JP2006511678A - 炭化水素ガスからのイオウ化合物の除去 - Google Patents
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Abstract
Description
上記目的が、炭化水素ガスからイオウ化合物を除去する方法であって、
活性炭及びゼオライトを含まず、銅、銀、亜鉛、モリブデン、鉄、コバルト、ニッケル又はこれらの混合物を含む触媒を、−50〜150℃の温度、及び0.1〜10バールの圧力で使用することを特徴とする方法により達成されることを見いだした。
イオウ化合物の不純物を含有する炭化水素ガスを、一種以上の本発明の触媒上を、−50〜150℃、好ましくは−20〜80℃、さらに好ましくは0〜80℃、特に好ましくは15〜40℃、特に極めて好ましくは室温、及び0.1〜10バール(bar)、さらに好ましくは0.5〜4.5バール、特に好ましくは0.8〜1.5バールの圧力、中でも大気圧の圧力で通過させることができる。
[触媒1]
組成:52.5質量%のCuO、30質量%のZnO及び17.5質量%のAl2O3
420gの酸化銅(II)の硝酸溶液、420gの酸化亜鉛の硝酸溶液、及び140gの非水和硝酸アルミニウムの硝酸溶液の混合物を、474gの炭酸ナトリウムを2Lの脱塩水に溶解した液を用いて約6のpHにて沈殿させ、50℃に保持された水槽に移し、さらに3時間撹拌した。沈殿を分離し、水洗することによりナトリウムイオン及び硝酸イオンを除去し、120℃で乾燥し、そして400℃で1時間か焼した。得られた272gの混合酸化物に、1質量%のグラファイトを添加して圧縮して20mmのタブレットを形成し、<1.6mmのスクリーン(網)を機械的に通過させ、再び、2質量%のグラファイトを混合し、そして圧縮して5×3mm(直径×高さ)の寸法のタブレットを得た。タブレットの横圧縮強度は66Nであった。
組成:40質量%のCuO、40質量%のZnO及び20質量%のAl2O3
触媒1と同様にして、120gの酸化銅(II)の硝酸溶液、120gの酸化亜鉛の硝酸溶液、及び60gの分散酸化アルミニウム(PuralR SFC, SASOL社製)の混合物を、474gの炭酸ナトリウムを2Lの脱塩水に溶解した液を用いて約6.5のpHにて沈殿させ、後処理をした。か焼は300℃で2時間行った。得られた235gの混合酸化物は、実施例1と同様にして処理し、横圧縮強度71Nのタブレットを形成させた。
組成:73.9質量%のCuO、21.1質量%のZnO及び5質量%のZrO2
触媒1と同様にして、370gの酸化銅(II)の硝酸溶液、105.5gの酸化亜鉛の硝酸溶液、及び25gの炭酸ジルコニウムの混合物を、474gの炭酸ナトリウムを2Lの脱塩水に溶解した液を用いて70℃で約6.5のpHにして沈殿させ、後処理をした。か焼は300℃で4時間行った。こうして得られた540gの混合酸化物は、実施例1と同様にして処理し、横圧縮強度66Nのタブレットを形成させた。
組成:50質量%のCuO、30質量%のZnO、17.5質量%のAl2O3及び2.5質量%のZrO2
触媒1と同様にして、150gの酸化銅(II)の硝酸溶液、90gの酸化亜鉛の硝酸溶液、386.3gの非水和硝酸アルミニウムの硝酸溶液及び7.5gの炭酸ジルコニウムの硝酸溶液の混合物(予め炭酸ナトリムで約2.5のpHに調整されている)を、2モルの水酸化ナトリウム溶液と0.3モルの炭酸ナトリウム溶液との混合物を用いて、室温で約8のpHにて沈殿させ、50℃で2時間保持し、後処理をした。か焼は600℃で4時間行った。得られた300gの混合酸化物は、実施例1と同様にして処理し、横圧縮強度101Nのタブレットを形成させた。
組成:60質量%のCuO、20質量%のZnO、17.5質量%のAl2O3及び2.5質量%のZrO2
この触媒は、触媒4と同様にして製造した。タブレットの圧縮強度は100Nであった。
組成:67質量%のCuO、26.4質量%のZnO及び6.6質量%のAl2O3
320gのZn(NO3)2・6H2O及び336.4gのAl(NO3)3・9H2Oを600mlの水に溶解した液、及び2000mlの20質量%のソーダ溶液を、一緒にし、50℃の温度及びpH6.7〜6.9において撹拌しながら沈殿させ、さらに混合物を30分間撹拌し、ろ過し、ナトリウム及び硝酸塩を除去するため洗浄し、120℃で12時間乾燥し、そして350℃で2時間か焼した。
組成:65質量%のCuO、20質量%のZnO、6質量%のAl2O3、6質量%のZrO2及び3質量%のLa2O3
これは、触媒2と同様に作製した。その際、215gのCuO、66gのZnO、145gのAl(NO3)3・9H2O、20gのZrO2及び10gのLa2O3の硝酸溶液を使用し、沈殿を70℃の温度で行った。こうして得られた330gの混合酸化物は、実施例1と同様にして処理し、横圧縮強度80Nのタブレットを形成させた。BET表面積は109m2/gであった。
組成:60質量%のCuO、20質量%のZnO、10質量%のAl2O3、5質量%のZrO2及び5質量%のMgO
製造を、触媒2と同様に行った。その際、231gのCuO、77gのZnO、290gのAl(NO3)3・9H2O、19.2gのZrO2及び19.5gのMgOを使用し、沈殿を70℃の温度で行った。こうして得られた350gの混合酸化物は、実施例1と同様にして処理し、横圧縮強度90Nのタブレットを得た。BET表面積は96m2/gであった。
組成:60質量%のCuO、20質量%のZnO、10質量%のAl2O3、5質量%のZrO2及び5質量%のNiO
これは、触媒2と同様に作製した。その際、264gのCuO、88gのZnO、323gのAl(NO3)3・9H2O、22gのZrO2及び22gのNiOを使用し、沈殿を70℃の温度で行った。こうして得られた400gの混合酸化物は、実施例1と同様にして処理し、横圧縮強度80Nのタブレットを得た。BET表面積は114m2/gであった。
組成:60質量%のCuO、20質量%のZnO、10質量%のAl2O3、5質量%のZrO2及び5質量%のSiO2
これは、触媒2と同様に作製した。その際、200gのCuO、66gのZnO、241gのAl(NO3)3・9H2O、16.5gのZrO2及び16.5gのSiO2(colloidal;LudoxTM; 50%水溶液)使用し、沈殿を70℃の温度で行った。こうして得られた300gの混合酸化物は、実施例1と同様にして処理し、横圧縮強度90Nのタブレットを得た。BET表面積は125m2/gであった。
含浸触媒の組成:14.6質量%のCuO、7.4質量%のZnO及び87質量%のAl2O3
1.77kgの、直径4mm及び水吸着0.577ml/gを有する酸化アルミニウムを、1L当たり343gの硝酸銅及び1L当たり156gの硝酸亜鉛を有する上澄み水溶液に浸漬して含浸させ、120℃で乾燥し、そして520℃で3時間か焼した。乾燥及びか焼を含む含浸操作を繰り返した。こうして844g/Lのリットル質量、0.44ml/gの水吸着及び266Nの切断硬度を有する含浸触媒2100gを得た。
含浸触媒の組成:71.15質量%のAl2O3、18質量%のMoO3、7.5質量%のCuO及び3.35質量%のBaO
294gの3mmのトリローブ(trilobe)形状の酸化アルミニウムロッドを充填し、89gのアンモニウムヘプタモリブデート(7モリブデン酸アンモニウム)224mlの水に溶解した液(81質量%濃度)に含浸し、120℃で乾燥し、そして370℃75分及び400℃で135分か焼した。その後ロッドを19質量%濃度硝酸銅溶液155mlに含浸し、その後乾燥しそして前記と同様にか焼した。最後に、触媒を、230gの硝酸バリウム含有溶液260mlに含浸し、その後乾燥しそして前記と同様にか焼した。こうして750g/Lの充填密度、0.5ml/gの水吸着及び9.5Nの切断硬度を有する含浸触媒405gを得た。
直径10mmの加熱可能管型反応器に、粒子形状(1〜2mm)の上述の触媒の1種を10g充填し、直通流モード(straight flow-through mode)で操作した。排出ガスを、有機炭素化合物のフレーム−イオン化検出器による検出及びフレーム光度検出器による選択的イオウ検出のためにガス・クロマトグラフィーに給送した。
触媒1〜15を1000ppmのCOSを含むメタン流に曝露した。ガス空間速度、即ち触媒容量当たりのガス容量は1000h-1で、反応温度は25℃であった。実験は、排出ガスのCOS量が1ppmを超えたときに終了させた。
触媒1〜15を1000ppmのH2Sを含むメタン流に曝露した。ガス空間速度、即ち触媒容量当たりのガス容量は1000h-1で、反応温度は25℃であった。実験は、排出ガスのH2S量が1ppmを超えたときに終了させた。
触媒1〜15を500ppmのH2S及び500ppmのCOSを含むメタン流に曝露した。ガス空間速度、即ち触媒容量当たりのガス容量は1000h-1で、反応温度は25℃であった。実験は、排出ガスのH2S及びCOS量が1ppmを超えたときに終了させた。
触媒1〜15を500ppmのH2S及び500ppmのCOSを含む60容量%のメタン及び40容量%のプロパンから構成され、さらに2000ppmのトルエンを含むガス流に曝露した。ガス空間速度、即ち触媒容量当たりのガス容量は1000h-1で、反応温度は25℃であった。実験は、排出ガスのH2S及びCOS量が1ppmを超えたときに終了させた。
実験を始める前に、触媒を約200℃の温度で、窒素中に約1容量%水素を含むガス流を用いて還元した。
実験を、使用例5と同様に実施したが、触媒を実験開始前に還元はしなかった。
最適な吸着体カートリッジを検討するために、下記の手順を実施した:
メタンの代わりに天然ガスを使用した。これは実質的に以下に規定された組成を有する;即ち84容量%のメタン、3.5容量%のエタン、0.6容量%のプロパン、9.3容量%の窒素、1.6容量%の二酸化炭素及び合計で約3500ppmの高級炭化水素(C3〜C8)。
[比較例1]
使用例6と同様にして、市販のCuドープ活性炭(G32-JR;Sud-Chemie社製;4.5質量%のCu、0.25ml/gの孔隙量、及び1000m2/gの表面積を有する)を、1〜2mm粒子で用いて検討した。
使用例6と同様にして、市販の活性炭(C38/4R,Article 2722; Carbo Tech., Essen社製)を用いて検討した。
使用例6と同様にして、市販の活性炭(NoritR RB4; Norit社製;0.13ml/gの孔隙量、及び1292m2/gの表面積を有する)を、1〜2mm粒子で用いて検討した。
使用例6と同様にして、市販の活性炭(DesorexR K; Lurgi社製;0.55ml/gの孔隙量、及び1494m2/gの表面積を有する)を、1〜2mm粒子で用いて検討した。
使用例1と同様にして、市販のCuドープ活性炭(G32-JR;Sud-Chemie社製;4.5質量%のCu、0.25ml/gの孔隙量、及び1000m2/gの表面積を有する)を、1〜2mm粒子で用いて検討した。
使用例1と同様にして、市販のCuドープ活性炭(NoritR RB4; Norit社製;0.13ml/gの孔隙量、及び1292m2/gの表面積を有する)を、1〜2mm粒子で用いて検討した。
使用例1と同様にして、市販の活性炭(DesorexR K; Lurgi社製;0.55ml/gの孔隙量、及び1494m2/gの表面積を有する)を、1〜2mm粒子で用いて検討した。
組成:1.5質量%のCoO、7質量%のMoO3及び91.5質量%のAl2O3
1981gの酸化アルミニウム(PuralR SB, SASOL社製)及び140gのアンモニウムヘプタモリブデート((NH4)6Mo7O24・4H2O)をドライで混合し、69mlのギ酸(85%)を458mlの水に溶解した液と混合し、その後別の500mlの水と混合し、そして混練した。得られた可塑性混合物を、260barの入口圧力で押出し、長さ3〜8mm及び直径1.5mmのロッドを形成し、120℃で7時間乾燥し、その後550℃で3時間か焼した。得られたロッドを、102gの15.9質量%濃度硝酸コバルト溶液を420mlの水に溶解した混合物を噴霧することにより処理し、再び120℃で7時間乾燥し、そして550℃で3時間か焼した。得られた触媒は、736g/Lのリットル質量、12.5Nの切断硬度、250m2/gのBET表面積、1.4質量%の燃焼損失(900℃で)を有し、そして1.5質量%のCoO、7質量%のMoO3及び91.5質量%のAl2O3の組成を有するものであった。
組成:4.5質量%のCoO、22質量%のMoO3及び73.5質量%のAl2O3
触媒13と同様にして、1641gの酸化アルミニウム、455.1gのアンモニウムヘプタモリブデート、57mlのギ酸(85%)を379mlの水に溶解した液、及び別の440mlの水を反応させ、押出し、乾燥し、か焼した;得られたロッドを、356gの15.9質量%濃度硝酸コバルト溶液を121mlの水に溶解した混合物を、2層ノズル及びガスとして窒素を用いて160℃に加熱された回転ディスク上に噴霧することにより処理し、その際処理し、乾燥し、そしてか焼した。得られた触媒は、915g/Lのリットル質量、14.7Nの切断硬度、241m2/gのBET表面積、2.7質量%の燃焼損失(900℃で)を有し、そして4.5質量%のCoO、22質量%のMoO3及び73.5質量%のAl2O3の組成を有するものであった。
組成:3質量%のCoO、15質量%のMoO3、4.4質量%のSiO2及び77.6質量%のAl2O3
触媒14と同様にして、1749gの、SiO2含有量5質量%のケイ素アルミニウム混合酸化物(SIRALR 5; SASOL社製)、及び305.4gのアンモニウムヘプタモリブデート、61mlのギ酸(85%)を404mlの水に溶解した液、及び別の500mlの水を反応させ、171barの入口圧力で押出し、乾燥し、か焼した;得られたロッドを、222gの15.9質量%濃度硝酸コバルト溶液を384mlの水に溶解した混合物を噴霧することにより処理し、乾燥し、そしてか焼した。得られた触媒は、770g/Lのリットル質量、14.8Nの切断硬度、307m2/gのBET表面積、2.2質量%の燃焼損失(900℃で)を有し、そして3質量%のCoO、15質量%のMoO3、4.4質量%のSiO2及び77.6質量%のAl2O3の組成を有するものであった。
組成:3質量%のCoO、15質量%のMoO3、4.3質量%のSiO2及び77.7質量%のAl2O3
触媒14と同様にして、1586gの、SiO2含有量5質量%のケイ素アルミニウム混合酸化物(SIRALOXR 5; SASOL社製)、及び343.6gのアンモニウムヘプタモリブデート、56mlのギ酸(85%)を366mlの水に溶解した液、及び別の750mlの水を反応させ、117barの入口圧力で押出し、乾燥し、か焼した;得られたロッドを、234gの15.9質量%濃度硝酸コバルト溶液を729mlの水に溶解した混合物を噴霧することにより処理し、乾燥し、そしてか焼した。得られた触媒は、602g/Lのリットル質量、3.95Nの切断硬度、265m2/gのBET表面積、2.6質量%の燃焼損失(900℃で)を有し、そして3質量%のCoO、15質量%のMoO3、4.3質量%のSiO2及び77.7質量%のAl2O3の組成を有するものであった。
組成:3質量%のCoO、15質量%のMoO3及び82質量%のAl2O3
触媒14と同様にして、1581gの酸化アルミニウム(PURALOXR SCCa5/150; SASOL社製)、及び353.3gのアンモニウムヘプタモリブデート、55mlのギ酸(85%)を365mlの水に溶解した液、及び別の750mlの水を反応させ、200barの入口圧力で押出し、乾燥し、か焼した;得られたロッドを、233gの15.9質量%濃度硝酸コバルト溶液を448mlの水に溶解した混合物を噴霧することにより処理し、乾燥し、そしてか焼した。得られた触媒は、705g/Lのリットル質量、2.65Nの切断硬度、167m2/gのBET表面積、2.8質量%の燃焼損失(900℃で)を有し、そして3質量%のCoO、15質量%のMoO3及び82質量%のAl2O3の組成を有するものであった。
組成:3質量%のCoO、15質量%のMoO3及び82質量%のSiO2
1360gの直径1.5mmの二酸化ケイ素ロッド担体(BASF社製)を、286gのアンモニウムヘプタモリブデート((NH4)6Mo7O24・4H2O)を1075mlの水に溶解した混合物を、160℃に加熱された回転ディスクで2層ノズル及びガスとして窒素を用いて噴霧することにより処理し、120℃で7時間乾燥し、そして550℃でか焼した。
組成:3質量%のCoO、15質量%のMoO3及び82質量%のTiO2
触媒18と同様にして、1421gの直径1.5mmの二酸化チタンロッド担体(FINNTIR S150; Kemira社製)を、306gのアンモニウムヘプタモリブデートを715mlの水に溶解した液を噴霧することにより処理し、乾燥し、か焼した;得られたロッドを、257gの15.9質量%濃度硝酸コバルト溶液の混合物を噴霧することにより処理し、乾燥し、か焼した。得られた触媒は、1142g/Lのリットル質量、5.0Nの切断硬度、72.7m2/gのBET表面積、6.9質量%の燃焼損失(900℃で)を有し、そして3質量%のCoO、15質量%のMoO3及び82質量%のTiO2の組成を有するものであった。
組成:3質量%のCoO、15質量%のMoO3、15.6質量%のCaO及び66.4質量%のAl2O3
触媒18と同様にして、1052gのカルシウムアルミニウム混合酸化物(80質量%のAl2O3及び20質量%のCaO;4mmの押出物)を、217gのアンモニウムヘプタモリブデートを763mlの水に溶解した液を噴霧することにより、1〜2mm粒子として処理し、乾燥し、か焼した;得られた粒子を、210gの15.9質量%濃度硝酸コバルト溶液を279mlの水に溶解した混合物上に噴霧することにより処理し、乾燥し、か焼した。得られた触媒は、1134g/Lのリットル質量、142.1m2/gのBET表面積、6.0質量%の燃焼損失(900℃で)を有し、そして3質量%のCoO、15質量%のMoO3、15.6質量%のCaO及び66.4質量%のAl2O3の組成を有するものであった。
組成:3質量%のCoO、15質量%のMoO3及び82質量%のZrO2
触媒18と同様にして、1383gの二酸化ジルコニウム担体(BASF社製、1126g/Lの充填密度及び79m2/gのBET表面積)を、286gのアンモニウムヘプタモリブデートを987mlの水に溶解した液を噴霧することにより、1〜2mm粒子として処理し、乾燥し、か焼した;得られた粒子を、282gの15.9質量%濃度硝酸コバルト溶液を19mlの水に溶解した混合物を噴霧することにより処理し、乾燥し、か焼した。得られた触媒は、1134g/Lのリットル質量、51.2m2/gのBET表面積、1.7質量%の燃焼損失(900℃で)を有し、そして3質量%のCoO、15質量%のMoO3及び82質量%のZrO2の組成を有するものであった。
組成:3質量%のCoO、15質量%のMoO3、15.7質量%のMgO及び66.3質量%のAl2O3
触媒18と同様にして、750gのマグネシウムアルミニウム混合酸化物担体(BASF社製、4mmのロッド;81.3質量%のAl2O3及び18.7質量%のMgO)を、138gのアンモニウムヘプタモリブデートを335mlの水に溶解した液を噴霧することにより、1〜2mm粒子として処理し、乾燥し、か焼した;得られた粒子を、143gの15.9質量%濃度硝酸コバルト溶液を314mlの水に溶解した混合物を噴霧することにより処理し、乾燥し、か焼した。得られた触媒は、752g/Lのリットル質量、179.2m2/gのBET表面積、5.5質量%の燃焼損失(900℃で)を有し、そして3質量%のCoO、15質量%のMoO3、15.7質量%のMgO及び66.3質量%のAl2O3の組成を有するものであった。
組成:3質量%のCoO、15質量%のMoO3及び82質量%のAl2O3
触媒18と同様にして、915gの、975℃で8時間か焼された直径1mm球形の酸化アルミニウム(SASOL社製)を、207gのアンモニウムヘプタモリブデートを745mlの水に溶解した液上に噴霧することにより処理し、乾燥し、か焼した;得られた球形物を、191gの15.9質量%濃度硝酸コバルト溶液を304mlの水に溶解した混合物を噴霧することにより処理し、乾燥し、か焼した。得られた球形物は、977g/Lのリットル質量、109m2/gのBET表面積、1.8質量%の燃焼損失(900℃で)を有し、そして3質量%のCoO、15質量%のMoO3及び82質量%のAl2O3の組成を有するものであった。
組成:3質量%のCoO、15質量%のMoO3及び82質量%のAl2O3
触媒18と同様にして、700gの、975℃で8時間か焼された直径1mm球形の酸化アルミニウム(SASOL社製)を、158gのアンモニウムヘプタモリブデートを570mlの水に溶解した液を噴霧することにより処理し、乾燥し、か焼した;得られた球形物を、141gの15.9質量%濃度硝酸コバルト溶液を354mlの水に溶解した混合物を噴霧することにより処理し、乾燥し、か焼した。得られた球形物は、771g/Lのリットル質量、99m2/gのBET表面積、3.4質量%の燃焼損失(900℃で)を有し、そして3質量%のCoO、15質量%のMoO3及び82質量%のAl2O3の組成を有するものであった。
組成:3.3質量%のCoO、14質量%のMoO3及び82.7質量%のAl2O3
触媒14と同様にして、1581gの酸化アルミニウム(PURALOXR SCCa5/150; SASOL社製)、及び353gのアンモニウムヘプタモリブデート、55mlのギ酸(85%)を365mlの水に溶解した液、及び別の750mlの水を反応させ、200barの入口圧力で押出し、乾燥し、か焼した;得られたロッドを、233gの15.9質量%濃度硝酸コバルト溶液を448mlの水に溶解した混合物を噴霧することにより処理し、乾燥し、そしてか焼した。得られたロッドは、705g/Lのリットル質量、2.65Nの切断硬度、167m2/gのBET表面積、2.8質量%の燃焼損失(900℃で)を有し、そして3.3質量%のCoO、14質量%のMoO3及び82.7質量%のAl2O3の組成を有するものであった。製造経路を6回繰り返す。
組成:3.3質量%のCoO、14質量%のMoO3及び82.7質量%のAl2O3
5kgのギ酸を含む150リットルの水を、250kgの酸化アルミニウム(PuralR SB; SASOL社製)に加えた。粘チョウなペーストを形成した後、90kgのリン酸モリブデン溶液(600kgの三酸化モリブデン(純度90%;粉末)を200kgのオルトリン酸及び1500リットルの水において100℃で3時間その後40℃で24時間反応させ、ろ過することにより作製される)を、2時間混練し、1.7mmの球形のロッドに押出し、120〜150℃で乾燥させ、そして550℃でか焼した。
組成:3.3質量%のCoO、14質量%のMoO3及び82.7質量%のAl2O3
製造を触媒26におけると同様に行った。さらに、生成物を500℃で2時間加熱した。得られた触媒は、613g/Lのリットル質量、5.1Nの切断硬度、5.5質量%の燃焼損失(900℃で)を有し、そして3.3質量%のCoO、14質量%のMoO3及び82.7質量%のAl2O3の組成を有するものであった。
組成:3.3質量%のCoO、14質量%のMoO3及び82.7質量%のAl2O3
製造を触媒26におけると同様に行った。さらに、生成物を600℃で2時間加熱した。得られた触媒は、627g/Lのリットル質量、5.1Nの切断硬度、4.6質量%の燃焼損失(900℃で)を有し、そして3.3質量%のCoO、14質量%のMoO3及び82.7質量%のAl2O3の組成を有するものであった。
組成:3.3質量%のCoO、14質量%のMoO3及び82.7質量%のAl2O3
製造を触媒26におけると同様に行った。さらに、生成物を700℃で2時間加熱した。得られた触媒は、644g/Lのリットル質量、4.3Nの切断硬度、4.2質量%の燃焼損失(900℃で)を有し、そして3.3質量%のCoO、14質量%のMoO3及び82.7質量%のAl2O3の組成を有するものであった。
組成:7.5質量%のMoO3及び92.5質量%のAl2O3
触媒14と同様にして、1981gの酸化アルミニウム(PURALR SB; SASOL社製)、140gのアンモニウムヘプタモリブデート、69mlのギ酸(85%)を468mlの水に溶解した液、及び別の500mlの水を反応させ、260barの入口圧力で押出し、乾燥し、そしてか焼した。得られたロッドは、735g/Lのリットル質量、13.5Nの切断硬度、1.4質量%の燃焼損失(900℃で)、261m2/gのBET表面積を有し、そして7.5質量%のMoO3及び92.5質量%のAl2O3の組成を有するものであった。
組成:24質量%のMoO3及び76質量%のAl2O3
触媒14と同様にして、1641gの酸化アルミニウム(PURALR SB; SASOL社製)、455.1gのアンモニウムヘプタモリブデート、57mlのギ酸(85%)を379mlの水に溶解した液、及び別の440mlの水を反応させ、240barの入口圧力で押出し、乾燥し、そしてか焼した。得られた触媒は、856g/Lのリットル質量、12.2Nの切断硬度、9.35質量%の燃焼損失(900℃で)、252m2/gのBET表面積を有し、そして24質量%のMoO3及び76質量%のAl2O3の組成を有するものであった。
組成:17質量%のMoO3、5.4質量%のSiO2及び77.6質量%のAl2O3
触媒14と同様にして、1749gのケイ素アルミニウム混合酸化物(5質量%のSiO2含有混合酸化物:;SIRALR 5; SASOL社製)、305.4gのアンモニウムヘプタモリブデート、61mlのギ酸(85%)を404mlの水に溶解した液、及び別の500mlの水を反応させ、171barの入口圧力で押出し、乾燥し、そしてか焼した。得られた触媒は、720g/Lのリットル質量、12.6Nの切断硬度、7.8質量%の燃焼損失(900℃で)、315m2/gのBET表面積を有し、そして17質量%のMoO3、5.4質量%のSiO2及び77.6質量%のAl2O3の組成を有するものであった。
組成:16質量%のMoO3及び84質量%のSiO2
触媒18と同様にして、1360gの直径1.5mmの二酸化ケイ素のロッド担体(BASF社製)を、286gのアンモニウムヘプタモリブデートを1075mlの水に溶解した液を噴霧することにより処置し、乾燥し、そしてか焼した。得られた触媒は、520g/Lのリットル質量、7.98Nの切断硬度、54.1m2/gのBET表面積、6.1質量%の燃焼損失(900℃で)を有し、そして16質量%のMoO3及び84質量%のSiO2の組成を有するものであった。
<反応の段取り及び検出>
直径10mmの加熱可能管型反応器に、40mlの上述の触媒の1種を充填し、直通モード(straight-through mode)で操作した。排出ガスをガス・クロマトグラフィーに給送した。有機炭素化合物の検出のために、GCは、フレーム−イオン化検出器を有し、及び選択的イオウ検出のためにフレーム光度検出器を有する。
触媒13〜33を、上記の反応の段取りにおいて、15ppmのテトラヒドロチオフェン(THT)を含むメタン流に曝露した。ガス空間速度、即ち触媒容量当たりのガス容量は7000h-1で、反応温度は25℃であった。実験は、排出ガスのイオウ量が100ppbを超えたときに終了させた。
触媒13〜33を、上記の反応の段取りにおいて、15ppmのテトラヒドロチオフェン(THT)及び2000ppmのトルエンを含む、60容量%のメタン及び40容量%のプロパンから構成されるガス流に曝露した。ガス空間速度、即ち触媒容量当たりのガス容量は7000h-1で、反応温度は25℃であった。実験は、排出ガスのイオウ量が100ppbを超えたときに終了させた。
触媒13〜33を、上記の反応の段取りにおいて、15ppmのtert−ブチルメルカプタン及び15ppmのテトラヒドロチオフェンを含む天然ガス(実質的に、9.27容量%の窒素、1.64容量%の二酸化炭素、84.5容量%のメタン、3.46容量%のエタン、0.579容量%のプロパン、及び約12000ppmの他の炭化水素(C2〜C8)を含む。)から構成されるガス流に曝露した。ガス空間速度、即ち触媒容量当たりのガス容量は7000h-1で、反応温度は25℃であった。実験は、排出ガスのイオウ量が200ppbを超えたときに終了させた。
使用例10と同様にして、市販の活性炭(C38/4R,Article 2722; Carbo Tech., Essen社製)を用いて検討した。この活性炭のTHT吸着容量は、活性炭1L当たりTHT6.5gであった。
使用例10と同様にして、市販の活性炭(NoritR RB4; Norit社製;0.13ml/gの孔隙量、及び1292m2/gの表面積を有する)を、1〜2mm粒子で用いて検討した。この活性炭のTHT吸着容量は、活性炭1L当たりTHT0.5gであった。
使用例10と同様にして、市販の活性炭(DesorexR K; Lurgi社製;0.55ml/gの孔隙量、及び1494m2/gの表面積を有する)を、1〜2mm粒子で用いて検討した。この活性炭のTHT吸着容量は、活性炭1L当たりTHT0.6gであった。
<反応の段取り及び検出>
直径30mmの加熱可能管型反応器に、合計280mlの上述の触媒2種を充填し、直通モード(straight-through mode)で操作した。排出ガスをガス・クロマトグラフィーに給送した。有機炭素化合物の検出のために、GCは、フレーム−イオン化検出器を有し、及び選択的イオウ検出のためにフレーム光度検出器を有する。
[使用例11]
銅触媒及びモリブデン触媒の同容量部の均一混合物
銅触媒及びモリブデン触媒の同容量部の均一混合物を用いた。
窒素: 9.27%
二酸化炭素: 1.64%
メタン: 84.5%
エタン: 3.46%
プロパン: 0.579%
他のC4〜C8 HCs: 約12000容量ppm
を有する天然ガスに、20容量ppmのH2S、17容量ppmのCOS及び10容量ppmのテトラヒドロチオフェンを添加した。全ての実験において、まずテトラヒドロチオフェン(THT)が触媒床で除去された。THTを除去するまでの通過時間は、表Eに示されている。
2つの分離床:モリブデン触媒の上流の銅触媒
2つの床(それぞれ、1つの銅触媒及び1つのモリブデン触媒)を、2つの触媒量が同量となるように使用した。床の開始点(反応器入口)に、銅触媒を配置した;モリブデン触媒を、反応器の最後に配置した。天然ガスに、20容量ppmのH2S、5容量ppmのCOS及び10容量ppmのテトラヒドロチオフェンを添加した。実験手順を、使用例11と同様に実施した。全ての実験において、テトラヒドロチオフェン(THT)が触媒床でまず除去された。THTを除去するまでの通過時間は、表Fに示されている。
2種の分離床:モリブデン触媒の上流の銅触媒
2つの床(それぞれ、1つの銅触媒及び1つのモリブデン触媒)を、2つの触媒量が同量なるように使用した。床の開始点(反応器入口)に、モリブデン触媒を配置した;銅触媒を、反応器の最後に配置した。天然ガスに、20容量ppmのH2S、5容量ppmのCOS及び10容量ppmのテトラヒドロチオフェンを添加した。実験手順を、使用例11と同様に実施した。全ての実験において、テトラヒドロチオフェン(THT)が触媒床でまず除去された。THTを除去するまでの通過時間は、表Gに示されている。
組成:10質量%のMoO3及び90質量%のAl2O3
480gの、噴霧乾燥酸化アルミニウム(PuralR SB; SASOL社製;951g/Lのリットル質量、24.9質量%の燃焼損失(900℃で))及び49gのアンモニウムヘプタモリブデート(Riedel de Hean社製)を混合し、85mlの希ギ酸(85%濃度)と共に混練し、100barの入口圧力で押出プレスにより押出し、3mmのロッドを形成し、200℃で4時間乾燥し、その後750℃で2時間か焼した。得られた触媒は、212m2/gのBET表面積、723g/Lのリットル質量及び0.44ml/gの孔隙量を有するものであった。
組成:15質量%のMoO3及び85質量%のAl2O3
451gの触媒34の酸化アルミニウム及び76gのアンモニウムヘプタモリブデートを混合し、65mlの希ギ酸(85%濃度)と共に混練し、90barの入口圧力で押出プレスにより押出し、3mmのロッドを形成し、200℃で4時間乾燥し、その後550℃で3時間か焼した。得られた触媒は、289m2/gのBET表面積、884g/Lのリットル質量及び0.40ml/gの孔隙量を有するものであった。
組成:20質量%のMoO3及び80質量%のAl2O3
427gの触媒34の酸化アルミニウム及び98gのアンモニウムヘプタモリブデートを混合し、50mlの希ギ酸(85%濃度)と共に混練し、100barの入口圧力で押出プレスにより押出し、3mmのロッドを形成し、200℃で4時間乾燥し、その後750℃で2時間か焼した。得られた触媒は、294m2/gのBET表面積、823g/Lのリットル質量及び0.42ml/gの孔隙量を有するものであった。
組成:50質量%の菫青石(cordierite)を含む酸化アルミニウム上の15質量%のMoO3
乾燥ミキサーにおいて、230gの酸化アルミニウム(PuralR SB; SASOL社製)、95gのアンモニウムヘプタモリブデート及び310gの菫青石(Mg−Al−Si混合酸化物、20質量%の燃焼損失を有する)を混合し、30mlの希ギ酸(85%濃度)と共に混練し、130barでラム(lam)プレスにより押出し、3mmのロッドを形成し、200℃で4時間乾燥し、その後750℃で2時間か焼した。得られた触媒は、42m2/gのBET表面積及び1027g/Lのリットル質量を有するものであった。
組成: 15質量%のMoO3及び85質量%のAl2O3
600gの噴霧酸化アルミニウム(PuralR SB; SASOL社製)を、440mlの水及び18mlの希ギ酸(85%濃度)と共に混練し、95barでラムプレスにより押出し、直径3mmのロッドを形成し、200℃で4時間乾燥し、その後750℃で2時間か焼した。
組成: 15質量%のMoO3及び85質量%のAl2O3
製造を触媒38と同様に実施したが、酸化アルミニウムロッドを1025℃で2時間か焼した。触媒は、87m2/gのBET表面積、0.25ml/gの水吸着及び1038g/Lのリットル質量を有するものであった。
組成: 15質量%のMoO3及び85質量%のAl2O3
600gの、直径3mmの酸化アルミニウムの押出ロッドの担体(BASF社製;0.65ml/gの孔隙量、223m2/gのBET表面積及び649g/Lの充填質量(tamped weight))を750℃で2時間か焼し、その後15.5質量%のアンモニウムヘプタモリブデート溶液に含浸し、そして120℃で16時間乾燥し、その後550℃で3時間か焼した。触媒は、160m2/gのBET表面積、750g/Lのリットル質量及び0.5ml/gの孔隙量を有するものであった。
組成: 15質量%のMoO3及び85質量%のAl2O3
触媒40と同様に製造を実施したが、酸化アルミニウム担体を1050℃で2時間か焼した。触媒は、77m2/gのBET表面積、750g/Lのリットル質量及び0.39ml/gの孔隙量を有するものであった。
組成: 37%のCuO、32%のZnO、17%のAl2O3及び14%のMoO3の組成を有するCu−Zn−Al−Mo触媒
485gの触媒19を、15.5質量%のアンモニウムヘプタモリブデート溶液に含浸し、200℃で4時間乾燥し、その後550℃で3時間か焼した。触媒は、0.24ml/gの水吸着、38m2/gのBET表面積及び1248g/Lのリットル質量を有するものであった。
組成: 12.5%Fe2O3、75質量%のCuO及び12.5質量%のAl2O3から構成されるFe−Cu−Al触媒
260gの硝酸鉄(II)非水和物、387gの硝酸アルミニウム非水和物、及び239gの硝酸銅を2.5リットルの水に溶解した液を、70℃で撹拌しながら混合し、そして1000gの水酸化ナトリウムを2リットルの水に溶解した液でpH11にし、沈殿した生成物を50リットルの水で洗浄し、200℃で4時間乾燥し、その後500℃で2時間か焼し、次いで3質量%のグラファイトと混合し、プレスして4.75×3mmのタブレットを得た。タブレットは、36N/タブレットの横圧縮強度、115m2/gのBET表面積及び0.24ml/gの孔隙量を有するものであった。
組成:75質量%のNiOを含むAl−Ni触媒
775gの硝酸アルミニウム非水和物及び729gの硝酸ニッケルを2.5リットルの水に溶解した液を、70℃で撹拌しながら混合し、そして1000gの水酸化ナトリウムを2リットルの水に溶解した液でpH11にし、沈殿した生成物を50リットルの水で洗浄し、200℃で4時間乾燥し、その後500℃で2時間か焼し、次いで3質量%のグラファイトと混合し、プレスして4.75×2mmのタブレットを得た。タブレットは、41N/タブレットの横圧縮強度、142m2/gのBET表面積及び0.23ml/gの孔隙量を有するものであった。
組成: 20%Fe2O3を含むNi−Fe触媒
417gの硝酸鉄(II)非水和物を1.5リットルの水に溶解した液、及び1750gの、13.5質量%のNi含有量を有する硝酸ニッケル水溶液を、70℃で撹拌しながら混合し、そして1000gの水酸化ナトリウムを2リットルの水に溶解した液でpH11にし、沈殿した生成物を50リットルの水で洗浄し、200℃で4時間乾燥し、その後500℃で2時間か焼し、次いで3質量%のグラファイトと混合し、プレスして4.75×2mmのタブレットを得た。タブレットは、43N/タブレットの横圧縮強度、142m2/gのBET表面積及び0.23ml/gの孔隙量を有するものであった。
Ag−ドープNa−Yゼオライトの製造
250gのNa−Yゼオライト(CBVR 100、Zeolyst Int.社製;Si/Al比が5.1)を、撹拌しながら、2.5Lの、硝酸銀(424.6g)の0.5モル溶液と混合し、80℃で4時間加熱し、沈殿した生成物をろ過し、500mlの水で1回洗浄し、120℃で2時間乾燥し、その後500℃で4時間か焼し(昇温速度1℃/分)、再び2.5Lの、硝酸銀の0.5モル溶液と共に80℃で4時間加熱し、そしてろ過し、500mlの水で洗浄し、120℃で一晩乾燥した。こうして372gのゼオライトを製造した。
Ag−H−YゼオライトのNa交換
372gの比較例11のゼオライトを、撹拌しながら、1860mlの10%濃度硝酸アンモニウム溶液と混合し、80℃で4時間加熱し、沈殿した生成物をろ過し、新しい10%濃度硝酸アンモニウム溶液(1.860L)と再び混合し、80℃で4時間加熱し、沈殿生成物をろ過し、500mlの水で2回洗浄し、120℃で2時間乾燥し、その後450℃で5時間か焼した(昇温速度1℃/分)。こうして150gのゼオライトを製造した。
Cu−H−Yゼオライトの製造
250gのNa−Yゼオライト(CBVR 100; Zeolite Int.社製;5.1のSi/Al比を有する)を、撹拌しながら、0.5モル硝酸銅溶液(290g)と混合し、80℃で4時間加熱し、沈殿した生成物をろ過し、500mlの水で洗浄し、120℃で2時間乾燥し、その後500℃で4時間か焼した(昇温速度1℃/分)、その後2.5Lの0.5モル硝酸銅溶液と共に80℃で4時間再び加熱し、ろ過し、500mlの水で洗浄し、120℃で一晩乾燥した。こうして253gのゼオライトを製造した。
Cuドープ活性炭タイプG-32J(Sud Chemie社製)。活性炭は、4.5質量%の銅含有量、1120m2/gの表面積及び約550g/Lの嵩密度を有するものであった。
全ての触媒又は吸着体を1〜2mmの粒子で検討した。1.5mmのロッド及び1.5mmのタブレットをそのまま直接使用した。使用した反応器は、加熱可能なステンレス綱管であり、その頂部から底部に流れが通過するものであった。実験毎に、40mlの触媒を使用した。
THTの吸着を測定するために、天然ガスを、飽和器により、15容量ppmの平均THT含有量を持つように補強した。列挙された触媒について、THT(触媒1L当たりTHTのg)及びベンゼン(質量%)についてこの後に規定された吸着容量が示された。
Claims (10)
- 炭化水素ガスからイオウ化合物を除去する方法であって、
活性炭及びゼオライトを含まず、銅、銀、亜鉛、モリブデン、鉄、コバルト、ニッケル又はこれらの混合物を含む触媒を、−50〜150℃の温度、及び0.1〜10バールの圧力で使用することを特徴とする方法。 - 銅触媒を使用する請求項1に記載の炭化水素ガスからイオウ化合物を除去する方法。
- モリブデン触媒を使用する請求項1に記載の炭化水素ガスからイオウ化合物を除去する方法。
- 銅触媒及びモリブデン触媒を一緒に使用する請求項1に記載の炭化水素ガスからイオウ化合物を除去する方法。
- 0〜80℃の温度、及び0.8〜4.5バールの圧力を用いる請求項1〜4のいずれか1項に記載の炭化水素ガスからイオウ化合物を除去する方法。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法を、水素製造用のイオウ非含有炭化水素ガスを製造するために使用する方法。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法を、燃料電池作動用の水素を製造するためのイオウ非含有炭化水素ガスを製造するために使用する方法。
- 1〜99.8質量%の銅、銀、亜鉛、モリブデン、鉄、コバルト、ニッケル又はこれらの混合物、及び0.2〜99質量%の元素周期表の第IIB、IIIB、IVB、VIB、VIII、IIIA及びIVA族から選択される元素の酸化物で、少なくとも250℃までは固体である酸化物を含む触媒。
- 燃料電池装置で使用するための請求項8に記載の触媒。
- 炭化水素ガスからイオウ化合物を除去するために請求項8に記載の触媒を使用する方法。
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