JP2586893B2 - マグネシア系の炭化水素の低温改質用触媒の製造方法 - Google Patents

マグネシア系の炭化水素の低温改質用触媒の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、高純度のマグネシアクリンカーの微粉を担
体主原料とし、これに酸化ニッケルの微粉を1〜10%添
加混合し、これに特殊結合剤を加え、混練、成形、乾燥
して後、1250〜1350度Cの低温焼成により、充分焼成し
て触媒ベースとし、これに硝酸ニッケル溶液を含浸させ
た後、仮焼して酸化ニッケルとして2〜6%担持し、更
に希土類元素の少なくとも1種を含む溶液を含浸させた
後、仮焼して希土類の酸化物として、0.2〜1.2%担持し
て製造する方法に関するもので、強度があり、且つ炭化
水素の低温下での改質活性に秀れた触媒の製法に関する
ものである。
従来の技術 一般に耐熱性ニッケル触媒の担体は高純度のマグネシ
ア(MgO)やアルミナ(Al2O3)の如き耐火原料を使用し
ている。耐火原料の必要な性質としては、耐熱性と他は
耐火原料自体の活性が高いことである。この二つの性質
に最も適合するものは高純度のアルミナ或は高純度のマ
グネシアであることは良く知られている。
発明が解決しようとする問題点 これらの高純度原料は、高溶融点のため1350度C以下
の低温焼成では、到底焼結することが出来ず、その強度
の甚しい不足のため、触媒としての使用に全く耐えな
い。またこれらの高純度原料が良く焼結する1600度C以
上で焼成すれば、原料として混合している酸化ニッケル
の活性は全く失われてしまう。また従来一般に使用され
ている無機質焼結剤例えば硼酸、アルカリ、各種ガラス
粉等を数%添加すれば焼結温度は若干低下するが、同時
に原料の耐熱性を下げ、またこれらの結合によって酸化
ニッケルの表面に被覆物を生じて触媒の活性低下を起こ
す欠点があった。そこで、これらの問題解決策として、
例えば成形品の乾燥強度をいちじるしく増大させ、又低
温焼成にて十分なる焼結を起こさせる特殊結合剤を添加
して、高純度マグネシア或は、アルミナを原料とする混
合焼成法での担体の製造を可能とし、更にその高耐熱
性、高活性の堅牢なる担体に酸化ニッケルの含浸仮焼工
程を加えて、改質活性に優れた触媒を製造する方法が考
えられる。
しかしながらこのような方法で製造した触媒において
も、その触媒の使用環境によっては、反応中にカーボン
が析出し、強度が不十分、或は低温下での活性持続が十
分でない場合があった。
問題点を解決するための手段 本発明は、上述の問題点を解決するためになされたも
ので、MgO含有量96%以上にして、酸化鉄の含有量1%
以下のマグネシアクリンカーを担体主原料とし、これを
タイラー標準篩65メッシュ全通の粒度とし、これに酸化
ニッケルを1〜10重量%添加混合し、これにA成分、B
成分、及びC成分の三成分にて構成される特殊結合剤を
1〜7重量%添加し、混練、成形、乾燥して後、1250〜
1350度Cで焼成して触媒ベースとし、このベースに硝酸
ニッケル溶液を含浸させた後、仮焼してNiOとして2〜
6重量%担持し、更にこれに希土類元素の少なくとも1
種を含む溶液を含浸させた後、仮焼して希土類元素の酸
化物として0.2〜1.2重量%担持するマグネシア系の炭化
水素の低温改質用触媒の製造方法であり、この方法で製
造される触媒は、長期ライフのある炭化水素の低温改質
用触媒としてカーボン沈積の少ない、より堅牢な触媒と
なるものである。
なお、上述の特殊結合剤とは、原則的に三成分即ちA
成分、B成分及びC成分から構成されるものである。
そのA成分というのは、例えば1000度Cで99%以上気
化する特性を持った澱粉で、本発明の主原料であるMgO
の造粒時に可塑性を与え、60〜120度Cの温度におい
て、乾燥された担体の亀裂を防止する役目を果たす物質
である。
そしてB成分というのは、MgCO3を始めとするMgの炭
酸塩や(NH4)2CO3を始めとするNH4の炭酸塩から選ばれ、
MgOの造粒時に可塑性を与え、800〜1200度Cの温度にお
いて担体の亀裂発生を防止する役目を果たす物質であ
る。
更にC成分とは、Mgの塩化物又は燐酸塩或はアルミナ
セメントから選ばれ、MgOを化学的・セメント的に結合
し、担体の乾燥後の強度及び焼成後の強度を向上させる
物質である。
本発明におけるA成分、B成分及びC成分にて構成さ
れた特殊結合剤の添加量は、1〜7%であり、担体の製
造条件の如何によって、B成分及びC成分は一種又はそ
れ以上を選択使用出来る。
また、担体主原料のマグネシアクリンカーとは、MgO
含有量96%以上、酸化鉄の含有量1%以下の高純度マグ
ネシアである。MgO含有量96%未満では、その他の不純
成分により触媒の活性と耐熱性とを低下さすからであ
り、酸化鉄の含有量を1%以下としたのは、1%を超え
る量では触媒の改質反応の使用中に炭素の析出を多くす
る恐れがあるためである。
マグネシア原料の粉末度をタイラー標準篩65メッシュ
全通としたのは、65メッシュを超える大きい粒度では、
1250〜1350度Cの焼成条件で十分なる焼結をし得ないか
らである。
酸化ニッケルの添加量を1〜10%と限定したのは、1
%未満では触媒ベースとして十分なる活性が得られない
からであり、又10%を超える量では活性向上巾とコスト
アップとが引き合わないためである。
更に含浸担体するNiOの楼を2〜6%、希土類酸化物
の量を0.2〜1.2%と限定するのは、これ未満では触媒活
性が不足し、これを超える量では活性過剰のデメリット
が生じ又コスト的に引き合わないためである。
実施例 特殊結合剤を使用した場合の効果を、従来の一般有機
結合剤であるポリビニールアルコール(重合度1300,け
ん化度85)を使用した場合と比較したのが、実施例1と
表1である。なお、実施例に用いた特殊結合剤のA成分
は、澱粉の表皮をクエン酸によって破壊した後、100〜3
00度Cの温度で加熱して得られた化工澱粉であり、1000
度Cで99%以上気化する澱粉である。
実施例1 混合・混練 リボンミキサー 成形 湿式造粒 形状・大きさ ペレット φ14mm 焼成温度 1300度C 4hr 即ち、表1から明らかな様に、特殊結合剤を使用した
試作1〜2と比較例とを比較すると、素地強度、焼成品
強度において、飛躍的に優れた数値を示していることに
より、特殊結合剤の効果が良くわかる。しかし、特殊結
合剤を請求範囲の1〜7%より外れた試作3〜4での特
殊結合剤0.5%のものは、強度が目標より低く、8%で
は気孔率が目標より高くなりすぎていて本発明の触媒ベ
ースとしては適さない。焼成温度として、1250〜1350度
Cに限定したのは、1250度C未満では特殊結合剤使用で
も強度が目標値に到達せず、又1350度Cを超える温度で
は混合したニッケルが活性低下するためである。
次に表2において本発明における特殊結合剤のA、B
及びC成分の全ての組み合わせが効果的であることを示
す。
本発明の触媒ベースとしては、気孔率31〜33%、圧縮
強度750kg/cm2以上であれば良好な性能を発揮するもの
であり、表2はすべてこの条件を満足している。
上記方法にて作成した触媒ベースに、硝酸ニッケル溶
液を含浸させ、NiOとして2〜6重量%担持させた後、
乾燥し、600〜650度Cで仮焼した後、更に希土類の硝酸
塩に含浸させ、希土類の酸化物として0.2〜1/2重量%担
持させた後、乾燥し再度600〜650度Cで仮焼して耐熱物
質以外の不要物質を除去する。
このように二度の含浸と仮焼の工程を経て製造した触
媒は、触媒ベースに、まず酸化ニッケルが担持され、そ
の担持された酸化ニッケルの上に、希土類元素酸化物が
重なる如く、物理的に付着して担持される。よって、上
に担持された希土類元素酸化物は、少量でも効率良く効
能を発揮させることができ、加えて、カーボン析出に大
きな影響を与える下の酸化ニッケルの効能を微妙に抑制
するため、反応中のカーボン析出が押さえられ、改質活
性は持続し、かつ活性の長期間安定化が得られる。
NiOの担持量としては、2%未満では触媒活性が不十
分であり、一方6%を上回ると活性過剰による触媒上へ
のカーボン析出等によるトラブルが発生するし、又コス
ト的に引き合わなくなる。
希土類元素の酸化物担持量としては、0.2%未満では
折角高価な成分を添加した効果が表われず、一方、1.2
%を超える量ではコスト的に高くなりすぎ、経済的に引
き合わない。
この場合に使用する希土類は、ランタン、セリウム、
イットリウム等であり、使用する塩は硝酸塩又は酢酸塩
である。
次に触媒ベースに二度の含浸、仮焼工程をほどこして
本発明の方法で製造した各種触媒の品質及び活性値を列
記する。
実施例2 混合・混練 リボンミキサー 成形 湿式造粒 形状・大きさ ペレット φ14mm 焼成温度 1,300度C-4hr 含浸 硝酸ニッケル・硝酸ランタン 仮焼 600度C 表3及び表4に示す様に本発明の方法で製造した触媒
は、在来触媒と比較して強度も高く、650度C及び700度
Cの低温下の活性テストで生成ガスカロリーが数段低
く、優れた触媒であることを実証した。なお、生成ガス
カロリーの低いガスは、増熱して所定熱量のガスを製造
するのに適したもので、所定熱量のガス製造に、総合的
な熱効率上、大変大きなメリットを与えることができ
る。
また、本発明の方法で製造した触媒をテスト後反応管
より取り出した結果、すべて強度低下から生じる粉化は
全く認められなかったのに対して、在来触媒は5(%)
以上の粉化が発生していた。
効果 本発明によれば、製造されたマグネシア系の炭化水素
の低温改質用触媒は、前述のように酸化ニッケルを添加
して製造した触媒ベースに、硝酸ニッケル溶液を含浸さ
せて仮焼した後、更に希土類元素の溶液を含浸させ仮焼
して製造し、触媒ベースに酸化ニッケルを担持した上
に、希土類元素酸化物を重ねるように担持するので、少
量の希土類元素酸化物でも効率良く効能を発揮させるこ
とができ、かつ担持した酸化ニッケルの効能を希土類元
素酸化物が微妙に抑制するため、反応中のカーボン析出
を効率良く押さえることができ、さらに、触媒ベースに
添加された酸化ニッケルの作用も加わって改質活性は持
続し、かつ活性の長期間安定化を得ることができる。
なお、本発明の方法で製造した触媒は、前述のように
強度が高く、低温下で活性があり、かつカロリーの低い
生成ガスを製造することができるので、取り扱いが楽
で、粉化が少なく、温度保持用の熱エネルギーを節約で
き、加えて総合的な熱効率を高めるために増熱して所定
熱量とするガス製造に適した低カロリーガスを提供でき
るという利点も併有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長尾 正淳 大阪市阿倍野区文の里4−5−11 (72)発明者 長野 竹司 貝塚市三ツ松2722 三ツ松団地22 (56)参考文献 特開 昭48−69783(JP,A) 特開 昭50−18378(JP,A) 特公 昭46−43363(JP,B1)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】MgO含有量96%以上にして、酸化鉄の含有
    量1%以下のマグネシアクリンカーを担体主原料とし、
    これをタイラー標準篩65メッシュ全通の粒度とし、これ
    に酸化ニッケルを1〜10重量%添加混合し、これにMgO
    の造粒時に可塑性を与え60〜120度Cの温度において乾
    燥した担体の亀裂を防止する物質からなるA成分、MgO
    の造粒時に可塑性を与え800〜1200度Cの温度において
    担体の亀裂発生を防止する物質からなるB成分、MgOを
    化学的・セメント的に結合し担体の乾燥後及び焼成後の
    強度を向上させる物質からなるC成分の三成分にて構成
    される特殊結合剤を1〜7重量%添加し、混練、成形、
    乾燥して後、1250〜1350度Cで焼成して触媒ベースと
    し、このベースに硝酸ニッケル溶液を含浸させた後、仮
    焼してNiOとして2〜6重量%担持し、更にこれに希土
    類元素の少なくとも1種を含む溶液を含浸させた後、仮
    焼して希土類元素の酸化物として0.2〜1.2重量%担持す
    ることを特徴とするマグネシア系の炭化水素の低温改質
    用触媒の製造方法。
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