JP2001270705A - Method for steam reforming of hydrocarbon - Google Patents

Method for steam reforming of hydrocarbon

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JP2001270705A
JP2001270705A JP2000090648A JP2000090648A JP2001270705A JP 2001270705 A JP2001270705 A JP 2001270705A JP 2000090648 A JP2000090648 A JP 2000090648A JP 2000090648 A JP2000090648 A JP 2000090648A JP 2001270705 A JP2001270705 A JP 2001270705A
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catalyst
catalyst layer
steam reforming
steam
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JP2000090648A
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Japanese (ja)
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Tetsuya Fukunaga
哲也 福永
Tadashi Kesen
忠 氣仙
Takeji Takekoshi
岳二 竹越
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Idemitsu Kosan Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Kosan Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an industrially advantageous method for the steam reforming of hydrocarbon by the use of a catalyst capable of decreasing the deposition of carbon at a low steam/carbon ratio and having high activity and long-life comparable to those of the single use of a noble metal catalyst. SOLUTION: A hydrocarbon is reformed by a steam-reforming method comprising the supply of the hydrocarbon and steam to a catalyst layer. The catalyst layer is at least composed of an upstream catalyst layer composed of a heat-resistant ceramic material and a downstream catalyst layer containing at least one component selected from among ruthenium component, rhodium component and nickel component.

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】本発明は炭化水素の水蒸気改
質方法に関し、さらに詳しくは、炭化水素の水蒸気改質
活性を効率的に向上せしめる水蒸気改質方法に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for steam reforming hydrocarbons, and more particularly to a method for efficiently improving the steam reforming activity of hydrocarbons.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、環境問題から新エネルギー技術が
脚光を浴びており、この新エネルギー技術の一つとして
燃料電池が注目されている。この燃料電池は、水素と酸
素を電気化学的に反応させることにより、化学エネルギ
ーを電気エネルギーに変換するものであって、エネルギ
ーの利用効率が高いという特徴を有しており、民生用、
産業用あるいは自動車用などとして、実用化研究が積極
的になされている。この燃料電池には、使用する電解質
の種類に応じて、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体酸化物
型、固体高分子型などのタイプが知られている。一方、
水素源としては、メタノール、メタンを主体とする液化
天然ガス、この天然ガスを主成分とする都市ガス、天然
ガスを原料とする合成液体燃料、さらには石油系のLP
G、ナフサ、灯油などの石油系炭化水素油の使用が研究
されている。燃料電池を民生用や自動車用などに利用す
る場合、上記石油系炭化水素油は、保管及び取扱いが容
易である上、ガソリンスタンドや販売店など、供給シス
テムが整備されていることから、水素源として有利であ
る。この石油系炭化水素油を用いて水素を製造する場
合、一般に、該炭化水素油を、改質用触媒の存在下に水
蒸気改質する方法が用いられる。
2. Description of the Related Art In recent years, new energy technologies have been spotlighted due to environmental problems, and fuel cells have attracted attention as one of the new energy technologies. This fuel cell converts chemical energy into electric energy by electrochemically reacting hydrogen and oxygen, and has the feature of high energy use efficiency.
Practical research is being actively conducted for industrial or automotive use. As the fuel cell, types such as a phosphoric acid type, a molten carbonate type, a solid oxide type, and a solid polymer type are known according to the type of electrolyte used. on the other hand,
As a hydrogen source, liquefied natural gas mainly composed of methanol and methane, city gas mainly composed of natural gas, synthetic liquid fuel composed of natural gas as raw material, and petroleum LP
The use of petroleum hydrocarbon oils such as G, naphtha, and kerosene has been studied. When a fuel cell is used for consumer or automobile use, the petroleum hydrocarbon oil is easy to store and handle, and has a supply system such as a gas station or a store. It is advantageous as When hydrogen is produced using this petroleum-based hydrocarbon oil, generally, a method of steam-reforming the hydrocarbon oil in the presence of a reforming catalyst is used.

【0003】このような水蒸気改質処理においては、改
質用触媒として、従来、ニッケル系触媒や貴金属系触媒
を用いる方法が行われてきた。例えば、特公昭53−1
2817号公報には、金属ニッケル等を触媒活性成分と
し、アルミナ担体に担持したニッケル系触媒を用いる方
法が開示され、また、特公昭53−12817号公報や
特開昭56−91844号公報には、ロジウム、ルテニ
ウム、白金などをアルミナやジルコニアなどの担体に担
持した貴金属触媒を用いる方法が開示されている。しか
しながら、上記ニッケル触媒を用いる反応では、スチー
ム/カーボン比(H2 Oモル/C原子)を高比率にして
反応させなければカーボンの析出が大となり、触媒寿命
が短くなるという欠点を有する。また、貴金属触媒を用
いる反応では、スチーム/カーボン比を低い値にするこ
とができ、カーボンの析出を抑制でき、しかも触媒寿命
を長くすることができるという利点がある一方、貴金属
触媒は非常に高価であり触媒コストが高くなるという欠
点がある。特公昭40−22743号公報には、ニッケ
ル触媒を用いる場合に、目的の反応に応じて触媒層の上
流側と下流側とで、ニッケル含量及び助触媒のアルカリ
金属含量を異ならせ、このような触媒層を使用すること
によりカーボン析出を低減せしめる方法が開示されてい
る。しかしながら、この方法においても、スチーム/カ
ーボン比は依然として高いものであった。また、上記従
来の触媒はいずれも、燃料電池用水素の製造に用いる場
合、その触媒活性が実用的に十分でなく、更に高活性の
改質用触媒が望まれていた。
In such a steam reforming treatment, a method using a nickel-based catalyst or a noble metal-based catalyst as a reforming catalyst has been conventionally performed. For example, Japanese Patent Publication No. 53-1
Japanese Patent No. 2817 discloses a method of using a nickel-based catalyst supported on an alumina carrier using metal nickel or the like as a catalytic active component, and Japanese Patent Publication No. 53-12817 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-91844 disclose a method. A method using a noble metal catalyst in which rhodium, ruthenium, platinum or the like is supported on a carrier such as alumina or zirconia is disclosed. However, the reaction using the above nickel catalyst has a disadvantage in that unless the reaction is carried out at a high steam / carbon ratio (moles of H 2 O / C atoms), the precipitation of carbon becomes large and the catalyst life is shortened. In addition, a reaction using a noble metal catalyst has the advantages that the steam / carbon ratio can be made low, carbon deposition can be suppressed, and the catalyst life can be prolonged. However, there is a disadvantage that the catalyst cost is increased. Japanese Patent Publication No. 40-22743 discloses that when a nickel catalyst is used, the nickel content and the alkali metal content of the cocatalyst are made different between the upstream side and the downstream side of the catalyst layer according to the intended reaction. A method for reducing carbon deposition by using a catalyst layer is disclosed. However, even with this method, the steam / carbon ratio was still high. Further, when any of the above-mentioned conventional catalysts is used for producing hydrogen for fuel cells, the catalytic activity is not practically sufficient, and a reforming catalyst having higher activity has been desired.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
状況下でなされたものである。即ち、本発明は、低いス
チーム/カーボン比でカーボンの析出を少なくすること
ができ、また、貴金属触媒を単独で使用したのと同等以
上の高活性で長寿命の触媒を使用することによる、工業
的に有利な炭化水素の水蒸気改質方法を提供するもので
ある。
The present invention has been made under such circumstances. That is, the present invention can reduce the deposition of carbon at a low steam / carbon ratio, and can use industrially high-activity and long-life catalysts equivalent to or more than the use of a noble metal catalyst alone. The present invention provides a method for steam reforming hydrocarbons, which is advantageous in terms of efficiency.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定の成分からなる2
以上の触媒層からなる触媒、具体的には、炭化水素の分
解を行う前段触媒と炭化水素の改質を行う後段触媒を組
み合わせることにより、本発明の前記目的を達成しうる
ことを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成
したものである。すなわち、本発明は、触媒層に炭化水
素と水蒸気を供給して炭化水素を改質する水蒸気改質方
法において、該触媒層が、耐熱性セラミックスからなる
上流側触媒層と、ルテニウム成分、ロジウム成分及びニ
ッケル成分から選ばれる少なくとも1種を含有する下流
側触媒層とから少なくともなることを特徴とする炭化水
素の水蒸気改質方法を提供するものである。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies in view of the above-mentioned problems, and as a result, have found that a 2
It has been found that the object of the present invention can be achieved by combining a catalyst comprising the above catalyst layer, specifically, a first-stage catalyst for decomposing hydrocarbons and a second-stage catalyst for reforming hydrocarbons. The present invention has been completed based on such findings. That is, the present invention provides a steam reforming method for reforming hydrocarbons by supplying hydrocarbons and steam to a catalyst layer, wherein the catalyst layer comprises an upstream catalyst layer made of a heat-resistant ceramic, a ruthenium component and a rhodium component. And a downstream catalyst layer containing at least one selected from nickel components.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】本発明の水蒸気改質方法において
は、上流側に、耐熱性セラミックスからなる触媒(以
下、耐熱性セラミックス触媒ということがある)層を設
け、下流側にルテニウム成分、ロジウム成分及びニッケ
ル成分から選ばれる金属成分を含有する触媒(以下、ル
テニウム等担持触媒ということがある)層を設けてなる
触媒系を使用する。まず、下流側触媒層に用いられるル
テニウム等担持触媒について説明する。ルテニウム等担
持触媒は、担体に、少なくともルテニウム成分、ロジウ
ム成分及びニッケル成分から選ばれる金属成分を担持し
てなるものであるが、使用できる担体としては、シリ
カ、アルミナ、シリカ−アルミナ、チタニア、ジルコニ
ア、マグネシア、酸化亜鉛、白土、粘土及び珪藻土など
を挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、
二種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中で、
本発明においては、アルミナが好適である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the steam reforming method of the present invention, a catalyst layer (hereinafter sometimes referred to as a heat-resistant ceramic catalyst) made of a heat-resistant ceramic is provided on the upstream side, and a ruthenium component and rhodium are provided on the downstream side. A catalyst system provided with a catalyst (hereinafter sometimes referred to as a supported catalyst such as ruthenium) layer containing a metal component selected from a metal component and a nickel component is used. First, a supported catalyst such as ruthenium used for the downstream catalyst layer will be described. The supported catalyst such as ruthenium is obtained by supporting at least a metal component selected from a ruthenium component, a rhodium component and a nickel component on a carrier. Examples of usable carriers include silica, alumina, silica-alumina, titania, and zirconia. , Magnesia, zinc oxide, clay, clay and diatomaceous earth. These may be used alone,
Two or more kinds may be used in combination. Among these,
In the present invention, alumina is preferred.

【0007】担体に担持させる金属成分としては、ルテ
ニウム成分、ロジウム成分又はニッケル成分(以下、ル
テニウム成分等ということがある)があるが、ルテニウ
ム成分が特に好ましい。本発明においては、ルテニウム
成分として、担体上に金属換算で0.05〜5重量%担持
されることが好ましい。ルテニウム成分が0.05重量%
より少ない場合は、活性成分としての効果が十分でな
く、また5重量%を超える場合は担持量の増加に見合っ
た効果が得られず不経済である。この点から、担体上の
ルテニウム成分の担持量は、金属換算で0.05〜2重量
%、特に0.1〜2重量%であることが更に好ましい。ロ
ジウム成分についてもルテニウム成分と同様の担持量が
好ましいが、ニッケル成分については活性の面から金属
換算で2〜70重量%が好ましい。
The metal component supported on the carrier includes a ruthenium component, a rhodium component or a nickel component (hereinafter sometimes referred to as a ruthenium component), and a ruthenium component is particularly preferred. In the present invention, it is preferable that 0.05 to 5% by weight of a ruthenium component is supported on the carrier in terms of metal. Ruthenium component 0.05% by weight
If the amount is less, the effect as the active ingredient is not sufficient, and if it exceeds 5% by weight, the effect corresponding to the increase in the supported amount cannot be obtained, which is uneconomical. From this viewpoint, the amount of the supported ruthenium component on the carrier is more preferably 0.05 to 2% by weight, particularly 0.1 to 2% by weight in terms of metal. The rhodium component is preferably carried in the same amount as the ruthenium component, but the nickel component is preferably 2-70% by weight in terms of metal in terms of activity.

【0008】上記ルテニウム等担持触媒には、活性を高
め、耐熱性を向上させるなどの点から上記ルテニウム成
分等に更にジルコニウム成分及び/又はコバルト成分を
担持成分として含むことが好ましい。ジルコニウム成分
は、担体上にZrO2 換算で0.05〜20重量%担持さ
れることが好ましい。ジルコニウム成分が0.05重量%
より少ない場合は、活性成分としての効果が十分でな
く、また20重量%を超える場合は担持量の増加に見合
った効果が得られず不経済である。この点から、担体上
のジルコニウム成分の担持量は、ZrO2 換算で0.1〜
15重量%、特に1.0〜15重量%であることが好まし
い。コバルト成分は、コバルト原子(Co)と例えばル
テニウム原子(Ru)の原子比(Co/Ru)で0.01
〜30となる量とすることが好ましい。上記原子比が0.
01より小さい場合は、活性向上効果が十分に得られな
い場合がある。また、この原子比が30をこえる場合
は、相対的にルテニウムの量が減少し、改質触媒として
高い活性を保持することが困難となる場合がある。この
点から、上記原子比(Co/Ru)は0.1〜30、特に
0.1〜10であることが好ましい。
The ruthenium-supported catalyst preferably further contains a zirconium component and / or a cobalt component as a support component in the ruthenium component or the like from the viewpoints of enhancing activity and improving heat resistance. Zirconium component is preferably 0.05 to 20 wt% supported in terms of ZrO 2 on the support. 0.05% by weight of zirconium component
When the amount is less than the above, the effect as the active ingredient is not sufficient, and when it exceeds 20% by weight, the effect corresponding to the increase in the supported amount cannot be obtained, which is uneconomical. From this point, the loading amount of the zirconium component on the carrier is 0.1 to 0.1 in terms of ZrO 2.
It is preferably 15% by weight, especially 1.0 to 15% by weight. The cobalt component is 0.01 in atomic ratio (Co / Ru) of cobalt atom (Co) and, for example, ruthenium atom (Ru).
It is preferable to set the amount to be 30. The above atomic ratio is 0.
If it is smaller than 01, the activity improving effect may not be sufficiently obtained. When the atomic ratio exceeds 30, the amount of ruthenium relatively decreases, and it may be difficult to maintain high activity as a reforming catalyst. From this point, the atomic ratio (Co / Ru) is 0.1 to 30, especially
It is preferably 0.1 to 10.

【0009】ルテニウム等担持触媒には、活性を高め、
耐熱性を向上させるなどの点から、更に、アルカリ金属
成分、アルカリ土類金属成分及び希土類成分から選ばれ
る少なくとも1種を担持成分として含むことが好まし
い。アルカリ金属成分、アルカリ土類金属成分及び希土
類成分としては、Li,Na,K,Rb,Cs,Be、
Mg、Ca、Sr、Ba、Y、La、Ce、Pr、N
d、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、E
r、Tm、Yb、Lu等の各成分が挙げられるが、本発
明においては、高活性触媒の実現、耐熱性の向上などの
観点からマグネシウム成分が好ましく用いられる。上記
アルカリ金属成分、アルカリ土類金属成分及び希土類成
分は、担体上に酸化物換算で0.5〜20重量%担持され
ることが好ましい。上記金属成分が0.5重量%より少な
い場合は、活性成分としての効果が十分でなく、また2
0重量%を超える場合は担持量の増加に見合った効果が
得られず不経済である。この点から、担体上の上記金属
成分の担持量は、酸化物換算で0.5〜15重量%、特に
1〜10重量%であることが更に好ましい。
The activity of a supported catalyst such as ruthenium is enhanced,
From the viewpoint of improving heat resistance, it is preferable that at least one selected from the group consisting of an alkali metal component, an alkaline earth metal component, and a rare earth component is further contained as a support component. Examples of the alkali metal component, alkaline earth metal component and rare earth component include Li, Na, K, Rb, Cs, Be,
Mg, Ca, Sr, Ba, Y, La, Ce, Pr, N
d, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, E
Examples of each component include r, Tm, Yb, and Lu. In the present invention, a magnesium component is preferably used from the viewpoint of realizing a highly active catalyst and improving heat resistance. The alkali metal component, the alkaline earth metal component and the rare earth component are preferably supported on the carrier in an amount of 0.5 to 20% by weight in terms of oxide. When the content of the metal component is less than 0.5% by weight, the effect as the active component is not sufficient, and
If the amount exceeds 0% by weight, the effect corresponding to the increase in the supported amount cannot be obtained, which is uneconomical. From this point, the loading amount of the metal component on the carrier is more preferably 0.5 to 15% by weight, particularly preferably 1 to 10% by weight in terms of oxide.

【0010】本発明の方法において、上記金属成分を担
体に担持させる担持方法としては、特に制限はないが、
例えば、担体に、少なくとも、1種又は2種以上のルテ
ニウム、ロジウム及びニッケル(以下、ルテニウム化合
物等ということがある)と、必要に応じ、ジルコニウム
化合物及び/又はコバルト化合物と、さらに必要に応じ
1種又は2種以上のアルカリ金属化合物、アルカリ土類
金属化合物及び希土類元素化合物(好ましくは、1種又
は2種以上のマグネシウム化合物)とを溶解含有する溶
液を接触含浸させることによって担持させることができ
る。この担持に用いる溶液は、上記ルテニウム化合物等
を含有しているが、酸性、好ましくはpHが3以下、さ
らに好ましくはpH1.5以下に調整することが好まし
い。pHが3を超えるとそれぞれの化合物が沈殿した
り、ゲル状に凝集したりする傾向があるため、高分散担
持がしにくくなる。pHが3以下であると、ルテニウム
化合物等とジルコニウム化合物等とが互いに反応し、錯
体様の化合物を形成することによって優れた特性を発揮
するものと考えられる。この担持に用いる溶液の溶媒と
しては、例えば、水又は水を主成分とする水系溶媒やア
ルコール、エーテル等の有機溶媒であって、少なくと
も、上記金属化合物が溶解されるようなものであれば特
に制限はない。
In the method of the present invention, the method of supporting the metal component on a carrier is not particularly limited.
For example, at least one or more of ruthenium, rhodium and nickel (hereinafter sometimes referred to as a ruthenium compound), a zirconium compound and / or a cobalt compound, if necessary, It can be supported by contacting and impregnating a solution containing one or more kinds of alkali metal compounds, alkaline earth metal compounds and rare earth element compounds (preferably one or more magnesium compounds). . The solution used for this loading contains the ruthenium compound and the like, but is preferably adjusted to be acidic, preferably at pH 3 or less, more preferably at pH 1.5 or less. When the pH exceeds 3, the respective compounds tend to precipitate or agglomerate in a gel state, so that it is difficult to carry out high dispersion loading. When the pH is 3 or less, it is considered that the ruthenium compound and the like and the zirconium compound and the like react with each other to form a complex-like compound, thereby exhibiting excellent properties. As the solvent of the solution used for this support, for example, water or an aqueous solvent containing water as a main component, an alcohol, an organic solvent such as ether, and at least as long as the above metal compound is dissolved, No restrictions.

【0011】担持金属源としては、前記溶媒に溶解し得
るものであれば、その種類または形態について特に制限
はないが、たとえば下記のものを挙げることができる。
ルテニウム源として用いるルテニウム化合物としては、
例えば、三塩化ルテニウム等の各種のハロゲン化ルテニ
ウム、硝酸ルテニウム、ヘキサクロロルテニウム酸カリ
ウム等の各種のハロゲン化ルテニウム酸塩、テトラオク
ソルテニウム酸カリウム等の各種のルテニウム酸塩、四
酸化ルテニウム、ヘキサアンミンルテニウム三塩化物等
の各種のアンミン錯塩、ヘキサシアノルテニウム酸カリ
ウム等のシアノ錯塩などを挙げることができるが、これ
らに限定されるものではない。これら各種のルテニウム
化合物の中でも、工業的にも広く利用され、入手が容易
であることから、特に三塩化ルテニウムが好ましい。な
お、これらのルテニウム化合物は、1種単独で用いても
よいし、2種以上を併用してもよい。なお、ロジウム化
合物あるいはニッケル化合物についても、上記ルテニウ
ム化合物同様、各種のハロゲン化物、酸塩、アンミン錯
塩、シアノ錯塩等が用いられる。
The type and form of the supported metal source are not particularly limited as long as they can be dissolved in the above-mentioned solvent, and examples thereof include the following.
Ruthenium compounds used as ruthenium sources include:
For example, various ruthenium halides such as ruthenium trichloride, various ruthenium halides such as ruthenium nitrate and potassium hexachlororuthenate, various ruthenates such as potassium tetraoxoruthenate, ruthenium tetroxide, ruthenium hexaammine Examples thereof include, but are not limited to, various ammine complex salts such as trichloride, and cyano complex salts such as potassium hexacyanoruthenate. Among these various ruthenium compounds, ruthenium trichloride is particularly preferable because it is widely used industrially and easily available. These ruthenium compounds may be used alone or in combination of two or more. As for the rhodium compound or the nickel compound, various halides, acid salts, ammine complex salts, cyano complex salts and the like are used in the same manner as the above ruthenium compound.

【0012】ジルコニウム源として用いるジルコニウム
化合物についても同様に、一定の溶媒に溶解性を示すも
のや、塩酸等の酸や酸性化合物等を添加することによっ
て酸性とした溶媒中に溶解し、溶液となり得るものを使
用することができる。具体的には、例えば、四塩化ジル
コニウム等の各種のハロゲン化物またはこれらの部分加
水分解生成物,塩化ジルコニル(オキシ塩化ジルコニウ
ム)等の各種のオキシハロゲン化物、硫酸ジルコニル,
硝酸ジルコニウム,硝酸ジルコニル等の各種の酸素酸
塩、テトラオクソジルコニウム酸カリウム,ヘキサフル
オロジルコニウム酸ナトリウム等の各種のジルコニウム
酸塩、酢酸ジルコニウム,酢酸ジルコニル,蓚酸ジルコ
ニル,テトラオキサラトジルコニウム酸カリウム等の各
種の有機酸塩または有機系の配位化合物など、さらに
は、ジルコニウムのアルコキシド、水酸化物、各種の錯
塩などを挙げることができる。これら各種のジルコニウ
ム化合物のなかでも、特に、ジルコニウムのオキシ塩化
物が好ましく、例えば、ZrOCl2 ・nH2 OやZr
O(OH)Cl・nH 2 Oで表される水和物や、溶液の
状態で市販されているものなどが、ルテニウムと錯体様
化合物を生成しやすいことから、好適に用いることがで
きる。なお、これらのジルコニウム化合物は、1種単独
で用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
Zirconium used as zirconium source
Similarly, compounds exhibit solubility in certain solvents.
By adding an acid such as hydrochloric acid or an acidic compound, etc.
Use a solution that can be dissolved in a solvent
Can be used. Specifically, for example,
Various halides such as conium and their partial additions
Water decomposition product, zirconyl chloride (zirconium oxychloride)
Various oxyhalides such as zirconyl sulfate,
Various oxygen acids such as zirconium nitrate and zirconyl nitrate
Salt, potassium tetraoxozirconate, hexaflur
Various zirconium such as sodium odisilconate
Acid salt, zirconium acetate, zirconyl acetate, zirconium oxalate
Nil, potassium tetraoxalatozirconate, etc.
Some organic acid salts or organic coordination compounds,
Are zirconium alkoxides, hydroxides and various complex
Salts and the like can be mentioned. These various zirconium
Oxychlorination of zirconium
Are preferred, for example, ZrOClTwo・ NHTwoO or Zr
O (OH) Cl.nH TwoHydrates represented by O
Such as those that are commercially available in a state like ruthenium and complex
Because it is easy to produce a compound, it can be suitably used.
Wear. In addition, these zirconium compounds may be used alone.
Or two or more of them may be used in combination.

【0013】コバルト源として用いるコバルト化合物
も、同様に、一定の溶媒に溶解性を示すものや、塩酸等
の酸や酸性化合物等を添加することによってpHを調整
することで溶解することができる各種のものを使用する
ことができる。通常は溶解性の高い硝酸塩,塩化物等の
化合物が好適に用いられる。具体的には、硝酸第一コバ
ルト、塩基性硝酸コバルト、二塩化コバルト、硝酸ニッ
ケル、塩化ニッケル、これらの各種含水塩などを挙げる
ことができる。中でも、硝酸第一コバルト等が特に好ま
しい。なお、これらのコバルト化合物は1種単独で用い
てもよいし2種以上を併用してもよい。アルカリ金属
源、アルカリ土類金属源及び希土類元素源として用いる
金属化合物についても、同様に、一定の溶媒に溶解性を
示すものや、塩酸等の酸や酸性化合物等を添加すること
によって溶解し水溶液となりえるものを使用することが
できる。通常は、溶解性の高い硝酸塩、塩化物等の化合
物を好適に用いることができ、例えば、硝酸マグネシウ
ム、塩化マグネシウムなどを挙げることができる。これ
ら各種の金属化合物の中でも、硝酸マグネシウム及びこ
れらの各種含水塩を特に好適に用いることができる。な
お、これらの金属化合物は、1種単独で用いていもよい
し2種以上を併用してもよい。
Similarly, the cobalt compound used as a cobalt source may be soluble in a certain solvent or may be dissolved by adjusting the pH by adding an acid such as hydrochloric acid or an acidic compound. Can be used. Usually, highly soluble compounds such as nitrates and chlorides are preferably used. Specific examples include cobaltous nitrate, basic cobalt nitrate, cobalt dichloride, nickel nitrate, nickel chloride, and various hydrates thereof. Among them, cobaltous nitrate and the like are particularly preferable. These cobalt compounds may be used alone or in combination of two or more. Similarly, a metal compound used as an alkali metal source, an alkaline earth metal source, and a rare earth element source is dissolved in a certain solvent or dissolved by adding an acid or an acidic compound such as hydrochloric acid to an aqueous solution. Anything that can be used can be used. Usually, compounds having high solubility such as nitrates and chlorides can be suitably used, and examples thereof include magnesium nitrate and magnesium chloride. Among these various metal compounds, magnesium nitrate and various hydrates thereof can be particularly preferably used. These metal compounds may be used alone or in combination of two or more.

【0014】上記溶媒、ルテニウム化合物等や酸などの
各成分の添加、混合、溶解の順序及び方法については特
に制限はない。なお、溶解性の向上及びpHの調整のた
めに必要に応じて添加する酸としては、例えば、塩酸,
硫酸,硝酸等の無機酸、酢酸,蓚酸等の有機酸など各種
のものを適宜選定して使用すればよい。上記のように調
製した溶液と担体の接触による含浸担持操作は、常法に
従って行うことができる。例えば、各種の含浸法(加熱
含浸法,常温含浸法,真空含浸法,常圧含浸法,含浸乾
固法,ポアフィリング法等,またはこれらの任意の組み
合わせ法等)、浸漬法,軽度浸潤法,湿式吸着法,スプ
レー法,塗布法など,またはこれらの組み合わせ法など
を挙げることができ、溶液と担体とを接触させて担持さ
せる方法であればどのような方式であってもよい。また
本発明においては、この含浸担持,乾燥の一連の操作
を、少なくとも1回は行うことが必要だが、さらに必要
に応じて、これらの操作を複数回繰り返してもよい。こ
こで、用いる担体と溶液の量比は、目標とする活性金属
成分の担持率、用いる水溶液中の金属化合物の濃度、含
浸担持操作方法の種類、用いる担体の細孔容積や比表面
積等に応じて、適宜定めることができる。
There are no particular restrictions on the order and method of addition, mixing, and dissolution of the components such as the solvent, ruthenium compound, and acid. Acids added as needed for improving solubility and adjusting pH include, for example, hydrochloric acid,
Various substances such as inorganic acids such as sulfuric acid and nitric acid and organic acids such as acetic acid and oxalic acid may be appropriately selected and used. The impregnating and supporting operation by contacting the solution prepared as described above with a carrier can be performed according to a conventional method. For example, various impregnation methods (heating impregnation method, room temperature impregnation method, vacuum impregnation method, normal pressure impregnation method, impregnation drying method, pore filling method, or any combination thereof, etc.), immersion method, mild infiltration method , A wet adsorption method, a spray method, a coating method, etc., or a combination thereof, and any method may be used as long as the solution and the carrier are brought into contact with each other and supported. Further, in the present invention, it is necessary to perform the series of operations of the impregnation support and the drying at least once, but if necessary, these operations may be repeated a plurality of times. Here, the amount ratio of the carrier and the solution to be used depends on the target loading ratio of the active metal component, the concentration of the metal compound in the aqueous solution to be used, the type of the impregnation-supporting operation method, the pore volume and the specific surface area of the carrier to be used. And can be determined appropriately.

【0015】この接触操作(含浸担持操作)は、従来の
場合と同様に、大気圧下または減圧下(減圧排気下)で
好適に行うことができ、その際の操作温度としても特に
制限はなく、室温または室温付近でも行うことができる
し、必要に応じて加熱または加温し、例えば室温乃至8
0℃程度の温度でも好適に行うことができる。上記溶液
と担体との接触後の乾燥は、特に制限されないが、通
常、50〜150℃、好ましくは100〜120℃の範
囲で1時間以上行う。室温での風乾では、1昼夜(24
時間)程度行う。ただし、含浸担持方式によっては、多
くの水分が蒸発し、かなりの乾燥状態のものが得られる
ので、そのような場合には、必ずしも別途乾燥操作を施
さなくてもよい。焼成は行わなくてもよいが、行う場合
は常法に従って行うことができ、通常は空気中または空
気気流中で、300〜800℃、好ましくは300〜6
00℃の温度範囲で実施する。なお、空気の他に、純酸
素や酸素富化空気などの酸素含有ガスを代用したり併用
してもよい。焼成時間は、通常、1〜24時間程度で十
分である。
This contacting operation (impregnation carrying operation) can be suitably performed under atmospheric pressure or reduced pressure (under reduced pressure exhaustion) as in the conventional case, and the operating temperature at that time is not particularly limited. Can be carried out at or near room temperature, and if necessary, by heating or heating, for example, from room temperature to 8
It can be suitably performed even at a temperature of about 0 ° C. The drying after the contact between the solution and the carrier is not particularly limited, but is usually performed at 50 to 150 ° C, preferably 100 to 120 ° C for 1 hour or more. In air drying at room temperature, one day (24 hours)
Time) about. However, depending on the impregnation-supporting method, a large amount of water evaporates and a considerably dry state is obtained. In such a case, a separate drying operation is not necessarily required. The calcination may not be performed, but when it is performed, the calcination can be performed according to a conventional method.
It is performed in a temperature range of 00 ° C. In addition, oxygen-containing gas such as pure oxygen or oxygen-enriched air may be used in place of or in combination with air. Usually, a firing time of about 1 to 24 hours is sufficient.

【0016】以上のようにして得られるルテニウム等担
持触媒の形状については、特に制限はないが、例えば、
微粉末状、ビーズ状、ペレット状、板状等任意の形状を
採用することができる。以上のようにして得られる触媒
は、そのまま利用することもできるが、必要に応じて、
種々の適当な前処理を行って活性化してから触媒反応に
用いてもよい。この前処理は、常法に従って行うことが
でき、例えば水素等の還元剤によって適度に還元して、
ルテニウム成分等を高分散状態の金属状ルテニウム等に
して反応に供してもよい。なお、この水素還元による分
散金属化処理は、例えば、300〜850℃で水素の消
費が認められなくなるまで還元することが好ましい。
The shape of the supported catalyst such as ruthenium obtained as described above is not particularly limited.
Arbitrary shapes such as fine powder, beads, pellets, and plates can be adopted. The catalyst obtained as described above can be used as it is, but if necessary,
It may be activated by various appropriate pretreatments before use in the catalytic reaction. This pretreatment can be performed according to a conventional method, for example, by appropriately reducing with a reducing agent such as hydrogen,
The ruthenium component or the like may be converted into highly dispersed metallic ruthenium or the like and then subjected to the reaction. In the dispersion metallization treatment by hydrogen reduction, for example, reduction is preferably performed at 300 to 850 ° C. until consumption of hydrogen is not recognized.

【0017】次に、本発明において、上流側触媒として
用いられる耐熱性セラミックス触媒としては、シリカ、
アルミナ、炭化珪素、炭化タングステン、炭化モリブデ
ン、コージェライト、ジルコニア、チタニア等が挙げら
れる。本発明においては、このうち、アルミナが好まし
く用いられる。また、本発明においては、上記耐熱性セ
ラミックスに、活性を高めるなどの点から、アルカリ金
属成分、アルカリ土類金属成分及び希土類成分から選ば
れる少なくとも1種を担持することが好ましい。特に、
カリウム、ナトリウムなどのアルカリ金属成分を用いる
ことが好ましい。このようなアルカリ金属成分、アルカ
リ土類金属成分及び希土類成分としては、上記ルテニウ
ム等担持触媒に用いたものと同様のものを、同様に調製
して用いることができる。上記耐熱性セラミックス触媒
の形状については、特に制限はないが、例えば、微粉末
状、ビーズ状、ペレット状、板状等任意の形状をいずれ
も採用することができる。
Next, in the present invention, the heat-resistant ceramic catalyst used as the upstream catalyst includes silica,
Examples include alumina, silicon carbide, tungsten carbide, molybdenum carbide, cordierite, zirconia, and titania. In the present invention, alumina is preferably used. Further, in the present invention, it is preferable that at least one selected from an alkali metal component, an alkaline earth metal component, and a rare earth component is supported on the heat-resistant ceramic from the viewpoint of enhancing the activity. In particular,
It is preferable to use alkali metal components such as potassium and sodium. As such an alkali metal component, an alkaline earth metal component and a rare earth component, those similar to those used for the above-mentioned supported catalyst such as ruthenium can be prepared and used in the same manner. The shape of the heat-resistant ceramic catalyst is not particularly limited. For example, any shape such as a fine powder, a bead, a pellet, and a plate can be adopted.

【0018】本発明においては、耐熱性セラミックス触
媒からなる上流側触媒層を全触媒量の10〜50容量
%、好ましくは10〜30容量%とし、ルテニウム等担
持触媒からなる下流側触媒層を全触媒量の90〜50容
量%、好ましくは90〜70容量%とすることが本発明
の目的を達成するうえで好ましい。すなわち、上流側触
媒層の量が上記範囲より少ない場合は、炭化水素の分解
が十分でなく、カーボン析出を十分に抑制することがで
きない場合がある。また、下流側触媒層の量が上記範囲
より少ない場合は、水蒸気改質反応が不十分となり好ま
しくない場合がある。
In the present invention, the upstream catalyst layer made of a heat-resistant ceramic catalyst is used in an amount of 10 to 50% by volume, preferably 10 to 30% by volume of the total catalyst amount, and the downstream catalyst layer made of a supported catalyst such as ruthenium is entirely used. It is preferable that the amount of the catalyst be 90 to 50% by volume, preferably 90 to 70% by volume, in order to achieve the object of the present invention. That is, when the amount of the upstream catalyst layer is smaller than the above range, the decomposition of the hydrocarbon is not sufficient, and the carbon deposition may not be sufficiently suppressed. On the other hand, when the amount of the downstream catalyst layer is less than the above range, the steam reforming reaction may be insufficient, which is not preferable.

【0019】以下、水蒸気改質反応について説明する。
この反応に用いられる原料炭化水素としては、例えば、
メタン,エタン,プロパン,ブタン,ペンタン,ヘキサ
ン,ヘプタン,オクタン,ノナン,デカン等の炭素数が
1〜16程度の直鎖状または分岐状の飽和脂肪族炭化水
素、シクロヘキサン,メチルシクロヘキサン,シクロオ
クタン等の脂環族飽和炭化水素、単環及び多環芳香族炭
化水素、沸点範囲が300℃以下の都市ガス,LPG,
ナフサ,灯油等の各種の炭化水素を挙げることができ
る。本発明においては、上記炭化水素として特に灯油等
の分子量の大きい炭化水素からなる原料油を用いた場合
に効果が大きい。特に、硫黄分含有量が80重量ppm
以下のJIS1号灯油に適用するのが好ましい。このJ
IS1号灯油は、原油を常圧蒸留して得た粗灯油を脱硫
することにより得られる。該粗灯油は、通常硫黄分が多
く、そのままではJIS1号灯油とはならず、硫黄分を
低減させる必要がある。硫黄分を低減させる方法として
は、一般に工業的に実施されている水素化精製法で脱硫
処理するのが好ましい。
Hereinafter, the steam reforming reaction will be described.
As the raw material hydrocarbon used in this reaction, for example,
Linear or branched saturated aliphatic hydrocarbons having about 1 to 16 carbon atoms, such as methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, heptane, octane, nonane, decane, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclooctane, etc. Alicyclic saturated hydrocarbons, monocyclic and polycyclic aromatic hydrocarbons, city gas having a boiling range of 300 ° C. or less, LPG,
Examples include various hydrocarbons such as naphtha and kerosene. In the present invention, the effect is particularly large when a raw oil composed of a hydrocarbon having a high molecular weight such as kerosene is used as the hydrocarbon. In particular, the sulfur content is 80 ppm by weight.
It is preferably applied to the following JIS No. 1 kerosene. This J
IS-1 kerosene is obtained by desulfurizing crude kerosene obtained by distilling crude oil at normal pressure. The crude kerosene usually has a high sulfur content, and does not become JIS No. 1 kerosene as it is, and it is necessary to reduce the sulfur content. As a method for reducing the sulfur content, desulfurization treatment is preferably performed by a hydrorefining method generally used industrially.

【0020】また一般に、これらの原料炭化水素中に硫
黄分が存在する場合は、水蒸気改質工程に先立って脱硫
工程を通し、通常、硫黄分が0.1ppm程度以下になる
まで脱硫を行うことが好ましい。原料炭化水素中の硫黄
分が0.1ppm程度より多くなると、改質用触媒が失活
する原因となることがある。脱硫方法は特に限定されな
いが、水添脱硫,吸着脱硫などを適宜用いることができ
る。なお、水蒸気炭化水素と反応させる水蒸気としては
特に制限はない。炭化水素と水蒸気とを反応させる場
合、通常、スチーム/カーボン比が1.5〜10、好ま
しくは1.5〜5、さらに好ましくは2〜4となるよう
に炭化水素量と水蒸気量とを決定することが好ましい。
このようなスチーム/カーボン比とすることにより、水
素含有量の多い生成ガスを効率よく得ることができる。
In general, when sulfur is present in these raw material hydrocarbons, desulfurization is performed through a desulfurization step prior to the steam reforming step, usually until the sulfur content becomes about 0.1 ppm or less. Is preferred. When the sulfur content in the raw material hydrocarbon is more than about 0.1 ppm, it may cause deactivation of the reforming catalyst. Although the desulfurization method is not particularly limited, hydrodesulfurization, adsorption desulfurization and the like can be used as appropriate. The steam to be reacted with the steam hydrocarbon is not particularly limited. When reacting a hydrocarbon with water vapor, the amount of hydrocarbon and the amount of water vapor are usually determined so that the steam / carbon ratio becomes 1.5 to 10, preferably 1.5 to 5, and more preferably 2 to 4. Is preferred.
With such a steam / carbon ratio, a product gas having a high hydrogen content can be efficiently obtained.

【0021】反応温度は、通常、200〜900℃、好
ましくは250〜900℃、さらに好ましくは300〜
800℃である。反応圧力は、通常、0〜3MPa・
G、好ましくは0〜1MPa・Gである。特に、本発明
においては、上流側触媒層の温度を600〜800℃、
好ましくは700〜800℃とし、かつ下流側触媒層の
温度を400〜800℃、好ましくは500〜800℃
とする。これらの温度が上記範囲を逸脱すると、炭化水
素の分解や水蒸気改質反応が不十分となり好ましくない
場合がある。反応方式としては特に制限はないが、連続
流通式が好ましい。連続流通式を採用する場合、炭化水
素及び水蒸気の混合ガスの空間速度(GHSV)は、通
常、1,000〜100,000h-1、好ましくは2,
000〜50,000h-1、さらに好ましくは2,00
0〜40,000h-1である。
The reaction temperature is usually from 200 to 900 ° C, preferably from 250 to 900 ° C, more preferably from 300 to 900 ° C.
800 ° C. The reaction pressure is usually 0 to 3 MPa.
G, preferably 0 to 1 MPa · G. In particular, in the present invention, the temperature of the upstream catalyst layer is set to 600 to 800 ° C,
The temperature is preferably 700 to 800 ° C, and the temperature of the downstream catalyst layer is 400 to 800 ° C, preferably 500 to 800 ° C.
And If these temperatures deviate from the above ranges, hydrocarbon decomposition and steam reforming reactions become insufficient, which may be undesirable. The reaction system is not particularly limited, but a continuous flow system is preferred. When the continuous flow method is adopted, the space velocity (GHSV) of the mixed gas of hydrocarbon and steam is usually 1,000 to 100,000 h -1 , preferably 2,
000 to 50,000 h -1 , more preferably 2,000
0 to 40,000 h -1 .

【0022】反応形式としては、特に制限はなく、固定
床式,移動床式,流動床式などを挙げることができる。
反応器の形式としても特に制限はなく、例えば管型反応
器等を用いることができる。上記のような条件下で本発
明の方法を用いて炭化水素と水蒸気とを反応させること
により水素を含む混合物を得ることができ、燃料電池の
水素製造プロセスに好適に採用される。
The reaction system is not particularly limited, and examples thereof include a fixed bed system, a moving bed system and a fluidized bed system.
The type of the reactor is not particularly limited, and for example, a tubular reactor or the like can be used. By reacting a hydrocarbon with steam using the method of the present invention under the above conditions, a mixture containing hydrogen can be obtained, which is suitably employed in a hydrogen production process of a fuel cell.

【0023】[0023]

【実施例】次に、本発明を実施例により、さらに具体的
に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限
定されるものではない。触媒の調製 (1)触媒1 α−アルミナ成形体担体(3mm径の球状)20gを1
20℃で一晩乾燥し、更に500℃で2時間焼成して触
媒1を得た。 (2)触媒2 硝酸ナトリウム(NaNO3 )0.85gを4ミリリット
ルの水に溶解させ、これを含浸液とした。この含浸液
を、α−アルミナ成形体担体(3mm径の球状)20g
にポアフィリング法にて含浸担持した。担持後、担持触
媒を120℃の温度で1晩乾燥し、更に500℃で2時
間焼成して触媒2を得た。得られた触媒の組成分析によ
る金属元素の含有量は、Na:1.0重量%であった。
EXAMPLES Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Preparation of Catalyst (1) Catalyst 1 20 g of α-alumina molded article carrier (3 mm diameter sphere)
The catalyst was dried overnight at 20 ° C. and calcined at 500 ° C. for 2 hours to obtain a catalyst 1. (2) Catalyst 2 0.85 g of sodium nitrate (NaNO 3 ) was dissolved in 4 ml of water to obtain an impregnation liquid. 20 g of this impregnating liquid was applied to an α-alumina molded body carrier (spherical having a diameter of 3 mm).
Was impregnated and supported by a pore filling method. After loading, the supported catalyst was dried at a temperature of 120 ° C. overnight, and further calcined at 500 ° C. for 2 hours to obtain a catalyst 2. The content of the metal element by composition analysis of the obtained catalyst was Na: 1.0% by weight.

【0024】(3)触媒3 ジルコニウムのオキシ塩化物(ZrO(OH)Cl)の
水溶液(ZrO2 として35%含有、第一稀元素工業社
製:ZC−2)7.1gに、三塩化ルテニウム(RuC
3 ・nH2 O:Ru38%含有)0.66g、硝酸マ
グネシウム(Mg(NO3 )2 ・6H2 O)6.36
g、及び硝酸コバルト(Co(NO3 3・6H2 O)
2.47gを溶解し、溶液の総量を10ミリリットルと
した。この溶液を1時間以上スターラにて攪拌したもの
を含浸液とした。この含浸液を、α−アルミナ成形体担
体(3mm径の球状)50gにポアフィリング法にて含
浸担持した。担持後、担持触媒を120℃の温度で1晩
乾燥して触媒3を得た。 (4)触媒4 触媒3を、更に500℃で2時間焼成した以外は触媒3
の調製と同様の方法で触媒4を得た。
(3) Catalyst 3 Ruthenium trichloride was added to 7.1 g of an aqueous solution of zirconium oxychloride (ZrO (OH) Cl) (containing 35% as ZrO 2 , manufactured by Daiichi Rare Element Industry Co., Ltd .: ZC-2). (RuC
0.66 g of l 3 .nH 2 O: containing 38% of Ru, 6.36 of magnesium nitrate (Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O)
g, and cobalt nitrate (Co (NO 3) 3 · 6H 2 O)
2.47 g were dissolved to make the total amount of the solution 10 ml. A solution obtained by stirring this solution with a stirrer for 1 hour or more was used as an impregnating liquid. This impregnating liquid was impregnated and supported on 50 g of an α-alumina molded article carrier (spherical having a diameter of 3 mm) by a pore filling method. After loading, the supported catalyst was dried at a temperature of 120 ° C. overnight to obtain Catalyst 3. (4) Catalyst 4 Catalyst 3 was obtained except that catalyst 3 was further calcined at 500 ° C. for 2 hours.
Catalyst 4 was obtained in the same manner as in the preparation of

【0025】実施例1 触媒1 1.5ミリリットルを0.5〜1mm径に粉砕し内
径10mmの反応管上部に充填し、その下部に触媒3
2ミリリットルを同様に0.5〜1mm径に粉砕し充填し
た。反応管内で触媒を水素気流中で、600℃で1時間
水素による還元処理を行なった後、硫黄濃度0.1重量p
pm以下まで脱硫した市販のJIS1号灯油を原料油と
して用い、LHSV:9.6h-1、スチーム/カーボン比
(S/C)=1.5の条件でJIS1号灯油及び水蒸気
を反応管上部から導入し、触媒1層を700℃、触媒3
層を650℃として水蒸気改質反応を実施した。得られ
たガスをサンプリングしてガスクロマトグラフィーにて
その濃度を測定した。この結果をもとに、C1転化率を
下式により求めた。結果を第1表に示す。 C1転化率(%)=(A/B)×100 〔上記式において、A=COモル流量+CO2 モル流量
+CH4 モル流量(いずれも反応器出口における流
量)、B=反応器入口側の灯油の炭素モル流量であ
る。〕 また、燃焼−赤外線吸収法により、触媒3上のコーク析
出量を測定した。結果を第1表に示す。
Example 1 1.5 ml of catalyst 1 was pulverized to a diameter of 0.5 to 1 mm and charged in an upper portion of a reaction tube having an inner diameter of 10 mm.
Two milliliters were similarly crushed to a diameter of 0.5 to 1 mm and filled. After reducing the catalyst with hydrogen in a hydrogen stream at 600 ° C. for 1 hour in a reaction tube, the sulfur concentration was 0.1 wt.
JIS No. 1 kerosene desulfurized to pm or less was used as a raw material oil, and JIS No. 1 kerosene and steam were supplied from the top of the reaction tube under the conditions of LHSV: 9.6 h -1 and steam / carbon ratio (S / C) = 1.5. Introduce one layer of catalyst at 700 ° C, catalyst 3
The layer was heated to 650 ° C. to perform a steam reforming reaction. The obtained gas was sampled and its concentration was measured by gas chromatography. Based on this result, the C1 conversion was determined by the following equation. The results are shown in Table 1. C1 conversion rate (%) = (A / B) × 100 [where A = CO molar flow rate + CO 2 molar flow rate + CH 4 molar flow rate (both flow rates at the reactor outlet), B = kerosene at the reactor inlet side Is the carbon molar flow rate. The amount of coke deposited on the catalyst 3 was measured by a combustion-infrared absorption method. The results are shown in Table 1.

【0026】実施例2 実施例1において、反応管上部の触媒1を触媒2に代え
た以外は実施例1と同様にして水蒸気改質反応を実施し
C1転化率及びコーク析出量を求めた。結果を第1表に
示す。 実施例3 実施例1において、反応管下部の触媒3を触媒4に代え
た以外は実施例1と同様にして水蒸気改質反応を実施し
C1転化率を求めた。結果を第1表に示す。 比較例1 実施例1において、触媒1を使用せずに触媒3のみを用
いた以外は実施例1と同様にして水蒸気改質反応を実施
しC1転化率及びコーク析出量を求めた。結果を第1表
に示す。 比較例2 実施例3において、触媒1を使用せずに触媒4のみを用
いた以外は実施例3と同様にして水蒸気改質反応を実施
しC1転化率及びコーク析出量を求めた。結果を第1表
に示す。
Example 2 A steam reforming reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the catalyst 1 in the upper part of the reaction tube was replaced with the catalyst 2, and the C1 conversion rate and the coke deposition amount were determined. The results are shown in Table 1. Example 3 A steam reforming reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that the catalyst 3 at the lower part of the reaction tube was replaced with the catalyst 4, and the C1 conversion was determined. The results are shown in Table 1. Comparative Example 1 A steam reforming reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the catalyst 1 was not used and only the catalyst 3 was used, and the C1 conversion rate and the coke deposition amount were determined. The results are shown in Table 1. Comparative Example 2 In Example 3, a steam reforming reaction was carried out in the same manner as in Example 3 except that only Catalyst 4 was used without using Catalyst 1, and the C1 conversion rate and the coke deposition amount were obtained. The results are shown in Table 1.

【0027】[0027]

【表1】 [Table 1]

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明により、ニッケル系触媒を使用す
る場合よりも低いスチーム/カーボン比でカーボンの析
出を少なくすることができ、また、貴金属触媒を使用し
たのと同等以上の高活性で長寿命の触媒を使用すること
による、工業的に有用な炭化水素の水蒸気改質方法を提
供することができる。また、本発明により、改質用触媒
の使用量を低減することができ、低コスト化に資するこ
とができる。
According to the present invention, the deposition of carbon can be reduced at a lower steam / carbon ratio than when a nickel-based catalyst is used. By using a catalyst having a long life, an industrially useful method for steam reforming of hydrocarbons can be provided. Further, according to the present invention, the amount of the reforming catalyst used can be reduced, which can contribute to cost reduction.

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Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 触媒層に炭化水素と水蒸気を供給して炭
化水素を改質する水蒸気改質方法において、該触媒層
が、耐熱性セラミックスからなる上流側触媒層と、ルテ
ニウム成分、ロジウム成分及びニッケル成分から選ばれ
る少なくとも1種を含有する下流側触媒層とから少なく
ともなることを特徴とする炭化水素の水蒸気改質方法。
1. A steam reforming method for reforming hydrocarbons by supplying hydrocarbons and steam to a catalyst layer, said catalyst layer comprising an upstream catalyst layer made of a heat-resistant ceramic, a ruthenium component, a rhodium component and A steam reforming method for hydrocarbons, comprising at least a downstream catalyst layer containing at least one selected from nickel components.
【請求項2】 上流側触媒層の割合が全触媒量の10〜
50容量%、下流側触媒層の割合が全触媒量の90〜5
0容量%である請求項1記載の水蒸気改質方法。
2. The proportion of the upstream catalyst layer is 10 to 10% of the total amount of the catalyst.
50% by volume, the ratio of the downstream catalyst layer is 90 to 5% of the total catalyst amount.
The steam reforming method according to claim 1, wherein the content is 0% by volume.
【請求項3】 上流側触媒層が、耐熱性セラミックスに
アルカリ金属成分、アルカリ土類金属成分及び希土類元
素成分から選ばれる少なくとも1種を担持したものであ
る請求項1又は2に記載の水蒸気改質方法。
3. The steam reforming method according to claim 1, wherein the upstream catalyst layer comprises at least one selected from the group consisting of an alkali metal component, an alkaline earth metal component, and a rare earth element component, supported on a heat-resistant ceramic. Quality way.
【請求項4】 耐熱性セラミックスが、シリカ、アルミ
ナ、炭化珪素、炭化タングステン、炭化モリブデン、コ
ージェライト、ジルコニア及びチタニアから選ばれる少
なくとも1種である請求項1〜3のいずれかに記載の水
蒸気改質方法。
4. The steam reformer according to claim 1, wherein the heat-resistant ceramic is at least one selected from silica, alumina, silicon carbide, tungsten carbide, molybdenum carbide, cordierite, zirconia, and titania. Quality way.
【請求項5】 下流側触媒層が、アルミナ担体に少なく
ともルテニウム成分を担持した触媒からなる請求項1〜
4のいずれかに記載の水蒸気改質方法。
5. The downstream catalyst layer comprises a catalyst having at least a ruthenium component supported on an alumina carrier.
5. The steam reforming method according to any one of 4.
【請求項6】 下流側触媒層が、担持成分として更にジ
ルコニウム成分及び/又はコバルト成分を含む触媒から
なる請求項5記載の水蒸気改質方法。
6. The steam reforming method according to claim 5, wherein the downstream catalyst layer comprises a catalyst further containing a zirconium component and / or a cobalt component as a supported component.
【請求項7】 下流側触媒層が、担持成分として更にア
ルカリ金属成分、アルカリ土類金属成分及び希土類元素
成分から選ばれる少なくとも1種を含む触媒からなる請
求項5又は6に記載の水蒸気改質方法。
7. The steam reforming according to claim 5, wherein the downstream catalyst layer comprises a catalyst further containing at least one selected from the group consisting of an alkali metal component, an alkaline earth metal component and a rare earth element component as a supported component. Method.
【請求項8】 上流側触媒層の温度を600〜800℃
とし、かつ下流側触媒層の温度を400〜800℃とす
ることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の水
蒸気改質方法。
8. The temperature of the upstream catalyst layer is set at 600 to 800 ° C.
The steam reforming method according to any one of claims 1 to 7, wherein the temperature of the downstream catalyst layer is set to 400 to 800 ° C.
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