JP2002145604A - Method for producing hydrogen - Google Patents

Method for producing hydrogen

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JP2002145604A
JP2002145604A JP2000340509A JP2000340509A JP2002145604A JP 2002145604 A JP2002145604 A JP 2002145604A JP 2000340509 A JP2000340509 A JP 2000340509A JP 2000340509 A JP2000340509 A JP 2000340509A JP 2002145604 A JP2002145604 A JP 2002145604A
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Toshiya Wakatsuki
俊也 若月
Kiyoshi Inaba
清 稲葉
Yasumasa Morita
泰正 森田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stably produce hydrogen over a long period without depositing carbonaceous material at the time of producing a hydrogen-containing gas by reforming reaction under the optimum condition of a temperature of nearly 900 deg.C, a pressure of nearly 20 kg/cm2 and a steam/carbon ratio of nearly 1. SOLUTION: A reforming catalyst composed of a multiple oxide having a composition expressed by a formula, aM.bCo.cNi.dMg.eCa.fO (M represents manganese, molybdenum, rhodium or the like), and having M, Co and Ni, at least one kind of which is highly dispersed in the multiple oxide, is used.

Description

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

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】この発明は、メタン、天然ガ
ス、ナフサなどの炭化水素とスチーム(水蒸気)を反応
させて水素含有ガスを製造する方法に関し、低コストで
安定して水素の製造が行えるようにしたものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a hydrogen-containing gas by reacting a hydrocarbon such as methane, natural gas, and naphtha with steam (steam), and can stably produce hydrogen at low cost. It is like that.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、メタン、天然ガス、ナフサ、
石油ガス、重油、原油などの炭化水素とスチームとを反
応器に送り、改質用触媒の存在下、800〜1000℃
の温度で反応(リホーミング反応と言う。)させて、水
素と一酸化炭素を主成分とする改質ガスを生成せしめ、
ついでこの改質ガス中の水素を分離して水素を製造する
方法が知られている。そして、上記改質用触媒として
は、ニッケル/アルミナ触媒、ニッケル/マグネシア/
アルミナ触媒などが用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, methane, natural gas, naphtha,
A hydrocarbon such as petroleum gas, heavy oil, crude oil and steam are sent to a reactor, and 800 to 1000 ° C. in the presence of a reforming catalyst.
At a temperature of (reforming reaction) to produce a reformed gas containing hydrogen and carbon monoxide as main components.
Then, a method of producing hydrogen by separating hydrogen in the reformed gas is known. As the reforming catalyst, nickel / alumina catalyst, nickel / magnesia /
An alumina catalyst or the like is used.

【0003】このようにして製造された水素は、脱硫、
水素化精製、肥料製造、還元製鉄などの用途に使用され
ており、その用途における反応条件から圧力が20kg
/cm2(本明細書では、圧力は、すべてゲージ圧kg
/cm2Gで表記してある。)程度であることが好まし
いとされ、水素の使用者(購入者)からは高圧の水素が
望まれている事情がある。
[0003] The hydrogen thus produced is desulfurized,
Used for applications such as hydrorefining, fertilizer production, and reduction iron making.
/ Cm 2 (In this specification, all pressures are gauge pressure kg
/ Cm 2 G. ) Is preferable, and there is a situation that high-pressure hydrogen is desired by users (purchasers) of hydrogen.

【0004】ところで、このリホーミング反応による水
素の製造においては、反応時のエネルギー効率および装
置コストの点から、最適の反応条件があるとされてい
る。通常のリホーミング反応では、温度が600〜10
00℃、圧力が5〜30kg/cm2の範囲とされ、標
準的な反応は、温度が900℃、圧力が20kg/cm
2程度の条件で行われている。
[0004] By the way, in the production of hydrogen by the reforming reaction, it is said that there are optimal reaction conditions in view of energy efficiency and apparatus cost during the reaction. In a normal reforming reaction, a temperature of 600 to 10
00 ° C., the pressure is in the range of 5~30kg / cm 2, typical reaction temperature of 900 ° C., the pressure is 20 kg / cm
It is performed under about two conditions.

【0005】一方、リホーミング反応による水素製造プ
ラントでは、その運転コストならびに設備コストに大き
な影響を与える因子として、スチーム/カーボン比があ
る。このスチーム/カーボン比とは、原料の炭化水素中
の炭素1モルに対するスチーム(水)のモル数の比であ
る。このスチーム/カーボン比は、単純には化学等量の
1付近であることが好ましいことになる。
[0005] On the other hand, in a hydrogen production plant based on a reforming reaction, a steam / carbon ratio is a factor that greatly affects the operation cost and equipment cost. The steam / carbon ratio is a ratio of the number of moles of steam (water) to 1 mole of carbon in the raw material hydrocarbon. This steam / carbon ratio will preferably simply be around the chemical equivalent of 1.

【0006】したがって、温度900℃、圧力20kg
/cm2、スチーム/カーボン比1付近の反応条件でリ
ホーミング反応を行えば、最も好ましいことになる。し
かるに、温度900℃、圧力20kg/cm2、スチー
ム/カーボン比1付近の最適条件で反応を行わせようと
すると、従来の改質用触媒では、炭素質が多量に析出
し、反応を行わせることは不可能であった。
Therefore, a temperature of 900 ° C. and a pressure of 20 kg
It is most preferable to carry out the reforming reaction under the reaction conditions of about 1 / cm 2 and a steam / carbon ratio of about 1. However, if it is attempted to carry out the reaction under the optimum conditions of a temperature of 900 ° C., a pressure of 20 kg / cm 2 , and a steam / carbon ratio of about 1, in the conventional reforming catalyst, a large amount of carbonaceous material is precipitated and the reaction is carried out. That was impossible.

【0007】図1は、従来の改質用触媒を用いた場合の
反応温度900℃における反応圧力と、スチーム/カー
ボン比との関係を図示したもので、グラフ中の斜線を付
した領域は、炭素質の析出が許容値以下であって実用可
能の範囲であり、これ以外の領域は炭素質の析出が許容
値を越え実用不可能であることを示している。このグラ
フから、従来の改質用触媒を用い、温度900℃、圧力
20kg/cm2でスチーム/カーボン比が1近傍の条
件では実用上反応を行うことができないことがわかる。
FIG. 1 shows the relationship between the reaction pressure at a reaction temperature of 900 ° C. and the steam / carbon ratio in the case where a conventional reforming catalyst is used. The carbonaceous deposition is below the permissible value and is in a practicable range, and the other region indicates that the carbonaceous precipitation exceeds the permissible value and is not practical. From this graph, it can be seen that a reaction cannot be performed practically under the condition that the steam / carbon ratio is close to 1 at a temperature of 900 ° C. and a pressure of 20 kg / cm 2 using a conventional reforming catalyst.

【0008】このため、従来のリホーミング反応による
水素の製法では、スチーム/カーボン比を3以上として
運転しており、過剰のスチームを必要とし、製造コスト
が嵩み、かつ設備コストも高くつく欠点があった。
For this reason, the conventional method for producing hydrogen by the reforming reaction operates with a steam / carbon ratio of 3 or more, requires excessive steam, increases the production cost, and increases the equipment cost. was there.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】よって、本発明におけ
る課題は、リホーミング反応により温度900℃、圧力
20kg/cm2、スチーム/カーボン比1付近の最適
条件での水素含有ガスを製造する際に、炭素質の析出が
なく、長期間にわたって安定して低コストで製造できる
ようにすることにある。
Accordingly, an object of the present invention is to produce a hydrogen-containing gas under optimum conditions of a temperature of 900 ° C., a pressure of 20 kg / cm 2 and a steam / carbon ratio of about 1 by a reforming reaction. Another object of the present invention is to provide a stable and low-cost production for a long period without carbonaceous deposition.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】かかる課題は、以下に示
す改質用触媒を用いることにより解決できる。また、こ
の触媒を用いることで、圧力が5〜40kg/cm2
温度750〜950℃、スチーム/カーボン比1.3〜
3.0の広い条件範囲においても、炭素質の析出がな
く、経済的な水素の製造が可能となる。この改質用触媒
は、下記式で表される組成を有する複合酸化物からな
り、M、CoおよびNiの少なくとも1種が該複合酸化
物中で高分散化されているものである。 aM・bCo・cNi・dMg・eCa・fO (式中,a,b,c,d,eはモル分率であり,a+b
+c+d+e=1,0≦a≦0.1, 0.001≦
(b+c)≦0.3,0≦b≦0.3,0≦c≦0.
3,0.6≦(d+e)≦0.999,0<d≦0.9
99,0≦e≦0.999,f=元素が酸素と電荷均衡
を保つのに必要な数であり、Mは周期律表第6A族元
素,第7A族元素,Coおよび/またはNiを除く第8
族遷移元素,第1B族元素,第2B族元素,第4B族元
素,およびランタノイド元素の少なくとも1種類の元素
である。)
This problem can be solved by using the following reforming catalyst. Further, by using this catalyst, the pressure is 5 to 40 kg / cm 2 ,
Temperature 750-950 ° C, steam / carbon ratio 1.3-
Even in a wide condition range of 3.0, no carbonaceous material is deposited, and economical production of hydrogen becomes possible. This reforming catalyst is composed of a composite oxide having a composition represented by the following formula, and at least one of M, Co, and Ni is highly dispersed in the composite oxide. aM · bCo · cNi · dMg · eCa · fO (where a, b, c, d, and e are mole fractions and a + b
+ C + d + e = 1, 0 ≦ a ≦ 0.1, 0.001 ≦
(B + c) ≦ 0.3, 0 ≦ b ≦ 0.3, 0 ≦ c ≦ 0.
3,0.6 ≦ (d + e) ≦ 0.999,0 <d ≦ 0.9
99,0 ≦ e ≦ 0.999, f = the number of elements required to maintain charge balance with oxygen, M excluding Group 6A element, Group 7A element, Co and / or Ni 8th
It is at least one kind of group transition element, group 1B element, group 2B element, group 4B element, and lanthanoid element. )

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
まず、本発明の水素の製法に用いられる改質用触媒につ
いて説明する。この改質用触媒は、下記式で表される組
成を有する複合酸化物からなり、M、CoおよびNiの
少なくとも1種が該複合酸化物中で高分散化されている
ものである。 aM・bCo・cNi・dMg・eCa・fO (式中,a,b,c,d,eはモル分率であり,a+b
+c+d+e=1,0≦a≦0.1, 0.001≦
(b+c)≦0.3,0≦b≦0.3,0≦c≦0.
3,0.6≦(d+e)≦0.999,0<d≦0.9
99,0≦e≦0.999,f=元素が酸素と電荷均衡
を保つのに必要な数であり、Mは周期律表第6A族元
素,第7A族元素,Coおよび/またはNiを除く第8
族遷移元素,第1B族元素,第2B族元素,第4B族元
素,およびランタノイド元素の少なくとも1種類の元素
である。)
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail.
First, the reforming catalyst used in the method for producing hydrogen of the present invention will be described. This reforming catalyst is composed of a composite oxide having a composition represented by the following formula, and at least one of M, Co, and Ni is highly dispersed in the composite oxide. aM · bCo · cNi · dMg · eCa · fO (where a, b, c, d, and e are mole fractions and a + b
+ C + d + e = 1, 0 ≦ a ≦ 0.1, 0.001 ≦
(B + c) ≦ 0.3, 0 ≦ b ≦ 0.3, 0 ≦ c ≦ 0.
3,0.6 ≦ (d + e) ≦ 0.999,0 <d ≦ 0.9
99,0 ≦ e ≦ 0.999, f = the number of elements required to maintain charge balance with oxygen, M excluding Group 6A element, Group 7A element, Co and / or Ni 8th
It is at least one kind of group transition element, group 1B element, group 2B element, group 4B element, and lanthanoid element. )

【0012】なお、ここでの周期律表はIUPACによ
るものとする。ここでMは、マンガン、モリブデン、ロ
ジウム、ルテニウム、白金、パラジウム、銅、銀、亜
鉛、錫、鉛、ランタン、セリウムから選ばれる少なくと
も1種であることが好ましい。また、この組成におい
て、Mの含有量(a)は、0≦a≦0.10であり、好
ましくは0≦a≦0.05、さらに好ましくは0≦a≦
0.03である。Mの含有量(a)が0.10を越える
とリフォーミング反応の活性を低下させ不都合である。
Note that the periodic table here is based on IUPAC. Here, M is preferably at least one selected from manganese, molybdenum, rhodium, ruthenium, platinum, palladium, copper, silver, zinc, tin, lead, lanthanum, and cerium. Further, in this composition, the content (a) of M is 0 ≦ a ≦ 0.10, preferably 0 ≦ a ≦ 0.05, and more preferably 0 ≦ a ≦.
0.03. When the content (a) of M exceeds 0.10, the activity of the reforming reaction is lowered, which is disadvantageous.

【0013】コバルト含有量(b)は、0≦b≦0.3
であり、好ましくは、0≦b≦0.25、さらに好まし
くは0≦b≦0.20である。コバルト含有量(b)が
0.3を越えると後述する高分散化が阻害され、炭素質
析出防止効果が十分得られない。
The cobalt content (b) is 0 ≦ b ≦ 0.3
And preferably 0 ≦ b ≦ 0.25, and more preferably 0 ≦ b ≦ 0.20. When the cobalt content (b) exceeds 0.3, high dispersion described later is hindered, and the effect of preventing carbonaceous deposition cannot be sufficiently obtained.

【0014】ニッケル含有量(c)は、0≦b≦0.3
であり、好ましくは、0≦b≦0.25、さらに好まし
くは0≦b≦0.20である。ニッケル含有量(c)が
0.3を越えると後述する高分散化が阻害され、炭素質
析出防止効果が十分得られない。
The nickel content (c) is 0 ≦ b ≦ 0.3
And preferably 0 ≦ b ≦ 0.25, and more preferably 0 ≦ b ≦ 0.20. When the nickel content (c) exceeds 0.3, high dispersion described later is hindered, and the effect of preventing carbonaceous deposition cannot be sufficiently obtained.

【0015】また、コバルト含有量(b)とニッケル含
有量(c)との合計量(b+c)は、0.001≦b+
c≦0.3であり、好ましくは、0.001≦b+c≦
0.25、さらに好ましくは0.0001≦b+c≦
0.20である。合計含有量(b+c)が0.3を越え
ると後述する高分散化が阻害され、炭素質析出防止効果
が十分得られない。0.001未満では反応活性が低
い。
Further, the total amount (b + c) of the cobalt content (b) and the nickel content (c) is 0.001 ≦ b +
c ≦ 0.3, preferably 0.001 ≦ b + c ≦
0.25, more preferably 0.0001 ≦ b + c ≦
0.20. When the total content (b + c) exceeds 0.3, high dispersion described later is hindered, and the effect of preventing carbonaceous deposition cannot be sufficiently obtained. If it is less than 0.001, the reaction activity is low.

【0016】マグネシウム含有量(d)とカルシウム含
有量(e)との合計量(d+e)は、0.6≦(d+
e)≦0.9998であり、好ましくは0.70≦(d
+e)≦0.9998、さらに好ましくは0.77≦
(d+e)≦0.9998である。このうち、マグネシ
ウム含有量(d)は0<d≦0.999であり、好まし
くは0.20≦d≦0.9998、さらに好ましくは
0.37≦d≦0.9998であり、カルシウム含有量
(e)は0≦d<0.999、好ましくは0≦d≦0.
5、さらに好ましくは0≦d≦0.3であり、カルシウ
ムを欠くものであってもよい。
The total amount (d + e) of the magnesium content (d) and the calcium content (e) is 0.6 ≦ (d +
e) ≦ 0.9998, preferably 0.70 ≦ (d
+ E) ≤0.9998, more preferably 0.77≤
(D + e) ≦ 0.9998. Among these, the magnesium content (d) is 0 <d ≦ 0.999, preferably 0.20 ≦ d ≦ 0.9998, more preferably 0.37 ≦ d ≦ 0.9998, and the calcium content (E) is 0 ≦ d <0.999, preferably 0 ≦ d ≦ 0.
5, more preferably 0 ≦ d ≦ 0.3, and may be one lacking calcium.

【0017】マグネシウム含有量(d)とカルシウム含
有量(e)との合計量(d+e)は、M含有量(a)、
コバルト含有量(b)およびニッケル含有量(c)との
バランスで決められる。(d+e)は上記範囲内であれ
ばいかなる割合でもリホーミング反応に優れた効果を発
揮するが、カルシウム(e)とM(a)の含有量が多い
と炭素質析出の抑制に効果があるものの、マグネシウム
(d)が多い場合に比べて触媒活性が低い。よって、活
性を重視するのであれば、カルシウム含有量(e)が
0.5を越え、M含有量(a)が0.1を越えると活性
が低下するので好ましくない。
The total amount (d + e) of the magnesium content (d) and the calcium content (e) is the M content (a),
It is determined by the balance between the cobalt content (b) and the nickel content (c). (D + e) exhibits an excellent effect on the reforming reaction at any ratio as long as it is within the above range, but a large content of calcium (e) and M (a) is effective in suppressing carbonaceous precipitation. , The catalytic activity is lower than when magnesium (d) is high. Therefore, if the activity is emphasized, it is not preferable that the calcium content (e) exceeds 0.5 and the M content (a) exceeds 0.1 because the activity is reduced.

【0018】本発明における複合酸化物とは、MgO、
CaOが岩塩型結晶構造をとり、その格子に位置するM
gまたはCa原子の一部がCo、NiあるいはMに置換
した一種の固溶体であって、単相をなすものであり、各
元素の単独の酸化物の混合物を言うものではない。そし
て、本発明では、Co、NiおよびMの少なくとも1種
がこの複合酸化物中で高分散状態となっている。
The composite oxide in the present invention is MgO,
CaO has a rock salt type crystal structure, and M
It is a kind of solid solution in which a part of g or Ca atoms is replaced by Co, Ni or M, and forms a single phase, and does not mean a mixture of single oxides of each element. In the present invention, at least one of Co, Ni and M is in a highly dispersed state in the composite oxide.

【0019】本発明での分散とは、一般に触媒分野で定
義されているものであって、例えば「触媒講座 第5巻
触媒設計」第141頁(触媒学会編、講談社刊)など
にあるように、担持された金属の全原子数に対する触媒
表面に露出している原子数の比として定められるもので
ある。
The dispersion in the present invention is generally defined in the field of catalysts, and is, for example, as described in “Catalyst Course Vol. 5, Catalyst Design”, page 141 (edited by the Catalysis Society of Japan, published by Kodansha). And the ratio of the number of atoms exposed on the catalyst surface to the total number of atoms of the supported metal.

【0020】これを、本発明について図2の模式図によ
って具体的に説明すると、複合酸化物からなる触媒10
1の表面には活性中心となる半球状などの微小粒子10
2、102…が無数存在しており、この微小粒子102
は、後述する活性化(還元)処理後ではCoおよびMの
金属元素またはその化合物からなっている。この微小粒
子102をなすCo、NiあるいはMの金属元素または
その化合物の原子数をAとし、これらの原子のうち粒子
102の表面に露出している原子の数をBとすると、B
/Aが分散度となる。
This will be described in detail with reference to the schematic diagram of FIG. 2 of the present invention.
On the surface of 1, microparticles 10 such as hemispheres serving as active centers
2, 102... Are present innumerably.
Is composed of Co and M metal elements or compounds thereof after the activation (reduction) treatment described later. Assuming that the number of atoms of the metal element of Co, Ni or M or the compound thereof constituting the microparticle 102 is A, and the number of atoms of these atoms exposed on the surface of the particle 102 is B,
/ A is the degree of dispersion.

【0021】触媒反応に関与するのは、微小粒子102
の表面に露出している原子であると考えれば、分散度が
1に近いものは多くの原子がその表面に分布することに
なって、活性中心が増加し、高活性となりうると考えら
れる。また、微小粒子102の粒径が限りなく小さくな
れば、微小粒子102をなす原子の大部分は、粒子10
2表面に露出することになって、分散度は1に近づく。
したがって、微小粒子102の粒径が分散度を表す指標
にもなりうる。
It is the fine particles 102 that participate in the catalytic reaction.
If it is considered that the atoms are exposed on the surface, many atoms are distributed on the surface if the dispersity is close to 1, so that the number of active centers is increased, and it is considered that the atoms can be highly active. Also, if the particle diameter of the microparticles 102 becomes infinitely small, most of the atoms forming the microparticles 102 will become particles 10
As a result, the degree of dispersion approaches one.
Therefore, the particle size of the fine particles 102 can be an index indicating the degree of dispersion.

【0022】本発明で用いられる触媒では、微細粒子1
02の径は種々の測定法、例えばX線回析法などの測定
限界の3.5nm未満であり、このことから分散度が高
く、高分散状態であると言うことができる。このため、
反応に関与するコバルト、ニッケルあるいはMの原子数
が増加し、高活性となって、反応が化学量論的に進行
し、炭素質(カーボン)の析出が防止される。
In the catalyst used in the present invention, fine particles 1
The diameter of 02 is less than the measurement limit of 3.5 nm in various measurement methods, for example, an X-ray diffraction method, and it can be said that the dispersion has a high degree of dispersion and a high dispersion state. For this reason,
The number of atoms of cobalt, nickel or M involved in the reaction increases, the activity becomes high, the reaction proceeds stoichiometrically, and the deposition of carbonaceous (carbon) is prevented.

【0023】このような改質用触媒を製造する方法とし
ては、上述のコバルト、ニッケルあるいはMの高分散化
状態を得ることができる調製法であれば、いかなる方法
でもよいが、特に好ましい調製法としては、含浸担持
法、共沈法、ゾルーゲル法(加水分解法)、均一沈澱法
などが挙げられ、また本出願人が先に特許出願した特願
平6−301645号(特開平8−131835号公報
参照)に開示の調製法を用いることもできる。
As a method for producing such a reforming catalyst, any method may be used as long as it can obtain the above-mentioned highly dispersed state of cobalt, nickel or M, but a particularly preferable method is Examples thereof include an impregnation-supporting method, a coprecipitation method, a sol-gel method (hydrolysis method), a uniform precipitation method, and the like. Further, Japanese Patent Application No. 6-301645 filed earlier by the present applicant (Japanese Patent Application Laid-open No. Can be used.

【0024】例えば、共沈法によって調製するには、ま
ずコバルト、ニッケル、マグネシウム、カルシウム、周
期律表第6A族元素、第7A族元素、Coおよび/また
はNiを除く第8族遷移元素、第1B族元素、第2B族
元素、第4B族元素およびランタノイド元素の酢酸塩な
どの有機塩や、硝酸塩などの無機塩といった水溶性塩類
を水に溶解した完全な水溶液とする。この水溶液を撹拌
しながら20〜120℃、好ましくは40〜100℃で
沈でん剤を加えて沈でん物を生成させる。触媒成分を高
度に分散させるには、沈でんを生成させる際に撹拌する
のが好ましく、沈でん物生成後も10分間以上撹拌して
沈でんの生成を完結させるのが好ましい。
For example, to prepare by the coprecipitation method, first, cobalt, nickel, magnesium, calcium, a group 6A element, a group 7A element, a group 8 transition element excluding Co and / or Ni, A complete aqueous solution is prepared by dissolving water-soluble salts such as organic salts such as acetates of Group 1B elements, Group 2B elements, Group 4B elements and lanthanoid elements, and inorganic salts such as nitrates in water. While the aqueous solution is being stirred, a precipitant is added at 20 to 120 ° C., preferably 40 to 100 ° C. to form a precipitate. In order to highly disperse the catalyst component, it is preferable to stir when generating the precipitate, and it is preferable to stir for 10 minutes or more after the formation of the precipitate to complete the formation of the precipitate.

【0025】沈でん剤には、ナトリウムおよび/または
カリウムの炭酸塩、炭酸水素塩、シュウ酸塩、水酸化物
が好ましい。また、炭酸アンモニウム、水酸化アンモニ
ウム、アンモニア(アンモニア水)なども沈でん剤とし
て使用できる。沈でん剤の添加によってpHが上昇し、
上記の成分からなる化合物が熱分解性水酸化物の形態で
沈でんする。混合物の最終pHは6以上であるのが好ま
しく、pHが8〜11の範囲がさらに好ましい。沈でん
物が得られたら、沈でん物をろ過後、水や炭酸アンモニ
ウム水溶液で洗浄を繰り返し、次にそれを100℃以上
の温度で乾燥する。次に、乾燥した沈でん物を、空気
中、500〜1500℃、好ましくは1000〜130
0℃で20時間焼成して熱分解性水酸化物の熱分解を行
い、目的の改質用触媒を得る。また、沈殿物を400〜
600℃で一次焼結し、これを成形した後さらに100
0〜1300℃で二次焼成して改質用触媒としてもよ
い。
Preferred sedimenting agents are sodium and / or potassium carbonates, bicarbonates, oxalates and hydroxides. Also, ammonium carbonate, ammonium hydroxide, ammonia (aqueous ammonia) and the like can be used as the precipitating agent. The addition of a sedimentation agent raises the pH,
The compound consisting of the above components precipitates in the form of a thermally decomposable hydroxide. The final pH of the mixture is preferably 6 or more, more preferably a pH in the range of 8-11. When a precipitate is obtained, the precipitate is filtered, washed repeatedly with water or an aqueous solution of ammonium carbonate, and then dried at a temperature of 100 ° C. or higher. Next, the dried sediment is put in air at 500 to 1500 ° C., preferably 1000 to 130 ° C.
By calcining at 0 ° C. for 20 hours, the thermally decomposable hydroxide is thermally decomposed to obtain a target reforming catalyst. In addition, the precipitate is 400 ~
Primary sintering at 600 ° C.
A secondary calcination at 0 to 1300 ° C. may be used as a reforming catalyst.

【0026】このようにして得られた触媒は、比表面積
が0.2〜5m2/gである。また、得られた触媒を粉
砕して、粉末として用いることもできるが、必要に応じ
て圧縮成型機により成型して、タブレット状として用い
ることもできる。また、これらの触媒を石英砂、アルミ
ナ、マグネシア、カルシア、その他の希釈剤と合わせて
用いることもできる。
The catalyst thus obtained has a specific surface area of 0.2 to 5 m 2 / g. The obtained catalyst can be pulverized and used as a powder. However, if necessary, the catalyst can be molded by a compression molding machine and used as a tablet. In addition, these catalysts can be used in combination with quartz sand, alumina, magnesia, calcia, and other diluents.

【0027】つぎに、本発明の水素の製造方法について
詳しく説明する。まず、予め改質用触媒の活性化処理を
行う。この活性化処理は触媒を水素ガスなどの還元性気
体の存在下で、500〜1000℃、好ましくは600
〜1000℃、さらに好ましくは650〜1000℃の
温度範囲で0.5〜30時間程度加熱することによって
行われる。還元性気体は窒素ガスなどの不活性ガスで希
釈されていてもよい。この活性化処理をリホーミング反
応を行う反応器内で行うこともできる。この活性化処理
により、図2での触媒101表面の微小粒子102、1
02…が還元されてCo、NiおよびMの少なくとも1
種が金属元素またはその化合物となり、触媒活性が発現
する。ここでの活性化処理は、従来のCo酸化物系触媒
の活性化よりも高温で行う。従来のCo酸化物系触媒で
はすべて500℃未満で行われており、このような高温
での活性化処理が上述の高分散化に寄与している可能性
がある。
Next, the method for producing hydrogen of the present invention will be described in detail. First, the reforming catalyst is activated in advance. In this activation treatment, the catalyst is heated in the presence of a reducing gas such as hydrogen gas at 500 to 1000 ° C., preferably 600 to 1000 ° C.
This is carried out by heating at a temperature in the range of 10001000 ° C., more preferably 6500〜1000 ° C., for about 0.5 to 30 hours. The reducing gas may be diluted with an inert gas such as nitrogen gas. This activation treatment can be performed in a reactor for performing a reforming reaction. By this activation treatment, the fine particles 102, 1 on the surface of the catalyst 101 in FIG.
02 is reduced to at least one of Co, Ni and M
The species becomes a metal element or its compound, and the catalytic activity is exhibited. The activation treatment here is performed at a higher temperature than the activation of the conventional Co oxide-based catalyst. All of the conventional Co oxide-based catalysts are performed at a temperature lower than 500 ° C., and such an activation treatment at a high temperature may contribute to the above-mentioned high dispersion.

【0028】図3は、本発明の製法の一例を実施するた
めの製造装置を示すものである。この例では、炭化水素
としてメタンを主成分とする天然ガスを用いたもので説
明を進める。原料ガスとしての天然ガスが、管1から予
熱炉2に送り込まれ、ここで300〜500℃に加熱さ
れ、管3を通り、脱硫器4に送られる。脱硫器4では、
別途導入された水素によって天然ガスに随伴される硫黄
分が除去され、脱硫された天然ガスは、管5を通り、別
途管6から供給されるスチームと合流して再度予熱炉2
に導入され、500〜600℃に加熱されて反応器7に
送り込まれる。反応器7の入口でのスチーム/カーボン
比は1.3〜2.5とされる。
FIG. 3 shows a manufacturing apparatus for carrying out an example of the manufacturing method of the present invention. In this example, the description will be given using natural gas containing methane as a main component as a hydrocarbon. Natural gas as a raw material gas is sent from a pipe 1 to a preheating furnace 2, where it is heated to 300 to 500 ° C., and is sent to a desulfurizer 4 through a pipe 3. In the desulfurizer 4,
The sulfur that accompanies the natural gas is removed by the separately introduced hydrogen, and the desulfurized natural gas passes through the pipe 5 and joins with the steam supplied from the separate pipe 6 to be re-heated.
And heated to 500 to 600 ° C. and sent to the reactor 7. The steam / carbon ratio at the inlet of the reactor 7 is between 1.3 and 2.5.

【0029】反応器7の底部には、バーナ8、8が取り
付けられており、このバーナ8、8には空気が管9か
ら、燃料(天然ガス)が管10からそれぞれ供給され、
反応器7内が反応に必要な温度に保たれるようになって
いる。反応器7には、上述の改質用触媒が充填された触
媒床7aが設けられている。この触媒床7aの形態は、
固定床、移動床、流動床などの任意の形態を選択でき
る。また、原料ガスの空間速度は、500〜20000
0/Hr、好ましくは1000〜100000/Hr、
さらに好ましくは1000〜70000/Hrの範囲と
される。反応器7の出口の温度は、750〜950℃、
好ましくは850〜900℃、圧力は、5〜40kg/
cm2、好ましくは15〜25kg/cm2とされる。
At the bottom of the reactor 7 are mounted burners 8, 8 to which air is supplied from a pipe 9 and fuel (natural gas) is supplied from a pipe 10, respectively.
The inside of the reactor 7 is maintained at a temperature required for the reaction. The reactor 7 is provided with a catalyst bed 7a filled with the above-mentioned reforming catalyst. The form of the catalyst bed 7a is as follows.
Any form such as a fixed bed, a moving bed, and a fluidized bed can be selected. The space velocity of the raw material gas is 500 to 20,000.
0 / Hr, preferably 1000 to 100000 / Hr,
More preferably, it is in the range of 1000 to 70000 / Hr. The temperature at the outlet of the reactor 7 is 750-950 ° C.,
Preferably 850-900 ° C., pressure is 5-40 kg /
cm 2 , preferably 15 to 25 kg / cm 2 .

【0030】反応後の水素含有ガス(以下、改質ガスと
も言う。)は、その温度が750〜950℃、圧力が5
〜40kg/cm2であり、一酸化炭素と水素が約80
vol%を占め、残りが二酸化炭素、水蒸気、未反応の
メタンの組成を有しており、この改質ガスは、反応器7
から管11を経て第1熱交換器12に送られ、その熱が
回収される。
After the reaction, the hydrogen-containing gas (hereinafter also referred to as reformed gas) has a temperature of 750 to 950 ° C. and a pressure of 5 to 950 ° C.
4040 kg / cm 2 , carbon monoxide and hydrogen
vol.%, the balance having the composition of carbon dioxide, water vapor and unreacted methane.
Is sent to the first heat exchanger 12 through the pipe 11, and the heat is recovered.

【0031】第1熱交換器12で350〜450℃に冷
却された改質ガスは、つぎに高温シフトコンバータ13
に送られ、ここで触媒の存在下、ガス中の一酸化炭素が
水蒸気と反応して、水素と二酸化炭素に転換され、一酸
化炭素が0.5vol%以下、温度400〜500℃の
ガスとなって、管14から第2熱交換器15に送られ、
ここでさらに熱が回収され、冷却されて分離槽16に送
られる。分離槽16では、ガス中の水分が凝縮、除去さ
れる。
The reformed gas cooled to 350 to 450 ° C. in the first heat exchanger 12
Where, in the presence of a catalyst, carbon monoxide in the gas reacts with water vapor and is converted into hydrogen and carbon dioxide, and carbon monoxide is converted to a gas having a volume of 0.5 vol% or less and a temperature of 400 to 500 ° C. And sent from the pipe 14 to the second heat exchanger 15,
Here, heat is further recovered, cooled, and sent to the separation tank 16. In the separation tank 16, water in the gas is condensed and removed.

【0032】水分が除去されたガスは、管17を通り、
PSA装置18に送られ、ここで水素が分離、濃縮され
て、純度99〜99.99%、圧力5〜40kg/cm
2、温度30〜40℃の水素が製品として取り出され
る。PSA装置18は、周知の吸着剤、分離膜を用いた
圧力変動吸着法(プレッシャスイングアプソープショ
ン)によるもので、ここからの排出ガス(オフガス)
は、一酸化炭素、水素、メタン、二酸化炭素などを含
み、管19から燃料として反応器7のバーナ8、8に送
られる。
The gas from which water has been removed passes through a pipe 17 and
The hydrogen is sent to the PSA unit 18 where the hydrogen is separated and concentrated to a purity of 99 to 99.99% and a pressure of 5 to 40 kg / cm.
2. Hydrogen at a temperature of 30 to 40 ° C is extracted as a product. The PSA device 18 is based on a pressure swing adsorption method (pressure swing absorption) using a known adsorbent and a separation membrane, and exhaust gas (off gas) from the PSA device 18 is used.
Contains carbon monoxide, hydrogen, methane, carbon dioxide and the like, and is sent from a pipe 19 to the burners 8 and 8 of the reactor 7 as fuel.

【0033】一方、第2熱交換器15には、管20から
純水が送られ、ここで高温シフトコンバータ13からの
改質ガスと熱交換して加熱されたうえ、スチームドラム
21に送られ、ここで第1熱交換器12で回収された熱
によってさらに加熱されて、温度180〜310℃、圧
力10〜100kg/cm2のスチームとなって、管6
を経て管5に流れる原料の天然ガスと混合されて予熱炉
2に送られる。なお、過剰のスチームは、管22から分
岐されて系外に排出される。
On the other hand, pure water is sent from the pipe 20 to the second heat exchanger 15, where it is heated by exchanging heat with the reformed gas from the high-temperature shift converter 13 and then sent to the steam drum 21. Here, it is further heated by the heat recovered in the first heat exchanger 12 to form steam at a temperature of 180 to 310 ° C. and a pressure of 10 to 100 kg / cm 2 ,
Is mixed with the natural gas of the raw material flowing through the pipe 5 and sent to the preheating furnace 2. Excess steam is branched off from the pipe 22 and discharged out of the system.

【0034】図4は、本発明の水素の製法の第2の例を
実施するための装置を示すものである。この例のもの
は、原料の炭化水素として、油田随伴ガス、ナフサ、重
油などの主成分が炭素数3から8の炭化水素およびその
混合物(本発明では、重質炭化水素と言う。)を用いる
場合のもので、この例ではナフサを用いた例で説明を進
める。この例の製法は、ナフサを予めプレコンバータに
導入して予備転換して炭素数が2以下の軽質炭化水素に
転換したのち反応器に送るようになっている。このた
め、図4において、図3に示したものと同一構成部分に
は同一符号を付してその説明を省略する。
FIG. 4 shows an apparatus for carrying out the second example of the method for producing hydrogen of the present invention. In this example, as a raw material hydrocarbon, a hydrocarbon having a main component of 3 to 8 carbon atoms, such as oil accompanying gas, naphtha, and heavy oil, and a mixture thereof (in the present invention, referred to as heavy hydrocarbon). In this example, the description will be made using an example using naphtha. In the production method of this example, naphtha is introduced into a pre-converter in advance and pre-converted to be converted into a light hydrocarbon having 2 or less carbon atoms and then sent to a reactor. For this reason, in FIG. 4, the same components as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0035】原料のナフサが管1から予熱炉2に送ら
れ、加熱されて、気体状となって、管3から脱硫器4に
送られ、ここで随伴される硫黄分が脱硫される。脱硫器
4からのナフサは管5から再び予熱炉2に送られるがこ
のとき管6からのスチームがこれに混合される。予熱炉
2で温度400〜550℃に加熱されたナフサとスチー
ムとの混合物は、プレコンバータ22に送り込まれる。
The raw material naphtha is sent from a pipe 1 to a preheating furnace 2 where it is heated to be in a gaseous state and sent from a pipe 3 to a desulfurizer 4 where the accompanying sulfur is desulfurized. The naphtha from the desulfurizer 4 is sent again from the pipe 5 to the preheating furnace 2 where the steam from the pipe 6 is mixed therewith. The mixture of naphtha and steam heated to a temperature of 400 to 550 ° C. in the preheating furnace 2 is sent to the pre-converter 22.

【0036】プレコンバータ22には、公知のニッケル
系触媒が充填されており、温度400〜550℃、圧力
5.5〜55kg/cm2、スチーム/カーボン比1〜
4の条件で転換反応が進行するようになっており、ここ
でナフサが低質炭化水素のメタンに転換される。プレコ
ンバータ22から導出された低質炭化水素は、管23か
ら再度予熱炉2に送られるが、このとき管6から分岐し
た管24からのスチームがこれに混合される。低質炭化
水素とスチームとの混合ガスは予熱炉2で再度加熱され
て反応器7に供給される。反応器7以降の処理操作は、
先の天然ガスの例と同様である。
The pre-converter 22 is filled with a known nickel-based catalyst, and has a temperature of 400 to 550 ° C., a pressure of 5.5 to 55 kg / cm 2 , and a steam / carbon ratio of 1 to 1.
The conversion reaction proceeds under the conditions of 4, wherein naphtha is converted to low-quality hydrocarbon methane. The low-quality hydrocarbon discharged from the pre-converter 22 is sent again to the preheating furnace 2 from the pipe 23, and at this time, the steam from the pipe 24 branched from the pipe 6 is mixed therein. The mixed gas of low-quality hydrocarbon and steam is heated again in the preheating furnace 2 and supplied to the reactor 7. The processing operations after the reactor 7 are as follows:
This is the same as in the example of natural gas.

【0037】このような水素の製法にあっては、リホー
ミング反応に際して、上述の高活性の改質用触媒を用い
ているので、反応条件として低コストの運転が可能で、
かつ設備コストも低くできるスチーム/カーボン比が
1.5近傍で、温度900℃程度、圧力20kg/cm
2程度の反応条件においても、炭素質の析出がなく、長
期間安定して水素の製造を行うことができる。
In such a method for producing hydrogen, the above-mentioned high-activity reforming catalyst is used in the reforming reaction, so that low-cost operation is possible as a reaction condition.
The steam / carbon ratio is around 1.5, and the equipment cost can be reduced.
Even under about 2 reaction conditions, no carbonaceous material is deposited, and hydrogen can be produced stably for a long period of time.

【0038】また、上記改質用触媒の活性が高いので、
スチーム/カーボン比1.3〜2.5、温度750〜9
50℃、圧力5〜40kg/cm2の広い範囲の条件下
においても、炭素質の析出を招くことなく、良好にリホ
ーミング反応を進行させることができる。 このため、
本発明の水素の製法によれば、運転コスト、設備コスト
の低減が可能となる。
Further, since the activity of the reforming catalyst is high,
Steam / carbon ratio 1.3-2.5, temperature 750-9
Under a wide range of conditions of 50 ° C. and a pressure of 5 to 40 kg / cm 2 , the reforming reaction can be favorably advanced without causing precipitation of carbonaceous material. For this reason,
According to the method for producing hydrogen of the present invention, it is possible to reduce operating costs and equipment costs.

【0039】また、水素含有ガスからの水素の精製に
は、PSA法以外にパラジウム膜などの分離膜を用いた
膜分離法を用いても良い。
For the purification of hydrogen from the hydrogen-containing gas, a membrane separation method using a separation membrane such as a palladium membrane may be used instead of the PSA method.

【0040】以下、具体例を示すが、本発明はこれら具
体例に限定されるものではない。 (1)改質用触媒の調製例 硝酸コバルト六水和物1.62kg、硝酸マグネシウム
六水和物27.1kgを水50Lに溶解した。ついで、
溶液温度を50℃に保ちながら、2mo1/L炭酸カル
シウム水溶液59Lを加えることによってpH9にし、
コバルト,マグネシウムの2成分からなる沈殿物を生成
させた。沈殿物をろ過し、洗浄を行なった。空気中12
0℃で12時間以上乾燥した。ついで、空気中、450
℃で4時間焼成して一次焼成物を得た。これを成型し、
その後空気中、1180℃で5時間焼成して触媒を得
た。
Hereinafter, specific examples will be shown, but the present invention is not limited to these specific examples. (1) Preparation Example of Reforming Catalyst 1.62 kg of cobalt nitrate hexahydrate and 27.1 kg of magnesium nitrate hexahydrate were dissolved in 50 L of water. Then
While maintaining the solution temperature at 50 ° C., the pH was adjusted to 9 by adding 59 L of a 2 mol / L aqueous calcium carbonate solution,
A precipitate consisting of two components, cobalt and magnesium, was formed. The precipitate was filtered and washed. 12 in the air
Dry at 0 ° C. for at least 12 hours. Then, in the air, 450
The mixture was fired at 4 ° C. for 4 hours to obtain a primary fired product. Mold this,
Then, it was calcined in air at 1180 ° C. for 5 hours to obtain a catalyst.

【0041】(2)製造例 1 上述の調製例で得られた改質用触媒4Lを内径50m
m、有効長さ2000mmの流通式反応管に充填して反
応器とした。この反応器に、予め水素を温度700℃で
流して活性化した後、メタンとスチームとを、スチーム
/カーボン比を0.9、メタン供給量を5Nm3/時
間、スチーム供給量を4.5Nm3/時間、反応器入口
温度を550℃として送り込んだ。反応器出口の温度を
900℃、圧力を20kg/cm2とした。
(2) Production Example 1 4 L of the reforming catalyst obtained in the above-mentioned Preparation Example was treated with an inner diameter of 50 m.
m, a flowable reaction tube having an effective length of 2000 mm was filled into a reactor. After the reactor was activated by flowing hydrogen at a temperature of 700 ° C. in advance, methane and steam were mixed at a steam / carbon ratio of 0.9, a methane supply of 5 Nm 3 / hour, and a steam supply of 4.5 Nm. The reactor was fed at 550 ° C. for 3 / hour. The temperature at the reactor outlet was 900 ° C., and the pressure was 20 kg / cm 2 .

【0042】反応の結果を表1に示す。表1において、
「熱量原単位」とは、原料用メタンと燃料用メタンの合
計量に発熱量を乗じこれを水素発生量で除したものであ
る。また、「熱回収系設備容量」とは、熱回収系(スチ
ーム発生器)設備容量を水素発生量で除したものであ
る。
Table 1 shows the results of the reaction. In Table 1,
The “calorific value unit” is a value obtained by multiplying the total amount of methane for raw material and methane for fuel by the calorific value and dividing the resulting value by the amount of generated hydrogen. The “heat recovery system equipment capacity” is the heat recovery system (steam generator) equipment capacity divided by the amount of hydrogen generated.

【0043】(3)製造例 2〜4 製造例1において、スチームの供給量を変化させて、ス
チーム/カーボン比を変化させ、その他の条件は同一に
して反応を行った。その結果を表1に示す。
(3) Production Examples 2 to 4 The reaction was carried out in the same manner as in Production Example 1 except that the steam supply amount was changed to change the steam / carbon ratio, and the other conditions were the same. Table 1 shows the results.

【0044】[0044]

【表1】 [Table 1]

【0045】表1の結果から、スチーム/カーボン比が
1.5において、熱量原単位、熱回収系設備容量が最小
になり、最も経済的な水素の製造が可能であることが判
明した。また、炭素質の析出が、スチーム/カーボン比
3以下でも生じないことも明らかである。
From the results shown in Table 1, it was found that when the steam / carbon ratio was 1.5, the unit heat consumption and the capacity of the heat recovery system were minimized, and the most economical hydrogen production was possible. It is also evident that no carbonaceous deposition occurs at steam / carbon ratios of 3 or less.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の水素の製
法によれば、CoO、NiOおよびMOxの少なくとも
1種をMgOまたはMgO/CaOと複合酸化物化し、
Co、NiおよびMの少なくとも1種を高分散化した改
質用触媒を用いて、炭化水素とスチームとからリホーミ
ング反応により水素含有ガスを得るようにしているの
で、運転コスト、設備コストが最も安くなる反応条件に
おいても、炭素質の析出がなく、長期間安定して製造を
行うことができる。
As described above, according to the method for producing hydrogen of the present invention, at least one of CoO, NiO and MOx is converted into a composite oxide with MgO or MgO / CaO,
Since a reforming catalyst in which at least one of Co, Ni and M is highly dispersed is used to obtain a hydrogen-containing gas from a hydrocarbon and steam by a reforming reaction, the operating cost and the equipment cost are the lowest. Even under cheap reaction conditions, there is no precipitation of carbonaceous material, and stable production can be performed for a long period of time.

【0047】また、前段に予備転換工程を設けてナフサ
などの重質炭化水素をメタンなどの軽質炭化水素に転換
してこれとスチームとを反応させれば、重質炭化水素も
問題なく原料とすることができる。さらに、水素分離工
程から排出されるオフガスを反応用熱源とするか、ある
いは反応器からの水素含有ガスの熱を回収してスチーム
の熱源とすれば、運転コストを低減できる。
Further, if a preliminary conversion step is provided in the preceding stage to convert heavy hydrocarbons such as naphtha into light hydrocarbons such as methane and react them with steam, heavy hydrocarbons can be converted into raw materials without any problem. can do. Furthermore, if the off-gas discharged from the hydrogen separation step is used as a heat source for the reaction, or the heat of the hydrogen-containing gas from the reactor is recovered and used as a heat source for the steam, the operating cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の改質用触媒を用いた場合の反応圧力とス
チーム/カーボン比との関係を示す図表である。
FIG. 1 is a chart showing a relationship between a reaction pressure and a steam / carbon ratio when a conventional reforming catalyst is used.

【図2】本発明で用いられる触媒の表面状態を模式的に
示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a surface state of a catalyst used in the present invention.

【図3】本発明の水素の製法の一例に用いられる装置の
概略構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an apparatus used in an example of the method for producing hydrogen of the present invention.

【図4】本発明の水素の製法の他の例に用いられる装置
の概略構成図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an apparatus used in another example of the method for producing hydrogen of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

7…反応器、12…第1熱交換器、18…PSA装置、
21…スチームドラム、22…プレコンバータ
7 ... reactor, 12 ... first heat exchanger, 18 ... PSA device,
21: Steam drum, 22: Pre-converter

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【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成12年12月11日(2000.12.
11)
[Submission date] December 11, 2000 (200.12.
11)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0014[Correction target item name] 0014

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0014】ニッケル含有量(c)は、0≦≦0.3
であり、好ましくは、0≦≦0.25、さらに好まし
くは0≦≦0.20である。ニッケル含有量(c)が
0.3を越えると後述する高分散化が阻害され、炭素質
析出防止効果が十分得られない。
The nickel content (c) is 0 ≦ c ≦ 0.3
And preferably 0 ≦ c ≦ 0.25, more preferably 0 ≦ c ≦ 0.20. When the nickel content (c) exceeds 0.3, high dispersion described later is hindered, and the effect of preventing carbonaceous deposition cannot be sufficiently obtained.

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0016[Correction target item name] 0016

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0016】マグネシウム含有量(d)とカルシウム含
有量(e)との合計量(d+e)は、0.6≦(d+
e)≦0.9998であり、好ましくは0.70≦(d
+e)≦0.9998、さらに好ましくは0.77≦
(d+e)≦0.9998である。このうち、マグネシ
ウム含有量(d)は0<d≦0.999であり、好まし
くは0.20≦d≦0.9998、さらに好ましくは
0.37≦d≦0.9998であり、カルシウム含有量
(e)は0≦<0.999、好ましくは0≦≦0.
5、さらに好ましくは0≦≦0.3であり、カルシウ
ムを欠くものであってもよい。
The total amount (d + e) of the magnesium content (d) and the calcium content (e) is 0.6 ≦ (d +
e) ≦ 0.9998, preferably 0.70 ≦ (d
+ E) ≤0.9998, more preferably 0.77≤
(D + e) ≦ 0.9998. Among these, the magnesium content (d) is 0 <d ≦ 0.999, preferably 0.20 ≦ d ≦ 0.9998, more preferably 0.37 ≦ d ≦ 0.9998, and the calcium content (E) is 0 ≦ e <0.999, preferably 0 ≦ e ≦ 0.
5, more preferably 0 ≦ e ≦ 0.3, and may lack calcium.

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Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】炭化水素とスチームを、反応器内で改質用
触媒の存在下、反応させて水素含有ガスを製造する方法
であって、 反応器入口でのスチーム/カーボン比が1.3〜2.5
であり、反応器出口での温度が750〜950℃、圧力
が5〜40kg/cm2であり、 改質用触媒が、下記式で表される組成を有する複合酸化
物からなり,M,CoおよびNiの少なくとも1種が該
複合酸化物中で高分散化されているものであることを特
徴とする水素の製法。 aM・bCo・cNi・dMg・eCa・fO (式中,a,b,c,d,eはモル分率であり,a+b
+c+d+e=1,0≦a≦0.1, 0.001≦
(b+c)≦0.3,0≦b≦0.3,0≦c≦0.
3,0.6≦(d+e)≦0.999,0<d≦0.9
99,0≦e≦0.999,f=元素が酸素と電荷均衡
を保つのに必要な数であり、Mは周期律表第6A族元
素,第7A族元素,Coおよび/またはNiを除く第8
族遷移元素,第1B族元素,第2B族元素,第4B族元
素,およびランタノイド元素の少なくとも1種類の元素
である。)
1. A method for producing a hydrogen-containing gas by reacting a hydrocarbon and steam in a reactor in the presence of a reforming catalyst, wherein the steam / carbon ratio at the reactor inlet is 1.3. ~ 2.5
The temperature at the outlet of the reactor is 750 to 950 ° C., the pressure is 5 to 40 kg / cm 2 , and the reforming catalyst is a composite oxide having a composition represented by the following formula: And at least one of Ni and Ni is highly dispersed in the composite oxide. aM · bCo · cNi · dMg · eCa · fO (where a, b, c, d, and e are mole fractions and a + b
+ C + d + e = 1, 0 ≦ a ≦ 0.1, 0.001 ≦
(B + c) ≦ 0.3, 0 ≦ b ≦ 0.3, 0 ≦ c ≦ 0.
3,0.6 ≦ (d + e) ≦ 0.999,0 <d ≦ 0.9
99,0 ≦ e ≦ 0.999, f = the number of elements required to maintain charge balance with oxygen, M excluding Group 6A element, Group 7A element, Co and / or Ni 8th
It is at least one kind of group transition element, group 1B element, group 2B element, group 4B element, and lanthanoid element. )
【請求項2】炭化水素が、炭素数3〜8の重質炭化水素
である場合には、前段に予備改質工程を設けて、予め重
質炭化水素を炭素数2以下の軽質炭化水素に転換して、
反応器に送ることを特徴とする請求項1に記載の水素の
製法。
2. When the hydrocarbon is a heavy hydrocarbon having 3 to 8 carbon atoms, a preliminary reforming step is provided in a preceding stage to convert the heavy hydrocarbon into a light hydrocarbon having 2 or less carbon atoms in advance. Convert
The method for producing hydrogen according to claim 1, wherein the hydrogen is sent to a reactor.
【請求項3】反応器から導出される水素含有ガスを水素
分離工程に送り、水素を濃縮するとともに水素分離工程
から排出されるオフガスを反応用熱源とすることを特徴
とする請求項1または2に記載の水素の製法。
3. The method according to claim 1, wherein the hydrogen-containing gas discharged from the reactor is sent to a hydrogen separation step to concentrate the hydrogen, and the off-gas discharged from the hydrogen separation step is used as a heat source for the reaction. The method for producing hydrogen described in 1.
【請求項4】反応器から導出された水素含有ガスの熱を
回収し、この熱でスチームを発生せしめ、反応器に送る
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の
水素の製法。
4. The method according to claim 1, wherein heat of the hydrogen-containing gas led out of the reactor is recovered, steam is generated by the heat, and the steam is sent to the reactor. Manufacturing method.
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