JPH0615041B2 - アンモニア製造用触媒、及びその調製方法 - Google Patents

アンモニア製造用触媒、及びその調製方法

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JPH0615041B2
JPH0615041B2 JP1245428A JP24542889A JPH0615041B2 JP H0615041 B2 JPH0615041 B2 JP H0615041B2 JP 1245428 A JP1245428 A JP 1245428A JP 24542889 A JP24542889 A JP 24542889A JP H0615041 B2 JPH0615041 B2 JP H0615041B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は窒素と水素からアンモニアを合成するのに適し
た触媒に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、アンモニアを合成するには鉄を主成分とし、アル
ミナ、酸化カリウム等を助触媒として添加した鉄系触媒
が採用されているが、この触媒のアンモニア合成活性は
低温では発揮されず、そのために工業装置における操業
反応温度は平衡論上の不利にも係わらず400〜500
℃の高温を利用せざるを得ない。そのため現存のアンモ
ニア製造法においては反応ガスの再循環比を大きくと
り、空間速度を高くすることが必要でありこれに伴う動
力、熱伝達等の運転経費の増大は著しい。
本発明者らは、さきに鉄、ルテニウム、オスミウムおよ
びコバルトからなるVIII族遷移金属のいずれかと、アル
カリ金属とを活性炭、あるいは多孔質炭素に担持させた
アンモニア製造用触媒を提供した(特公昭54−375
92号公報)。このアンモニア製造用触媒は、活性炭に
担持したVIII族金属触媒にアルカリ金属を添加して調製
され、200℃のような低温でもアンモニアを合成する
ことができるものである。その後この触媒系についてア
ルカリ金属にかえてアルカリ金属塩を使用し、触媒担体
として特定の表面積を有するグラファイト含有炭素を使
用するアンモニア製造方法が報告され(特公昭59−1
6816号公報)ている。
一方、本発明者等は、塩化ルテニウムとアルカリ金属塩
とをアルミナ担体に担持させて調製される触媒が、一酸
化炭素、水による被毒作用の少ないアンモニア製造用触
媒であることを報告{JOURNAL OF CATALYSTS、92、P.P.
296〜304(1985)、同305〜311(1985)}すると共に、更
に改良された触媒として、塩素を含有しないルテニウム
化合物を難還元性酸化物に担持させ、真空排気及び/又
は水素気流下還元して金属状ルテニウム触媒を調製し、
次いでアルカリ金属化合物を担持させて調製される触媒
が、高いアンモニア合成活性と一酸化炭素被毒の少ない
優れた触媒系であることを示した(特願昭63−318
139号)。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、本発明者らによるアンモニア製造用触媒を更
に改良し、アンモニア合成活性の高いアンモニア製造用
触媒の提供を課題とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明におけるアンモニア製造用触媒は、難還元性酸化
物に、金属状ルテニウム又は塩素を含有しないルテニウ
ム化合物、及び希土類元素化合物を担持させたことを特
徴とする。
また、本発明のアンモニア製造用触媒の調製方法は、塩
素を含有しないルテニウム化合物を難還元性酸化物に担
持させた後、真空排気及び/又は水素気流下還元し、次
いで希土類元素化合物を担持させることを特徴とする。
ルテニウム化合物としては塩素を含有しない化合物、例
えばルテニウムカルボニル錯体、ルテニウムアセチルア
セトナート、ルテニウムシアン酸カリウム、ルテニウム
酸カリウム、酸化ルテニウム、硝酸ルテニウム、ルテニ
ウムレッド等を使用することができ、これらのルテニウ
ム化合物はアセトン、テトラヒドロフラン等の極性有機
溶媒、又は水に溶解させて難還元性酸化物に含浸させる
とよく、またルテニウム金属成分は難還元性酸化物触媒
担体に対して0.1重量%〜20重量%、好ましくは2
重量%〜5重量%含浸させるとよい。
ルテニウム金属触媒を調製するには、触媒担体にルテニ
ウム化合物溶液を含浸させた後まず50℃〜500℃、
好ましくは150℃〜400℃で真空排気し、引き続い
て水素気流下100℃〜700℃、好ましくは300℃
〜500℃で水素還元することにより行うとよいが、ア
ンモニア製造時は水素雰囲気下で行われるので、触媒調
製に際して水素還元処理を省略し、真空排気手段のみで
調製してもよく、また逆に水素還元処理により金属状ル
テニウムとすることも可能であり、真空排気処理を省略
してもよい。
次に希土類元素としてはサマリウム、セリウム、ランタ
ン、プラセオジム、ネオジム、ガドリニウム、ジスプロ
シウムであり、触媒担体としてアルミナを使用した場合
には特に好ましくはサマリウム、セリウム、ランタンで
あり、硝酸塩、酢酸塩、炭酸塩、シアン酸塩、水酸化物
等の水溶液の形で上記ルテニウム金属触媒に含浸させる
とよい。希土類元素化合物は、ルテニウム金属に対して
0.1〜7(モル比)、好ましくは1〜6(モル比)で
添加するだけでよい。
触媒担体としては難還元性酸化物、例えばアルミナ、マ
グネシア、酸化カルシウム、ジルコニア、複合材料であ
るコージェライト等を使用することができ、特に好まし
いのはアルミナである。アルミナはγ体として使用する
とよく、触媒担体形状としては粉末状、ペレット形状と
するとよく、また自動車等への積載にあたっては触媒担
体を公知の手段によりハニカム形状に成型し、次いで活
性金属成分を含浸させてもよい。
従来の鉄触媒の場合にはCO等の被毒作用に弱く、使用
するアンモニア合成用原料ガスは特別の精製処理を必要
とするが、本発明の触媒はCO等による活性低下が少な
いので、格別の精製を必要とせず、使用することができ
る。
また、アンモニア合成反応における反応温度と反応圧力
は、平衡論上低温高圧が望ましいが、本発明の触媒は1
00℃〜500℃、好ましくは150℃〜350℃にお
いて、圧力1ないし300気圧で行われる。本発明の触
媒は低温活性であるためにアンモニアが高濃度で得ら
れ、液化分離が容易である。
〔作用〕
本発明は、アンモニア製造用触媒であるルテニウム金属
触媒の助触媒として希土類元素化合物が極めて優れた促
進作用を示すことを見出したことに基づいている。本発
明者等が先に提案しているアルカリ金属化合物の場合と
比して、希土類元素化合物をルテニウム金属触媒と組み
合わせることにより触媒担体の酸化点の中和作用に用い
られる割合が少なく、直接ルテニウム金属粒子に作用す
る割合が多いものと考えられ、助触媒としての添加量が
アルカリ金属触媒に比して極めて少なくてよく、しかも
アルカリ金属化合物を助触媒とする場合に比べて耐水
性、耐熱性に優れた触媒としうるものである。
以下、実施例、および参考例をあげて本発明を説明す
る。尚、実施例に共通した事項として、アンモニア製造
にあたっては内径18mmのガラス管に本発明の触媒を1
g含有する触媒を充填し、触媒層を外部より加熱しつ
つ、窒素と水素の混合比1:3、全圧1気圧の原料ガス
を3.6/hrの流速で流して反応させ、生成ガス中
のアンモニア量は液体窒素温度の冷却器により凝縮させ
て測定した。
〔実施例1〕 第1図は本発明のルテニウム−サマリウム/アルミナ触
媒において、サマリウムの添加量によるアンモニア収量
への影響を示す図である。
ルテニウムカルボニル錯体Ru3(CO)12140mgを40m
lのテトラヒドロフランに溶解し、この溶液を500
℃、6時間空気中で予備焼成したγ−アルミナ(触媒学
会参照触媒、JRC-ALO-4)体3.3gにルテニウム分が2
重量%となるように含浸させた。次いで低温で溶媒を除
去した後、350℃で真空排気し、まずルテニウム金属
触媒を調製した。
このルテニウム金属触媒にサマリウム/ルテニウムのモ
ル比が2、4、6、10となるように硝酸サマリウム水
溶液を含浸させ、90℃一晩乾燥させ本発明の触媒を調
製した。
触媒をアンモニア製造に使用する直前に350℃に昇温
しつつ、4時間水素気流中で還元処理をした。
還元処理した触媒を使用して、反応温度315℃でのア
ンモニア合成を行った。
また比較のために上記サマリウム化合物に代えて硝酸セ
シウム水溶液を使用し、セシウム/ルテニウムのモル比
が3、5、8、10となるように調製した触媒を使用
し、同様の処理条件、反応条件でアンモニア合成を行っ
た結果を参考例として示す。
第1図において○印は、本発明のルテニウム−サマリウ
ム/アルミナ触媒を使用した場合、□印はルテニウム−
セシウム/アルミナ触媒を使用した場合を示す。なお反
応収率の単位は、触媒1g、1時間あたりの生成量を示
すμmolg-1-1である(以下同様)。
これによると、本発明のルテニウム−サマリウム/アル
ミナ触媒は、ルテニウム−セシウム/アルミナ触媒に比
して極めて少ない助触媒量で同様のアンモニア合成活性
を示すことがわかる。
〔実施例2〕 実施例1と同様に、サマリウム/ルテニウムが3.04
(モル比)の触媒を調製し、反応温度330℃でアンモ
ニア合成を行い、アンモニア収率の経時変化を測定した
結果を第2図に示す。
本発明の触媒は、長時間と反応時間でもその触媒活性を
維持することかわかる。
〔実施例3〕 次に第3図により、本発明触媒の調製時における還元処
理温度による触媒活性への影響について説明する。
実施例1において、サマリウム/ルテニウムが3.04
(モル比)の触媒を、その還元処理温度を変化させて調
製し、反応温度300℃でのアンモニア合成反応に供し
た。
その結果を第3図に示すが、還元温度を反応温度より高
い350℃、400℃とすることにより高い合成収率が
得られるが、400℃還元では350℃還元より低い収
率を与えることがわかる。
〔実施例4〕 次にサマリウム以外の希土類元素を助触媒として使用す
る場合について説明する。
実施例1において、サマリウムに代えて下記表に示す希
土類元素を使用し、実施例1で調製したルテニウム金属
触媒に希土類元素化合物を硝酸塩水溶液の形で、希土類
元素/ルテニウムが0.1(モル比)となるように担持
させ、還元温度を500℃、12時間とし、反応温度4
00℃でのアンモニア合成活性を測定し、次表に収率を
示す。尚、比較のために助触媒を添加しないルテニウム
金属触媒、およびセシウムを上記希土類元素添加量と同
量ルテニウム金属触媒に添加した触媒を調製し、同様に
アンモニア合成反応に供した結果を同時に示す。
これによると、本発明の希土類元素を添加したルテニウ
ム触媒は、希土類元素を微少量添加しただけで高いアン
モニア合成活性を示すことかわかる反面、セシウムを微
少量添加した場合には無添加の場合に比しても合成活性
が低いことがわかる。
〔実施例5〕 上記実施例4において、希土類元素/ルテニウムがモル
比2.8〜3.1となるように担持させ、還元温度を3
50℃、4時間とし、反応温度を315℃で、実施例4
同様にアンモニア合成を行い、その合成活性についての
測定結果を下表に示す。
尚、比較のため助触媒を添加しないルテニウム金属触
媒、またセシウムを上記希土類元素化合物添加量と同
量、更にセシウム/ルテニウムがモル比で10となるよ
うにルテニウム金属触媒にセシウムを添加した触媒を調
製し、同様にアンモニア合成反応に供した結果を同時に
示す。反応収率の単位は実施例4同様である。
これによると、本発明の希土類元素を添加したルテニウ
ム触媒は、いずれも希土類元素化合物を少量添加しただ
けで、セシウムを10倍量添加のルテニウム触媒に匹敵
するアンモニア合成活性を示すことがわかる。
〔実施例6〕 次に触媒担体として、アルミナに代えてマグネシア担体
を使用する場合について示す。
実施例1において、アルミナに代えてマグネシアを使用
してルテニウム金属触媒を同様に調製し、ペレット成型
し、350℃、2時間排気焼成後、下記表に示す希土類
元素の硝酸塩水溶液を、希土類元素/ルテニウムが1.
0(モル比)となるように含浸させ、乾燥後、水素還元
を350℃、4時間実施し、本発明の触媒を調製した。
この触媒を使用し、下記表に示す各反応温度でアンモニ
ア合成反応に供した結果を次表に示す。尚比較として無
添加の場合を示す。反応収率の単位はμmol g-1-1
この表からわかるように、マグネシア担体を使用して
も、希土類元素を助触媒とする本発明の触媒は、高い反
応活性を示すことかわかる。
〔発明の効果〕
本発明は、アンモニア製造用触媒であるルテニウム金属
触媒に希土類元素を第二成分として含有させることによ
り、高いアンモニア合成活性を示す触媒となしえるもの
であり、特にアルミナを触媒担体として使用するとその
効果が顕著なものである。
また、同様の触媒であるアルカリ金属成分を第二成分と
するルテニウム金属触媒に比して、その第二成分の添加
量を少なくすることができ、また耐水性、耐熱性のある
アンモニア合成触媒となしえるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明のルテニウム−サマリウム/アルミナ
触媒において、サマリウムの添加量によるアンモニア収
量への影響を示す図、第2図は、本発明のルテニウム−
サマリウム/アルミナ触媒におけるアンモニア収率の経
時変化を説明するための図、第3図は、本発明触媒の調
製時における還元処理温度による触媒活性への影響につ
いて説明するための図である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】難還元性酸化物に、金属状ルテニウム又は
    塩素を含有しないルテニウム化合物、及び希土類元素化
    合物を担持させたことを特徴とするアンモニア製造用触
    媒。
  2. 【請求項2】希土類元素化合物が、サマリウム、ランタ
    ン、セリウムのいずれか1つの化合物である請求項1記
    載のアンモニア製造用触媒。
  3. 【請求項3】難還元性酸化物がアルミナ又はマグネシア
    であることを特徴とする請求項1、又は2記載のアンモ
    ニア製造用触媒。
  4. 【請求項4】塩素を含有しないルテニウム化合物を難還
    元性酸化物に担持させた後、真空排気及び/又は水素気
    流下還元し、次いで希土類元素化合物を担持させること
    を特徴とするアンモニア製造用触媒の調製方法。
  5. 【請求項5】塩素を含有しないルテニウム化合物がルテ
    ニウムカルボニル錯体又は硝酸ルテニウムである請求項
    4記載のアンモニア製造用触媒の調製方法。
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JP6017777B2 (ja) * 2011-11-30 2016-11-02 住友化学株式会社 アンモニア製造用触媒組成物の製造方法及びアンモニア製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010098245A1 (ja) 2009-02-27 2010-09-02 日立造船株式会社 アンモニア分解触媒
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