JPH05138024A - メタノール改質用触媒 - Google Patents

メタノール改質用触媒

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JPH05138024A
JPH05138024A JP3298795A JP29879591A JPH05138024A JP H05138024 A JPH05138024 A JP H05138024A JP 3298795 A JP3298795 A JP 3298795A JP 29879591 A JP29879591 A JP 29879591A JP H05138024 A JPH05138024 A JP H05138024A
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JP
Japan
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methanol
catalyst
zirconia
hydrogen
chromium
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Withdrawn
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JP3298795A
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English (en)
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Iwao Tsukuda
岩夫 佃
Tetsuya Imai
哲也 今井
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production 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
    • C01B3/34Production 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
    • C01B3/38Production 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
    • C01B3/40Production 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 characterised by the catalyst
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Abstract

(57)【要約】 【目的】 メタノールまたはメタノールと水の混合液を
原料として水素を含有するガスを製造する際のメタノー
ル改質用触媒に関する。 【構成】 銅、亜鉛、クロムからなる群の一種以上の酸
化物及びニッケルの酸化物を、ジルコニアに含有させて
なるメタノール改質用触媒。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はメタノールまたはメタノ
ールと水の混合液を原料として水素を含有するガスを製
造する方法に適用されるメタノール改質用触媒に関す
る。
【0002】
【従来の技術】メタノールは石油、天然ガス及び石炭な
ど多くの資源から得られ、廉価で取り扱いが容易なこと
から将来の燃料として高い関心を集めている。また、メ
タノールはナフサよりはるかに低温で水素と一酸化炭素
に分解されるので、メタノール及びメタノール水蒸気の
分解及び改質反応の熱源として廃熱の利用が可能である
という優位性をもっている。
【0003】メタノールの分解反応は、次の(1)、
(2)式のとおりである。 CH3 OH→CO+2H2 ΔH25℃=21.7Kcal/mol ・・・・(1) CH3 OH+nH2 O→(2+n)H2 +(1−n)CO+nCO2 ・・・・(2) ここで 0<n<1
【0004】また、メタノール水蒸気改質反応は次の
(3)式のとおりである。 CH3 OH+H2 O→CO2 +3H2 ΔH25℃=11.8Kcal/mol ・・・・(3)
【0005】従来のメタノール改質用触媒としては、ア
ルミナなどの担体に白金などの白金属元素または銅、ニ
ッケル、クロム、亜鉛などの卑金属元素及びその酸化物
などを担持した触媒が提案されているが、これらの触媒
は低温活性に乏しく、またジメチルエーテル、メタンの
副生が多く、現在までのところ、多くの問題点を残して
いる。また上述した金属担持法による触媒とは別に沈殿
法による調製法があり、この方法で調製される触媒の代
表例としては、亜鉛、クロムさらには銅を含有してなる
メタノール改質用触媒がある。しかし、これらの触媒は
低温活性は比較的高いが、耐熱性に乏しいという問題点
を残している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来、内燃機関、ガス
タービンなどの排ガスの顕熱を熱源として利用し、メタ
ノールまたはメタノールと水の混合物を原料として分
解、または水蒸気改質反応を行わせる場合、排ガス温度
は周知のごとく200℃から700℃程度まで変化する
ため、例えば内燃機関に搭載するには、少量で幅広い温
度範囲においても改質性能が低下しない安定した触媒が
必要である。
【0007】従来のメタノール改質用触媒は先に述べた
金属担持法や沈殿法によって提案されているが、これら
の触媒は低温活性や耐熱性に乏しいなど現在のところ多
くの問題点を残している。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の問
題点を解決すべく、以前に銅、亜鉛、クロムからなる群
の一種以上の酸化物またはその水酸化物とニッケルの酸
化物またはその水酸化物からなるメタノール改質用触媒
を提案した。(特公昭62−47578号公報)しか
し、この触媒は耐熱性において改良の余地があり、鋭意
実験検討を重ねた結果、銅、亜鉛、クロムからなる群の
一種以上の酸化物およびニッケルの酸化物を、ジルコニ
アに含有させてなる触媒が、メタノールの改質反応に対
し、選択性に優れ、高活性、長寿命であることを見いだ
し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【0009】すなわち、本発明は、銅、亜鉛、クロムか
らなる群の一種以上の酸化物及びニッケルの酸化物を、
ジルコニアに含有させてなることを特徴とするメタノー
ル改質用触媒である。
【0010】本発明の触媒はそのまゝ使用してもよい
が、メタノール供給時にメタノールによる還元反応が急
激に進行し、触媒が劣化する可能性が高いので、あらか
じめ還元操作を行っておくのが好ましい。還元操作は水
素、一酸化炭素またはそれらの混合ガスなどの還元性ガ
ス雰囲気中で150〜400℃で加熱して行うか、また
は加熱された触媒にメタノールまたはメタノールと水の
混合物を不活性ガスで希釈したガスを接触させて分解・
改質反応により生成した水素と一酸化炭素で還元するな
どして行うことができる。
【0011】
【作用】本発明のメタノール改質用触媒を調製するに
は、銅、亜鉛、クロムからなる群の一種以上の化合物と
ニッケル化合物及びジルコニアまたはジルコニアゾルと
の混合水溶液に、沈殿剤としてアルカリ金属元素または
アルカリ土類金属元素の水酸化物または炭酸塩をそのま
ま、あるいは水溶液にしたものまたはアンモニア水など
を混合して、水酸化物の沈殿を生成させ、乾燥、焼成す
る方法などが用いられる。
【0012】本発明の触媒成分の組成は、銅、亜鉛、ク
ロムからなる群の一種以上の酸化物とニッケル酸化物と
の組合わせにおいては、CuO:NiO,ZnO:Ni
O,Cr2 3 :NiOで10:90〜90:10のモ
ル比(以下、モル比で表示)が適当であり、特に20:
80〜80:20の範囲が好ましい。上記金属からなる
群の二種以上の酸化物とニッケル酸化物との組合わせに
おいては、CuO−ZnO:NiO,CuO−Cr2
3 :NiO,ZnO−Cr2 3 :NiOで10:90
〜90:10の範囲が、上記金属からなる群の三種の酸
化物とNiOは、10:90〜90:10の範囲が好ま
しい。
【0013】本発明の触媒の組成は上記触媒成分(Cu
O,ZnO,Cr23 の一種以上とNiOの混合物)
とジルコニアの重量比で20:80〜95:5の範囲が
好ましく、特に30:70〜80:20の範囲が好まし
い。
【0014】なお、本発明でいうメタノールまたはメタ
ノールと水の混合液とは、H2 O/CH3 OHのモル比
が0〜100の範囲であり、本発明の触媒を用いるメタ
ノール改質反応の反応条件としては、圧力:0〜50k
g/cm2 、温度:150〜600℃の範囲が好まし
い。
【0015】
【実施例】以下、本発明の例を具体的に記述するが、本
発明はこれらの実施例に何等限定されるものではない。
【0016】(実施例1)1mol/リットルの銅、亜
鉛の硝酸塩水溶液及び2mol/リットルの硝酸クロム
水溶液の各1リットルに、1mol/リットルの硝酸ニ
ッケル水溶液1リットルを各々に混合し、所定量の表1
に示す組成のジルコニアを添加したスラリ液を各々に加
えて30分攪拌混合したのち、等モル以上の炭酸ソーダ
水溶液を、各々徐々に滴下しながら攪拌混合させて、水
酸化物の沈殿を生成させ、NO3 - イオンが検出されな
くなるまでイオン交換水にて沈殿生成物を水洗し脱水し
た。脱水後は110℃で一昼夜乾燥後、300℃で3時
間焼成して触媒1(NiO−CuO/ZrO2 系)、触
媒2(NiO−ZnO/ZrO2 系)、触媒3(NiO
−Cr2 3 /ZrO2 系)を調製した。
【0017】さらに上記と同じ調製方法で各々組成の異
なる触媒4〜7(NiO−CuO/ZrO2 系)、触媒
8(NiO−ZnO/ZrO2 系)及び触媒9(NiO
−Cr2 3 /ZrO2系)を調製した。
【0018】上記触媒1〜9を350℃で12時間水素
還元処理を行った後、メタノール(純度99%)または
メタノールと水の混合液(H2 O/CH3 OH=1.0
mol/mol)を原料に、常圧、LHSV(液空間速
度)5h-1、反応温度300℃で活性評価試験を行っ
た。結果を表1に示す。
【0019】なお、生成ガスの組成(mol%−乾燥基
準で未反応メタノールを除外、以下同じ)は次のとおり
であった。 (1)メタノール原料 H2 :62〜67%、CO:30〜33%、CO2
0.1〜2%、CH4 :0.02〜2% (2)メタノール・水混合液原料 H2 :65〜74%、CO:3〜32%、CO2 :1〜
15%、CH4 :0.01〜1%
【表1】
【0020】(実施例2)実施例1と同じ方法で、表2
に示す触媒10〜13を調製した。これらの触媒を35
0℃で12時間水素還元処理を行った後、メタノールと
水の混合液(H2 O/CH3 OH=2.0mol/mo
l)を原料に、圧力10kg/cm2 G、LHSV 5
-1、反応温度250〜350℃で活性評価試験を行っ
た。結果を表2に示す。
【表2】
【0021】なお、各温度での生成ガスの組成は次のと
おりであった。 (1)反応温度:250℃,300℃ H2 :65〜75%、CO:10〜33%、CO2 :5
〜17%、CH4 :0.01〜1% (2)反応温度:350℃ H2 :65〜76%、CO:15〜33%、CO2 :5
〜19%、CH4 :0.01〜1%
【0022】さらに上記触媒を上記反応条件(反応温度
350℃)で1000時間連続試験を行った結果、メタ
ノール転化率は100%で一定であった。
【0023】(実施例3)実施例1の触媒6の調製工程
で、ジルコニア(粉末)の代わりに、ジルコニアゾルを
用いた以外は同じ方法で触媒14(NiO−CuO=7
0:30モル比、触媒中のジルコニアの含有率20重量
%)を調製した。これらの触媒を実施例1と同じ方法で
水素還元処理後、活性評価試験を行った。結果を表3に
示す。
【表3】
【0024】なお、生成ガスの平均組成は次のとおりで
あった。 (1)メタノール原料 H2 :67%、CO:32%、CO2 :0.7%、CH
4 :0.3% (2)メタノール・水混合液原料 H2 :70%、CO:27%、CO2 :2.7%、CH
4 :0.3%
【0025】
【発明の効果】以上、実施例及び比較例の結果から明ら
かなごとく、本発明のメタノール改質触媒は、メタノー
ルまたはメタノールと水の混合液を原料として水素含有
ガスを製造する反応において、低温で高活性、高選択
性、かつ長寿命の非常に優れた触媒である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅、亜鉛、クロムからなる群の一種以上
    の酸化物及びニッケルの酸化物を、ジルコニアに含有さ
    せてなることを特徴とするメタノール改質用触媒。
JP3298795A 1991-11-14 1991-11-14 メタノール改質用触媒 Withdrawn JPH05138024A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005281009A (ja) * 2004-03-26 2005-10-13 Aisin Seiki Co Ltd 改質装置
JP2013233485A (ja) * 2012-05-07 2013-11-21 Noritake Co Ltd 排ガス浄化用触媒材およびその製造方法

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Effective date: 19990204