処理をした触媒は無処理のものに対して約３．
６倍の活性を示している。このように、コバルト・モリ
ブデン複合窒化物（Ｃｏ3 Ｍｏ3 Ｎ）を再活性化処理す
ると、触媒活性が著しく向上する。
再活性化処理をした触媒は無処理のものに対して約３．
６倍の活性を示している。このように、コバルト・モリ
ブデン複合窒化物（Ｃｏ3 Ｍｏ3 Ｎ）を再活性化処理す
ると、触媒活性が著しく向上する。
【００２４】
【表１】
【００２５】（実施例２） （触媒の製造）モリブデン酸アンモニウム（（ＮＨ4 ）
6 Ｍｏ7 Ｏ24・４Ｈ2 Ｏ）と硝酸コバルト（Ｃｏ（ＮＯ
3 ）2 ・６Ｈ2 Ｏ）の水溶液を混合し、煮沸することに
より生成した沈殿物を濾過した後、乾燥し、モリブデン
酸コバルト水和物（ＣｏＭｏＯ 4 ｎＨ2 Ｏ）を主成分と
するものを得た。
6 Ｍｏ7 Ｏ24・４Ｈ2 Ｏ）と硝酸コバルト（Ｃｏ（ＮＯ
3 ）2 ・６Ｈ2 Ｏ）の水溶液を混合し、煮沸することに
より生成した沈殿物を濾過した後、乾燥し、モリブデン
酸コバルト水和物（ＣｏＭｏＯ 4 ｎＨ2 Ｏ）を主成分と
するものを得た。
【００２６】これに硝酸セシウムの水溶液を含浸させた
後、乾燥させた。セシウムの添加量はＣｓ：Ｍｏ（モル
比）＝０．００５：１〜０．１：１の範囲で種々変え、
セシウムの添加量の異なるものを調製した。
後、乾燥させた。セシウムの添加量はＣｓ：Ｍｏ（モル
比）＝０．００５：１〜０．１：１の範囲で種々変え、
セシウムの添加量の異なるものを調製した。
【００２７】これらのものを、実施例１の場合と同条件
で窒化処理し、次いで、再活性化処理した。
で窒化処理し、次いで、再活性化処理した。
【００２８】（アンモニア合成実験）アンモニア合成は
実施例１の場合と同条件で行い、アンモニア合成活性を
測定した。なお、比較のために、再活性化処理をしなか
った触媒についても、アンモニア合成活性を測定した。
実施例１の場合と同条件で行い、アンモニア合成活性を
測定した。なお、比較のために、再活性化処理をしなか
った触媒についても、アンモニア合成活性を測定した。
【００２９】実験結果は図１に示す。図中、白抜きの記
号は再活性化処理触媒、黒塗りの記号は無処理触媒の結
果である。この図のように、再活性化処理触媒を使用し
た場合には、少量のセシウムを添加しただけで、アンモ
ニア合成活性は急激に増加し、その値は無処理触媒を使
用した場合の値を遥かに凌ぐ値となる。そして、活性は
Ｃｓ：Ｍｏ（モル比）＝２：１００付近で最大となる。
しかし、セシウムの添加量がさらに増加すると、活性は
低下する。
号は再活性化処理触媒、黒塗りの記号は無処理触媒の結
果である。この図のように、再活性化処理触媒を使用し
た場合には、少量のセシウムを添加しただけで、アンモ
ニア合成活性は急激に増加し、その値は無処理触媒を使
用した場合の値を遥かに凌ぐ値となる。そして、活性は
Ｃｓ：Ｍｏ（モル比）＝２：１００付近で最大となる。
しかし、セシウムの添加量がさらに増加すると、活性は
低下する。
【００３０】従って、好ましいセシウム添加量はＣｓ：
Ｍｏ（モル比）＝０．００５：１〜０．０３：１程度の
範囲である。
Ｍｏ（モル比）＝０．００５：１〜０．０３：１程度の
範囲である。
【００３１】次に、無処理触媒を使用した場合の結果と
比較してみると、無処理触媒を使用した場合には、アン
モニア合成活性はセシウムの添加量の増加にしたがっ
て、Ｃｓ：Ｍｏ（モル比）＝０．１：１付近まで漸次増
加する傾向を示しており、再活性化処理触媒を使用した
場合の結果に対し、際だった差異を示している。
比較してみると、無処理触媒を使用した場合には、アン
モニア合成活性はセシウムの添加量の増加にしたがっ
て、Ｃｓ：Ｍｏ（モル比）＝０．１：１付近まで漸次増
加する傾向を示しており、再活性化処理触媒を使用した
場合の結果に対し、際だった差異を示している。
【００３２】（実施例３） （触媒の調製）モリブデン酸アンモニウム（（ＮＨ4 ）
6 Ｍｏ7 Ｏ24・４Ｈ2 Ｏ）と硝酸コバルト（Ｃｏ（ＮＯ
3 ）2 ・６Ｈ2 Ｏ）の水溶液を混合し、煮沸することに
より生成した沈殿物を濾過した後、乾燥し、モリブデン
酸コバルト水和物（ＣｏＭｏＯ 4 ｎＨ2 Ｏ）を主成分と
するものを得た。これに硝酸カリウムの水溶液を含浸さ
せた後、乾燥させた。カリウムの添加量はＫ：Ｍｏ（モ
ル比）＝０．０２：１〜０．３：１の範囲で種々変え、
カリウムの添加量の異なるものを調製した。
6 Ｍｏ7 Ｏ24・４Ｈ2 Ｏ）と硝酸コバルト（Ｃｏ（ＮＯ
3 ）2 ・６Ｈ2 Ｏ）の水溶液を混合し、煮沸することに
より生成した沈殿物を濾過した後、乾燥し、モリブデン
酸コバルト水和物（ＣｏＭｏＯ 4 ｎＨ2 Ｏ）を主成分と
するものを得た。これに硝酸カリウムの水溶液を含浸さ
せた後、乾燥させた。カリウムの添加量はＫ：Ｍｏ（モ
ル比）＝０．０２：１〜０．３：１の範囲で種々変え、
カリウムの添加量の異なるものを調製した。
【００３３】これらの触媒を実施例１の場合と同条件で
窒化処理し、次いで、再活性化処理した。
窒化処理し、次いで、再活性化処理した。
【００３４】（アンモニア合成実験）実施例１の場合と
同じ条件で行い、アンモニア合成活性を測定した。な
お、比較のために、再活性化処理をしなかった触媒につ
いても、アンモニア合成活性を測定した。
同じ条件で行い、アンモニア合成活性を測定した。な
お、比較のために、再活性化処理をしなかった触媒につ
いても、アンモニア合成活性を測定した。
【００３５】実験結果は図２に示す。図中、白抜きの記
号は再活性化処理触媒、黒塗りの記号は無処理触媒の結
果である。この図のように、アンモニア合成活性は実施
例２（図１：セシウム添加触媒）とほぼ同様の傾向を示
した。再活性化処理触媒を使用した場合においては、ア
ンモニア合成活性はＫ：Ｍｏ（モル比）＝０．０５：１
付近で最大となった。そして、好ましいカリウム添加量
はＫ：Ｍｏ（モル比）＝０．０２：１〜０．０５：１程
度の範囲である。
号は再活性化処理触媒、黒塗りの記号は無処理触媒の結
果である。この図のように、アンモニア合成活性は実施
例２（図１：セシウム添加触媒）とほぼ同様の傾向を示
した。再活性化処理触媒を使用した場合においては、ア
ンモニア合成活性はＫ：Ｍｏ（モル比）＝０．０５：１
付近で最大となった。そして、好ましいカリウム添加量
はＫ：Ｍｏ（モル比）＝０．０２：１〜０．０５：１程
度の範囲である。
【００３６】（実施例４）実施例１〜実施例３で調製し
た各触媒について、反応圧力の効果を調べた。この実験
においては、反応温度を６７３Ｋとし、反応圧力を０．
１ＭＰａから３．１ＭＰａまで段階的に上げ、各段階の
アンモニア合成活性を測定した。この測定は実施例１の
場合と同じ方法で行った。おな、比較のために、工業用
二重促進鉄触媒（Ｆｅ・Ｋ2 Ｏ・Ａｌ2 Ｏ3 ）について
も、アンモニア合成活性を測定した。
た各触媒について、反応圧力の効果を調べた。この実験
においては、反応温度を６７３Ｋとし、反応圧力を０．
１ＭＰａから３．１ＭＰａまで段階的に上げ、各段階の
アンモニア合成活性を測定した。この測定は実施例１の
場合と同じ方法で行った。おな、比較のために、工業用
二重促進鉄触媒（Ｆｅ・Ｋ2 Ｏ・Ａｌ2 Ｏ3 ）について
も、アンモニア合成活性を測定した。
【００３７】この結果は図３に示す。図中、黒塗りの印
は促進剤を添加しなかった場合の結果を示す。又、添加
したアルカリ金属の添加量の表示は次のようにした。
は促進剤を添加しなかった場合の結果を示す。又、添加
したアルカリ金属の添加量の表示は次のようにした。
【００３８】 Ｃｓ2 ：セシウム添加量がＣｓ：Ｍｏ（モル比）＝０．０２：１ Ｃｓ10：セシウム添加量がＣｓ：Ｍｏ（モル比）＝０．１：１ 図３に示すように、反応加圧の上昇と共に活性が増加
し、鉄系触媒と類似の傾向を示した。これは、Ｃｏ3 Ｍ
ｏ3 Ｎ系触媒の表面が、鉄系触媒と同様に、水素により
被毒されにくいため、加圧することによって反応速度が
大きくなったものと考えられる。そして、適量のセシウ
ムを添加した触媒（Ｃｓ：Ｍｏ（モル比）＝０．００
２：１）を使用したときには、促進剤を添加しなかった
触媒や鉄系触媒を使用した場合に比べて非常に高いアン
モニア合成活性が得られた。
し、鉄系触媒と類似の傾向を示した。これは、Ｃｏ3 Ｍ
ｏ3 Ｎ系触媒の表面が、鉄系触媒と同様に、水素により
被毒されにくいため、加圧することによって反応速度が
大きくなったものと考えられる。そして、適量のセシウ
ムを添加した触媒（Ｃｓ：Ｍｏ（モル比）＝０．００
２：１）を使用したときには、促進剤を添加しなかった
触媒や鉄系触媒を使用した場合に比べて非常に高いアン
モニア合成活性が得られた。
【００３９】（実施例５）実施例１〜実施例３で調製し
た各触媒について、反応温度の効果を調べた。この実験
においては、反応圧力を３．１ＭＰａとし、反応温度を
５８８Ｋ〜６７３Ｋまで段階的に上げ、各段階のアンモ
ニア合成活性を測定した。この測定は実施例１の場合と
同じ方法で行った。
た各触媒について、反応温度の効果を調べた。この実験
においては、反応圧力を３．１ＭＰａとし、反応温度を
５８８Ｋ〜６７３Ｋまで段階的に上げ、各段階のアンモ
ニア合成活性を測定した。この測定は実施例１の場合と
同じ方法で行った。
【００４０】この結果は図４に示す。図中、黒塗りの印
は促進剤を添加しなかった場合の結果を示す。又、添加
したアルカリ金属の添加量の表示は次のようにした。 Ｃｓ2 ：セシウム添加量がＣｓ：Ｍｏ（モル比）＝０．０２：１ Ｃｓ10：セシウム添加量がＣｓ：Ｍｏ（モル比）＝０．１：１ Ｋ5 ：セシウム添加量がＫ：Ｍｏ（モル比）＝０．０５：１ Ｋ30：セシウム添加量がＫ：Ｍｏ（モル比）＝０．３：１
は促進剤を添加しなかった場合の結果を示す。又、添加
したアルカリ金属の添加量の表示は次のようにした。 Ｃｓ2 ：セシウム添加量がＣｓ：Ｍｏ（モル比）＝０．０２：１ Ｃｓ10：セシウム添加量がＣｓ：Ｍｏ（モル比）＝０．１：１ Ｋ5 ：セシウム添加量がＫ：Ｍｏ（モル比）＝０．０５：１ Ｋ30：セシウム添加量がＫ：Ｍｏ（モル比）＝０．３：１
【００４１】図４に示すように、反応温度の上昇と共に
活性が増加した。又、適量の促進剤が添加された触媒
（Ｃｓ2 、Ｋ5 ）を使用した場合には、非常に高いアン
モニア合成活性が得られた。
活性が増加した。又、適量の促進剤が添加された触媒
（Ｃｓ2 、Ｋ5 ）を使用した場合には、非常に高いアン
モニア合成活性が得られた。
【００４２】
【発明の効果】本発明に係る触媒は、コバルト・モリブ
デン複合窒化物を主成分とするもののの表面を酸化させ
て不動態化させた後、還元して再活性化させたものであ
るので、非常に高いアンモニア合成活性を有する。
デン複合窒化物を主成分とするもののの表面を酸化させ
て不動態化させた後、還元して再活性化させたものであ
るので、非常に高いアンモニア合成活性を有する。
【００４３】又、上記触媒にアルカリ金属が添加されて
いる場合には、その触媒活性がさらに著しく向上するの
で、極めて高いアンモニア合成活性を有する。
いる場合には、その触媒活性がさらに著しく向上するの
で、極めて高いアンモニア合成活性を有する。
【００４４】本発明の触媒を使用すれば、アンモニアの
転化率が向上し、効率のよいアンモニア合成を行うこと
ができる。このため、アンモニア合成装置が小型化さ
れ、装置の建設費及び運転費が低減される。
転化率が向上し、効率のよいアンモニア合成を行うこと
ができる。このため、アンモニア合成装置が小型化さ
れ、装置の建設費及び運転費が低減される。
【図１】セシウム添加量とアンモニア合成活性の関係を
示す図である。
示す図である。
【図２】カリウム添加量とアンモニア合成活性の関係を
示す図である。
示す図である。
【図３】反応圧力とアンモニア合成活性の関係を示す図
である。
である。
【図４】反応温度とアンモニア合成活性の関係を示す図
である。
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大久保 正和 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4G069 AA02 AA08 BB11A BB11B BB20A BB20B BC01A BC03A BC03B BC06A BC06B BC59A BC59B BC67A BC67B BD06A BD06B CB82 DA06 FA01 FB36 FB80
Claims (5)
- 【請求項１】 水素と窒素からアンモニアを合成する触
媒であり、コバルト・モリブデン複合窒化物を主成分と
するものであって、その表面を酸化させて不動態化させ
た後、還元して再活性化させたものであることを特徴と
するアンモニア合成触媒。 - 【請求項２】 アルカリを含むものであることを特徴と
する請求項１に記載のアンモニア合成触媒。 - 【請求項３】 コバルト・モリブデン複合窒化物を主成
分とするものが、モリブデン酸コバルト水和物を窒化し
たものであることを特徴とする請求項１に記載のアンモ
ニア合成触媒。 - 【請求項４】 コバルト・モリブデン複合窒化物を主成
分とするものが、モリブデン酸コバルト水和物に硝酸セ
シウム又は硝酸カリウムを添加した後、窒化したもので
あることを特徴とする請求項２に記載のアンモニア合成
触媒。 - 【請求項５】 モリブデン酸コバルト水和物が、硝酸コ
バルトとモリブデン酸アンモニウムの水溶液を混合し、
この水溶液を加熱し、沸騰させて得たものであることを
特徴とする請求項３又は請求項４に記載のアンモニア合
成触媒。
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|---|---|---|---|
| JP2000052660A JP4554752B2 (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | アンモニア合成触媒 |
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| JP2000052660A JP4554752B2 (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | アンモニア合成触媒 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2001239163A true JP2001239163A (ja) | 2001-09-04 |
| JP4554752B2 JP4554752B2 (ja) | 2010-09-29 |
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ID=18574141
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| JP2000052660A Expired - Lifetime JP4554752B2 (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | アンモニア合成触媒 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4554752B2 (ja) |
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| CN112295563A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-02-02 | 福州大学 | 一种打破合成氨反应限制性关系的Co基催化剂及其制备方法和应用 |
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-
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- 2000-02-29 JP JP2000052660A patent/JP4554752B2/ja not_active Expired - Lifetime
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