JPH0230740B2 - - Google Patents
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Description
本発明は熱安定性が高くカーボン析出に顕著な
抵抗性を有し、炭化水素の水蒸気改質に特に適す
るが用途はそれのみに限らないニツケル含有触媒
に関する。 共沈殿材料から形成され、微視的スケールで均
質なニツケル触媒は液体炭化水素の低温水蒸気改
質によるSNGの製造に一般に用いられている。
同様の材料は炭素酸化物のメタン化にも用いられ
る。これらのプロセスでは比較的低温において高
い活性を有する触媒を必要とする。通常こうした
触媒の熱安定性や、機械的強度および摩耗抵抗と
いつた他の物理的特性の重要度は二義的である。
より有効な炭化水素改質触媒が Ni6Al2（OH）16CO3・4H2O という代表的組成を有する共沈殿層状化合物から
誘導されている。 この化合物はニツケル塩とアルミニウム塩を含
む溶液にアルカリ（例えば炭酸ナトリウム）を添
加し、次いで生成物を空気中で焼成して、例えば
錠剤状成形等により適宜な形状に成形して最終製
品とすることによつて形成される。この触媒は普
通使用に先立つてその場で還元してから用いる。
層状化合物の沈殿はまた加水分解性の有機物質を
用いても均質なものを得ることができる。還元さ
れた触媒の炭素ガス化能を改良するためにアルカ
リ金属酸化物、特に酸化カリウムを触媒組成物に
加えることも行われる。より最近発発達した方法
においては同様の調製法によるが、但し、調製中
に硝酸クロムの形で添加した酸酸化クロムによつ
て促進した熱安定性物質を含む。 本発明においては一般化学式 Ni6AlxLay（CO3）x+y/2（OH）12+2(x+y)nH2O を有する先駆体から触媒を誘導する。式中、ｘは
１以上４以下、ｙは0.05以上1.5以下、ｎは約４
である。ｘおよびｙはそれぞれ1.5〜３および0.1
〜0.5の範囲にあるのが好ましい。ニツケル成分
の一部がマグネシウムで置換されたものも可能で
ある。従つて、本発明の更にもう１つの態様によ
れば、以下の様な一般化学組成式の先駆体から触
媒が誘導されるものである。 Ni6-ZAlxLayMgz（CO3）x+y/2（OH）12+2(x+y)・
nH2O 式中ｚは0.1以上４以下の数である。ここでも
ｘとｙはそれぞれ1.5〜３および0.1〜0.5の範囲が
好ましい。共沈殿による調製法では層構造中にラ
ンタンイオンが取り込まれるがランタンイオンが
その様に層構造の中に取込まれていることは必ず
しも必須要件ではない。先駆体中に炭酸塩以外の
陰イオン、例えば硝酸塩、燐酸塩等が存在しても
よい。本材料は例えば硝酸塩の溶液から、PHおよ
び温度を調節した条件下で炭酸ナトリウム、水酸
化ナトリウム、重炭酸アンモニウムまたは水酸化
アンモニウム等のアルカリの添加により共沈殿さ
せて製造することができる。ナトリウムの存在が
痕跡量の場合でも触媒の活性及び安定性に悪い影
響を与える事がわかつたので、重炭酸アンモニウ
ムを用いるのが望ましい。共沈殿は、また尿素の
ような簡単に加水分解する物質を用いた均一沈殿
法によつて誘起することもできる。沈殿生成後、
材料を濾過し、洗浄して昇温下で乾燥する。ナト
リウムイオンのような不純物の除去は洗浄する前
に材料を加熱乾燥すると容易になることが知られ
ている。洗浄・乾燥した材料は処理に要求される
適宜な形状に成形する前に約300℃の温度で部分
的焼成を行うのが望ましい。 本発明の総合触媒組成物を得るために各成分の
遂次沈殿あるいはニツケル−アルミニウムまたは
ニツケル−アルミニウム−マグネシウム材料の沈
殿の状態ないし焼成物の状態で水溶性のランタン
塩で後から含浸する方法等の他の調製法も用い得
ることは明瞭である。いずれの場合にも得られた
材料は乾燥、焼成し適宜な形状に成形する。 本明細書に開示する触媒組成物は従つて、ニツ
ケル含有材料の熱安定性と炭素ガス化能を増すた
めにランタン化合物を添加することに関連する。
この触媒組成物は多孔質のセラミツク母体中に支
持された形、あるいは見掛け均質な材料のいずれ
かの形で使用され、その形は個々の処理の要求す
るところに合う様に選ばれる。ランタン成分は純
粋なランタン塩あるいは希土類塩類の混合物、特
にランタンとセリウムの混合物でランタンを主成
分とするものから誘導される。 ランタン化合物を含むニツケル触媒組成物は例
えば炭化水素の高温水蒸気改質法に用いられる。
その他の可能な用途には特に石炭ガス化処理で得
られる炭素酸化合物を高濃度に含むガスのメタン
化が含まれる。炭化水素の高温水蒸気改質法用の
これまでの市販の触媒は予備成形した担体の含浸
あるいは有効成分と同時成形して必要な最終形状
とすることによつて調製されている。しかしなが
ら苛酷な使用条件下での触媒活性と熱安定性を改
良する方法が、本願と同一日付の英国特許出願
D223号に記載されており、これは予備成形した
セラミツクス母体の気孔中に均一沈殿法によつて
表面積の大きな活性物質を析出させるものであ
る。この方法は種々の促進剤およびまたはスペー
サーの包含を容易に可能にするものである。この
場合ランタン化合物は沈殿生成溶液中に存在して
いることが望ましいが、セラミツクス母体の気孔
中に包含されて焼成したニツケル−アルミニウム
材あるいはニツケル−アルミニウム−マグネシウ
ム材の後含浸によつて加えて後、得られた材料を
再焼成する方法でも良い。予備成形したセラミツ
クス母体を可溶性ニツケル塩、ランタン塩および
例えばアルミニウム塩で普通に含浸し、次いで焼
成して酸化物とする方法も調製法として用いるこ
とができる。触媒の金属ローデイングは多段含
浸／乾燥／焼成法によつて増すことができる。 セラミツクス母体を用いる前記の調製法では、
最終の触媒組成物のニツケル含有量が５〜30重量
％、ランタン含有量が0.1〜15重量％であるのが
望ましい。母体に加える材料中にアルミニウムが
存在する場合は活性物質中のNi：Al原子比が1.5
〜４：１であることが好ましい。ニツケル−アル
ミニウム相中にマグネシウムが存在する時は活性
物質中のNi：Ａ原子比が１〜20：１であるのが
好ましい。 好ましくは予備成形セラミツクス母体の見掛け
の気孔率は15％〜80％の範囲にあり、平均気孔径
の0.1μｍ〜20μｍの範囲にあるものがよい。中空
球の様な中空形状を有する特別な場合はその壁の
気孔率および平均壁気孔径は上記の範囲内に収ま
る。予備成形セラミツクス母体はα−アルミナの
場合もあるが炭化硅素、アルミノ硅酸塩、シリカ
等他の予備成形セラミツクス母体を用いてもよ
い。 セラミツクス母体を触媒活性物質とセラミツク
ス母体間の相互作用を変性する目的で酸又はアル
カリで予め処理してもよい。セラミツクス（磁
器）母体の表面を例えば活性用の添加に先だつ
て、磁気母体の気孔内をアルミナの様な「スペー
サー／担体」物質を加えて変性することもでき
る。これは磁器母体を硝酸するアルミニウムの様
な「スペーサー／担体」物質の可溶性塩で単純に
含浸するか、あるいは均一沈殿法を用いて達成し
得る。いずれの場合にも含浸した磁器母体の焼成
温度は目的の表面特性を得るために慎重に制御す
ることを要する。 高温で用いるランタン含有触媒組成物の好まし
い調製法では、予備成形したα−アルミナ母体を
真空化でニツケル、ランタンおよびアルミニウム
の硝酸塩並びに尿素のような沈殿剤を含む溶液で
含浸する。ジルコニウムの様な他の促進剤、スペ
ーサーも、好ましくは硝酸塩の形で加えて、更に
安定性の増加および／または触媒の選択性改良を
行うことができる点も忘れてはならない。水分除
去の後α−アルミナ母体を適当な温度に加熱して
尿素の制御された加水分解を行つて吸収されてい
る溶液のPHを上げ、気孔内で不溶性の水酸化物の
沈殿生成を行わせる。次いで、触媒は適当な温度
に加熱して乾燥する。 触媒の金属ローデイング（含有量）は以上の処
理工程を反復すれば増やすことができる。触媒を
再含浸する前に気孔を開放しなければならない。
処理の一態様では気孔内に入れた物質の熱分解に
よつて気孔の開放が行われる。そうでない場合
は、触媒を水あるいは希薄なアルカリ溶液で洗つ
てから適当な昇温下で乾燥する。必要な金属ロー
デイングに達した触媒は約450℃で最終焼成にか
ける。 以下に本発明の方法の実施例とそれによつて生
成した製品のいくつかを示すが、本発明はこれに
限定されるものではない。 実施例 １ 共沈殿した試料ＡおよびＢを以下の手順によつ
て作成した。 291ｇのNi（CO3）2・6H2O、150ｇのAl
（NO3）3・9H2Oおよび32ｇのLa（NO3）3・6H2O
を1dm3の脱イオン水に溶かして溶液Ａを調製す
る。300ｇの無水重炭酸アンモニウムを2.5dm3の
脱イオン水に溶かして溶液Ｂを調製する。激しい
撹拌の下に溶液Ｂに溶液Ａを滴下するが両液共に
常温で行う。PHは滴下の間約７に保たれる。この
操作が完了したら、得られたスラリーを激しく撹
拌しながら穏やかに80℃に至るまで加熱して反応
を完結させ、20℃で形成される可能性のニツケル
炭酸塩を全て分解し尽すようにする。次いで沈殿
をブフナー漏斗中で水分が無くなるまで濾過し、
送風式乾燥炉内で100℃で48時間乾燥し、沸騰脱
イオン水（4dm3）で洗い、ブフナー漏斗で再濾
過してから漏斗内で沸騰脱イオン水を5dm3ずつ
加えて洗う。次いで送風式乾燥炉内で100℃で24
時間再乾燥する。得られた材料を粉砕して微粉末
とし、この試料をシリカボートに取り管炉に入れ
て純アルゴンの気流下で室温から450℃まで175分
間かけて加熱し、この温度に達したら17時間その
ままに保つ。この処理工程により沈殿の完全分解
が起こり酸化物の混合物が得られる（アルゴン中
の処理に代つて空気中で焼成することもできる）。
次いで炉を200℃に冷やしアルゴンに水素を混合
してH2：Ar比を2.0とする。温度を200℃から600
℃まで170分間かけて上げ、温度600℃で２時間保
つ。これによつて触媒のニツケル成分が還元され
る。温度を室内に下げ水素気流を止め、アルゴン
気流を試料に触れる前に水を入れたびんを通して
から通気する様にしアルゴンと水蒸気の混合気体
で３時間の間試料の不動態化を行う。この様にし
て製造した触媒はNi：Al原子比が2.5、原子フラ
クシヨン（La／Ni＋Al＋La）で表わしたランタン 含有量が0.05であつた。この触媒を試料Ａとす
る。 溶液Ａから硝酸ランタンのみを省き他の成分は
全く同様の相当材料（試料Ｂ）を全く同様の手順
で調製した。 試料Ａおよび試料Ｂの粒子径をＸ線回析拡大法
で測定しそれぞれ165Åおよび156Åの値を得た。
次いで試料をH2／H2O（H2／H2O比８）気流中
で800℃で３時間熟成した。この試験法は貯蔵の
安定性の目安として一般に受容されているもので
ある。両者の場合ともに得られた粒子の大きさは
約400Åであつた。 この様に共沈殿した触媒の焼結については両者
ともほぼ同程度の焼結であり、ランタンの存在は
焼結抵抗性に何等悪影響はないと結論された。 試料Ａ及びＢの一酸化炭素メタン化における触
媒活性を、上記の焼結試験の前後において示差走
査熱量計（DSC）を用いて調べた。300℃におけ
る試料Ａの活性は焼結試験後元の活性の74％、試
料Ｂの試験後活性は元の88％になることがわかつ
た。従つて本発明者等はH2／H2O雰囲気にさら
した後の触媒活性保持に対しランタンが若干の利
点を与えるものと結論した。この様にして製造し
た触媒は良好な熱安定性を有し炭素による活性低
下に抵抗力があるものであつた。 実施例 ２ 試料Ｂが調製された多量の水洗沈殿物をLa
（NO3）・6H2Oの溶液に浸した。溶液の量と濃度
は沈殿がちようど濡れる程度の量で触媒中に導入
されるランタンの量が原子フラクシヨン
（La／Ni＋Al＋La）の値で0.012になる様にして分 解、還元し（試料Ｃとする）、DSCによつてメタ
ン化活性を調べた。300℃における試料Ｃの活性
は試料Ａの活性により54％高かつた。 実施例 ３ ラシヒリング（６mm×６mm）の形に成形した総
表面積0.7ｍ2ｇ-1を有し、且つ水分吸収値30％、
平均気孔径約2.5μｍを有する純α−Al2O3を100ｇ
を350ｇのNi（NO3）26H2Oと73ｇの尿素を150cm3
の脱イオン水に溶かした溶液で真空含浸した。過
剰の溶液をα−Al2O3母体から除去し、含浸した
リングをアルミニウムの盆上に一層に並べ95℃の
送風式乾燥炉中に17時間置いた。尿素の加水分解
が起きて母体の気孔内で沈殿物が生成した。分解
時間が４時間、環元時間（600℃）が４時間であ
る点を除いては実施例１と同様にして沈殿の分解
および得られたNiOの還元を行つた。試料（試料
Ｄとする）は前と同様にして不動態化した。試料
の金属ローデイングを高くすることはエアオーブ
ン中で310℃で２時間加熱分解を行つたリングを
更に再含浸すれば得られる。上記の熱分解操作は
溶液を更に吸収するためのリングの気孔開放に不
可欠のものである。 更にNi（NO3）26H2Oを350ｇ、Al（NO3）39H2O
を150ｇ、尿素217ｇを150ｇの脱イオン水に溶か
した溶液並びに同様の溶液中にNiおよびAl塩と
尿素に加えて50.5ｇのLa（NO3）36H2Oを含むもの
を用いて試料を製造した。両試料とも試料Ｄの場
合と同様にして分解還元を行い試料ＥおよびＦと
した。試料Ｄについては金属含有量を部分分解と
再含浸を含む一連の工程により増すことができ
た。次の表は還元した試料のNi含有量（重量
％）、Ｘ線回析で測定したNi粒子および総表面積
（−195℃でクリプトンの吸着により測定）を示す
ものである。
抵抗性を有し、炭化水素の水蒸気改質に特に適す
るが用途はそれのみに限らないニツケル含有触媒
に関する。 共沈殿材料から形成され、微視的スケールで均
質なニツケル触媒は液体炭化水素の低温水蒸気改
質によるSNGの製造に一般に用いられている。
同様の材料は炭素酸化物のメタン化にも用いられ
る。これらのプロセスでは比較的低温において高
い活性を有する触媒を必要とする。通常こうした
触媒の熱安定性や、機械的強度および摩耗抵抗と
いつた他の物理的特性の重要度は二義的である。
より有効な炭化水素改質触媒が Ni6Al2（OH）16CO3・4H2O という代表的組成を有する共沈殿層状化合物から
誘導されている。 この化合物はニツケル塩とアルミニウム塩を含
む溶液にアルカリ（例えば炭酸ナトリウム）を添
加し、次いで生成物を空気中で焼成して、例えば
錠剤状成形等により適宜な形状に成形して最終製
品とすることによつて形成される。この触媒は普
通使用に先立つてその場で還元してから用いる。
層状化合物の沈殿はまた加水分解性の有機物質を
用いても均質なものを得ることができる。還元さ
れた触媒の炭素ガス化能を改良するためにアルカ
リ金属酸化物、特に酸化カリウムを触媒組成物に
加えることも行われる。より最近発発達した方法
においては同様の調製法によるが、但し、調製中
に硝酸クロムの形で添加した酸酸化クロムによつ
て促進した熱安定性物質を含む。 本発明においては一般化学式 Ni6AlxLay（CO3）x+y/2（OH）12+2(x+y)nH2O を有する先駆体から触媒を誘導する。式中、ｘは
１以上４以下、ｙは0.05以上1.5以下、ｎは約４
である。ｘおよびｙはそれぞれ1.5〜３および0.1
〜0.5の範囲にあるのが好ましい。ニツケル成分
の一部がマグネシウムで置換されたものも可能で
ある。従つて、本発明の更にもう１つの態様によ
れば、以下の様な一般化学組成式の先駆体から触
媒が誘導されるものである。 Ni6-ZAlxLayMgz（CO3）x+y/2（OH）12+2(x+y)・
nH2O 式中ｚは0.1以上４以下の数である。ここでも
ｘとｙはそれぞれ1.5〜３および0.1〜0.5の範囲が
好ましい。共沈殿による調製法では層構造中にラ
ンタンイオンが取り込まれるがランタンイオンが
その様に層構造の中に取込まれていることは必ず
しも必須要件ではない。先駆体中に炭酸塩以外の
陰イオン、例えば硝酸塩、燐酸塩等が存在しても
よい。本材料は例えば硝酸塩の溶液から、PHおよ
び温度を調節した条件下で炭酸ナトリウム、水酸
化ナトリウム、重炭酸アンモニウムまたは水酸化
アンモニウム等のアルカリの添加により共沈殿さ
せて製造することができる。ナトリウムの存在が
痕跡量の場合でも触媒の活性及び安定性に悪い影
響を与える事がわかつたので、重炭酸アンモニウ
ムを用いるのが望ましい。共沈殿は、また尿素の
ような簡単に加水分解する物質を用いた均一沈殿
法によつて誘起することもできる。沈殿生成後、
材料を濾過し、洗浄して昇温下で乾燥する。ナト
リウムイオンのような不純物の除去は洗浄する前
に材料を加熱乾燥すると容易になることが知られ
ている。洗浄・乾燥した材料は処理に要求される
適宜な形状に成形する前に約300℃の温度で部分
的焼成を行うのが望ましい。 本発明の総合触媒組成物を得るために各成分の
遂次沈殿あるいはニツケル−アルミニウムまたは
ニツケル−アルミニウム−マグネシウム材料の沈
殿の状態ないし焼成物の状態で水溶性のランタン
塩で後から含浸する方法等の他の調製法も用い得
ることは明瞭である。いずれの場合にも得られた
材料は乾燥、焼成し適宜な形状に成形する。 本明細書に開示する触媒組成物は従つて、ニツ
ケル含有材料の熱安定性と炭素ガス化能を増すた
めにランタン化合物を添加することに関連する。
この触媒組成物は多孔質のセラミツク母体中に支
持された形、あるいは見掛け均質な材料のいずれ
かの形で使用され、その形は個々の処理の要求す
るところに合う様に選ばれる。ランタン成分は純
粋なランタン塩あるいは希土類塩類の混合物、特
にランタンとセリウムの混合物でランタンを主成
分とするものから誘導される。 ランタン化合物を含むニツケル触媒組成物は例
えば炭化水素の高温水蒸気改質法に用いられる。
その他の可能な用途には特に石炭ガス化処理で得
られる炭素酸化合物を高濃度に含むガスのメタン
化が含まれる。炭化水素の高温水蒸気改質法用の
これまでの市販の触媒は予備成形した担体の含浸
あるいは有効成分と同時成形して必要な最終形状
とすることによつて調製されている。しかしなが
ら苛酷な使用条件下での触媒活性と熱安定性を改
良する方法が、本願と同一日付の英国特許出願
D223号に記載されており、これは予備成形した
セラミツクス母体の気孔中に均一沈殿法によつて
表面積の大きな活性物質を析出させるものであ
る。この方法は種々の促進剤およびまたはスペー
サーの包含を容易に可能にするものである。この
場合ランタン化合物は沈殿生成溶液中に存在して
いることが望ましいが、セラミツクス母体の気孔
中に包含されて焼成したニツケル−アルミニウム
材あるいはニツケル−アルミニウム−マグネシウ
ム材の後含浸によつて加えて後、得られた材料を
再焼成する方法でも良い。予備成形したセラミツ
クス母体を可溶性ニツケル塩、ランタン塩および
例えばアルミニウム塩で普通に含浸し、次いで焼
成して酸化物とする方法も調製法として用いるこ
とができる。触媒の金属ローデイングは多段含
浸／乾燥／焼成法によつて増すことができる。 セラミツクス母体を用いる前記の調製法では、
最終の触媒組成物のニツケル含有量が５〜30重量
％、ランタン含有量が0.1〜15重量％であるのが
望ましい。母体に加える材料中にアルミニウムが
存在する場合は活性物質中のNi：Al原子比が1.5
〜４：１であることが好ましい。ニツケル−アル
ミニウム相中にマグネシウムが存在する時は活性
物質中のNi：Ａ原子比が１〜20：１であるのが
好ましい。 好ましくは予備成形セラミツクス母体の見掛け
の気孔率は15％〜80％の範囲にあり、平均気孔径
の0.1μｍ〜20μｍの範囲にあるものがよい。中空
球の様な中空形状を有する特別な場合はその壁の
気孔率および平均壁気孔径は上記の範囲内に収ま
る。予備成形セラミツクス母体はα−アルミナの
場合もあるが炭化硅素、アルミノ硅酸塩、シリカ
等他の予備成形セラミツクス母体を用いてもよ
い。 セラミツクス母体を触媒活性物質とセラミツク
ス母体間の相互作用を変性する目的で酸又はアル
カリで予め処理してもよい。セラミツクス（磁
器）母体の表面を例えば活性用の添加に先だつ
て、磁気母体の気孔内をアルミナの様な「スペー
サー／担体」物質を加えて変性することもでき
る。これは磁器母体を硝酸するアルミニウムの様
な「スペーサー／担体」物質の可溶性塩で単純に
含浸するか、あるいは均一沈殿法を用いて達成し
得る。いずれの場合にも含浸した磁器母体の焼成
温度は目的の表面特性を得るために慎重に制御す
ることを要する。 高温で用いるランタン含有触媒組成物の好まし
い調製法では、予備成形したα−アルミナ母体を
真空化でニツケル、ランタンおよびアルミニウム
の硝酸塩並びに尿素のような沈殿剤を含む溶液で
含浸する。ジルコニウムの様な他の促進剤、スペ
ーサーも、好ましくは硝酸塩の形で加えて、更に
安定性の増加および／または触媒の選択性改良を
行うことができる点も忘れてはならない。水分除
去の後α−アルミナ母体を適当な温度に加熱して
尿素の制御された加水分解を行つて吸収されてい
る溶液のPHを上げ、気孔内で不溶性の水酸化物の
沈殿生成を行わせる。次いで、触媒は適当な温度
に加熱して乾燥する。 触媒の金属ローデイング（含有量）は以上の処
理工程を反復すれば増やすことができる。触媒を
再含浸する前に気孔を開放しなければならない。
処理の一態様では気孔内に入れた物質の熱分解に
よつて気孔の開放が行われる。そうでない場合
は、触媒を水あるいは希薄なアルカリ溶液で洗つ
てから適当な昇温下で乾燥する。必要な金属ロー
デイングに達した触媒は約450℃で最終焼成にか
ける。 以下に本発明の方法の実施例とそれによつて生
成した製品のいくつかを示すが、本発明はこれに
限定されるものではない。 実施例 １ 共沈殿した試料ＡおよびＢを以下の手順によつ
て作成した。 291ｇのNi（CO3）2・6H2O、150ｇのAl
（NO3）3・9H2Oおよび32ｇのLa（NO3）3・6H2O
を1dm3の脱イオン水に溶かして溶液Ａを調製す
る。300ｇの無水重炭酸アンモニウムを2.5dm3の
脱イオン水に溶かして溶液Ｂを調製する。激しい
撹拌の下に溶液Ｂに溶液Ａを滴下するが両液共に
常温で行う。PHは滴下の間約７に保たれる。この
操作が完了したら、得られたスラリーを激しく撹
拌しながら穏やかに80℃に至るまで加熱して反応
を完結させ、20℃で形成される可能性のニツケル
炭酸塩を全て分解し尽すようにする。次いで沈殿
をブフナー漏斗中で水分が無くなるまで濾過し、
送風式乾燥炉内で100℃で48時間乾燥し、沸騰脱
イオン水（4dm3）で洗い、ブフナー漏斗で再濾
過してから漏斗内で沸騰脱イオン水を5dm3ずつ
加えて洗う。次いで送風式乾燥炉内で100℃で24
時間再乾燥する。得られた材料を粉砕して微粉末
とし、この試料をシリカボートに取り管炉に入れ
て純アルゴンの気流下で室温から450℃まで175分
間かけて加熱し、この温度に達したら17時間その
ままに保つ。この処理工程により沈殿の完全分解
が起こり酸化物の混合物が得られる（アルゴン中
の処理に代つて空気中で焼成することもできる）。
次いで炉を200℃に冷やしアルゴンに水素を混合
してH2：Ar比を2.0とする。温度を200℃から600
℃まで170分間かけて上げ、温度600℃で２時間保
つ。これによつて触媒のニツケル成分が還元され
る。温度を室内に下げ水素気流を止め、アルゴン
気流を試料に触れる前に水を入れたびんを通して
から通気する様にしアルゴンと水蒸気の混合気体
で３時間の間試料の不動態化を行う。この様にし
て製造した触媒はNi：Al原子比が2.5、原子フラ
クシヨン（La／Ni＋Al＋La）で表わしたランタン 含有量が0.05であつた。この触媒を試料Ａとす
る。 溶液Ａから硝酸ランタンのみを省き他の成分は
全く同様の相当材料（試料Ｂ）を全く同様の手順
で調製した。 試料Ａおよび試料Ｂの粒子径をＸ線回析拡大法
で測定しそれぞれ165Åおよび156Åの値を得た。
次いで試料をH2／H2O（H2／H2O比８）気流中
で800℃で３時間熟成した。この試験法は貯蔵の
安定性の目安として一般に受容されているもので
ある。両者の場合ともに得られた粒子の大きさは
約400Åであつた。 この様に共沈殿した触媒の焼結については両者
ともほぼ同程度の焼結であり、ランタンの存在は
焼結抵抗性に何等悪影響はないと結論された。 試料Ａ及びＢの一酸化炭素メタン化における触
媒活性を、上記の焼結試験の前後において示差走
査熱量計（DSC）を用いて調べた。300℃におけ
る試料Ａの活性は焼結試験後元の活性の74％、試
料Ｂの試験後活性は元の88％になることがわかつ
た。従つて本発明者等はH2／H2O雰囲気にさら
した後の触媒活性保持に対しランタンが若干の利
点を与えるものと結論した。この様にして製造し
た触媒は良好な熱安定性を有し炭素による活性低
下に抵抗力があるものであつた。 実施例 ２ 試料Ｂが調製された多量の水洗沈殿物をLa
（NO3）・6H2Oの溶液に浸した。溶液の量と濃度
は沈殿がちようど濡れる程度の量で触媒中に導入
されるランタンの量が原子フラクシヨン
（La／Ni＋Al＋La）の値で0.012になる様にして分 解、還元し（試料Ｃとする）、DSCによつてメタ
ン化活性を調べた。300℃における試料Ｃの活性
は試料Ａの活性により54％高かつた。 実施例 ３ ラシヒリング（６mm×６mm）の形に成形した総
表面積0.7ｍ2ｇ-1を有し、且つ水分吸収値30％、
平均気孔径約2.5μｍを有する純α−Al2O3を100ｇ
を350ｇのNi（NO3）26H2Oと73ｇの尿素を150cm3
の脱イオン水に溶かした溶液で真空含浸した。過
剰の溶液をα−Al2O3母体から除去し、含浸した
リングをアルミニウムの盆上に一層に並べ95℃の
送風式乾燥炉中に17時間置いた。尿素の加水分解
が起きて母体の気孔内で沈殿物が生成した。分解
時間が４時間、環元時間（600℃）が４時間であ
る点を除いては実施例１と同様にして沈殿の分解
および得られたNiOの還元を行つた。試料（試料
Ｄとする）は前と同様にして不動態化した。試料
の金属ローデイングを高くすることはエアオーブ
ン中で310℃で２時間加熱分解を行つたリングを
更に再含浸すれば得られる。上記の熱分解操作は
溶液を更に吸収するためのリングの気孔開放に不
可欠のものである。 更にNi（NO3）26H2Oを350ｇ、Al（NO3）39H2O
を150ｇ、尿素217ｇを150ｇの脱イオン水に溶か
した溶液並びに同様の溶液中にNiおよびAl塩と
尿素に加えて50.5ｇのLa（NO3）36H2Oを含むもの
を用いて試料を製造した。両試料とも試料Ｄの場
合と同様にして分解還元を行い試料ＥおよびＦと
した。試料Ｄについては金属含有量を部分分解と
再含浸を含む一連の工程により増すことができ
た。次の表は還元した試料のNi含有量（重量
％）、Ｘ線回析で測定したNi粒子および総表面積
（−195℃でクリプトンの吸着により測定）を示す
ものである。
【表】
Alが存在するとニツケルの分散状態が改良さ
れ、Laは更に進んだ改良をもたらすことがわか
る。 α−Al2O3母体（0.7m2g-1）を用いた場合と比
較した表面積の増加もこうした分散状態の改良を
反映している。 実施例 ４ 実施例３において調製した試料Ｄ、Ｅ、Ｆを管
状気流反応管に入れて出口温度650℃におけるヘ
プタンの低圧水蒸気改質に対する活性を測定し
た。水蒸気：炭素比は４：１とした。試料Ｄは最
初は良好な活性を示したが時間が経つと共に減少
し、１時間後には恐らく母体の空隙に詰つたカー
ボンの分解によるものと思われるが試料は崩壊し
てしまつた。試料Ｅはより良好な活性を示し、崩
壊はしないものの恐らくここでもカーボン析出の
ための背圧が次第に上昇した。試料Ｆは供給した
ヘプタンを試験時間を通じて100％変換し、カー
ボン析出の証拠はまつたく見当らなかつた。従つ
て本発明者等は、α−Al2O3母体においてLaがカ
ーボン析出反応を防ぎ（すなわち炭素ガス化率が
高く）触媒に有利な効果を与えるものとの結論に
達した。 実施例 ５ 触媒Ｄ、ＥおよびＦのメタン化能を示差走査熱
量計を用いて比較した。300℃における活性は
６：３：２の比率であつた。メタン化を450℃で
行つた場合、試料Ｄは不活性化されることが認め
られた。試料はまた実施例１に記述した水蒸気焼
結試験で４時間の試験を行つた。試験後の試料の
活性は１：10：18の比率となつた。従つて本発明
者等はLaが、α−Al2O3母体に支持されたNi−
Al配合物の安定性を共同沈殿（実施例１参照）
によるよりもはるかによく改良するという結論に
達した。 実施例 ６ 試料Ｆの先駆体を分解工程に先立つて一連の異
つた試薬を用いて洗つた。使用した試薬は水、
NaOH（0.1M）、Na2CO3（0.1M）、（NH4）2CO3
（0.1M）およびKOH（0.1M）である。 分解させる前の試料を80〜90℃に予熱したこれ
ら試薬に浸し、各試薬の沸点まで温度を上げて10
分間保つた。次いで試薬を傾瀉によつて除き、脱
イオン水で２回傾瀉洗浄した。どの場合も試料の
３倍容量の試薬を用いた。次いで120℃の送風式
乾燥炉内で試料を17時間乾燥した。熱分析試験の
結果は水、KOHおよびNaOHが未反応硝酸塩と
加水分解を受けない尿素をα−Al2O3から除去す
るのに最も効果的で、上記のように純粋な沈殿物
のみが残ることを示した。洗浄した試料をアルゴ
ン中で加熱して沈殿物を分解させ実施例３の記述
通り還元を行つた。30℃におけるCOのメタン化
の活性を示差走査熱量計で測定した結果は以下の
ようであつた。
れ、Laは更に進んだ改良をもたらすことがわか
る。 α−Al2O3母体（0.7m2g-1）を用いた場合と比
較した表面積の増加もこうした分散状態の改良を
反映している。 実施例 ４ 実施例３において調製した試料Ｄ、Ｅ、Ｆを管
状気流反応管に入れて出口温度650℃におけるヘ
プタンの低圧水蒸気改質に対する活性を測定し
た。水蒸気：炭素比は４：１とした。試料Ｄは最
初は良好な活性を示したが時間が経つと共に減少
し、１時間後には恐らく母体の空隙に詰つたカー
ボンの分解によるものと思われるが試料は崩壊し
てしまつた。試料Ｅはより良好な活性を示し、崩
壊はしないものの恐らくここでもカーボン析出の
ための背圧が次第に上昇した。試料Ｆは供給した
ヘプタンを試験時間を通じて100％変換し、カー
ボン析出の証拠はまつたく見当らなかつた。従つ
て本発明者等は、α−Al2O3母体においてLaがカ
ーボン析出反応を防ぎ（すなわち炭素ガス化率が
高く）触媒に有利な効果を与えるものとの結論に
達した。 実施例 ５ 触媒Ｄ、ＥおよびＦのメタン化能を示差走査熱
量計を用いて比較した。300℃における活性は
６：３：２の比率であつた。メタン化を450℃で
行つた場合、試料Ｄは不活性化されることが認め
られた。試料はまた実施例１に記述した水蒸気焼
結試験で４時間の試験を行つた。試験後の試料の
活性は１：10：18の比率となつた。従つて本発明
者等はLaが、α−Al2O3母体に支持されたNi−
Al配合物の安定性を共同沈殿（実施例１参照）
によるよりもはるかによく改良するという結論に
達した。 実施例 ６ 試料Ｆの先駆体を分解工程に先立つて一連の異
つた試薬を用いて洗つた。使用した試薬は水、
NaOH（0.1M）、Na2CO3（0.1M）、（NH4）2CO3
（0.1M）およびKOH（0.1M）である。 分解させる前の試料を80〜90℃に予熱したこれ
ら試薬に浸し、各試薬の沸点まで温度を上げて10
分間保つた。次いで試薬を傾瀉によつて除き、脱
イオン水で２回傾瀉洗浄した。どの場合も試料の
３倍容量の試薬を用いた。次いで120℃の送風式
乾燥炉内で試料を17時間乾燥した。熱分析試験の
結果は水、KOHおよびNaOHが未反応硝酸塩と
加水分解を受けない尿素をα−Al2O3から除去す
るのに最も効果的で、上記のように純粋な沈殿物
のみが残ることを示した。洗浄した試料をアルゴ
ン中で加熱して沈殿物を分解させ実施例３の記述
通り還元を行つた。30℃におけるCOのメタン化
の活性を示差走査熱量計で測定した結果は以下の
ようであつた。
【表】
実施例 ７
試料ＥおよびＦに相当する試料を上記のように
して夫々３回反復析出を行つて調製した。Laを
含まない試料ではNi含有量が10.4重量％、Laを
含む試料ではNi含有量は9.5重量であつた。20℃
で水素化学吸着法により測つた試料のNi表面積
は夫々0.4および0.96m2ｇ-1であつた。このこと
はNi表面積と触媒活性が比例することから、La
がα−Al2O3母体に支持された活性物質に与える
効果を更に証明するものである。
して夫々３回反復析出を行つて調製した。Laを
含まない試料ではNi含有量が10.4重量％、Laを
含む試料ではNi含有量は9.5重量であつた。20℃
で水素化学吸着法により測つた試料のNi表面積
は夫々0.4および0.96m2ｇ-1であつた。このこと
はNi表面積と触媒活性が比例することから、La
がα−Al2O3母体に支持された活性物質に与える
効果を更に証明するものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ニツケル、アルミニウム及びランタンを含
み、焼成することによつて、触媒を形成する先駆
体から誘導された触媒であつて、前記先駆体は層
状構造を有し、一般化学式 Ni6AlxLay（CO3）x+y/2（OH）12+2(x+y)nH2O （式中、ｘは１以上４以下、ｙは0.05以上1.5以
下、且つｎは約４である） で示されることを特徴とする炭化水素の改質触
媒。 ２ ｘとｙは夫々1.5〜３と0.1〜0.5の範囲である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
炭化水素の改質触媒。 ３ 一般化学式 Ni6-zAlxLayMgz（CO3）x+y/2（OH）12+2(x+y)n
H2O （式中、ｘは１以上４以下、ｙは0.05以上1.5以
下、ｎは約４であり、ｚは0.1以上４以下である）
の先駆体から誘導されることを特徴とする特許請
求の範囲第１項または第２項に記載の炭化水素の
改質触媒。 ４ 触媒の先駆体が、予備成形された低表面積の
セラミツクス母体の気孔中に存在することを特徴
とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいず
れか１項に記載の炭化水素の改質触媒。 ５ アルカリを加えることにより、硝酸塩溶液か
らニツケル、アルミニウム及びランタンを共沈
し、沈殿部を回収することにより先駆体を形成す
る工程と先駆体を焼成する工程とからなるニツケ
ル、アルミニウム及びランタンを含む触媒の製造
方法において、前記先駆体が層状構造を有し、一
般化学式 Ni6AlxLay（CO3）x+y/2（OH）12+2(x+y)nH2O （式中、ｘは１以上４以下、ｙは0.05以上1.5以
下、ｎは約４である） で示されるように、アルカリを加える間、前記溶
液のPH及び温度が実質的に一定に維持されている
ことを特徴とする炭化水素の改質触媒の製造方
法。 ６ 前記溶液のPHが約７に維持されてることを特
徴とする特許請求の範囲第５項に記載の方法。 ７ 前記溶液の温度が室温に維持されていること
を特徴とする特許請求の範囲第５項または第６項
に記載の方法。 ８ 触媒の先駆体を形成する工程と、この先駆体
を焼成する工程とからなる多孔質体内に位置する
触媒の製造方法において、ニツケル、アルミニウ
ム及びランタンの塩の溶液を作り、加水分解性物
質を溶液に加え、この混合溶液を予備成形された
低表面積のセラミツクス母体の気孔の内部に位置
させ、加水分解性物質の加水分解を制御するため
に好適な温度に前記混合溶液を加熱することによ
つてPHを増加し、気孔中に一般化学式 Ni6AlxLay（CO3）x+y/2（OH）12+2(x+y)nH2O （式中、ｘは１以上４以下、ｙは0.05以上1.5以
下、ｎは約４である） で示される先駆体を沈殿することによつて、触媒
活性の金属化合物を気孔中にのみ閉じこめ、及び
焼成することによつて、金属化合物または金属水
酸化物に金属塩を分解することからなる炭化水素
の改質触媒の製造方法。 ９ 前記セラミツクス母体が、触媒活性物質とセ
ラミツクス母体との間の相互作用を変性するため
に、アルカリまたは酸を用いて予め処理されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載
の方法。 １０ 前記セラミツクス母体の表面が活性相を添
加する前に、セラミツクス母体の気孔内部にアル
ミナのスペーサ物質を加えることによつて変性さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第８項
に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8023225 | 1980-07-16 | ||
| CA000395860A CA1196907A (en) | 1980-07-16 | 1982-02-09 | Nickel containing catalysts |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5791740A JPS5791740A (en) | 1982-06-08 |
| JPH0230740B2 true JPH0230740B2 (ja) | 1990-07-09 |
Family
ID=25669564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56111517A Granted JPS5791740A (en) | 1980-07-16 | 1981-07-16 | Improved catalyst of hydrocarbon and its manufacture |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4522940A (ja) |
| EP (1) | EP0044117B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5791740A (ja) |
| BR (1) | BR8104565A (ja) |
| CA (1) | CA1196907A (ja) |
| GB (1) | GB2080136B (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3332563A1 (de) * | 1983-09-09 | 1985-03-28 | Basf Ag, 6700 Ludwigshafen | Verfahren zur entschwefelung von h(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)s-haltigen gasen |
| FR2679222A1 (fr) * | 1991-07-15 | 1993-01-22 | Bp France | Procede de preparation d'oxydes mixtes de terre rare et de nickel, nouveaux catalyseurs et utilisation pour l'hydrogenation des composes insatures. |
| FR2721837B1 (fr) | 1994-07-01 | 1996-08-30 | Inst Francais Du Petrole | Catalyseur d'oxydation resistant a des temperatures elevees, son procede de preparation et procede de combustion utilisant un tel catalyseur |
| US5789339A (en) * | 1995-06-07 | 1998-08-04 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Catalyst for oxidizing oxygen-containing organic compounds in waste gas |
| US5919425A (en) * | 1995-09-21 | 1999-07-06 | Engelhard Corporation | Catalyzed packing material for regenerative catalytic oxidation |
| FR2743008B1 (fr) * | 1995-12-28 | 1998-01-30 | Inst Francais Du Petrole | Procede de combustion catalytique a plusieurs zones catalytiques successives |
| GB9801321D0 (en) * | 1998-01-21 | 1998-03-18 | Dytech Corp Ltd | Catalysis |
| EP1169126A1 (en) * | 1999-01-21 | 2002-01-09 | Imperial Chemical Industries Plc | Catalyst carrier carrying nickel ruthenium and lanthanum |
| US6812186B2 (en) * | 2002-03-27 | 2004-11-02 | Council of Industrial Research | Preparation of new layered double hydroxides exchanged with diisopropylamide for C-C bond forming reactions |
| GB0214383D0 (en) * | 2002-06-21 | 2002-07-31 | Isis Innovation | Catalyst |
| WO2005097319A1 (en) * | 2004-04-08 | 2005-10-20 | Sulzer Metco (Canada) Inc. | Supported catalyst for steam methane reforming and autothermal reforming reactions |
| US20070149399A1 (en) * | 2005-12-22 | 2007-06-28 | Ku Anthony Y | Multifunctional catalyst and methods of manufacture thereof |
| EP1808229A1 (en) * | 2006-01-12 | 2007-07-18 | L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Process for the preparation of a catalytic specie using electro-deposition. |
| JP4994686B2 (ja) * | 2006-03-20 | 2012-08-08 | 日揮触媒化成株式会社 | 一酸化炭素メタネーション用触媒および該触媒を用いた一酸化炭素のメタネーション方法 |
| EP2111286B2 (en) * | 2007-01-31 | 2022-04-27 | BASF Corporation | Gas catalysts comprising porous wall honeycombs |
| KR101842477B1 (ko) * | 2017-04-10 | 2018-03-27 | 한국에너지기술연구원 | 금속지지체 표면에 마그네슘 함유 코팅층을 형성하는 방법과 그 방법으로 형성된 코팅층을 포함하는 촉매지지체 및 촉매장치 |
| JP7116914B2 (ja) * | 2018-08-28 | 2022-08-12 | 株式会社豊田中央研究所 | メタン化触媒、その製造方法、及びメタンの製造方法 |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US28655A (en) * | 1860-06-12 | Leonard colbman | ||
| DE740634C (de) * | 1940-01-21 | 1943-10-25 | Ig Farbenindustrie Ag | Verfahren zur Herstellung von Massen, die unloesliche Metallverbindungen, insbesondere Oxyde, oder Metalle in oder auf Traegerstoffen enthalten |
| US2695893A (en) * | 1950-09-13 | 1954-11-30 | Eugene J Houdry | Catalysis and manufacture of catalytic masses |
| US3404100A (en) * | 1963-10-21 | 1968-10-01 | Exxon Research Engineering Co | Methane production using a promoted catalyst |
| US3394086A (en) * | 1964-05-04 | 1968-07-23 | Exxon Research Engineering Co | Selective partial conversion of naphtha hydrocarbons to hydrogen |
| US3444099A (en) * | 1965-12-23 | 1969-05-13 | Exxon Research Engineering Co | Equilibration and steam-reforming catalysts |
| US4113658A (en) * | 1967-04-14 | 1978-09-12 | Stamicarbon, N.V. | Process for homogeneous deposition precipitation of metal compounds on support or carrier materials |
| NL143139B (nl) * | 1967-04-14 | 1974-09-16 | Stamicarbon | Werkwijze voor het bereiden van een dragerkatalysator door behandelen van een drager met een oplossing van een zout van een katalytisch actief element. |
| USRE28655E (en) | 1967-06-12 | 1975-12-16 | Process for the production of a reforming catalyst | |
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| US3879523A (en) * | 1969-12-12 | 1975-04-22 | Kyowa Chem Ind Co Ltd | Composite metal hydroxides |
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| NL7206874A (ja) * | 1972-05-20 | 1973-11-22 | ||
| US3892897A (en) * | 1972-10-02 | 1975-07-01 | Corning Glass Works | Process for making base metal titanate catalytic device |
| DE2255909C3 (de) * | 1972-11-15 | 1978-04-06 | Basf Ag, 6700 Ludwigshafen | Verfahren zur Herstellung Nickel und Aluminium enthaltender Katalysatoren und deren Verwendung |
| JPS5550080B2 (ja) * | 1972-11-28 | 1980-12-16 | ||
| US3992166A (en) * | 1972-12-28 | 1976-11-16 | Japan Gasoline Co., Ltd. | Low temperature steam reforming process for hydrocarbons |
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- 1981-07-16 US US06/283,792 patent/US4522940A/en not_active Expired - Lifetime
- 1981-07-16 BR BR8104565A patent/BR8104565A/pt unknown
- 1981-07-16 JP JP56111517A patent/JPS5791740A/ja active Granted
-
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