JP3349167B2 - メタノール水蒸気改質用触媒の調製方法 - Google Patents
メタノール水蒸気改質用触媒の調製方法Info
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- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
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- C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
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- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Description
触媒の調製方法に関する。
合成用原料等の水素工業、水素化脱硫、水素化分解等の
石油精製工業、(ベンゼンの水素化による)ナイロン原
料であるシクロヘキサン製造等の有機化学工業、さらに
冶金工業、半導体工業用等の種々の分野で利用されてい
る。最近では燃料電池発電用燃料等の新しいエネルギー
源として水素需要は益々増大している。
して液化石油ガス(LPG)、液化天然ガス(LN
G)、およびナフサからのスチームリフォーミング方法
が採用されているが、(1)石油系原料の高騰および供
給不安定、(2)反応温度が高温(800℃〜1000
℃)であるため、また中小規模の水素ガス製造には不適
当等の問題があるため、何らかの解決策が待ち望まれて
いる。
然ガスなどから合成ガスを経由して大規模に製造するこ
とができ、さらに輸送が容易であることから、メタノー
ルと水蒸気を反応させて水素ガスを製造する方法が注目
されている。またメタノールの水蒸気改質反応はナフサ
よりはるかに低温で水素含有量の多いガスに改質され、
この改質反応の熱源として廃熱の利用も可能である。さ
らに水素、二酸化炭素以外の副生物がほとんど生じない
ことから、純水素を得るための分離工程が簡単である優
位性も有している。
のとおりである。 CH3 OH+H2 O → CO2 +3H2 ・・・・(1) −ΔH25℃=−11.8kcal/mol
(2)と、それによって生成したCOの水性ガスシフト
反応(3)が同時に起こる結果であると考えられ、両反
応を促進する触媒の開発が急務となっている。 CH3 OH → CO + 2H2 ・・・・(2) −ΔH25℃=−21.7kcal/mol CO + H2 O → CO2 + H2 ・・・・(3) −ΔH25℃=−9.8kcal/mol
なるが、反応(3)はその逆に高温になるほど右側に不
利となる。反応(3)を促進させる必要条件は水蒸気の
使用量を多くすることと反応温度を低くし得る触媒を使
用することである。しかし、大過剰の水の存在下でメタ
ノールの水蒸気改質反応を行うことは蒸発に過剰の熱量
を必要とするため経済的でなく、メタノールに対する水
の比率(モル比)はできるだけ式(1)の化学量論比に
近づけた状態で行われる方がよい。すなわち、反応温度
が低ければ水蒸気使用量を少なくすることができるの
で、なるべく低温活性の大きい触媒を使用することが必
要である。
水素含有量の高いガスを得るための触媒としては種々の
触媒が提案されている。例えば、アルミナなどの担体に
銅、白金およびニッケルなどを担持した含浸触媒が提案
されているが、これらの触媒はメタンの生成する反応が
起こりやすく目的成分である水素が生成する反応の選択
性は悪い。また、これらの触媒は低温活性および耐久性
に乏しいなど現在までのところ多くの問題点を残してい
る。
アルミニウム及び/又はクロムの酸化物系の沈殿触媒が
提案されている。一般に、この触媒は低温活性はよい
が、副反応が起こりやすいため、高純度水素を得るには
問題があり、十分に調製方法に関する検討を行っている
とは言い難い。
た銅、亜鉛、アルミニウム及び/又はクロムを含む触媒
は共沈方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を同時に滴
下して中性付近の一定pH域にて沈殿物を得る方法が例
として挙げられている。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、3種金属の沈殿物が別
々に析出するため共沈とは言い難く、別々の結晶種より
なる沈殿物となり、好ましくない。一方、後者の方法は
3種金属が同時に沈殿し、3種金属を含んだ結晶種を形
成し、比較的比表面積が多く、均一な触媒となるが目標
値をクリアーするまでの活性を有していない。
鉛、アルミニウム及び/又はクロムの酸化物系の特性を
生かし、副反応が起り難いメタノール水蒸気改質用触媒
の調製方法として、所定温度に保温した沈殿剤水溶液
に、まず亜鉛とアルミニウム及び/又はクロムを含んだ
水溶液を滴下して複合水酸化物沈殿を生成した後、銅を
含んだ水溶液を滴下して沈殿物を生成させ、得られた複
合水酸化物を焼成安定化する方法で、酸化銅、酸化亜
鉛、酸化アルミニウム及び/又は酸化クロムを含有する
触媒を調製する方法を提案した(特開平3〜52643
号公報)。
るものゝ、さらに耐久性を向上させる必要があった。そ
こで本発明は上記触媒の調製方法を改良した耐久性のよ
り優れたメタノール水蒸気改質用触媒の調製方法を提供
しようとするものである。
既存の銅、亜鉛とアルミニウム及び/又はクロム系メタ
ノール水蒸気改質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、この種触媒のメタノール水蒸気改質
反応の主な活性種はCu+ であり、触媒中に有効な活性
点が多く存在するように調製すべきであるとの知見を得
た。
のであって、酸化銅、酸化亜鉛、酸化アルミニウム及び
/又は酸化クロムを含有するメタノール水蒸気改質用触
媒を調製するにあたり、所定温度に保温した沈殿剤水溶
液に、まずアルミニウム及び/又はクロムを含有する水
溶液を滴下し、さらに亜鉛の化合物を含有する水溶液を
滴下して、複合水酸化物沈殿を生成した後、次に、銅を
含んだ水溶液を滴下して沈殿物を生成させ、得られた複
合水酸化物沈殿物を焼成安定化することを特徴とするメ
タノール水蒸気改質用触媒の調製方法である。
調製方法をさらに詳述する。まず、沈殿剤水溶液を保温
し、攪拌しながらアルミニウム及び/又はクロムの化合
物を含有した液を滴下し、さらに亜鉛の化合物を含有し
た水溶液を滴下して沈殿物を析出させ、滴下後、次に銅
の化合物を含んだ水溶液を滴下して沈殿物を生成する。
この際、滴下終了時のpHが4以上で滴下した金属イオ
ンがほとんど全て複合水酸化物の沈殿物として析出す
る。沈殿剤水溶液はアルカリ水溶液であり、通常0.1
〜10M濃度のNa2 CO3 ,NaHCO3 ,NaO
H,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℃の範囲に保つのが好
ましい。さらに、銅、亜鉛、アルミニウム及び/又はク
ロムの化合物は硝酸塩、塩化物、硫酸塩、酢酸塩を0.
01〜1.0M濃度にて用いられ、とりわけ、硝酸塩が
好ましい金属塩である。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、通常は滴下時間0.1分〜3
時間、熟成時間0.1分〜3時間の範囲にて実施され
る。
が、アルカリ金属イオンや陰イオンを十分洗浄除去した
後、200〜400℃の範囲にて焼成することにより、
CuO,ZnO,Al2 O3 及び/又はCr2 O3 を含
有するメタノール水蒸気改質触媒が得られる。触媒の組
成としては、原子比で表して、Cu:Zn:Al及び/
又はCr=100:10〜250:1〜100の範囲が
好ましい。
ol)を水2リットルに溶かし70℃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(NO
3 ) 2 ・6H2 O}0.225molと硝酸アルミニウ
ム{Al(NO3 )・9H2O}0.075molをそ
れぞれ水400ccに溶かし、60℃に保温し、この酸
性溶液を溶液B、溶液Cとする。さらに、硝酸銅{Cu
(NO3 )2 ・3H2O}0.3molを水200cc
に溶かし60℃に保温し、この酸性溶液を溶液Dとす
る。
分にわたって均一に滴下しさらに溶液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D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7であった。滴下後1時間の
熟成を行い、次に沈殿物のろ過及びNaイオン、NO 3
イオンが検知されないよう洗浄する。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、CuO−ZnO−Al2 O3 複合酸化物
を得た。この触媒を触媒1とする。
{Zn(NO3 )2 ・6H2 O}0.2mol、C液と
して硝酸アルミニウム{Al(NO3 )3 ・9H2 O}
0.1molを用いる以外は実施例1と同様の調製法に
てメタノール水蒸気改質触媒を調製した。この触媒を触
媒2とする。
3 )2 ・6H2 O}0.3mol、D液として硝酸銅
{Cu(NO3 )2 ・3H2 O}0.275molを用
いる以外は実施例1と同様の方法にて調製し触媒3を得
た。
(NO3 )2 ・6H2 O}を0.225mol、C液と
して硝酸アルミニウムの代わりに硝酸クロム{Cr(N
O3 )3 ・9H2 O}を0.075molを用いる以外
は実施例1と同様の調製方法にて触媒4を得た。
3 )2 ・6H2 O}を0.225mol、C液として硝
酸クロム{Cr(NO3 )3 ・9H2 O}を0.05m
ol、硝酸アルミニウム{Al(NO3 )3 ・9H
2 O}0.05mol用いる以外は実施例1と同様の調
製方法にて触媒5を得た。
A,B,C,Dを用いて、下記方法により従来触媒のC
u−Zn−Al系複合酸化物を調製した。まず、溶液B
に溶液C,溶液Dを加えて、Cu,Zn,Al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(炭酸ナトリウム水溶液)を攪拌しながら一定速度
で1時間にわたり滴下しpH=7において滴下を終了し
た。滴下終了後、2時間の熟成を行い、得られた複合水
酸化物を洗浄ろ過し、300℃、3時間にて焼成を行っ
た。この触媒を触媒6とする。
られた触媒1〜6のメタノール水蒸気改質反応の活性評
価試験を下記条件にて実施した。 〇圧力 : 15kg/cm2 ・G 〇H2 O/CH3 OH: 2(モル比) 〇LHSV : 2h-1
果を表1に示す。表1に示すように本発明の触媒1〜5
は、比較触媒6と比較して初期活性が高くかつ1000
時間の耐久試験後も高い活性を有することがわかった。
を変えて試験を行った結果を表2に示す。表2に示すよ
うに本発明の触媒はメタノール水蒸気改質触媒として優
れていることがわかった。
8〜1.0%、CO2 :24.4〜24.6% 触媒 6 H2 :73.3%、CO:1%、CO2 :
24%、その他:1.7%
り調製した触媒は従来の触媒に比し、メタノールと水と
反応させて水素富化ガスを得る反応に対し、低温で高活
性、高選択性かつ長寿命の触媒であることが明らかであ
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 酸化銅、酸化亜鉛、酸化アルミニウム及
び/又は酸化クロムを含有するメタノール水蒸気改質用
触媒を調製するにあたり、所定温度に保温した沈殿剤水
溶液に、まずアルミニウム及び/又はクロムを含有する
水溶液を滴下し、さらに亜鉛の化合物を含有する水溶液
を滴下して、複合水酸化物沈殿を生成した後、次に、銅
を含んだ水溶液を滴下して沈殿物を生成させ、得られた
複合水酸化物沈殿物を焼成安定化することを特徴とする
メタノール水蒸気改質用触媒の調製方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10989092A JP3349167B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | メタノール水蒸気改質用触媒の調製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10989092A JP3349167B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | メタノール水蒸気改質用触媒の調製方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05305234A JPH05305234A (ja) | 1993-11-19 |
JP3349167B2 true JP3349167B2 (ja) | 2002-11-20 |
Family
ID=14521757
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10989092A Expired - Lifetime JP3349167B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | メタノール水蒸気改質用触媒の調製方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3349167B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6844292B1 (en) | 2000-04-19 | 2005-01-18 | Osaka Gas Co., Ltd. | Method for preparing catalyst for reforming methanol |
-
1992
- 1992-04-28 JP JP10989092A patent/JP3349167B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05305234A (ja) | 1993-11-19 |
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