JP3327630B2 - メタノール合成用触媒の製造方法 - Google Patents
メタノール合成用触媒の製造方法Info
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はH2 及びCO2 を主成分
としたガスよりメタノールを合成する際に使用されるメ
タノール合成用触媒の製造方法に関する。
としたガスよりメタノールを合成する際に使用されるメ
タノール合成用触媒の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】メタノール合成触媒の開発研究は古くか
ら行われており、酸化亜鉛−酸化クロム、酸化銅−酸化
亜鉛などの組成を有する触媒を共沈法等で調製してい
る。とりわけ、酸化銅−酸化亜鉛−(酸化アルミニウム
及び/又は酸化クロム)よりなる三元系触媒が高いメタ
ノール合成活性を有しており広く用いられている。
ら行われており、酸化亜鉛−酸化クロム、酸化銅−酸化
亜鉛などの組成を有する触媒を共沈法等で調製してい
る。とりわけ、酸化銅−酸化亜鉛−(酸化アルミニウム
及び/又は酸化クロム)よりなる三元系触媒が高いメタ
ノール合成活性を有しており広く用いられている。
【0003】一方、メタノールはMTBE(メチルター
シャリーブチルエーテル)、ガソリン、石油化学中間製
品、さらに水素、一酸化炭素、都市ガスの製造などの原
料として、また燃料用としても今後ますます需要が多く
なると考えられ全世界にて大型のメタノール合成プラン
トが建設される見通しである。
シャリーブチルエーテル)、ガソリン、石油化学中間製
品、さらに水素、一酸化炭素、都市ガスの製造などの原
料として、また燃料用としても今後ますます需要が多く
なると考えられ全世界にて大型のメタノール合成プラン
トが建設される見通しである。
【0004】また、現在メタノールは天然ガスの水蒸気
改質反応によって製造される水素及び一酸化炭素を主成
分とするガスを原料として、上記三元系触媒などと接触
させることにより製造されているが、地球温暖化の主原
因と言われている炭酸ガスの回収・資源化の一つとし
て、炭酸ガスの接触水素化によるメタノール合成反応が
注目されている。
改質反応によって製造される水素及び一酸化炭素を主成
分とするガスを原料として、上記三元系触媒などと接触
させることにより製造されているが、地球温暖化の主原
因と言われている炭酸ガスの回収・資源化の一つとし
て、炭酸ガスの接触水素化によるメタノール合成反応が
注目されている。
【0005】以上のような背景から、炭酸ガスの接触水
素化によるメタノール合成反応に適した触媒の開発が最
近活発に行われているが、メタノール合成活性が低く、
さらに寿命も十分であると言い難いため、高性能なメタ
ノール合成触媒の開発が待ち望まれている。
素化によるメタノール合成反応に適した触媒の開発が最
近活発に行われているが、メタノール合成活性が低く、
さらに寿命も十分であると言い難いため、高性能なメタ
ノール合成触媒の開発が待ち望まれている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】これまで、調製されて
きた銅、亜鉛、アルミニウム及び/又はクロムを含む触
媒は共沈法により調製されているが、主に、上記金属塩
混合水溶液をアルカリ性沈殿液に滴下し沈殿を生成する
方法または、金属塩水溶液とアルカリ沈殿液に同時に滴
下して中性付近の一定pH域にて沈殿物を得る方法が例
としてあげられる。その結果、前者の方法は各金属によ
り沈殿するpH域が異なり三種金属の沈殿物が別々に析
出しやすいため、メタノール合成活性、耐久性とも充分
でない。一方、後者の方法も三種金属が同時に沈殿し、
三種金属を含んだ結晶種を形成し比表面積が比較的高く
均一な触媒となるが、高いメタノール合成活性を有して
いない。
きた銅、亜鉛、アルミニウム及び/又はクロムを含む触
媒は共沈法により調製されているが、主に、上記金属塩
混合水溶液をアルカリ性沈殿液に滴下し沈殿を生成する
方法または、金属塩水溶液とアルカリ沈殿液に同時に滴
下して中性付近の一定pH域にて沈殿物を得る方法が例
としてあげられる。その結果、前者の方法は各金属によ
り沈殿するpH域が異なり三種金属の沈殿物が別々に析
出しやすいため、メタノール合成活性、耐久性とも充分
でない。一方、後者の方法も三種金属が同時に沈殿し、
三種金属を含んだ結晶種を形成し比表面積が比較的高く
均一な触媒となるが、高いメタノール合成活性を有して
いない。
【0007】本発明は上記技術水準に鑑み、高活性で、
かつ耐久性にも優れた銅、亜鉛及び(アルミニウム及び
/又はクロム)を含むメタノール合成用触媒を得る方法
を提供しようとするものである。
かつ耐久性にも優れた銅、亜鉛及び(アルミニウム及び
/又はクロム)を含むメタノール合成用触媒を得る方法
を提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは既存のメタ
ノール合成触媒の性能を上回る触媒の開発研究を鋭意実
施した結果、メタノール合成活性の最も重要な役割をす
る銅を高分散化させる方法を見いだし、本発明を完成す
るに至った。
ノール合成触媒の性能を上回る触媒の開発研究を鋭意実
施した結果、メタノール合成活性の最も重要な役割をす
る銅を高分散化させる方法を見いだし、本発明を完成す
るに至った。
【0009】すなわち、本発明は金属成分として少なく
とも銅、亜鉛及びアルミニウム及び/又はクロムを含有
するメタノール合成触媒用触媒を製造するにあたり、所
定温度に保温した沈殿剤水溶液を攪拌しながら、先ず亜
鉛とアルミニウム及び/又はクロムを含んだ水溶液を該
沈殿剤水溶液に滴下して沈殿物を生成させ、その滴下終
了後、銅を含んだ水溶液を滴下して前記沈殿物上に更に
沈殿物を生成させ、該沈殿物を洗浄後焼成することを特
徴とする水素及び炭酸ガスを主成分としたガスからのメ
タノール合成用触媒の製造方法である。
とも銅、亜鉛及びアルミニウム及び/又はクロムを含有
するメタノール合成触媒用触媒を製造するにあたり、所
定温度に保温した沈殿剤水溶液を攪拌しながら、先ず亜
鉛とアルミニウム及び/又はクロムを含んだ水溶液を該
沈殿剤水溶液に滴下して沈殿物を生成させ、その滴下終
了後、銅を含んだ水溶液を滴下して前記沈殿物上に更に
沈殿物を生成させ、該沈殿物を洗浄後焼成することを特
徴とする水素及び炭酸ガスを主成分としたガスからのメ
タノール合成用触媒の製造方法である。
【0010】本発明で対象とするメタノール合成用触媒
である複合酸化物の組成比はCu:100(原子比)に
対して、Zn:10〜250、Al及び/又はCr:1
〜50である。以下、本発明のメタノール合成触媒の製
造方法を更に詳述する。先ず、沈殿剤水溶液を保温し、
攪拌しながらZnとAl及び/又はCrを含んだ水溶液
を滴下して沈殿物を析出させ、滴下後、次にCuを含ん
だ水溶液を滴下して沈殿物を生成する。なお滴下終了時
のpHが4以上で、滴下した金属イオンがほとんど全て
沈殿物として析出する。
である複合酸化物の組成比はCu:100(原子比)に
対して、Zn:10〜250、Al及び/又はCr:1
〜50である。以下、本発明のメタノール合成触媒の製
造方法を更に詳述する。先ず、沈殿剤水溶液を保温し、
攪拌しながらZnとAl及び/又はCrを含んだ水溶液
を滴下して沈殿物を析出させ、滴下後、次にCuを含ん
だ水溶液を滴下して沈殿物を生成する。なお滴下終了時
のpHが4以上で、滴下した金属イオンがほとんど全て
沈殿物として析出する。
【0011】沈殿剤水溶液はアルカリ溶液であり、通常
0.1〜10M濃度のNa2 CO3、NaHCO3 、N
aOH、K2 CO3 、NH3 による水溶液が用いられ、
とりわけNa2 CO3 水溶液が好ましい。また、沈殿を
生成する際の溶液の温度を15〜90℃の範囲に保つこ
とが好ましい。
0.1〜10M濃度のNa2 CO3、NaHCO3 、N
aOH、K2 CO3 、NH3 による水溶液が用いられ、
とりわけNa2 CO3 水溶液が好ましい。また、沈殿を
生成する際の溶液の温度を15〜90℃の範囲に保つこ
とが好ましい。
【0012】さらに、Cu、Zn及びAl及び/又はC
rの各金属塩は硝酸塩、塩化物、硫酸塩、酢酸塩の形で
0.01〜1.0M濃度の水溶液として用い、とりわけ
硝酸塩として用いられるのが好ましい。
rの各金属塩は硝酸塩、塩化物、硫酸塩、酢酸塩の形で
0.01〜1.0M濃度の水溶液として用い、とりわけ
硝酸塩として用いられるのが好ましい。
【0013】また、滴下時間、熟成時間は特に影響はな
いが、均一に金属イオンが分散し沈殿物が析出する条件
であればよく、通常滴下時間0.1分〜3時間、熟成時
間0.1分〜3時間の範囲で実施される。
いが、均一に金属イオンが分散し沈殿物が析出する条件
であればよく、通常滴下時間0.1分〜3時間、熟成時
間0.1分〜3時間の範囲で実施される。
【0014】得られた沈殿物は種々の結晶種を有する
が、アルカリ金属や陰イオンを十分洗浄除去した後、2
00〜400℃の範囲で焼成することによりメタノール
合成触媒を得る。この触媒はX線回折の測定からCu
O、ZnOの結晶種が認められるが、アモルファス状態
に近く高分散化していることを確認している。以上の製
造方法により高活性なメタノール合成触媒が得られ、下
記実施例にてその具体的な製造方法を詳述する。
が、アルカリ金属や陰イオンを十分洗浄除去した後、2
00〜400℃の範囲で焼成することによりメタノール
合成触媒を得る。この触媒はX線回折の測定からCu
O、ZnOの結晶種が認められるが、アモルファス状態
に近く高分散化していることを確認している。以上の製
造方法により高活性なメタノール合成触媒が得られ、下
記実施例にてその具体的な製造方法を詳述する。
【0015】
(実施例1)炭酸ナトリウム(Na2 CO3 )2.5モ
ルを水2リットルに溶かし80℃で保温する。このアル
カリ水溶液を溶液Aとする。硝酸亜鉛{Zn(NO3 )
2 ・6H2 O}0.18モルと硝酸アルミニウム{Al
(NO3 )3 ・9H2 O}0.03モルを水600cc
に溶かして80℃に保温し、この酸性溶液を溶液Bとす
る。硝酸銅{Cu(NO3 )2 ・3H2 O}0.3モル
と水300ccに溶かして80℃に保温し、この酸性溶
液を溶液Cとする。
ルを水2リットルに溶かし80℃で保温する。このアル
カリ水溶液を溶液Aとする。硝酸亜鉛{Zn(NO3 )
2 ・6H2 O}0.18モルと硝酸アルミニウム{Al
(NO3 )3 ・9H2 O}0.03モルを水600cc
に溶かして80℃に保温し、この酸性溶液を溶液Bとす
る。硝酸銅{Cu(NO3 )2 ・3H2 O}0.3モル
と水300ccに溶かして80℃に保温し、この酸性溶
液を溶液Cとする。
【0016】先ず、攪拌しながら溶液Aに溶液Bを30
分にわたって均一に滴下し懸濁液を得る。次に、溶液B
を滴下後、溶液Cを前記懸濁液に30分にわたって一定
速度で滴下し沈殿物を得る。滴下終了時のpHは8であ
った。
分にわたって均一に滴下し懸濁液を得る。次に、溶液B
を滴下後、溶液Cを前記懸濁液に30分にわたって一定
速度で滴下し沈殿物を得る。滴下終了時のpHは8であ
った。
【0017】滴下後2時間の熟成を行い、次に沈殿物の
ろ過及びNaイオン、NO3 イオンが検知されなくなる
まで洗浄する。さらに、100℃24時間乾燥し、その
後300℃、3時間焼成することによりメタノール合成
触媒を得る。この触媒を触媒1とする。
ろ過及びNaイオン、NO3 イオンが検知されなくなる
まで洗浄する。さらに、100℃24時間乾燥し、その
後300℃、3時間焼成することによりメタノール合成
触媒を得る。この触媒を触媒1とする。
【0018】(実施例2)B液に硝酸亜鉛{Zn(NO
3 )2 ・6H2 O}0.3モル、硝酸アルミニウム{A
l(NO3 )3 ・9H2 O}0.05モルを使用する以
外は実施例1と同様の製造方法でメタノール合成触媒を
製造した。この触媒を触媒2とする。
3 )2 ・6H2 O}0.3モル、硝酸アルミニウム{A
l(NO3 )3 ・9H2 O}0.05モルを使用する以
外は実施例1と同様の製造方法でメタノール合成触媒を
製造した。この触媒を触媒2とする。
【0019】さらに、B液に硝酸亜鉛{Zn(NO3 )
2 ・6H2 O}0.15モル、硝酸アルミニウム{Al
(NO3 )3 ・9H2 O}0.015モルを、また、B
液に硝酸亜鉛{Zn(NO3 )2 ・6H2 O}0.15
モル、硝酸アルミニウム{Al(NO3 )3 ・9H
2 O}0.06モルを使用する以外は実施例1と同様に
製造し、触媒3、触媒4を得た。
2 ・6H2 O}0.15モル、硝酸アルミニウム{Al
(NO3 )3 ・9H2 O}0.015モルを、また、B
液に硝酸亜鉛{Zn(NO3 )2 ・6H2 O}0.15
モル、硝酸アルミニウム{Al(NO3 )3 ・9H
2 O}0.06モルを使用する以外は実施例1と同様に
製造し、触媒3、触媒4を得た。
【0020】(実施例3)B液に硝酸亜鉛{Zn(NO
3 )2 ・6H2 O}0.225モルと硝酸クロム{Cr
(NO3 )3 ・9H2 O}0.075モルを使用し、実
施例1と同様の製造方法に製造し触媒5を得た。
3 )2 ・6H2 O}0.225モルと硝酸クロム{Cr
(NO3 )3 ・9H2 O}0.075モルを使用し、実
施例1と同様の製造方法に製造し触媒5を得た。
【0021】さらに、B液に硝酸亜鉛{Zn(NO3 )
2 ・6H2 O}0.225モル、硝酸クロム{Cr(N
O3 )3 ・9H2 O}0.05モル、硝酸アルミニウム
{Al(NO3 )3 ・9H2 O}0.05モルを使用
し、実施例1と同様の製造方法で製造し触媒6を得た。
2 ・6H2 O}0.225モル、硝酸クロム{Cr(N
O3 )3 ・9H2 O}0.05モル、硝酸アルミニウム
{Al(NO3 )3 ・9H2 O}0.05モルを使用
し、実施例1と同様の製造方法で製造し触媒6を得た。
【0022】(比較例)実施例2の触媒3と同様の組成
の溶液A、B、Cを用いて下記の方法により従来触媒を
製造した。先ず溶液Bに溶液Cを一度に加え亜鉛、アル
ミニウム、銅イオンを有する酸性水溶液(pH=3)を
得る。この水溶液に溶液Aを攪拌しながら一定速度で3
0分間にわたり滴下する。滴下終了時のpHは8であっ
た。滴下後2時間の熟成を行い、その後実施例1と同様
の製造方法で触媒7を得た。
の溶液A、B、Cを用いて下記の方法により従来触媒を
製造した。先ず溶液Bに溶液Cを一度に加え亜鉛、アル
ミニウム、銅イオンを有する酸性水溶液(pH=3)を
得る。この水溶液に溶液Aを攪拌しながら一定速度で3
0分間にわたり滴下する。滴下終了時のpHは8であっ
た。滴下後2時間の熟成を行い、その後実施例1と同様
の製造方法で触媒7を得た。
【0023】(実験例1) 実施例1〜3、比較例にて得られた触媒1〜7のメタノ
ール合成反応の活性評価試験を下記の条件にて行った。 原料ガス : H2 75モル%、CO2 25モル% GHSV : 6000h-1 反応温度 : 230℃ 反応圧力 : 40kg/cm2 G 触媒は16〜28メッシュに整粒したものを2ccマイ
クロリアクターに充填し、H2 3%/N2 ベースガスに
て還元処理した後、原料ガスを供給して初期活性評価を
行った。各触媒の初期活性評価結果を表1に示す。
ール合成反応の活性評価試験を下記の条件にて行った。 原料ガス : H2 75モル%、CO2 25モル% GHSV : 6000h-1 反応温度 : 230℃ 反応圧力 : 40kg/cm2 G 触媒は16〜28メッシュに整粒したものを2ccマイ
クロリアクターに充填し、H2 3%/N2 ベースガスに
て還元処理した後、原料ガスを供給して初期活性評価を
行った。各触媒の初期活性評価結果を表1に示す。
【0024】
【表1】 反応したCO2 の50〜60%がメタノールであった。
【0025】(実験例2) 初期活性評価に供した触媒3、触媒7を耐久性試験用触
媒に供した。反応条件は反応圧力以外は実験例1と同様
とし、活性結果を表2に示す。
媒に供した。反応条件は反応圧力以外は実験例1と同様
とし、活性結果を表2に示す。
【0026】
【表2】 反応したCO2 の40〜60%(圧力40kg/cm2
Gの場合)、60〜80%(圧力80kg/cm2 Gの
場合)がメタノールであった。表2に示すように、本発
明にて調製した触媒は従来触媒に比べて耐久性に優れて
いることが判明した。
Gの場合)、60〜80%(圧力80kg/cm2 Gの
場合)がメタノールであった。表2に示すように、本発
明にて調製した触媒は従来触媒に比べて耐久性に優れて
いることが判明した。
【0027】(実験例3) 原料ガスとして、H2 :CO2 :CO=77:17:6
モル%のガスを使用した以外は実験例1と同じ条件で触
媒3、触媒7を対象に試験を行った。結果を表3に示
す。
モル%のガスを使用した以外は実験例1と同じ条件で触
媒3、触媒7を対象に試験を行った。結果を表3に示
す。
【0028】
【表3】 反応したCO2 の100%がメタノールであった。表3
に示すように、H2 、CO2 以外のCOを含有したガス
においても、本発明にて調製した触媒はメタノール合成
反応において優れた性能を有することがわかった。
に示すように、H2 、CO2 以外のCOを含有したガス
においても、本発明にて調製した触媒はメタノール合成
反応において優れた性能を有することがわかった。
【0029】
【発明の効果】本発明により、銅、亜鉛及びアルミニウ
ム及び/又はクロムを含有する高活性で、かつ耐久性の
優れたメタノール合成触媒を得ることができる。
ム及び/又はクロムを含有する高活性で、かつ耐久性の
優れたメタノール合成触媒を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 哲也 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22 号 三菱重工業株式会社 広島研究所内 (72)発明者 黒田 健之助 東京都千代田区丸の内二丁目5番1号 三菱重工業株式会社本社内 (56)参考文献 特開 平3−68450(JP,A) 特開 昭55−106543(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 21/00 - 37/36 C07C 31/04
Claims (1)
- 【請求項1】 金属成分として少なくとも銅、亜鉛及び
アルミニウム及び/又はクロムを含有するメタノール合
成触媒用触媒を製造するにあたり、所定温度に保温した
沈殿剤水溶液を攪拌しながら、先ず亜鉛とアルミニウム
及び/又はクロムを含んだ水溶液を該沈殿剤水溶液に滴
下して沈殿物を生成させ、その滴下終了後、銅を含んだ
水溶液を滴下して前記沈殿物上に更に沈殿物を生成さ
せ、該沈殿物を洗浄後焼成することを特徴とする水素及
び炭酸ガスを主成分としたガスからのメタノール合成用
触媒の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15183893A JP3327630B2 (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | メタノール合成用触媒の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15183893A JP3327630B2 (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | メタノール合成用触媒の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH078799A JPH078799A (ja) | 1995-01-13 |
JP3327630B2 true JP3327630B2 (ja) | 2002-09-24 |
Family
ID=15527407
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15183893A Expired - Fee Related JP3327630B2 (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | メタノール合成用触媒の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3327630B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH08299796A (ja) * | 1995-05-11 | 1996-11-19 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | メタノール合成触媒の製造法 |
DE10160486A1 (de) | 2001-12-08 | 2003-06-12 | Sued Chemie Ag | Katalysator für die Methanolsynthese |
DE102005020630A1 (de) | 2005-05-03 | 2006-11-23 | Süd-Chemie AG | Herstellung von Cu/Zn/Al-Katalysatoren über den Formiatweg |
SG173804A1 (en) | 2009-02-23 | 2011-09-29 | Mitsui Chemicals Inc | Copper-based catalyst manufacturing method, copper-based catalyst, and pretreatment method for same |
US7998300B2 (en) * | 2009-09-14 | 2011-08-16 | Carl R. Marschke | Apparatus and method for producing waterproof structural corrugated paperboard |
JP5628016B2 (ja) * | 2010-12-08 | 2014-11-19 | 三井化学株式会社 | 銅触媒の製造方法および銅触媒前駆体の熟成方法 |
EP3305404A1 (en) | 2016-10-10 | 2018-04-11 | National Petrochemical Company | Copper/zinc/aluminium catalyst for the methanol synthesis prepared from a binary zinc-aluminium precursor solution |
-
1993
- 1993-06-23 JP JP15183893A patent/JP3327630B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH078799A (ja) | 1995-01-13 |
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