JP2002273222A - Catalyst for removing co - Google Patents

Catalyst for removing co

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JP2002273222A
JP2002273222A JP2001082396A JP2001082396A JP2002273222A JP 2002273222 A JP2002273222 A JP 2002273222A JP 2001082396 A JP2001082396 A JP 2001082396A JP 2001082396 A JP2001082396 A JP 2001082396A JP 2002273222 A JP2002273222 A JP 2002273222A
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JP
Japan
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catalyst
hydrogen
reaction
containing gas
gas
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JP2001082396A
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Japanese (ja)
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Tetsuya Fukunaga
哲也 福永
Kozo Takatsu
幸三 高津
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Idemitsu Kosan Co Ltd
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Idemitsu Kosan Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a CO-removing catalyst whose halogen content can be decreased without deteriorating the catalytic performance, by which subsequently CO in hydrogen-containing gas can efficiently be removed selectively by oxidation and which does not corrode a manufacturing apparatus such as surrounding equipment and pipeline systems, and to provide a method for manufacturing the hydrogen-containing gas, particularly the hydrogen-containing gas applied suitably in a fuel cell, by removing CO in the hydrogen-containing gas by using the CO removing catalyst. SOLUTION: This CO removing catalyst is obtained by depositing at least ruthenium component on a titania-alumina carrier and has <=0.2 wt.% halogen content and >=10 μmol/g CO amount to be adsorbed on it.

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、水素含有ガスから
COを選択的に酸化除去するための触媒に関し、詳しく
は、ルテニウムを活性成分とし、水素含有ガスからのC
Oの選択的酸化活性を向上せしめるCO除去触媒、及び
該触媒を用いた水素含有ガスの製造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 catalyst for selectively oxidizing and removing CO from a hydrogen-containing gas.
The present invention relates to a CO removal catalyst for improving the selective oxidation activity of O, and a method for producing a hydrogen-containing gas using the catalyst.

【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、さらには石油系のナフ
サや灯油などの石油系炭化水素油の使用が研究されてい
る。これらを原料として水素を製造する場合、一般に、
改質触媒の存在下に水蒸気改質又は部分酸化改質処理す
る方法が用いられる。そして、これらの反応において得
られる水素含有ガスには、通常、目的とする水素ガスと
ともにCOが含まれる。
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,
Hydrogen sources include 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-based carbon such as petroleum-based naphtha and kerosene. The use of hydrogen oil has been studied. When hydrogen is produced from these materials, generally,
A method of performing steam reforming or partial oxidation reforming treatment in the presence of a reforming catalyst is used. The hydrogen-containing gas obtained in these reactions usually contains CO together with the intended hydrogen gas.

【0003】このようなCOガスは、燃料電池、特に上
記固体高分子型燃料電池等の低温作動型燃料電池におい
て、電極として用いられる白金(白金触媒)を被毒しや
すいので、燃料中にCOがあるレベル以上含まれている
と発電性能が低下したり、濃度によっては全く発電がで
きなくなってしまうという重大な問題が発生する。した
がって、こうした白金系電極触媒を用いる燃料電池の燃
料としては純粋な水素が好ましいが、上述のように、改
質ガス中には、一般に、水素の他にかなりの濃度のCO
が含まれているので、このCOを白金系電極触媒に無害
なCO2 等に転化し、燃料電池の燃料中のCO濃度を減
少させる技術の開発が強く望まれている。その際、CO
の濃度を、通常100ppm以下、更には10ppm以
下という低濃度にまで低減することが望ましいとされて
いる。燃料電池の燃料ガス(改質ガス中の水素含有ガ
ス)中のCOの濃度を低減させる手段の一つとして、下
記の式(1)で表されるシフト反応(水性ガスシフト反
応)を利用する技術が提案されている。 CO + H2 O = CO2 + H2 (1) しかしながら、このシフト反応のみによる反応では、化
学平衡上の制約からCO濃度の低減には限界があり、一
般に、CO濃度を1%以下にするのは困難である。
[0003] Such a CO gas is liable to poison platinum (platinum catalyst) used as an electrode in a fuel cell, particularly in a low-temperature operation type fuel cell such as the above-mentioned polymer electrolyte fuel cell. If it is contained at a certain level or more, there is a serious problem that the power generation performance is reduced or power cannot be generated at all depending on the concentration. Accordingly, pure hydrogen is preferable as a fuel for a fuel cell using such a platinum-based electrocatalyst. However, as described above, a significant concentration of CO in addition to hydrogen is generally contained in the reformed gas.
Therefore, there is a strong demand for the development of a technology for converting this CO into CO 2 or the like harmless to the platinum-based electrode catalyst and reducing the CO concentration in the fuel of the fuel cell. At that time, CO
It is said that it is desirable to reduce the concentration to a low concentration of usually 100 ppm or less, and even 10 ppm or less. Technology using a shift reaction (water gas shift reaction) represented by the following formula (1) as one of means for reducing the concentration of CO in a fuel gas (a hydrogen-containing gas in a reformed gas) of a fuel cell. Has been proposed. CO + H 2 O = CO 2 + H 2 (1) However, in the reaction using only this shift reaction, there is a limit in reducing the CO concentration due to restrictions on chemical equilibrium. In general, the CO concentration is reduced to 1% or less. It is difficult.

【0004】そこで、CO濃度をより低濃度まで低減す
る手段として、燃料ガス中に酸素又は酸素含有ガス(空
気等)を導入し、COをCO2 に変換する方法が提案さ
れている。しかしながら、この場合燃料ガス中には水素
が多量存在しているため、COを酸化しようとすると水
素も酸化されてしまい、CO濃度が十分に低減できない
ことがある。この問題を解決するため、燃料ガス中に酸
素又は酸素含有ガスを導入してCOをCO2 に酸化する
に際し、COだけを選択的に酸化する触媒を使用する方
法が考えられる。特開平5−201702号公報には、
水素富化CO含有ガスからCOを選択除去して自動車用
燃料電池系に供給するためのCOを含まない水素含有ガ
スの製造方法が開示されている。ここでは、触媒とし
て、アルミナ担体にRhもしくはRuを担持したものが
使用されているが、低いCO濃度にしか適用できないと
いう問題点がある。また、特開平9−131531号公
報には、チタニア担体にルテニウムと、アルカリ金属化
合物及び/又はアルカリ土類金属化合物を担持してなる
水素含有ガス中のCO除去用触媒が開示されている。
Therefore, as a means for reducing the CO concentration to a lower concentration, a method has been proposed in which oxygen or an oxygen-containing gas (air or the like) is introduced into a fuel gas to convert CO into CO 2 . However, in this case, since a large amount of hydrogen is present in the fuel gas, when oxidizing CO, the hydrogen is also oxidized, and the CO concentration may not be sufficiently reduced. In order to solve this problem, when introducing oxygen or an oxygen-containing gas into the fuel gas to oxidize CO into CO 2 , a method using a catalyst that selectively oxidizes only CO can be considered. JP-A-5-201702 discloses that
A method for producing a CO-free hydrogen-containing gas for selectively removing CO from a hydrogen-enriched CO-containing gas and supplying the CO to an automotive fuel cell system is disclosed. Here, a catalyst in which Rh or Ru is supported on an alumina carrier is used as a catalyst, but there is a problem that it can be applied only to a low CO concentration. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-131531 discloses a catalyst for removing CO in a hydrogen-containing gas comprising ruthenium and an alkali metal compound and / or an alkaline earth metal compound supported on a titania carrier.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ル
テニウム等の貴金属触媒の場合、該触媒を調製する際、
通常、ハロゲン化物もしくはハロゲンを含有する化合物
を原料として用いることが多い。このようなハロゲン含
有化合物は、水に溶けやすく担持が容易である一方で、
ハロゲンが触媒製造後においても触媒中に残存し、これ
が周辺機器や配管系などの金属部材の腐食原因となると
いう欠点がある。また、本発明者らは、ハロゲンが残存
した上記ルテニウム系触媒を水素含有ガスからのCO除
去触媒として用いた場合、その触媒活性が実用的に十分
でなく、更に高活性のCO除去触媒が望まれていた。
However, in the case of the above-mentioned noble metal catalyst such as ruthenium, when preparing the catalyst,
Usually, a halide or a compound containing a halogen is often used as a raw material. While such a halogen-containing compound is easily soluble in water and easily supported,
Halogen remains in the catalyst even after the production of the catalyst, which has a disadvantage that it causes corrosion of metal members such as peripheral devices and piping systems. In addition, the present inventors have found that when the above ruthenium-based catalyst in which halogen remains is used as a catalyst for removing CO from a hydrogen-containing gas, its catalytic activity is not practically sufficient, and a catalyst with higher activity is desired. Was rare.

【0006】本発明は、このような状況下でなされたも
のであり、触媒劣化を伴わずに触媒中のハロゲン含有量
が低減され、この結果、金属成分の分散性が向上し、水
素含有ガス中のCOを効率よく選択的に酸化除去するこ
とができ、かつ周辺機器や配管系などの製造装置の腐食
を回避しうるCO除去触媒、及びこれを使用した、水素
含有ガス中、特に燃料電池用に好適に適用できる水素含
有ガス中のCOを除去するCO除去触媒を提供すること
を目的とするものである。
The present invention has been made under such circumstances, and the content of halogen in the catalyst is reduced without deterioration of the catalyst. As a result, the dispersibility of the metal component is improved, and the hydrogen-containing gas is improved. Removal catalyst capable of efficiently and selectively oxidizing and removing CO in the gas and preventing corrosion of production equipment such as peripheral equipment and piping systems, and a hydrogen-containing gas using the same, particularly a fuel cell It is an object of the present invention to provide a CO removal catalyst for removing CO in a hydrogen-containing gas, which can be suitably applied for use.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、ルテニ
ウム系触媒において、触媒の調製時に混入したハロゲン
を一定濃度以下に低減し、かつCO吸着量を特定量以上
とした触媒を水素含有ガス中のCOを除去する触媒とし
て用いることにより、上記本発明の目的を有効に達成し
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、チタニア−ア
ルミナ担体に少なくともルテニウム成分を担持してなる
CO除去触媒であって、そのハロゲン含有量が0.2重量
%以下かつCO吸着量が10μmol/g以上であるこ
とを特徴とする水素含有ガス中のCOを除去するCO除
去触媒を提供するものである。
Means for Solving the Problems The present inventors have intensively studied to solve the above-mentioned problems. As a result, in a ruthenium-based catalyst, by reducing the halogen mixed during the preparation of the catalyst to a certain concentration or less, and using a catalyst having a CO adsorption amount of a specific amount or more as a catalyst for removing CO in a hydrogen-containing gas, It has been found that the object of the present invention can be effectively achieved. The present invention has been completed based on such findings. That is, the present invention relates to a CO removal catalyst comprising at least a ruthenium component supported on a titania-alumina carrier, wherein the halogen content is 0.2% by weight or less and the CO adsorption amount is 10 μmol / g or more. An object of the present invention is to provide a CO removal catalyst for removing CO in a hydrogen-containing gas.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下に、本発明を更に詳細に説明
する。本発明のCO除去触媒は、そのハロゲン含有量が
0.2重量%以下かつCO吸着量が10μmol/g以上
であることを特徴とする。ハロゲン含有量が0.2重量%
を超える場合は、水素含有ガス中のCOの除去が不十分
となる。この点から、触媒中のハロゲン含有量は0.1重
量%以下とすることが更に好ましい。上記ハロゲンとし
ては、特に塩素が挙げられる。また、CO吸着量が10
μmol/g未満ではルテニウムの分散度が十分でない
ため、COの除去が不十分となる。上記の触媒中のハロ
ゲン含有量は、金属成分の担持、乾燥後に触媒を熱処理
及び/又は水洗することにより達成できる。すなわち、
本発明のCO除去触媒は、チタニア−アルミナ担体に、
少なくともルテニウム成分を含む金属成分を含有する含
浸液を含浸し、これを乾燥した後、水洗液による水洗又
は加熱処理を行うことにより得られる。水洗に用いるこ
とのできる水洗液としては、水、pHが8以上のアルカ
リ水溶液、これらの組合せ等が挙げられる。また、加熱
処理時に水を共存させてもよい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The CO removal catalyst of the present invention has a halogen content of
It is characterized in that it is not more than 0.2% by weight and the amount of adsorbed CO is not less than 10 μmol / g. Halogen content 0.2% by weight
When it exceeds, the removal of CO in the hydrogen-containing gas becomes insufficient. From this viewpoint, the halogen content in the catalyst is more preferably 0.1% by weight or less. Examples of the halogen include chlorine. In addition, the CO adsorption amount is 10
If it is less than μmol / g, the degree of dispersion of ruthenium is not sufficient, so that the removal of CO becomes insufficient. The halogen content in the catalyst can be achieved by heat-treating and / or washing the catalyst after supporting and drying the metal component. That is,
The CO removal catalyst of the present invention is a titania-alumina carrier,
It is obtained by impregnating with an impregnating liquid containing a metal component containing at least a ruthenium component, drying the impregnating liquid, and then performing water washing with a water washing liquid or heat treatment. Examples of the rinsing liquid that can be used for rinsing include water, an alkaline aqueous solution having a pH of 8 or more, a combination thereof, and the like. Further, water may coexist at the time of the heat treatment.

【0009】本発明においては、上記CO除去触媒の水
洗は、30℃以上の温度、更に50℃以上の温度で行う
ことが好ましい。洗浄温度が上記温度より低い場合は、
ハロゲンの除去に長時間を必要とし好ましくない場合が
ある。このような水洗は、触媒調製工程において、担体
を含浸液に含浸し、乾燥した後に行うこともできるが、
該乾燥後、後述の熱処理を行った後に行うことも可能で
ある。本発明の触媒中のハロゲン含有量は、また、金属
成分の含浸・乾燥後に熱処理を行うことにより低減する
ことができる。このような熱処理としては、250〜6
00℃の温度で触媒を加熱処理する方法が好ましい。熱
処理温度が250℃より低い場合は、ハロゲン低減効果
及びCO除去効率が十分でなく、また、600℃より高
い場合はルテニウム金属が凝集し好ましくない場合があ
る。この点から、上記熱処理温度は380〜550℃で
あることが更に好ましい。
In the present invention, the washing of the CO removal catalyst with water is preferably performed at a temperature of 30 ° C. or higher, more preferably at a temperature of 50 ° C. or higher. If the washing temperature is lower than the above temperature,
A long time is required for removing halogen, which is not preferable in some cases. Such washing with water can be performed after the catalyst is impregnated with the impregnation liquid in the catalyst preparation step and dried.
After the drying, it may be performed after a heat treatment described below is performed. The halogen content in the catalyst of the present invention can be reduced by performing a heat treatment after the impregnation and drying of the metal component. As such a heat treatment, 250 to 6
A method of heating the catalyst at a temperature of 00 ° C. is preferred. When the heat treatment temperature is lower than 250 ° C., the halogen reduction effect and the CO removal efficiency are not sufficient, and when the heat treatment temperature is higher than 600 ° C., ruthenium metal may be undesirably aggregated. In this respect, the heat treatment temperature is more preferably 380 to 550 ° C.

【0010】熱処理の方法としては、例えば、空気中で
の焼成、窒素等の不活性ガス雰囲気下での加熱処理、水
素、一酸化炭素、水蒸気などの反応性ガス含有雰囲気下
での加熱処理等の方法が挙げられるが、本発明において
は、水蒸気雰囲気下で行う方法が好ましいものとして挙
げられる。熱処理の時間については、処理温度に応じて
適宜調整することが可能であるが、本発明においては、
ハロゲン含有量を十分に低減するなどの点から、例え
ば、15分〜20時間、更に、30分〜10時間行うこ
とが好ましい。この熱処理は、触媒調整工程において、
担体を含浸液に含浸し、乾燥した後に行うことができ
る。また、熱処理は、上記の時間の範囲内で1回で行っ
てもよいが、1度冷却した後に再度行うなど複数回に分
けて行うこともできる。更に、本発明においては、該熱
処理を行った後に、前記水洗処理を行うこと、あるい
は、水洗処理の後にこの熱処理を行うことも本発明の効
果を高めるうえで好ましい。
Examples of the heat treatment method include baking in air, heat treatment in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen, heat treatment in an atmosphere containing a reactive gas such as hydrogen, carbon monoxide, and steam. In the present invention, a method performed in a steam atmosphere is preferred. The time of the heat treatment can be appropriately adjusted according to the treatment temperature, but in the present invention,
From the viewpoint of sufficiently reducing the halogen content, for example, it is preferably performed for 15 minutes to 20 hours, and more preferably for 30 minutes to 10 hours. This heat treatment is performed in the catalyst preparation step.
It can be carried out after impregnating the carrier with the impregnating liquid and drying. The heat treatment may be performed once within the above-mentioned time range, or may be performed a plurality of times, such as once after cooling once. Further, in the present invention, it is also preferable to perform the above-mentioned water washing treatment after the heat treatment, or to carry out this heat treatment after the water washing treatment in order to enhance the effect of the present invention.

【0011】本発明のCO除去触媒に用いられる担体と
しては、チタニア−アルミナからなるものが用いられ
る。チタニア−アルミナ担体の製造方法としては、この
両者からなる担体ができればどのような方法でもよい
が、例えばチタニアとアルミナを混合する方法、アルミ
ナ成形体(アルミナ粒子、粉末を含む)にチタニアを付
着させる方法が好適に用いられる。チタニアとアルミナ
を混合する方法としては、チタニア粉末とアルミナ粉末
または擬ベーマイトアルミナとを水とともに混合し、そ
の後成形、乾燥、焼成する方法がある。成形には通常押
出成形を用いればよく、その際有機物のバインダーを添
加して成形性を向上させることができる。チタニアをア
ルミナバインダーと混合することによっても好適な担体
が得られる。また、チタニウムアルコキサイドとアルミ
ニウムアルコキサイドをアルコール等の溶媒中に溶かし
た混合溶液に水を加えて加水分解して、共沈させた沈殿
物を上記と同様に成形、乾燥、焼成してもよい。この場
合、得られたチタニア/アルミナの質量比は10/90
〜90/10であることが好ましい。
As the carrier used in the CO removal catalyst of the present invention, a carrier composed of titania-alumina is used. As a method for producing the titania-alumina carrier, any method may be used as long as a carrier comprising both of them can be formed. For example, a method of mixing titania and alumina, a method of attaching titania to an alumina molded body (including alumina particles and powder), The method is preferably used. As a method for mixing titania and alumina, there is a method in which titania powder and alumina powder or pseudo-boehmite alumina are mixed with water, followed by molding, drying, and firing. Extrusion may be usually used for molding, and at that time, an organic binder can be added to improve moldability. Suitable carriers can also be obtained by mixing titania with an alumina binder. Further, titanium alkoxide and aluminum alkoxide were dissolved in a solvent such as alcohol by adding water to a mixed solution, hydrolyzed, and the coprecipitated precipitate was formed, dried and calcined in the same manner as described above. Is also good. In this case, the obtained titania / alumina mass ratio is 10/90.
It is preferably 90 to 90/10.

【0012】一方、アルミナ成形体にチタニアを付着さ
せる方法としては下記のようにすればよい。有機溶媒中
にチタニア粉末(チタニア粉末は後述する担持金属を担
持してあるチタニア粉末でもよい)、および必要に応じ
有機バインダー、擬ベーマイトアルミナ粉末を加えよく
分散させる。この混合液(通常スラリー状である)にア
ルミナ成形体を浸して混合液が十分浸漬し、アルミナ成
形体上にチタニア粉末を付着させた後アルミナ成形体を
取り出す。このアルミナ成形体を乾燥、焼成すればよ
い。または、チタニウムアルコキサイドまたは四塩化チ
タンとアルミナ成形体をアルコール中に加え、この溶液
に水を加えてチタニウムアルコキサイドまたは四塩化チ
タンを加水分解して、アルミナ成形体上に水酸化チタン
を沈殿させたものを乾燥、焼成してもよい。これらの付
着方法からもわかるようにアルミナ成形体にチタニアを
担持させる要領でチタニアを付着させてもよい。アルミ
ナ成形体にチタニアを付着させる方法の場合は、得られ
たチタニア/アルミナの質量比は0.1/99.9〜5
0/50、好ましくは0.5/99.5〜50/50、
さらに好ましくは1/99〜50/50であることが望
ましい。上記両方の方法を含んで、チタニア/アルミナ
の質量比は0.1/99.9〜90/10、好ましくは
0.5/99.5〜90/10、さらに好ましくは1/
99〜90/10であることが望ましい。この比率が上
記範囲を逸脱する場合は、CO除去性能が不十分とな
り、好ましくない場合がある。
On the other hand, the method of adhering titania to the alumina compact may be as follows. In an organic solvent, a titania powder (the titania powder may be a titania powder supporting a metal to be described later), and if necessary, an organic binder and pseudo-boehmite alumina powder are added and dispersed well. The alumina molded body is immersed in the mixed liquid (usually in a slurry form), and the mixed liquid is sufficiently immersed. After the titania powder is adhered to the alumina molded body, the alumina molded body is taken out. The alumina compact may be dried and fired. Alternatively, titanium alkoxide or titanium tetrachloride and an alumina compact are added to alcohol, water is added to this solution to hydrolyze the titanium alkoxide or titanium tetrachloride, and titanium hydroxide is formed on the alumina compact. The precipitate may be dried and fired. As can be seen from these attaching methods, titania may be adhered in a manner of supporting titania on the alumina molded body. In the case of a method in which titania is adhered to an alumina molded body, the obtained titania / alumina mass ratio is 0.1 / 99.9 to 5
0/50, preferably 0.5 / 99.5 to 50/50,
More preferably, the ratio is 1/99 to 50/50. Including both of the above methods, the mass ratio of titania / alumina is 0.1 / 99.9 to 90/10, preferably 0.5 / 99.5 to 90/10, more preferably 1 /.
Desirably, it is 99 to 90/10. If this ratio deviates from the above range, the CO removal performance becomes insufficient, which may be undesirable.

【0013】上記担体の製造方法において用いられるア
ルミナの原料としてはアルミニウム原子を含んでいれば
よい。通常用いられるものとしては、硝酸アルミニウ
ム、水酸化アルミニウム、アルミニウムアルコキサイ
ド、擬ベーマイトアルミナ、α−アルミナ、γ−アルミ
ナなどが挙げられる。擬ベーマイトアルミナ、α−アル
ミナ、γ−アルミナなどは硝酸アルミニウム、水酸化ア
ルミニウム、アルミニウムアルコキサイド等から作るこ
とができる。これらの原料は担体の製造方法等に応じ使
いやすいものを選択すればよい。上記担体のチタニア原
料としては、チタン原子を含むものであればよいが、通
常はチタニウムアルコキサイド、四塩化チタン、アモル
ファスチタニア粉末、アナターゼ型チタニア粉末、ルチ
ル型チタニア粉末などが挙げられる。アモルファスチタ
ニア粉末、アナターゼ型チタニア粉末、ルチル型チタニ
ア粉末などはチタニウムアルコキサイド、四塩化チタン
などから作ることができる。これらの原料は担体の製造
方法等に応じ使いやすいものを選択すればよい。
The raw material of alumina used in the above method for producing a carrier may contain aluminum atoms. Examples of commonly used materials include aluminum nitrate, aluminum hydroxide, aluminum alkoxide, pseudoboehmite alumina, α-alumina, γ-alumina and the like. Pseudo-boehmite alumina, α-alumina, γ-alumina and the like can be made from aluminum nitrate, aluminum hydroxide, aluminum alkoxide and the like. What is necessary is just to select these raw materials which are easy to use according to the manufacturing method of a support | carrier etc. As the titania raw material of the carrier, any material containing a titanium atom may be used, and usually, titanium alkoxide, titanium tetrachloride, amorphous titania powder, anatase-type titania powder, rutile-type titania powder and the like can be mentioned. Amorphous titania powder, anatase-type titania powder, rutile-type titania powder and the like can be made of titanium alkoxide, titanium tetrachloride or the like. What is necessary is just to select these raw materials which are easy to use according to the manufacturing method of a support | carrier etc.

【0014】担体はチタニア及びアルミナからなってい
ればよいが、他の耐火性無機酸化物を含んでいてもよ
い。例えば、ジルコニア、シリカ等を含んでいてもよ
い。ジルコニア原としてはジルコニウム原子を含むもの
であればよいが、水酸化ジルコニウム、オキシ塩化ジル
コニウム、オキシ硝酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウ
ム、四塩化ジルコニウムおよびジルコニア粉末などが利
用できる。ジルコニア粉末は水酸化ジルコニウム、オキ
シ塩化ジルコニウム、オキシ硝酸ジルコニウム、硝酸ジ
ルコニウム、四塩化ジルコニウムから作ることができ
る。シリカ原としては珪素原子を含むものであればよい
が、四塩化珪素、珪酸ナトリウム、珪酸エチル、シリカ
ゲル、シリカゾルなどが利用できる。シリカゲルは四塩
化珪素、珪酸ナトリウム、珪酸エチル、シリカゾルなど
から作ることができる。
The carrier may consist of titania and alumina, but may also contain other refractory inorganic oxides. For example, it may contain zirconia, silica, or the like. As the zirconia source, any material containing a zirconium atom may be used, but zirconium hydroxide, zirconium oxychloride, zirconium oxynitrate, zirconium nitrate, zirconium tetrachloride, zirconia powder and the like can be used. The zirconia powder can be made from zirconium hydroxide, zirconium oxychloride, zirconium oxynitrate, zirconium nitrate, zirconium tetrachloride. As the silica raw material, any material containing a silicon atom may be used, but silicon tetrachloride, sodium silicate, ethyl silicate, silica gel, silica sol and the like can be used. Silica gel can be made from silicon tetrachloride, sodium silicate, ethyl silicate, silica sol, and the like.

【0015】本発明のCO除去触媒において、チタニア
−アルミナ担体上に担持させる金属成分としては、ルテ
ニウム成分が必須である。ルテニウム源としては、例え
ば、RuCl3 、RuCl4 等の塩化ルテニウム、Ru
Cl3 ・nH2 O、Ru2 (OH)2 Cl4 ・7NH3
・3H2 O、K2 (RuCl5 (H2 O))、(N
4 2 (RuCl5 (H2 O))、K2 (RuCl5
(NO))、RuBr3 ・nH2 O、Na2 RuO4
Ru(NO)(NO3 3 、(Ru3 O(OAc)
6 (H2 O)3 )OAc・nH2 O、K4 (Ru(C
N)6 )・nH2 O、K2(Ru(NO2 4 (OH)
(NO))、(Ru(NH3 6 )Cl3 、(Ru(N
3 6 )Br3 、(Ru(NH3 6 )Cl2 、(R
u(NH3 6 )Br2 、(Ru3 2 (NH3 14
Cl6 ・H2 O、(Ru(NO)(NH3 5 )C
3 、(Ru(OH)(NO)(NH3 4 )(N
3 2 、RuCl2(PPh3 3 、RuCl2 (P
Ph3 4 、(RuClH(PPh3 3 )・C
7 8 、RuH2 (PPh3 4 、RuClH(CO)
(PPh3 3 、RuH2 (CO)(PPh3 3
(RuCl2 (cod))n 、Ru(CO)12、Ru
(acac)3 、(Ru(HCOO)(CO)2 )n 、
Ru2 4 (p−cymene)2 などのルテニウム塩
が用いられ、これらを水、エタノール等に溶解させて得
られる触媒調製液を用いてルテニウム成分を担体に担持
することができる。上記ルテニウム塩のうち、好ましく
は、取扱い上の点でRuCl3 、RuCl3 ・nH2
等の塩化ルテニウムが用いられる。
In the CO removal catalyst of the present invention, titania
-The metal component supported on the alumina support
A nickel component is essential. As a ruthenium source,
For example, RuClThree, RuClFourRuthenium chloride, Ru
ClThree・ NHTwoO, RuTwo(OH)TwoClFour・ 7NHThree
・ 3HTwoO, KTwo(RuClFive(HTwoO)), (N
H Four)Two(RuClFive(HTwoO)), KTwo(RuClFive
(NO)), RuBrThree・ NHTwoO, NaTwoRuOFour,
Ru (NO) (NOThree)Three, (RuThreeO (OAc)
6(HTwoO)Three) OAc ・ nHTwoO, KFour(Ru (C
N)6) · NHTwoO, KTwo(Ru (NOTwo)Four(OH)
(NO)), (Ru (NH)Three)6) ClThree, (Ru (N
HThree)6) BrThree, (Ru (NHThree)6) ClTwo, (R
u (NHThree)6) BrTwo, (RuThreeOTwo(NHThree)14)
Cl6・ HTwoO, (Ru (NO) (NHThree) Five) C
lThree, (Ru (OH) (NO) (NHThree)Four) (N
OThree)Two, RuClTwo(PPhThree)Three, RuClTwo(P
PhThree)Four, (RuClH (PPhThree)Three) ・ C
7H8, RuHTwo(PPhThree)Four, RuClH (CO)
(PPhThree)Three, RuHTwo(CO) (PPhThree)Three,
(RuClTwo(Cod)) n, Ru (CO)12, Ru
(Acac)Three, (Ru (HCOO) (CO)Two) N,
RuTwoIFour(P-cymene)TwoRuthenium salts such as
These are dissolved in water, ethanol, etc.
Ruthenium component on a carrier using the prepared catalyst preparation solution
can do. Of the above ruthenium salts, preferred
Is RuCl in terms of handling.Three, RuClThree・ NHTwoO
Ruthenium chloride is used.

【0016】ルテニウム成分のチタニア−アルミナ担体
への担持は、該触媒調製液を用いて、通常の含侵法、共
沈法、競争吸着法などにより行うことができる。この
際、処理条件は、各種方法に応じて適宜選定すればよい
が、通常、室温乃至90℃の温度で1分乃至10時間、
担体を触媒調製液と接触させればよい。ルテニウム成分
の担持量は特に制限はないが、通常、チタニア−アルミ
ナ担体に対してRuとして0.05〜10重量%が好ま
しく、特に0.3〜3重量%の範囲が最適である。この
ルテニウムの含有量が上記範囲の下限値より少ないと、
COの転化活性が不十分となり、一方、あまり高担持率
にするとルテニウム成分の使用量が必要以上に過剰にな
り触媒コストが大きくなる。
The loading of the ruthenium component on the titania-alumina carrier can be carried out by using the catalyst preparation solution by a usual impregnation method, coprecipitation method, competitive adsorption method or the like. At this time, the treatment conditions may be appropriately selected according to various methods, and are usually at room temperature to 90 ° C. for 1 minute to 10 hours.
What is necessary is just to contact a support with a catalyst preparation liquid. The loading amount of the ruthenium component is not particularly limited, but usually, Ru is preferably 0.05 to 10% by weight relative to the titania-alumina carrier, and most preferably 0.3 to 3% by weight. If the content of ruthenium is less than the lower limit of the above range,
The conversion activity of CO becomes insufficient. On the other hand, if the loading ratio is too high, the amount of the ruthenium component used becomes excessively large and the catalyst cost increases.

【0017】本発明においては、上記ルテニウム成分と
ともに担持成分としてアルカリ金属及び/又はアルカリ
土類金属成分を用いることが好ましい。アルカリ金属成
分としては、カリウム、ナトリウム、リチウム、セシウ
ム、又はルビジウムが好適に用いられる。これらは単独
で用いることもできるが、二種以上を組み合わせて使用
することもできる。アルカリ金属源としては、K2 10
16、KBr、KBrO3 、KCN、K2CO3 、KC
l、KClO3 、KClO4 、KF、KHCO3 、KH
2 、KH 2 PO4 、KH5 (PO4 2 、KHS
4 、KI、KIO3 、KIO4 、K42 9 、KN
3 、KNO2 、KNO3 、KOH、KPF6 、K3 PO
4 、KSCN、K2 SO3 、K2 SO4 、K2
2 3 、K2 2 5 、K2 2 6 、K2 2 8
K(CH3 COO)等のK塩;CsCl、CsCl
3 、CsClO4 、CsHCO3 、CsI、CsNO
3 、Cs2 SO4 、Cs(CH3 COO)、Cs2 CO
3 、CsF等のCs塩;Rb2 1016、RbBr、R
bBrO3 、RbCl、RbClO3 、PbClO4
RbI、RbNO3 、Rb2 SO4 、Rb(CH3 CO
O)2 、Rb2 CO3 等のRb塩;Na2 4 7 、N
aB1016、NaBr、NaBrO3 、NaCN、Na
2 CO3 、NaCl、NaClO、NaClO3 、Na
ClO4 、NaF、NaHCO3 、NaHPO3、Na
2 HPO3 、Na2 HPO4 、NaH2 PO4 、Na3
HP2 6 、Na 2 2 2 7 、NaI、NaI
3 、NaIO4 、NaN3 、NaNO2 、NaN
3 、NaOH、Na2 PO3 、Na3 PO4 、Na4
2 7 、Na2 S、NaSCN、Na2 SO3 、Na
2 SO4 、Na2 2 5 、Na2 2 6、Na(C
3 COO)等のNa塩;LiBO2 、Li2
4 7 、LiBr、LiBrO3 、Li2 CO3 、Li
Cl、LiClO3 、LiClO4 、LiHCO3 、L
2 HPO3 、LiI、LiN3 、LiNH4 SO4
LiNO2 、LiNO3 、LiOH、LiSCN、Li
2 SO4 、Li3 VO4 等のLi塩が用いられ、これら
を水、エタノール等に溶解させて得られる触媒調製液を
用いて上記アルカリ金属成分を担体に担持することがで
きる。
In the present invention, the above-mentioned ruthenium component and
Both are alkali metals and / or alkalis as supporting components
Preferably, an earth metal component is used. Alkali metal component
Minutes include potassium, sodium, lithium, cesium
Or rubidium is preferably used. These alone
Can be used in combination, but used in combination of two or more
You can also. As the alkali metal source, KTwoBTen
O16, KBr, KBrOThree, KCN, KTwoCOThree, KC
1, KCLOThree, KCLOFour, KF, KHCOThree, KH
FTwo, KH TwoPOFour, KHFive(POFour)Two, KHS
OFour, KI, KIOThree, KIOFour, KFourITwoO9, KN
Three, KNOTwo, KNOThree, KOH, KPF6, KThreePO
Four, KSCN, KTwoSOThree, KTwoSOFour, KTwoS
TwoOThree, KTwoSTwoOFive, KTwoSTwoO6, KTwoSTwoO8,
K (CHThreeCO salts such as COO); CsCl, CsCl
OThree, CsCLOFour, CsHCOThree, CsI, CsNO
Three, CsTwoSOFour, Cs (CHThreeCOO), CsTwoCO
Three, CsF and the like; RbTwoBTenO16, RbBr, R
bBrOThree, RbCl, RbClOThree, PbCLOFour,
RbI, RbNOThree, RbTwoSOFour, Rb (CHThreeCO
O)Two, RbTwoCOThreeRb salt; NaTwoBFourO7, N
aBTenO16, NaBr, NaBrOThree, NaCN, Na
TwoCOThree, NaCl, NaClO, NaClOThree, Na
ClOFour, NaF, NaHCOThree, NaHPOThree, Na
TwoHPOThree, NaTwoHPOFour, NaHTwoPOFour, NaThree
HPTwo06, Na TwoHTwoPTwoO7, NaI, NaI
OThree, NaIOFour, NaNThree, NaNOTwo, NaN
OThree, NaOH, NaTwoPOThree, NaThreePOFour, NaFour
PTwoO7, NaTwoS, NaSCN, NaTwoSOThree, Na
TwoSOFour, NaTwoSTwoOFive, NaTwoSTwoO6, Na (C
HThreeNa salt such as COO); LiBOTwo, LiTwoB
FourO7, LiBr, LiBrOThree, LiTwoCOThree, Li
Cl, LiClOThree, LiClOFour, LiHCOThree, L
iTwoHPOThree, LiI, LiNThree, LiNHFourSOFour,
LiNOTwo, LiNOThree, LiOH, LiSCN, Li
TwoSOFour, LiThreeVOFourLi salts such as
Is dissolved in water, ethanol, etc.
Can be used to support the alkali metal component on a carrier.
Wear.

【0018】また、アルカリ土類金属成分としては、バ
リウム、カルシウム、マグネシウムおよびストロンチウ
ムが好適に用いられる。これらは単独で用いることもで
きるが、二種以上を組み合わせて使用することもでき
る。アルカリ土類金属源としては、BaBr2 、Ba
(BrO3 2 、BaCl2、Ba(ClO2 2 、B
a(ClO3 2 、Ba(ClO4 2 、BaI2 、B
a(N3 2 、Ba(NO2 2 、Ba(NO3 2
Ba(OH)2 、BaS、BaS2 6 、BaS
4 6 、Ba(SO3 NH2 2 等のBa塩;CaBr
2 、CaI2 、CaCl2 、Ca(ClO3 2 、Ca
(IO3 2 、Ca(NO2 2 、Ca(NO3 2
CaSO4 、CaS2 3 、CaS2 6 、Ca(SO
3 NH2 2 、Ca(CH3 COO)2 、Ca(H2
4 2 等のCa塩;MgBr2 、MgCO3 、MgC
2 、Mg(ClO3 2 、MgI2 、Mg(IO3
2 、Mg(NO2 2 、Mg(NO3 2 、MgS
3 、MgSO4 、MgS2 6 、Mg(CH3 CO
O)2 、Mg(OH)2 、Mg(ClO 4 2 等のMg
塩;SrBr2 、SrCl2 、SrI2 、Sr(N
3 2 、SrO、SrS2 3 、SrS2 6 、Sr
4 6 、Sr(CH3 COO)2 、Sr(OH)2
のSr塩が用いられ、これらを水、エタノール等に溶解
させて得られる触媒調製液を用いて、アルカリ土類金属
成分を担体に担持することができる。
As the alkaline earth metal component,
Lium, calcium, magnesium and strontium
Is preferably used. These can be used alone
Can be used in combination of two or more
You. BaBr is used as an alkaline earth metal source.Two, Ba
(BrOThree)Two, BaClTwo, Ba (ClOTwo)Two, B
a (CLOThree)Two, Ba (ClOFour)Two, BaITwo, B
a (NThree)Two, Ba (NOTwo)Two, Ba (NOThree)Two,
Ba (OH)Two, BaS, BaSTwoO6, BaS
FourO6, Ba (SOThreeNHTwo)TwoSuch as Ba salt; CaBr
Two, CaITwo, CaClTwo, Ca (ClOThree)Two, Ca
(IOThree)Two, Ca (NOTwo)Two, Ca (NOThree)Two,
CaSOFour, CaSTwoOThree, CaSTwoO6, Ca (SO
ThreeNHTwo)Two, Ca (CHThreeCOO)Two, Ca (HTwoP
OFour)TwoCa salt, etc .; MgBrTwo, MgCOThree, MgC
lTwo, Mg (ClOThree)Two, MgITwo, Mg (IOThree)
Two, Mg (NOTwo)Two, Mg (NOThree)Two, MgS
OThree, MgSOFour, MgSTwoO6, Mg (CHThreeCO
O)Two, Mg (OH)Two, Mg (ClO Four)TwoMg such as
Salt; SrBrTwo, SrClTwo, SrITwo, Sr (N
OThree)Two, SrO, SrSTwoOThree, SrSTwoO6, Sr
SFourO6, Sr (CHThreeCOO)Two, Sr (OH)Twoetc
Are used, and these are dissolved in water, ethanol, etc.
Alkaline earth metals using the catalyst preparation solution
The components can be supported on a carrier.

【0019】アルカリ金属成分、アルカリ土類金属成分
は、上記触媒調製液を用いて、通常の含侵法、共沈法、
競争吸着法により担体に担持することができる。この
際、処理条件としは、各種方法に応じて適宜選定すれば
よいが、通常、室温乃至90℃の温度で1分〜10時
間、担体を触媒調製液と接触させることで行うことがで
きる。アルカリ金属、アルカリ土類金属の担持量は特に
制限はないが、各々、通常、チタニア−アルミナ担体に
対して金属として0.01〜10重量%が好ましく、特
に0.03〜3重量%の範囲が最適である。これらの金
属の含有量が上記範囲の下限値より少ないと、COの選
択的酸化活性が十分発揮されない恐れがあり、一方、あ
まり高担持率にした場合もCOの選択的酸化活性が不十
分となる場合があるとともに、金属の使用量が必要以上
に過剰になり触媒コストが大きくなる。なお、ルテニウ
ム、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の担持はいか
なる順序で行ってもよいし、同時に行うことが出来る場
合には同時に行ってもよい。
The alkali metal component and the alkaline earth metal component can be prepared by using the above-mentioned catalyst preparation solution by the usual impregnation method, coprecipitation method,
It can be supported on a carrier by a competitive adsorption method. At this time, the treatment conditions may be appropriately selected according to various methods, but usually, the treatment can be performed by bringing the carrier into contact with the catalyst preparation solution at a temperature of room temperature to 90 ° C. for 1 minute to 10 hours. The loading amounts of the alkali metal and the alkaline earth metal are not particularly limited, but each is usually preferably 0.01 to 10% by weight as a metal with respect to the titania-alumina carrier, and particularly preferably in the range of 0.03 to 3% by weight. Is optimal. If the content of these metals is less than the lower limit of the above range, the selective oxidation activity of CO may not be sufficiently exhibited.On the other hand, when the loading ratio is too high, the selective oxidation activity of CO is insufficient. In some cases, the amount of metal used becomes unnecessarily excessive and the cost of the catalyst increases. The loading of ruthenium, alkali metal and alkaline earth metal may be carried out in any order, and if they can be carried out simultaneously, they may be carried out simultaneously.

【0020】チタニア−アルミナ担体に上記ルテニウ
ム、アルカリ金属、アルカリ土類金属を担持した後乾燥
を行う。乾燥は50〜200℃程度の温度で減圧下ある
いは不活性ガス雰囲気中で行うが、例えば自然乾燥、蒸
発乾固法、ロータリーエバポレーターもしくは送風乾燥
機による乾燥等を行うことができる。なお、本発明の触
媒は、たとえば触媒そのものを押出成形等により成形し
てもよいし、ハニカムやリング状などの基体に触媒を付
着させる方法でもよく、その方法については特に限定さ
れない。次に、本発明の触媒を用いて水素を主成分とす
るガス中の一酸化炭素を酸素により酸化・除去し、一酸
化炭素の低減された水素含有ガスを製造する方法につい
て説明する。前述のようにして得られた触媒は、一般に
使用前に水素により還元処理する。この還元処理は、通
常、水素気流下、250〜600℃、好ましくは380
〜550℃の温度で、1〜5時間、好ましくは1〜2時
間行う。このようにして得られる触媒により、水素を主
成分とし、かつ少なくともCOを含有する水素含有ガス
に酸素を添加して、COの酸素による選択的酸化反応を
行う。本発明のCO除去触媒は、水素製造用原料を改質
または部分酸化することによって得られる水素を主成分
とするガス(以下、改質ガス等と称す)中のCOを選択
的に除去するのに好適に利用され、燃料電池用水素含有
ガスの製造に利用される。
After the above ruthenium, alkali metal and alkaline earth metal are supported on the titania-alumina carrier, drying is performed. Drying is performed at a temperature of about 50 to 200 ° C. under reduced pressure or in an inert gas atmosphere. For example, natural drying, evaporation to dryness, drying with a rotary evaporator or a blow dryer can be performed. The catalyst of the present invention may be formed by, for example, extruding the catalyst itself or by a method of attaching the catalyst to a honeycomb or ring-shaped substrate, and the method is not particularly limited. Next, a method for producing a hydrogen-containing gas with reduced carbon monoxide by oxidizing and removing carbon monoxide in a gas containing hydrogen as a main component with oxygen using the catalyst of the present invention will be described. The catalyst obtained as described above is generally reduced with hydrogen before use. This reduction treatment is usually performed at 250 to 600 ° C., preferably 380
The reaction is performed at a temperature of 5550 ° C. for 1 to 5 hours, preferably for 1 to 2 hours. With the catalyst obtained in this manner, oxygen is added to a hydrogen-containing gas containing hydrogen as a main component and containing at least CO to perform a selective oxidation reaction of CO with oxygen. The CO removal catalyst of the present invention selectively removes CO in a hydrogen-based gas (hereinafter, referred to as a reformed gas or the like) obtained by reforming or partially oxidizing a hydrogen production raw material. It is preferably used for producing hydrogen-containing gas for fuel cells.

【0021】1.水素製造用原料の改質または部分酸化
工程 前記水素を主成分とする改質ガス等を得るための工程
は、以下に示すように、従来の水素製造工程、特に燃料
電池システムにおける水素製造工程において従来実施あ
るいは提案されている方法など任意の方法によって行う
ことができる。したがって、予め改質装置等を備えた燃
料電池システムにおいては、それをそのまま利用して改
質ガス等を調製してもよい。水素製造用原料とは、水蒸
気改質や部分酸化により水素に富んだガスを製造できる
炭化水素類、すなわちメタン、エタン、プロパン、ブタ
ン等の炭化水素、あるいは天然ガス(LNG)、ナフ
サ、ガソリン、灯油、軽油、重油、アスファルト等の炭
化水素系原料、メタノール、エタノール、プロパノー
ル、ブタノール等のアルコール類、蟻酸メチル、メチル
ターシャリーブチルエーテル、ジメチルエーテルなどの
含酸素化合物、更には、各種の都市ガス、LPG、合成
ガス、石炭などがあげられる。これらのうち、どのよう
な水素製造用原料を用いるかは、燃料電池システムの規
模や原料の供給事情などの諸条件を考慮して定めればよ
いが、通常は、メタノール、メタン、LNG、プロパ
ン、LPG、ナフサ、ガソリン、灯油、低級飽和炭化水
素、都市ガスなどが好適に使用される。
1. Reforming or Partial Oxidation Step of Hydrogen Production Raw Material The step for obtaining a reformed gas or the like containing hydrogen as a main component is performed in a conventional hydrogen production step, particularly in a hydrogen production step in a fuel cell system, as shown below. Any method such as a conventionally practiced or proposed method can be used. Therefore, in a fuel cell system provided with a reformer or the like in advance, a reformed gas or the like may be prepared by using the reformer as it is. Hydrogen production raw materials are hydrocarbons that can produce gas rich in hydrogen by steam reforming or partial oxidation, that is, hydrocarbons such as methane, ethane, propane, and butane, or natural gas (LNG), naphtha, gasoline, Hydrocarbon materials such as kerosene, light oil, heavy oil and asphalt; alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol; oxygenated compounds such as methyl formate, methyl tertiary butyl ether and dimethyl ether; and various city gases and LPG , Synthesis gas, coal and the like. Among these, what kind of raw material for hydrogen production is used may be determined in consideration of various conditions such as the scale of the fuel cell system and the circumstances of supply of the raw material, but usually, methanol, methane, LNG, propane, etc. , LPG, naphtha, gasoline, kerosene, lower saturated hydrocarbons, city gas and the like are preferably used.

【0022】また、これらの原料炭化水素中に硫黄分が
存在する場合は、脱硫工程を通して、通常、硫黄分が1
ppm以下、好ましくは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
1ppmより多くなると、改質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。改質また
は部分酸化に属する技術(以下、改質反応等という。)
としては、水蒸気改質をはじめ部分酸化、水蒸気改質と
部分酸化の複合化したもの、オートサーマル改質、その
他の改質反応などを挙げることができる。通常、改質反
応等としては、水蒸気改質(スチームリホーミング)が
最も一般的であるが、原料によっては、部分酸化やその
他の改質反応(例えば、熱分解等の熱改質反応、接触分
解やシフト反応等の各種接触改質反応など)も適宜適用
することができる。その際、異なる種類の改質反応を適
宜組み合わせて利用してもよい。以下、代表的な改質反
応として水蒸気改質を中心に説明する。このような改質
反応は、一般に、水素の収率ができるだけ大きくなるよ
うに、触媒や反応条件等を選定するが、COの副生を完
全に抑制することは困難であり、たとえシフト反応を利
用しても改質ガス中のCO濃度の低減には限界がある。
実際、灯油等の炭化水素の水蒸気改質反応については、
水素の得率及びCOの副生の抑制のために、次の式
(2)あるいは式(3): CH4 + 2H2 O → 4H2 + CO2 (2) Cn Hm + 2nH2 O →(2n+m/2)H2 +nCO2 (3) で表される反応ができるだけ選択性よく起こるように諸
条件を選定するのが好ましい。
When a sulfur content is present in these raw material hydrocarbons, the sulfur content is usually reduced to 1 through the desulfurization step.
It is preferable to perform desulfurization until the amount becomes less than or equal to ppm, preferably about 0.1 ppm or less. When the sulfur content in the raw material hydrocarbon is more than 1 ppm, it may cause the reforming catalyst to be deactivated. Although the desulfurization method is not particularly limited, hydrodesulfurization, adsorption desulfurization and the like can be used as appropriate. Technology belonging to reforming or partial oxidation (hereinafter referred to as reforming reaction, etc.)
Examples include steam reforming, partial oxidation, a combination of steam reforming and partial oxidation, autothermal reforming, and other reforming reactions. Usually, steam reforming (steam reforming) is the most common reforming reaction, but depending on the raw material, partial oxidation or other reforming reactions (for example, thermal reforming reaction such as thermal decomposition, contact reforming) Various catalytic reforming reactions such as decomposition and shift reaction) can also be appropriately applied. At this time, different types of reforming reactions may be used in appropriate combination. Hereinafter, steam reforming will be mainly described as a typical reforming reaction. In such a reforming reaction, catalysts and reaction conditions are generally selected so that the yield of hydrogen is as large as possible. However, it is difficult to completely suppress CO by-products. Even if it is used, there is a limit to the reduction of the CO concentration in the reformed gas.
In fact, regarding the steam reforming reaction of hydrocarbons such as kerosene,
In order to suppress the yield of hydrogen and the by-product of CO, the following equation (2) or equation (3): CH 4 + 2H 2 O → 4H 2 + CO 2 (2) Cn Hm + 2nH 2 O → ( It is preferable to select various conditions so that the reaction represented by (2n + m / 2) H 2 + nCO 2 (3) occurs with as high selectivity as possible.

【0023】更に、COを前記(1)式で表されるシフ
ト反応を利用して変性改質してもよい。しかし、このシ
フト反応は平衡反応であるのでかなりの濃度のCOが残
存する。したがって、こうした反応による改質ガス等中
には、通常、多量の水素の他にCO2 や未反応の水蒸気
等と若干のCOが含まれることになる。前記改質反応に
有効な触媒としては、原料の種類や反応の種類あるいは
反応条件等に応じて多種多様なものが知られている。そ
の中のいくつかを具体的に例示すると、炭化水素類の接
触改質反応や部分酸化に有効な触媒として、例えば、担
持Ru系触媒、担持Pt系触媒、担持Ni系触媒などを
挙げることができる。改質反応の条件は、用いる原料、
改質反応、触媒、反応装置の種類あるいは反応方式等の
条件によって異なるので適宜定めればよい。いずれにし
ても、原料の転化率を十分に(好ましくは100%ある
いは100%近くまで)大きくし、かつ、水素の得率が
できるだけ大きくなるように諸条件を選定するのが望ま
しい。また、必要に応じて、未反応の炭化水素やアルコ
ール等を分離しリサイクルする方式を採用してもよい。
また、必要に応じて、生成したあるいは未反応のCO2
や水分等を適宜除去してもよい。
Further, CO may be modified and modified by utilizing the shift reaction represented by the above formula (1). However, since this shift reaction is an equilibrium reaction, a considerable concentration of CO remains. Therefore, the reformed gas or the like resulting from such a reaction usually contains a large amount of hydrogen, CO 2 , unreacted water vapor, and a small amount of CO. A wide variety of catalysts are known as effective catalysts for the reforming reaction according to the type of raw materials, the type of reaction, the reaction conditions, and the like. Specific examples of some of them include catalysts effective for catalytic reforming reaction and partial oxidation of hydrocarbons, for example, supported Ru-based catalyst, supported Pt-based catalyst, supported Ni-based catalyst, and the like. it can. The conditions for the reforming reaction are:
Since it differs depending on conditions such as a reforming reaction, a catalyst, a type of a reaction apparatus, and a reaction method, it may be appropriately determined. In any case, it is desirable to select various conditions so that the conversion of the raw material is sufficiently increased (preferably to 100% or nearly 100%) and the yield of hydrogen is as large as possible. If necessary, a method of separating and recycling unreacted hydrocarbons and alcohols may be adopted.
Also, if necessary, the produced or unreacted CO 2
And moisture or the like may be removed as appropriate.

【0024】2.COの選択的酸化(転化)除去工程 本発明の水素含有ガスの製造方法は、水素を主成分とし
少量のCOを含む原料ガス(改質ガス等)に酸素を添加
してCOを選択的に酸化(転化)してCO2 とするもの
であり、水素の酸化は極力抑える必要がある。また、原
料ガス中に存在するCO2 のCOへの転化反応(原料ガ
ス中には水素が存在するので、逆シフト反応が起こる可
能性がある。)を抑えることも必要である。本発明のC
O除去触媒は、通常、還元状態で使用されるので、還元
状態に至っていない場合は水素による還元処理を行って
おくことが好ましい。本発明の触媒を使用することによ
り、CO2 含有量の低い原料ガスに対してCOの選択的
酸化除去に良好な成績を示すことは勿論、CO2 含有量
が多い条件でも良好な成績が得られる。通常、燃料電池
システムにおける一般的なCO2 濃度は、上流側の水素
製造用原料種、改質反応条件、シフト反応条件等に依存
し、通常、5〜40体積%程度である。
2. Selective oxidation (conversion) removal step of CO The method for producing a hydrogen-containing gas of the present invention selectively removes CO by adding oxygen to a raw material gas (reformed gas or the like) containing hydrogen as a main component and a small amount of CO. It is to be oxidized (converted) to CO 2, and it is necessary to suppress the oxidation of hydrogen as much as possible. It is also necessary to suppress the conversion reaction of CO 2 present in the raw material gas into CO (there is a possibility that a reverse shift reaction occurs because hydrogen is present in the raw material gas). C of the present invention
Since the O-removing catalyst is usually used in a reduced state, it is preferable to perform a reduction treatment with hydrogen when the O-removed catalyst has not reached the reduced state. By using the catalyst of the present invention, CO 2 shows good results in selective oxidation removal of CO for a low content of the raw material gas of course, CO 2 performed better in high content conditions to give Can be Generally, the general CO 2 concentration in a fuel cell system depends on the type of the raw material for hydrogen production on the upstream side, the reforming reaction conditions, the shift reaction conditions, and the like, and is usually about 5 to 40% by volume.

【0025】一方、水蒸気改質等により得られる原料ガ
ス中には、通常、スチームが存在するが、原料ガス中の
スチーム濃度は低い方がよい。通常は、5〜30%程度
含まれておりこの程度であれば問題はない。また、本発
明の触媒を使用すると、CO濃度が低い(0.6容量%
以下)原料ガス中のCO濃度も有効に低減でき、CO濃
度が比較的高い(0.6〜2.0容量%)原料ガス中の
CO濃度も好適に低減することができる。本発明の触媒
を用いることにより原料ガス中にCO2 が15%容量以
上存在するような条件でも60〜300℃という比較的
高い温度を含む温度域においてCOの選択転化除去を効
率的に行うことができる。また、COの転化除去反応は
同時に起こる副反応の水素の酸化反応と同様、発熱反応
であり、そこで発熱した熱を回収して燃料電池内で活用
することは発電効率を向上させる上で効果がある。
On the other hand, steam is usually present in the source gas obtained by steam reforming or the like, but the lower the steam concentration in the source gas, the better. Usually, it is contained in an amount of about 5 to 30%. When the catalyst of the present invention is used, the CO concentration is low (0.6% by volume).
Hereinafter, the CO concentration in the source gas can also be effectively reduced, and the CO concentration in the source gas having a relatively high CO concentration (0.6 to 2.0% by volume) can be suitably reduced. Efficient selective conversion and removal of CO in a temperature range including a relatively high temperature of 60 to 300 ° C. even under conditions where CO 2 is present in the raw material gas by 15% or more by using the catalyst of the present invention. Can be. In addition, the CO conversion removal reaction is an exothermic reaction, as is the simultaneous oxidation of hydrogen, which is a side reaction, and recovering the generated heat and utilizing it in the fuel cell is effective in improving the power generation efficiency. is there.

【0026】改質ガス等に酸素ガスを添加する場合、通
常、純酸素(O2 )、空気あるいは酸素富化空気が好適
に使用される。該酸素ガスの添加量は、酸素/CO(モ
ル比)が好ましくは、0.5〜5、更に好ましくは1〜
4となるように調整するのが適当である。この比が小さ
いとCOの除去率が低くなり、大きいと水素の消費量が
多くなり過ぎて好ましくない。反応圧力は特に限定され
ないが、燃料電池の場合は通常、常圧乃至1MPa・
G、好ましくは常圧乃至0.5MPa・Gの圧力範囲で行
う。反応圧力をあまり高く設定すると、昇圧のための動
力をその分大きくする必要があるので経済的に不利にな
るし、特に、1MPa・Gを超えると高圧ガス取締法の
規制を受けるし、また、爆発限界が広がるので安全性が
低下するという問題も生じる。
When oxygen gas is added to the reformed gas or the like, usually, pure oxygen (O 2 ), air or oxygen-enriched air is suitably used. The added amount of the oxygen gas is preferably oxygen / CO (molar ratio) of 0.5 to 5, more preferably 1 to 5.
It is appropriate to adjust to be 4. If this ratio is small, the removal rate of CO is low, and if it is large, the consumption of hydrogen is too large, which is not preferable. The reaction pressure is not particularly limited, but in the case of a fuel cell, it is usually from normal pressure to 1 MPa.
G, preferably in a pressure range from normal pressure to 0.5 MPa · G. If the reaction pressure is set too high, the power for pressurization must be increased accordingly, which is economically disadvantageous. In particular, if it exceeds 1 MPa · G, it is subject to the regulations of the High Pressure Gas Control Law, As the explosion limit is widened, there is also the problem of reduced safety.

【0027】前記反応は、通常、60℃以上、好ましく
は、60〜300℃という非常に広い温度範囲で、CO
転化反応に対する選択性を安定的に維持しつつ、好適に
行うことができる。この反応温度が60℃未満では反応
速度が遅くなるので実用的なGHSV(ガス体積空間速
度)の範囲ではCOの除去率(転化率)が不十分となり
やすい。また、前記反応は、通常、GHSVを5000
〜100000hr-1の範囲に選定して行うのが好適で
ある。ここで、GHSVを小さくすると多量の触媒が必
要となり、一方、GHSVをあまり大きくするとCOの
除去率が低下する。このため、GHSVは、好ましく
は、6000〜60000hr-1の範囲に選定する。こ
のCOの転化除去の工程におけるCOの転化反応は発熱
反応であるため、反応により触媒層の温度が上昇する。
触媒層の温度が高くなりすぎると、通常、触媒のCO転
化除去の選択性が悪化する。このため、少量の触媒上で
あまり多くのCOを短時間で反応させることは好ましく
ない。その意味からもGHSVは小さすぎない方がよい
場合もある。
The reaction is usually carried out in a very wide temperature range of 60 ° C. or more, preferably 60 to 300 ° C.
The reaction can be suitably performed while stably maintaining the selectivity for the conversion reaction. If the reaction temperature is lower than 60 ° C., the reaction rate becomes slow, so that the CO removal rate (conversion rate) tends to be insufficient within a practical range of GHSV (gas volume space velocity). In addition, the above reaction is usually carried out at a GHSV of 5000
It is preferable to select a value within a range of 100000 hr -1 . Here, when the GHSV is reduced, a large amount of the catalyst is required. On the other hand, when the GHSV is excessively increased, the CO removal rate is reduced. For this reason, GHSV is preferably selected in the range of 6000 to 60,000 hr -1 . Since the CO conversion reaction in the CO conversion removal step is an exothermic reaction, the reaction raises the temperature of the catalyst layer.
If the temperature of the catalyst layer is too high, the selectivity of the catalyst for CO conversion removal usually deteriorates. For this reason, it is not preferable to react too much CO on a small amount of catalyst in a short time. In this sense, it is sometimes better not to make the GHSV too small.

【0028】このCOの転化除去に用いる反応装置とし
ては、特に制限はなく、上記の反応条件を満たせるもの
であれば各種の形式のものが適用可能であるが、この転
化反応は発熱反応であるので、温度制御を容易にするた
めに反応熱の除去性のよい反応装置もしくは反応器を用
いることが望ましい。具体的には、例えば、多管型、あ
るいは、プレートフィン型等の熱交換型の反応器が好適
に使用される。場合によっては、冷却媒体を触媒層内に
循環したり、触媒層の外側に冷却媒体を流通させたりす
る方法を採用することができる。このようにして製造さ
れた水素含有ガスは、上記のようにCO濃度が十分に低
減されているので燃料電池の白金電極触媒の被毒及び劣
化を十分に低減することができ、その寿命及び発電効率
・発電性能を大幅に向上することができる。また、この
COの転化反応により発生した熱を回収することも可能
である。また、比較的高濃度のCOを含む水素含有ガス
中のCO濃度を十分に低下することができる。燃料電池
用の水素含有ガス中のCO濃度は100重量ppm以
下、好ましくは50重量ppm以下、さらに好ましくは
10重量ppm以下であることが望ましいが、本発明の
方法によれば広い反応条件下でこれを達成することは十
分可能である。
There is no particular limitation on the reactor used for the conversion and removal of CO, and various types of reactors can be applied as long as the above reaction conditions can be satisfied. However, this conversion reaction is an exothermic reaction. Therefore, in order to facilitate temperature control, it is desirable to use a reaction apparatus or a reactor having good removability of reaction heat. Specifically, for example, a heat exchange type reactor such as a multitube type or a plate fin type is suitably used. Depending on the case, a method of circulating the cooling medium in the catalyst layer or circulating the cooling medium outside the catalyst layer can be adopted. Since the hydrogen-containing gas thus produced has a sufficiently reduced CO concentration as described above, the poisoning and deterioration of the platinum electrode catalyst of the fuel cell can be sufficiently reduced, and its life and power generation can be reduced. Efficiency and power generation performance can be greatly improved. It is also possible to recover the heat generated by the CO conversion reaction. Further, the CO concentration in the hydrogen-containing gas containing a relatively high concentration of CO can be sufficiently reduced. Although the CO concentration in the hydrogen-containing gas for a fuel cell is desirably 100 ppm by weight or less, preferably 50 ppm by weight or less, and more preferably 10 ppm by weight or less, according to the method of the present invention, under a wide range of reaction conditions, It is quite possible to achieve this.

【0029】このようにして得られた水素含有ガスは、
各種のH2 燃焼型燃料電池の燃料として好適に使用する
ことができ、特に、少なくとも燃料極(負極)の電極に
白金(白金触媒)を用いるタイプの各種のH2 燃焼型燃
料電池(リン酸型燃料電池、KOH型燃料電池、固体高
分子型燃料電池をはじめとする低温作動型燃料電池な
ど)への供給燃料として有利に利用することができる。
なお、従来の燃料電池システムの改質装置(改質装置の
後に変成装置が有る場合、その変成装置も改質装置の一
部とみなす)と燃料電池の間に、本発明の方法に従った
酸素導入装置と反応装置を組み込むことによって、ある
いは、すでに酸素導入装置と転化反応装置を具備してい
るものではCOの転化除去触媒として前記触媒を用い反
応条件を前記のように調整することによって、従来に比
べ優れた燃料電池システムを構成することが可能とな
る。
The hydrogen-containing gas thus obtained is
It can be suitably used as a fuel for various types of H 2 -combustion fuel cells. In particular, various types of H 2 -combustion fuel cells (phosphoric acid) of a type using platinum (platinum catalyst) for at least a fuel electrode (anode) Fuel cell, a KOH fuel cell, a polymer electrolyte fuel cell, and other low-temperature operation fuel cells).
The method of the present invention was applied between the fuel cell and the reformer of the conventional fuel cell system (if a reformer is provided after the reformer, the reformer is also considered as a part of the reformer). By incorporating an oxygen introduction device and a reaction device, or by adjusting the reaction conditions as described above using the catalyst as a CO conversion removal catalyst in those already equipped with an oxygen introduction device and a conversion reaction device, It is possible to configure a fuel cell system that is superior to conventional fuel cell systems.

【0030】[0030]

【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。なお、各例で得られた触媒の塩
素含有量、CO吸着量及び選択酸化反応後(反応器出
口)の水素含有ガス中のCO濃度は、下記の方法により
測定した。 <塩素濃度の測定>触媒を熱加水分解後、水で捕集した
塩素原子をイオンクロマトグラフィーにより分析した。
EXAMPLES Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, the chlorine content of the catalyst obtained in each example, the CO adsorption amount, and the CO concentration in the hydrogen-containing gas after the selective oxidation reaction (reactor outlet) were measured by the following methods. <Measurement of chlorine concentration> After thermal hydrolysis of the catalyst, chlorine atoms collected with water were analyzed by ion chromatography.

【0031】<CO吸着量の測定>触媒約0.5gを吸着
セルに充填した後、前処理として500℃で水素還元を
行なった。次いで、COガスを触媒にパルス的に導入す
る。導入したCOのうち、吸着されなかったCOは触媒
から流出し検出される。従って、導入したCO量から検
出されたCO量を差し引いた量が1回のCO導入で吸着
したCOの量である。COの導入はCO流出量が定常値
になるまで数回導入し、触媒に吸着したCO量を次式か
ら求める。 触媒に吸着したCO量=(1回のCO導入量×導入回
数)−(検出されたガス量の和) <CO濃度の測定>下記得られた触媒を16〜32メッ
シュに整粒し、1gを内径6mmの反応管に充填した。
反応管内にGHSV:40000h-1の条件で入り口温
度150℃で水素含有ガスを導入し、CO選択酸化処理
を実施した。得られた反応器出口の水素含有ガスをサン
プリングしてガスクロマトグラフィーにてCO濃度を測
定した。結果を第1表に示す。 水素含有ガス; CO/O2 /CO2 /H2 O/N2 /H2 =0.6/1.5/ (容量%) 15/20/6.0/Balance
<Measurement of Amount of CO Adsorption> After about 0.5 g of the catalyst was filled in the adsorption cell, hydrogen reduction was performed at 500 ° C. as a pretreatment. Next, CO gas is pulsed into the catalyst. Of the introduced CO, the non-adsorbed CO flows out of the catalyst and is detected. Therefore, the amount obtained by subtracting the detected CO amount from the introduced CO amount is the amount of CO adsorbed by one CO introduction. CO is introduced several times until the CO outflow reaches a steady value, and the amount of CO adsorbed on the catalyst is determined from the following equation. The amount of CO adsorbed on the catalyst = (the amount of one CO introduction × the number of times of introduction) − (the sum of the detected gas amounts) <Measurement of CO concentration> The obtained catalyst was sized to 16 to 32 mesh and 1 g Was filled in a reaction tube having an inner diameter of 6 mm.
A hydrogen-containing gas was introduced into the reaction tube at an inlet temperature of 150 ° C. under the conditions of GHSV: 40000 h −1 , and a CO selective oxidation treatment was performed. The obtained hydrogen-containing gas at the outlet of the reactor was sampled, and the CO concentration was measured by gas chromatography. The results are shown in Table 1. Hydrogen-containing gas: CO / O 2 / CO 2 / H 2 O / N 2 / H 2 = 0.6 / 1.5 / (volume%) 15/20 / 6.0 / Balance

【0032】比較例1 ルチル型チタニア粉末(石原産業CR−EL)160g
と擬ベーマイトアルミナ粉末(触媒化成、Catalo
id−AP)59.7gをビーカー中でよく混合した後、
混練機にいれた。これにイオン交換水を加え、十分混練
し、かつ温度をかけて押出し成形に適当な硬さに水分を
調整した後、押出成形機を用いて直径約2mmの円柱状
に押出し成型した。この成形体を乾燥器中120℃で2
4時間乾燥して水分をとばし、更に500℃で4時間焼
成した。この焼成済成形体は80重量%のTiO2 及び
20重量%のAl2 3 を含んでいた。一方、塩化ルテ
ニウム(Ru金属として38.03重量%含有)0.263
g及び硝酸カリウム0.026gを2.0ccの水に溶解し
含浸液とした。この含浸液を上記得られた成形体を0.5
〜1cmの長さに揃えたもの10gに含浸し、60℃の
温度で乾燥し、更に空気中で500℃の温度で4時間焼
成し触媒Aを得た。この触媒A1gを500℃で1時間
還元処理した後、反応評価を行った。触媒Aの塩素含有
量、CO吸着量及び反応器出口の水素含有ガス中のCO
濃度を第1表に示す。
Comparative Example 1 Rutile type titania powder (Ishihara Sangyo CR-EL) 160 g
And pseudo boehmite alumina powder (Catalyst Chemical, Catalo
id-AP) 59.7 g was mixed well in a beaker,
I put it in a kneader. Ion-exchanged water was added thereto, and the mixture was sufficiently kneaded and heated to adjust the water content to a hardness suitable for extrusion, and then extruded into a column having a diameter of about 2 mm using an extruder. This molded body is placed in a dryer at 120 ° C. for 2 hours.
It was dried for 4 hours to remove moisture, and then calcined at 500 ° C. for 4 hours. The Baked shaped body contained 80 wt% of TiO 2 and 20 wt% Al 2 O 3. On the other hand, ruthenium chloride (containing 38.03% by weight as Ru metal) 0.263
g and 0.026 g of potassium nitrate were dissolved in 2.0 cc of water to obtain an impregnation liquid. This impregnating liquid was used to obtain the molded product obtained above with 0.5.
The catalyst A was obtained by impregnating 10 g of a length of about 1 cm, drying at a temperature of 60 ° C., and calcining at 500 ° C. for 4 hours in the air. After reducing the catalyst A1g at 500 ° C. for 1 hour, the reaction was evaluated. Chlorine content of catalyst A, CO adsorption amount and CO in hydrogen-containing gas at reactor outlet
The concentrations are shown in Table 1.

【0033】実施例1 比較例1で得られた触媒Aを50℃の蒸留水で洗浄し
た。洗浄液中に塩素イオンが検出されなくなるまで洗浄
した後、洗浄済の触媒を60℃で乾燥し、更に空気中5
00℃の温度で4時間焼成し、触媒Bを得た。この触媒
B1gを500℃で1時間還元処理した後、反応評価を
行った。触媒Bの塩素含有量、CO吸着量及び反応器出
口の水素含有ガス中のCO濃度を第1表に示す。 実施例2 比較例1において、乾燥後に500℃の温度で4時間焼
成する代わりに、500℃の温度で8時間焼成したこと
以外は比較例1と同様にして触媒Cを得た。この触媒C
1gを500℃で1時間還元処理した後、反応評価を行
った。触媒Cの塩素含有量、CO吸着量及び反応器出口
の水素含有ガス中のCO濃度を第1表に示す。
Example 1 The catalyst A obtained in Comparative Example 1 was washed with distilled water at 50 ° C. After washing until no chlorine ions are detected in the washing solution, the washed catalyst is dried at 60 ° C.
It was calcined at a temperature of 00 ° C. for 4 hours to obtain a catalyst B. After 1 g of the catalyst B was reduced at 500 ° C. for 1 hour, the reaction was evaluated. Table 1 shows the chlorine content of catalyst B, the CO adsorption amount, and the CO concentration in the hydrogen-containing gas at the outlet of the reactor. Example 2 A catalyst C was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that, instead of being dried and then calcined at a temperature of 500 ° C. for 4 hours, it was calcined at a temperature of 500 ° C. for 8 hours. This catalyst C
After reducing 1 g at 500 ° C. for 1 hour, the reaction was evaluated. Table 1 shows the chlorine content, the CO adsorption amount, and the CO concentration in the hydrogen-containing gas at the outlet of the reactor of the catalyst C.

【0034】実施例3 比較例1において得られた触媒Aを、更に500℃の温
度で4時間焼成して触媒Dを得た。この触媒D1gを5
00℃で1時間還元処理した後、反応評価を行った。触
媒Dの塩素含有量、CO吸着量及び反応器出口の水素含
有ガス中のCO濃度を第1表に示す。 実施例4 比較例1で得られた触媒Aを、更にpH9の水酸化アン
モニウム水溶液を用いて80℃で洗浄した。洗浄液中に
塩素イオンが検出されなくなるまで洗浄した後60℃で
乾燥し、更に空気中500℃の温度で4時間焼成し、触
媒Eを得た。この触媒E1gを500℃で1時間還元処
理した後、反応評価を行った。触媒Eの塩素含有量、C
O吸着量及び反応器出口の水素含有ガス中のCO濃度を
第1表に示す。
Example 3 The catalyst A obtained in Comparative Example 1 was further calcined at a temperature of 500 ° C. for 4 hours to obtain a catalyst D. 1 g of this catalyst D
After reduction treatment at 00 ° C. for 1 hour, the reaction was evaluated. Table 1 shows the chlorine content, the CO adsorption amount, and the CO concentration in the hydrogen-containing gas at the outlet of the reactor of the catalyst D. Example 4 The catalyst A obtained in Comparative Example 1 was further washed at 80 ° C. using an aqueous solution of ammonium hydroxide having a pH of 9. After washing until no chlorine ions were detected in the washing solution, the solution was dried at 60 ° C., and calcined in air at 500 ° C. for 4 hours to obtain a catalyst E. After 1 g of this catalyst E was reduced at 500 ° C. for 1 hour, the reaction was evaluated. Chlorine content of catalyst E, C
Table 1 shows the O adsorption amount and the CO concentration in the hydrogen-containing gas at the outlet of the reactor.

【0035】実施例5 比較例1と同様にして含浸及び乾燥を行なった後、pH
12.7のアンモニア水溶液を用いて50℃で1時間攪拌
・洗浄した。次いで、洗浄液中に塩素イオンが検出され
なくなるまで蒸留水で洗浄をした後120℃で乾燥し、
触媒Fを得た。この触媒F1gを500℃で1時間還元
処理した後、反応評価を行った。触媒Fの塩素含有量、
CO吸着量及び反応器出口の水素含有ガス中のCO濃度
を第1表に示す。 実施例6 実施例5において、pH12.7のアンモニア水溶液を用
いて処理する代わりに、20%NaOH水溶液を用いた
こと以外は実施例5と同様にして触媒Gを得た。この触
媒G1gを500℃で1時間還元処理した後、反応評価
を行った。触媒Gの塩素含有量、CO吸着量及び反応器
出口の水素含有ガス中のCO濃度を第1表に示す。
Example 5 After impregnation and drying were carried out in the same manner as in Comparative Example 1,
The mixture was stirred and washed at 50 ° C. for 1 hour using an aqueous ammonia solution of 12.7. Then, after washing with distilled water until no chlorine ions are detected in the washing solution, dried at 120 ℃,
Catalyst F was obtained. After reducing 1 g of the catalyst F at 500 ° C. for 1 hour, the reaction was evaluated. The chlorine content of catalyst F,
Table 1 shows the CO adsorption amount and the CO concentration in the hydrogen-containing gas at the outlet of the reactor. Example 6 A catalyst G was obtained in the same manner as in Example 5 except that a 20% aqueous NaOH solution was used instead of the treatment with an aqueous ammonia solution having a pH of 12.7. After reducing 1 g of this catalyst G at 500 ° C. for 1 hour, the reaction was evaluated. Table 1 shows the chlorine content, the CO adsorption amount, and the CO concentration in the hydrogen-containing gas at the outlet of the reactor of the catalyst G.

【0036】実施例7 比較例1と同様にして含浸及び乾燥を行なった触媒10
gを、ロータリーキルンにいれ、500℃の温度で水を
0.7ミリリットル/分(液体換算)で供給し、水分10
0%の雰囲気下で1時間水蒸気処理を行い、触媒Hを得
た。この触媒H1gを500℃で1時間還元処理した
後、反応評価を行った。触媒Hの塩素含有量、CO吸着
量及び反応器出口の水素含有ガス中のCO濃度を第1表
に示す。 実施例8 実施例7において、水分100%の雰囲気下で水蒸気処
理を行う代わりに、水分60%の空気を1.4リットル/
分で供給して水蒸気処理を行った以外は実施例7と同様
にして触媒Iを得た。この触媒I 1gを500℃で1
時間還元処理した後、反応評価を行った。触媒Iの塩素
含有量、CO吸着量及び反応器出口の水素含有ガス中の
CO濃度を第1表に示す。
Example 7 Catalyst 10 impregnated and dried in the same manner as in Comparative Example 1
g into a rotary kiln and water at a temperature of 500 ° C.
0.7 ml / min (liquid equivalent)
Steam treatment was performed for 1 hour in an atmosphere of 0% to obtain a catalyst H. After 1 g of the catalyst H was reduced at 500 ° C. for 1 hour, the reaction was evaluated. Table 1 shows the chlorine content of the catalyst H, the CO adsorption amount, and the CO concentration in the hydrogen-containing gas at the outlet of the reactor. Example 8 In Example 7, instead of performing steam treatment in an atmosphere of 100% moisture, air having a moisture of 60% was replaced with 1.4 liter / air.
Catalyst I was obtained in the same manner as in Example 7, except that the steam treatment was performed by supplying the catalyst in minutes. 1 g of this catalyst I
After the time reduction treatment, the reaction was evaluated. Table 1 shows the chlorine content, the CO adsorption amount, and the CO concentration in the hydrogen-containing gas at the reactor outlet of the catalyst I.

【0037】実施例9 比較例1で得られた触媒A1gを反応器に充填し、50
0℃で水素を148ミリリットル/分で流しながら水を
0.03ミリリットル/分(液体換算)で供給し、15分
間水蒸気処理を行い触媒Jを得た。この触媒Jを反応温
度まで降温した後、反応評価を行った。触媒Jの塩素含
有量、CO吸着量及び反応器出口の水素含有ガス中のC
O濃度を第1表に示す。 実施例10 実施例9において、水蒸気処理を30分間行なった以外
は実施例9と同様にして触媒Kを得た。この触媒Kを反
応温度まで降温した後、反応評価を行った。触媒Kの塩
素含有量、CO吸着量及び反応器出口の水素含有ガス中
のCO濃度を第1表に示す。
Example 9 1 g of the catalyst A obtained in Comparative Example 1 was charged into a reactor, and
At 0 ° C, water is passed while flowing hydrogen at 148 ml / min.
The solution was supplied at a rate of 0.03 ml / min (in terms of liquid) and subjected to a steam treatment for 15 minutes to obtain a catalyst J. After the temperature of the catalyst J was lowered to the reaction temperature, the reaction was evaluated. Chlorine content of catalyst J, CO adsorption amount and C in hydrogen-containing gas at reactor outlet
Table 1 shows the O concentration. Example 10 A catalyst K was obtained in the same manner as in Example 9 except that the steam treatment was performed for 30 minutes. After the temperature of the catalyst K was lowered to the reaction temperature, the reaction was evaluated. Table 1 shows the chlorine content of the catalyst K, the CO adsorption amount, and the CO concentration in the hydrogen-containing gas at the outlet of the reactor.

【0038】実施例11 実施例9において、水蒸気処理をI時間行なった以外は
実施例9と同様にして触媒Lを得た。この触媒Lを反応
温度まで降温した後、反応評価を行った。触媒Lの塩素
含有量、CO吸着量及び反応器出口の水素含有ガス中の
CO濃度を第1表に示す。
Example 11 A catalyst L was obtained in the same manner as in Example 9 except that the steam treatment was performed for I hour. After the temperature of the catalyst L was lowered to the reaction temperature, the reaction was evaluated. Table 1 shows the chlorine content of the catalyst L, the CO adsorption amount, and the CO concentration in the hydrogen-containing gas at the outlet of the reactor.

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明によれば、触媒劣化を伴わずに触
媒中のハロゲン含有量を低減でき、この結果、金属成分
の分散性を向上せしめることができ、水素含有ガス中の
COを効率よく選択的に酸化除去することができ、かつ
周辺機器や配管系などの製造装置の腐食を回避しうるC
O除去触媒、及びこれを使用した、水素含有ガス中、特
に燃料電池用に好適に適用できる水素含有ガス中のCO
を除去する水素含有ガスの製造方法を提供することがで
きる。
According to the present invention, the halogen content in the catalyst can be reduced without deterioration of the catalyst, and as a result, the dispersibility of the metal component can be improved, and the CO in the hydrogen-containing gas can be efficiently reduced. C that can be selectively oxidized and removed and can avoid corrosion of manufacturing equipment such as peripheral equipment and piping systems
O removal catalyst, and CO in hydrogen-containing gas using the same, particularly in a hydrogen-containing gas that can be suitably used for a fuel cell
And a method for producing a hydrogen-containing gas for removing hydrogen.

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Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 チタニア−アルミナ担体に少なくともル
テニウム成分を担持してなるCO除去触媒であって、そ
のハロゲン含有量が0.2重量%以下でありかつCO吸着
量が10μmol/g以上であることを特徴とする水素
含有ガス中のCOを除去するCO除去触媒。
1. A CO removal catalyst comprising at least a ruthenium component supported on a titania-alumina carrier, wherein the halogen content is 0.2% by weight or less and the CO adsorption amount is 10 μmol / g or more. A CO removal catalyst for removing CO in a hydrogen-containing gas.
【請求項2】 チタニア−アルミナ担体に更にアルカリ
金属及び/又はアルカリ土類金属を担持したことを特徴
とする請求項1記載のCO除去触媒。
2. The CO removal catalyst according to claim 1, wherein an alkali metal and / or an alkaline earth metal is further supported on the titania-alumina carrier.
【請求項3】 ハロゲン含有量が0.1重量%以下である
請求項1又は2に記載のCO除去触媒。
3. The CO removal catalyst according to claim 1, wherein the halogen content is 0.1% by weight or less.
【請求項4】 チタニア−アルミナ担体におけるチタニ
アとアルミナの重量比が0.1:99.9〜90:10の範
囲にある請求項1〜3のいずれかに記載のCO除去触
媒。
4. The CO removal catalyst according to claim 1, wherein the weight ratio of titania to alumina in the titania-alumina carrier is in the range of 0.1: 99.9 to 90:10.
【請求項5】 ハロゲンが塩素である請求項1〜4のい
ずれかに記載のCO除去触媒。
5. The CO removal catalyst according to claim 1, wherein the halogen is chlorine.
【請求項6】 水素含有ガスが、燃料電池用水素含有ガ
スである請求項1〜5のいずれかに記載のCO除去触
媒。
6. The CO removal catalyst according to claim 1, wherein the hydrogen-containing gas is a hydrogen-containing gas for a fuel cell.
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