JPH06279001A - Production of hydrogen-containing gas - Google Patents

Production of hydrogen-containing gas

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JPH06279001A
JPH06279001A JP5068193A JP6819393A JPH06279001A JP H06279001 A JPH06279001 A JP H06279001A JP 5068193 A JP5068193 A JP 5068193A JP 6819393 A JP6819393 A JP 6819393A JP H06279001 A JPH06279001 A JP H06279001A
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JP
Japan
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methanol
catalyst layer
hydrogen
reaction
temperature
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JP5068193A
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Japanese (ja)
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Hiroto Matsumoto
寛人 松本
Hiroshi Iida
博 飯田
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Idemitsu Kosan Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Kosan Co Ltd
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • 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
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PURPOSE:To provide a process for the production of a hydrogen-containing gas in high efficiency at a low cost while keeping high methanol conversion and suppressing the production of CO and suitable for the production of a fuel for solid polymer fuel cell, phosphate-type fuel cell, etc. CONSTITUTION:A hydrogen-containing gas is produced by mixing methanol with oxygen and water to obtain a mixture containing 0.01-0.5mol of oxygen based on 1mol of methanol, introducing the mixture into a catalyst layer heated at >=100 deg.C to effect the reaction of the components and adjusting the outlet temperature of the catalyst layer to <=200 deg.C when the above reaction teaches a stationary state.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、水素含有ガスの製造
方法に関し、更に詳しくは、固体高分子燃料電池、リン
酸型燃料電池等の燃料製造等に好適であり、高いメタノ
ール転化率を維持しつつCOの生成を低く抑えることが
でき、経済的にかつ効率よく水素含有ガスを製造するこ
とができる水素含有ガスの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing hydrogen-containing gas, and more particularly, it is suitable for producing fuels such as polymer electrolyte fuel cells and phosphoric acid fuel cells, and maintains a high methanol conversion rate. In addition, the present invention relates to a method for producing a hydrogen-containing gas, which can suppress the production of CO to a low level and can economically and efficiently produce a hydrogen-containing gas.

【0002】[0002]

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来よ
り、メタノールと水とを原料として水素含有ガスを製造
する方法が知られている。この方法は、燃料電池の燃料
製造、オンサイト水素製造等のプロセスに用いられてい
る。前記燃料電池の燃料製造等のプロセスにおいては、
そのプロセスにおける阻害物質の生成をできる限り抑え
ると共に効率を高く維持することが要求される。
2. Description of the Related Art Conventionally, a method for producing a hydrogen-containing gas using methanol and water as raw materials has been known. This method is used in fuel cell fuel production, on-site hydrogen production, and other processes. In the process such as fuel production of the fuel cell,
It is required to minimize the production of inhibitors in the process and keep the efficiency high.

【0003】前記燃料電池の燃料製造等のプロセスにお
いては、COがそのプロセスにおける反応の阻害物質に
なることが知られている。ところが、かかる水素含有ガ
スの製造方法によるとCOが生成するので、この方法を
前記燃料電池の燃料製造等に用いる場合には、COの生
成をできる限り低く抑えることが必要とされる。具体的
には、例えばリン酸型燃料電池の燃料製造においてはC
Oの生成を1%以下に抑えることが必要とされ、固体高
分子燃料電池の燃料製造においてはCOの生成を数十p
pm以下に抑えることが必要とされる。
It is known that CO becomes an inhibitory substance of the reaction in the process such as fuel production of the fuel cell. However, since CO is produced by the method for producing the hydrogen-containing gas, it is necessary to suppress the production of CO as low as possible when using this method for producing the fuel of the fuel cell. Specifically, for example, in the fuel production of a phosphoric acid fuel cell, C
It is necessary to suppress the production of O to 1% or less, and in the fuel production of a polymer electrolyte fuel cell, the production of CO is tens of p
It is necessary to keep it below pm.

【0004】ところで、従来における、かかる水素含有
ガスの製造方法として、メタノールと水とを原料とし、
銅系触媒を用いて水素含有ガスを製造する方法が知られ
ている。この方法の反応は、以下の式(1)で表わさ
れ、その素反応は式(2)及び式(3)で表わされる。
By the way, as a conventional method for producing such a hydrogen-containing gas, methanol and water are used as raw materials,
A method for producing a hydrogen-containing gas using a copper-based catalyst is known. The reaction of this method is represented by the following formula (1), and its elementary reaction is represented by formula (2) and formula (3).

【0005】 CH3 OH+H2 O→CO2 +2H2 ・・・(1) CH3 OH→CO+2H2 ・・・・・・・・(2) CO+H2 O→CO2 +2H2 ・・・・・・(3) 上記反応において、式(2)の反応は吸熱反応であるの
で、メタノールの転化率を向上させるためには反応温度
を高くする必要がある。一方、式(3)の反応は発熱反
応であるので、高温条件下では反応が進行しないでCO
が多く残存してしまうことになる。したがって、この反
応においてCO濃度を低下させるためには、水/メタノ
ール比を増大させるか、あるいは低温条件下で反応を行
なうことが必要になる。
CH 3 OH + H 2 O → CO 2 + 2H 2・ ・ ・ (1) CH 3 OH → CO + 2H 2・ ・ ・ ・ ・ ・ (2) CO + H 2 O → CO 2 + 2H 2・ ・ ・ ・ ・(3) In the above reaction, since the reaction of the formula (2) is an endothermic reaction, it is necessary to raise the reaction temperature in order to improve the conversion rate of methanol. On the other hand, the reaction of the formula (3) is an exothermic reaction, so that the reaction does not proceed under high temperature conditions and CO
Will remain a lot. Therefore, in order to reduce the CO concentration in this reaction, it is necessary to increase the water / methanol ratio or carry out the reaction under low temperature conditions.

【0006】しかしながら、前記水/メタノール比を増
大させる方法では、原料である水を気化させなければな
らないので、そのためのコスト及びエネルギーが増大し
経済的でないという問題がある。
However, in the method of increasing the water / methanol ratio, water as a raw material has to be vaporized, so that there is a problem in that the cost and energy for that purpose increase and it is not economical.

【0007】そこで、前記低温条件下でも高い活性を有
する触媒を用いることにより、低い反応温度で水素含有
ガスを製造する方法が検討されている。例えば、特開平
4−139001号公報においては、低温高活性な銅、
亜鉛、クロム、鉄等を触媒として用い、水とメタノール
との比(水/メタノール)が1.2である原料を230
℃で反応させると、メタノール転化率を98.3%と高
く維持すると共に、CO濃度が1.3%と低く抑えるこ
とができる旨が示されている。
Therefore, a method for producing a hydrogen-containing gas at a low reaction temperature by using a catalyst having a high activity even under the low temperature condition has been studied. For example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 4-139001, low temperature and high activity copper,
230 materials using zinc, chromium, iron, etc. as catalysts and having a water-methanol ratio (water / methanol) of 1.2
It is shown that when the reaction is carried out at 0 ° C., the methanol conversion rate can be maintained as high as 98.3% and the CO concentration can be suppressed as low as 1.3%.

【0008】しかし、現在のところ、前記公報に記載さ
れた前記結果が限界であり、これ以上COが生成する濃
度を低く抑えることはできないのが実情である。したが
って、低温高活性な触媒を用いる前記公報に記載された
方法においても、高いメタノール転化率を維持しつつ大
幅なCO濃度の低減を期待することができないという問
題がある。
However, at present, the above-mentioned results described in the above-mentioned publication are limited, and it is the actual situation that the concentration of CO produced cannot be suppressed to a lower level. Therefore, even in the method described in the above publication, which uses a low-temperature and high-activity catalyst, there is a problem in that it is not possible to expect a significant reduction in CO concentration while maintaining a high methanol conversion rate.

【0009】一方、メタノール水蒸気改質時に酸素を共
存させ、銅系あるいは貴金属系触媒の存在下で反応させ
て水素含有ガスを製造する方法が、例えば特開昭61−
127601号公報、特開平2−116603号公報等
に開示されている。しかし、これらの公報には、CO濃
度の低減に関する、又は、高いメタノール転化率に関す
る記載はなく、これらの方法では、高いメタノール転化
率を維持しつつCOの生成を低く抑えることはできない
という問題がある。
On the other hand, a method of producing hydrogen-containing gas by reacting oxygen in the presence of a copper-based or noble metal-based catalyst at the time of methanol steam reforming is disclosed in, for example, JP-A-61-161.
No. 127601 and Japanese Patent Laid-Open No. 2-116603. However, these publications do not describe reduction of CO concentration or high methanol conversion rate, and these methods have a problem that CO generation cannot be suppressed low while maintaining high methanol conversion rate. is there.

【0010】この発明は、前記問題を解決すると共に、
固体高分子燃料電池、リン酸型燃料電池等の燃料製造に
好適であり、高いメタノール転化率を維持しつつCOの
生成を低く抑えることができ、経済的にかつ効率よく水
素含有ガスを製造することができる水素含有ガスの製造
方法を提供することを目的とする。
The present invention solves the above problems and
It is suitable for producing fuels such as polymer electrolyte fuel cells and phosphoric acid fuel cells, and can keep CO production low while maintaining high methanol conversion rate, and produce hydrogen-containing gas economically and efficiently. An object of the present invention is to provide a method for producing a hydrogen-containing gas that can be used.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の前記請求項1に記載の発明は、あらかじめ100℃以
上に加熱された触媒層に、メタノールとメタノール1モ
ルに対して0.01〜0.5モルの酸素と水とを導入し
て反応を行い、前記反応が定常状態になった後に前記触
媒層における出口部の温度を200℃以下に調整するこ
とを特徴とする水素含有ガスの製造方法であり、請求項
2に記載の発明は、触媒層に導入する酸素がメタノール
1モルに対し0.25〜0.5モルの割合である前記請
求項1に記載の水素含有ガスの製造方法である。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is characterized in that the catalyst layer previously heated to 100 ° C. or higher contains methanol and 0.01 to 1 mol of methanol. The reaction is carried out by introducing 0.5 mol of oxygen and water, and after the reaction has reached a steady state, the temperature of the outlet part of the catalyst layer is adjusted to 200 ° C. or lower. It is a manufacturing method, and the invention described in claim 2 is the method for manufacturing a hydrogen-containing gas according to claim 1, wherein oxygen introduced into the catalyst layer is in a ratio of 0.25 to 0.5 mol per mol of methanol. Is the way.

【0012】以下、この発明に係る水素含有ガスの製造
方法につき詳細に説明する。
The method for producing the hydrogen-containing gas according to the present invention will be described in detail below.

【0013】この発明においては、先ず、メタノール1
モルに対し酸素が所定の割合になるように、メタノール
と酸素と水とを含有する原料を調製する。
In the present invention, first, methanol 1
A raw material containing methanol, oxygen, and water is prepared so that oxygen has a predetermined ratio with respect to moles.

【0014】前記メタノールおよび水としては、それぞ
れ純品を用いても良く、また、メタノール水溶液として
用いても良い。酸素は、純酸素ガスを用いても良く、ま
た窒素、アルゴンなどの不活性ガスと酸素とを混合して
得られる酸素含有ガス、あるいは空気を用いても良い。
As the methanol and water, pure products may be used, or an aqueous methanol solution may be used. As oxygen, pure oxygen gas may be used, or oxygen-containing gas obtained by mixing oxygen with an inert gas such as nitrogen or argon, or air may be used.

【0015】酸素のメタノールに対する割合としては、
通常、メタノール1モルに対し酸素が0.01〜0.5
モルであり、好ましくはメタノール1モルに対し酸素が
0.25〜0.5モルである。前記メタノール1モルに
対し酸素の割合が前記範囲内にあると、COの生成を低
く抑えることができ、水素発生量の低下を抑えることが
できる。
The ratio of oxygen to methanol is
Usually, oxygen is 0.01 to 0.5 per mol of methanol.
The amount of oxygen is 0.25 to 0.5 mol, preferably 1 mol of methanol. When the ratio of oxygen to 1 mol of the methanol is within the above range, CO generation can be suppressed to a low level, and a decrease in hydrogen generation amount can be suppressed.

【0016】また、水の割合は、通常メタノール1モル
に対し1.0〜2.5モルであり、好ましくはメタノー
ル1モルに対し1.2〜2.0モルである。水の割合が
前記範囲内にあると、COの生成を少なくすることがで
きる。なお、水の割合が、メタノール1モルに対し、
1.0モル未満であるとCOの除去が充分でないことが
あり、一方、2.5モルを越えると水の気化のために使
用されるエネルギーが増大し、経済的でなく、効率が低
下することがある。
The proportion of water is usually 1.0 to 2.5 mol per 1 mol of methanol, and preferably 1.2 to 2.0 mol per 1 mol of methanol. When the proportion of water is within the above range, the production of CO can be reduced. The ratio of water is 1 mol of methanol,
If it is less than 1.0 mol, CO may not be removed sufficiently, while if it exceeds 2.5 mol, the energy used for vaporizing water increases, which is not economical and reduces efficiency. Sometimes.

【0017】メタノール、酸素および水を触媒層に供給
する方法としては、触媒層においてこれら三者が共存す
る状態になる限りいかなる供給方法であっても良く、た
とえば、メタノールおよび水を、共に又は別々に適宜の
方法により加熱して気化させた蒸気に酸素を供給して得
られる原料ガスを触媒層に供給する方法を挙げることが
できる。具体的には、例えば、メタノールおよび水をそ
れぞれ別の蒸発器を用いてガス化させた後、これに空気
を混合することにより原料ガスを得、この原料ガスを触
媒層に供給する方法、メタノール水溶液を蒸発器を用い
てガス化させ、メタノールと水とを含有する混合ガスを
調製し、この混合ガスに酸素含有ガスを混合させること
により原料ガスを調製してこれを触媒層に供給する方法
を挙げることができる。この外に、触媒層に、メタノー
ルの気化物、水蒸気、酸素ガスもしくは酸素含有ガスを
別々に触媒層に供給する方法、メタノール水溶液を気化
させた蒸気と酸素または酸素含有ガスとを触媒層に供給
する方法を挙げることもできる。
The method of supplying methanol, oxygen and water to the catalyst layer may be any method as long as these three coexist in the catalyst layer. For example, methanol and water may be supplied together or separately. In addition, a method of supplying a raw material gas obtained by supplying oxygen to vapor which is heated and vaporized by an appropriate method to the catalyst layer can be mentioned. Specifically, for example, methanol and water are gasified using different evaporators, respectively, and then a raw material gas is obtained by mixing this with air, and the raw material gas is supplied to the catalyst layer by a method such as methanol. A method of gasifying an aqueous solution using an evaporator to prepare a mixed gas containing methanol and water, mixing the mixed gas with an oxygen-containing gas to prepare a raw material gas, and supplying the raw material gas to a catalyst layer. Can be mentioned. In addition to this, a method of separately supplying vaporized methanol, water vapor, oxygen gas or oxygen-containing gas to the catalyst layer, a vapor obtained by vaporizing a methanol aqueous solution and oxygen or oxygen-containing gas are supplied to the catalyst layer. The method of doing can also be mentioned.

【0018】この発明においては、次に、前記メタノー
ル、酸素および水を、予め100℃以上に加熱した触媒
層に導入し、これらを反応させ、前記反応が定常状態に
なった後に前記触媒層における出口部の温度を200℃
以下にすることにより水素含有ガスを製造する。
In the present invention, next, the methanol, oxygen and water are introduced into the catalyst layer which has been heated to 100 ° C. or more in advance, and these are reacted with each other, and after the reaction reaches a steady state, the catalyst layer Temperature of the outlet is 200 ℃
A hydrogen-containing gas is produced by the following.

【0019】前記触媒層としては、例えば、適宜に選択
したそれ自体公知の改質器等の反応器に充填された触媒
層、ハニカムに担持された触媒層、又は反応管内部の管
壁に担持された触媒層等を挙げることができる。
The catalyst layer is, for example, a catalyst layer filled in a properly selected reactor such as a reformer known per se, a catalyst layer supported on a honeycomb, or a catalyst layer supported on a tube wall inside the reaction tube. The catalyst layer etc. which were formed can be mentioned.

【0020】前記触媒層を構成する触媒としては、一般
にメタノール水蒸気改質反応に使用することができる触
媒であれば特に制限はなく、例えば、銅含有触媒、VI
II族金属担持触媒等を挙げることができる。
The catalyst constituting the catalyst layer is not particularly limited as long as it is a catalyst which can be generally used in a methanol steam reforming reaction, and examples thereof include a copper-containing catalyst and VI.
Examples thereof include Group II metal-supported catalysts.

【0021】前記銅含有触媒としては、例えばCuO−
MeOx (ただし、式中、MeOxは金属酸化物を表わ
し、MeはMn、Si等の金属を表わす。)で表わされ
る酸化銅混練触媒、Cuイオン交換MeOx (ただし、
式中、MeOx はSiO2 、ZnO2 、Al23 等の
金属酸化物を表わす。)で表わされる銅イオン交換触
媒、Cu/Al23 、Cu/SiO2 等の酸化銅担持
触媒、CuO・ZnO、CuO・ZnO・Al23
CuO・Cr23 、CuO・NiO、CuO・NiO
・ZnO等の銅含有共沈触媒を挙げることができる。
Examples of the copper-containing catalyst include CuO-
MeO x (in the Formula, MeO x represents a metal oxide, Me represents Mn, represents a metal such as Si.) Copper oxide kneaded catalyst represented by, Cu ion exchange MeO x (where
In the formula, MeO x represents a metal oxide such as SiO 2 , ZnO 2 , and Al 2 O 3 . ) Copper ion exchange catalyst, Cu / Al 2 O 3 , Cu / SiO 2 and other copper oxide-supported catalysts, CuO.ZnO, CuO.ZnO.Al 2 O 3 ,
CuO / Cr 2 O 3 , CuO / NiO, CuO / NiO
A copper-containing coprecipitation catalyst such as ZnO may be mentioned.

【0022】前記VIII族金属担持触媒としては、例
えばCo、Ni、Pt、Pd等の金属と、SiO2 、Z
rO2 、Al23 等の金属酸化物とを有する触媒を挙
げることができる。
Examples of the Group VIII metal-supported catalyst include metals such as Co, Ni, Pt and Pd, and SiO 2 and Z.
A catalyst having a metal oxide such as rO 2 or Al 2 O 3 can be mentioned.

【0023】これらの中でも好ましいのは銅含有触媒で
あり、特に好ましいのは銅含有共沈触媒である。これら
は、低温での活性が高く、かつアルデヒド、ギ酸等の副
生を少なくすることができる点で好ましい。
Of these, the copper-containing catalyst is preferable, and the copper-containing coprecipitation catalyst is particularly preferable. These are preferable because they have high activity at low temperatures and can reduce by-products such as aldehyde and formic acid.

【0024】前記銅含有触媒としては、例えば、銅−ニ
ッケル−亜鉛の組合せからなる銅含有触媒を、前記銅含
有共沈触媒としては、例えば、銅−コバルト−亜鉛の組
合せ又は銅−ニッケル−ランタンの組合せからなる銅含
有共沈触媒を挙げることができる。
The copper-containing catalyst is, for example, a copper-nickel-zinc combination, and the copper-containing coprecipitation catalyst is, for example, a copper-cobalt-zinc combination or copper-nickel-lanthanum. A copper-containing coprecipitation catalyst consisting of a combination of

【0025】前記銅−ニッケル−亜鉛の組合せからなる
銅含有触媒としては、例えば、銅が5〜30重量%、ニ
ッケルが5〜50重量%および亜鉛が30〜90重量%
それぞれ含まれる合金を展開することにより、触媒とし
て不活性な亜鉛をアルカリで溶出してなる銅含有触媒を
挙げることができる。前記亜鉛の溶出量は、通常、前記
合金中の亜鉛の含有量の10〜90重量%である。前記
展開は、通常20〜100℃の温度下に、前記合金を、
例えばカ性ソーダ水溶液、カ性カリ水溶液、炭酸カリウ
ム水溶液等のアルカリ溶液で処理する通常の展開法に従
って行なうことができる。
As the copper-containing catalyst composed of the combination of copper-nickel-zinc, for example, copper is 5 to 30% by weight, nickel is 5 to 50% by weight, and zinc is 30 to 90% by weight.
A copper-containing catalyst obtained by eluting inactive zinc with an alkali can be mentioned as a catalyst by expanding the alloys contained therein. The zinc elution amount is usually 10 to 90% by weight of the zinc content in the alloy. The development is usually carried out at a temperature of 20 to 100 ° C. by
For example, it can be carried out according to a usual developing method of treating with an alkaline solution such as an aqueous solution of caustic soda, an aqueous solution of caustic potash, and an aqueous solution of potassium carbonate.

【0026】前記展開により得られる展開合金中の、
銅、ニッケルおよび亜鉛の含有割合は、銅が10〜50
重量%、ニッケルが20〜80重量%および亜鉛が10
〜60重量%である。前記銅、ニッケルおよび亜鉛の含
有量が前記範囲内にあると、活性を長く維持することが
できると共に、副生物の生成を低く抑えることができる
ので好ましい。
In the expanded alloy obtained by the above expansion,
The content ratio of copper, nickel and zinc is 10 to 50 for copper.
% By weight, 20-80% by weight nickel and 10% zinc
-60% by weight. When the contents of copper, nickel and zinc are within the above ranges, the activity can be maintained for a long time and the production of by-products can be suppressed to a low level, which is preferable.

【0027】この銅含有触媒は、前記展開合金を、例え
ば分離し、水洗し、乾燥し、成形し、還元することによ
り調製することができる。
This copper-containing catalyst can be prepared, for example, by separating the spread alloy, washing with water, drying, shaping, and reducing.

【0028】前記分離は、例えばろ過、遠心分離、デカ
ンテーション等の通常の固液分離方法により行なうこと
ができる。前記水洗は、前記アルカリ溶液の除去を目的
とし、例えば蒸留水又はイオン交換水を用いた傾斜法に
より行なうことができる。前記乾燥は、3〜12時間風
乾することにより行なうことができる。前記成形は、例
えばプレス成形法、打錠成形法等により、前記展開合金
に滑剤としてグラファイトを加えた後、錠剤状、ペレッ
ト状、粒状、細片状、板状等の種々の形状に行なうこと
ができる。前記還元は、通常、200〜500℃の水素
雰囲気下で行なうことができ、また、ヘリウムガス、ネ
オンガス、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性ガスを用
いて希釈して行なうことができる。
The separation can be carried out by a usual solid-liquid separation method such as filtration, centrifugation, decantation and the like. The washing with water is performed for the purpose of removing the alkaline solution, and can be performed by, for example, a gradient method using distilled water or ion-exchanged water. The drying can be performed by air-drying for 3 to 12 hours. The molding may be performed in various shapes such as a tablet shape, a pellet shape, a granular shape, a strip shape, and a plate shape by adding graphite as a lubricant to the spread alloy by, for example, a press molding method, a tablet molding method, or the like. You can The reduction can be usually performed in a hydrogen atmosphere at 200 to 500 ° C., or can be performed by diluting with an inert gas such as helium gas, neon gas, argon gas or nitrogen gas.

【0029】前記銅−コバルト−亜鉛の組合せからなる
銅含有共沈触媒としては、例えば、それぞれの元素の割
合、即ち原子比がCu:Co:Zn=1:0.01〜5
0:0.1〜1,000、好ましくはCu:Co:Zn
=1:1〜10:1〜20である銅含有共沈触媒を挙げ
ることができる。前記原子比が前記範囲内にあると、所
望の性能を有する銅含有共沈触媒を得ることができるの
で好ましい。
As the copper-containing coprecipitation catalyst comprising the combination of copper-cobalt-zinc, for example, the ratio of each element, that is, the atomic ratio is Cu: Co: Zn = 1: 0.01-5.
0: 0.1 to 1,000, preferably Cu: Co: Zn
A copper-containing coprecipitation catalyst having a ratio of 1: 1 to 10: 1 to 20 can be mentioned. When the atomic ratio is within the above range, a copper-containing coprecipitated catalyst having desired performance can be obtained, which is preferable.

【0030】また、前記銅−ニッケル−ランタンの組合
せからなる銅含有共沈触媒としては、例えば、それぞれ
の元素の割合、即ち原子比がCu:Ni:La=1:
0.01〜50:0.1〜1,000、好ましくはC
u:Ni:La=1:1〜10:1〜20である銅含有
共沈触媒を挙げることができる。前記原子比が前記範囲
内にあると、所望の性能を有する銅含有共沈触媒を得る
ことができるので好ましい。
As the copper-containing coprecipitation catalyst comprising the combination of copper-nickel-lanthanum, for example, the ratio of each element, that is, the atomic ratio is Cu: Ni: La = 1: 1.
0.01-50: 0.1-1,000, preferably C
Mention may be made of a copper-containing coprecipitation catalyst in which u: Ni: La = 1: 1 to 10: 1 to 20. When the atomic ratio is within the above range, a copper-containing coprecipitated catalyst having desired performance can be obtained, which is preferable.

【0031】銅含有共沈触媒に含まれる前記各元素は、
通常、水溶性の塩から得ることができる。そのような塩
としては、例えば硝酸塩、酢酸塩、硫酸塩、シュウ酸
塩、ギ酸塩等を挙げることができる。更に具体的には、
硝酸銅、酢酸銅、硫酸銅、シュウ酸銅、ギ酸銅、硝酸コ
バルト、酢酸コバルト、硫酸コバルト、シュウ酸コバル
ト、ギ酸コバルト、硝酸亜鉛、酢酸亜鉛、硫酸亜鉛、シ
ュウ酸亜鉛、ギ酸亜鉛、硝酸ニッケル、酢酸ニッケル、
硫酸ニッケル、シュウ酸ニッケル、ギ酸ニッケル、硝酸
ランタン、酢酸ランタン、硫酸ランタン、シュウ酸ラン
タン、ギ酸ランタン等を挙げることができる。
The above elements contained in the copper-containing coprecipitation catalyst are
Usually, it can be obtained from a water-soluble salt. Examples of such salts include nitrates, acetates, sulfates, oxalates, formates and the like. More specifically,
Copper nitrate, copper acetate, copper sulfate, copper oxalate, copper formate, cobalt nitrate, cobalt acetate, cobalt sulfate, cobalt oxalate, cobalt formate, zinc nitrate, zinc acetate, zinc sulfate, zinc oxalate, zinc formate, nickel nitrate , Nickel acetate,
Examples thereof include nickel sulfate, nickel oxalate, nickel formate, lanthanum nitrate, lanthanum acetate, lanthanum sulfate, lanthanum oxalate, and lanthanum formate.

【0032】これらの銅含有共沈触媒の調製について、
以下に説明する。
For the preparation of these copper-containing coprecipitated catalysts,
This will be described below.

【0033】まず、銅の水溶性塩とコバルトの水溶性塩
と亜鉛の水溶性塩との混液、又は銅の水溶性塩とニッケ
ルの水溶性塩とランタンの水溶性塩との混液および沈澱
剤(炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、カ性ソーダ、カ性
カリ等)の水溶液と混合して沈澱を析出させる。
First, a mixture of a water-soluble salt of copper, a water-soluble salt of cobalt and a water-soluble salt of zinc, or a mixture of a water-soluble salt of copper, a water-soluble salt of nickel and a water-soluble salt of lanthanum and a precipitant. A precipitate is formed by mixing with an aqueous solution of (sodium carbonate, potassium carbonate, caustic soda, caustic potash, etc.).

【0034】前記混液の水溶性塩の濃度としては、通常
0.1〜10モル/Lであり、好ましくは0.5〜5モ
ル/Lである。また、前記沈澱剤としては、特に制限は
ないが炭酸ナトリウムが好ましい。そして、前記水溶液
の沈澱剤の濃度としては、0.05〜5モル/Lが好ま
しい。前記混液と沈澱剤水溶液との液量比(容量比)と
しては、0.1〜10が好ましい。前記混液と沈澱剤水
溶液とを混合する際の両液の温度としては、通常50〜
90℃であり、 好ましくは60〜85℃である。前記混
液と沈澱剤水溶液との混合は、迅速に行うのが好まし
い。
The concentration of the water-soluble salt in the mixed solution is usually 0.1 to 10 mol / L, preferably 0.5 to 5 mol / L. The precipitating agent is not particularly limited, but sodium carbonate is preferred. The concentration of the precipitating agent in the aqueous solution is preferably 0.05 to 5 mol / L. The liquid amount ratio (volume ratio) of the mixed liquid and the precipitant aqueous solution is preferably 0.1 to 10. When the mixed solution and the precipitant aqueous solution are mixed, the temperature of both solutions is usually 50 to 50.
The temperature is 90 ° C, preferably 60 to 85 ° C. The mixing of the mixed solution and the aqueous precipitant solution is preferably carried out rapidly.

【0035】混合後、混合液を熟成させる。共沈生成直
後の新しい沈澱は母液と接触させておくと、沈澱粒子は
更に成長して大きくなり、沈澱の尖った部分やエッジ等
が消えて平滑になることが知られており、熟成により均
一な粒子の沈澱が得られるようになる。また、熟成時
に、溶液のpHが変化することから、結晶構造や化学組
成が変化していると考えられ、再現性のよい触媒を得る
ためにも熟成操作が必要である。前記熟成条件として
は、温度が50〜90℃、熟成時間が1〜10時間、p
Hが8〜11が好ましい。
After mixing, the mixed solution is aged. It is known that when the new precipitate immediately after co-precipitation is formed, it is allowed to contact with the mother liquor, and the precipitated particles grow and grow, and the sharp parts and edges of the precipitate disappear and become smooth. Precipitation of various particles will be obtained. Further, since the pH of the solution changes during the aging, it is considered that the crystal structure and the chemical composition are changed, and the aging operation is necessary to obtain a catalyst with good reproducibility. As the aging conditions, the temperature is 50 to 90 ° C., the aging time is 1 to 10 hours, and p
H is preferably 8 to 11.

【0036】以上のようにして得られた共沈物を水洗し
た後、乾燥し、充分に焼成することにより、銅含有共沈
触媒を得ることができる。前記乾燥の温度としては、通
常100〜120℃であり、前記乾燥の時間としては、
通常5〜20時間である。また、前記焼成の温度として
は、通常300〜600℃であり、前記焼成の時間とし
ては、通常1〜10時間である。
The copper-containing coprecipitated catalyst can be obtained by washing the coprecipitate obtained as described above with water, drying it, and calcining it sufficiently. The drying temperature is usually 100 to 120 ° C., and the drying time is
It is usually 5 to 20 hours. The firing temperature is usually 300 to 600 ° C., and the firing time is usually 1 to 10 hours.

【0037】前記触媒層の長さおよび断面積は、リアク
ターの伝熱、原料の供給速度、反応圧力等の条件により
適宜に選択することができる。
The length and cross-sectional area of the catalyst layer can be appropriately selected depending on the conditions such as heat transfer in the reactor, feed rate of raw materials and reaction pressure.

【0038】この発明においては、前記メタノール、酸
素および水を前記触媒層に導入する前に、前記触媒層を
予め100℃以上に加熱しておく。前記触媒層を予め1
00℃以上に加熱するには、例えば、触媒層たる改質器
又は反応管を、設定した温度に自動的に加熱することが
できる自動制御機能付きの電気炉等の加熱装置の内部に
配置し、前記加熱装置から前記触媒層に熱を供給する方
法を採用することができる。なお、前記加熱はN2 ガス
雰囲気下で行なうのが好ましい。前記触媒層の温度は、
例えば前記触媒層に熱電対の保護管を挿入し、前記保護
管に熱電対を挿入することにより測定することができ
る。
In the present invention, before introducing the methanol, oxygen and water into the catalyst layer, the catalyst layer is preheated to 100 ° C. or higher. 1 for the catalyst layer in advance
For heating to a temperature of 00 ° C. or higher, for example, the reformer or reaction tube as a catalyst layer is placed inside a heating device such as an electric furnace with an automatic control function capable of automatically heating to a set temperature. A method of supplying heat from the heating device to the catalyst layer can be adopted. The heating is preferably performed in an N 2 gas atmosphere. The temperature of the catalyst layer is
For example, it can be measured by inserting a thermocouple protection tube into the catalyst layer and inserting a thermocouple into the protection tube.

【0039】この発明においては、前記触媒層を100
℃以上に加熱した後に、前記触媒層に水素還元等の処理
を適宜に行なうことができる。
In the present invention, the catalyst layer is 100
After heating to a temperature of not lower than 0 ° C., the catalyst layer can be appropriately subjected to a treatment such as hydrogen reduction.

【0040】前記触媒層への前記原料ガスの導入は、例
えば圧送、ブロアー等により行なうことができる。
The introduction of the raw material gas into the catalyst layer can be carried out, for example, by pressure feeding, blower or the like.

【0041】前記触媒層において前記原料ガスを反応さ
せる際の圧力としては、通常、常圧〜30Kg/cm2
Gであり、好ましくは常圧〜10Kg/cm2 Gであ
る。前記圧力が前記範囲内にあると、メタノールの転化
率を高く維持することができるので好ましい。また、原
料の供給速度(ガス空間速度)としては、通常100〜
100,000(h-1)であり、好ましくは1,000
〜10,000(h-1)である。
The pressure for reacting the raw material gas in the catalyst layer is usually from atmospheric pressure to 30 Kg / cm 2.
G, preferably normal pressure to 10 Kg / cm 2 G. When the pressure is within the above range, the conversion rate of methanol can be kept high, which is preferable. The feed rate of the raw material (gas space velocity) is usually 100 to
100,000 (h -1 ), preferably 1,000
˜10,000 (h −1 ).

【0042】この発明においては、前記触媒層における
前記原料ガスの反応が定常状態になった後に、前記触媒
層における出口部の温度を200℃以下にする。前記定
常状態とは、触媒層における温度分布の変化が安定した
状態をいう。前記触媒層における出口部の温度を200
℃以下にするには、例えば、前記触媒層を内部に収容す
る加熱装置の熱供給量を低下させる方法又はその熱供給
を停止する方法、冷却水等を用いる方法等を適宜に選択
することができる。これらの中でも、加熱装置の熱供給
量を低下させる方法およびその熱供給を停止する方法
が、冷却装置などを設ける必要もないので好ましい。
In the present invention, after the reaction of the raw material gas in the catalyst layer reaches a steady state, the temperature at the outlet of the catalyst layer is set to 200 ° C. or lower. The steady state is a state in which the change in temperature distribution in the catalyst layer is stable. The temperature at the outlet of the catalyst layer is set to 200
In order to reduce the temperature to not higher than 0 ° C, for example, a method of reducing the heat supply amount of a heating device that houses the catalyst layer or a method of stopping the heat supply, a method of using cooling water, and the like can be appropriately selected. it can. Among these, the method of reducing the heat supply amount of the heating device and the method of stopping the heat supply are preferable because it is not necessary to provide a cooling device or the like.

【0043】次に、この発明における、水素含有ガスが
生成する反応の機構について説明する。
Next, the mechanism of the reaction for producing the hydrogen-containing gas in the present invention will be described.

【0044】先ず、予め100℃以上に加熱した触媒層
に、原料たるメタノール、酸素および水を含有する原料
ガスを導入すると、触媒層の入口付近(以下、触媒層に
おける入口部と称する。)の触媒上で、メタノールと酸
素とが以下に示される式(4)のように反応する。
First, when a raw material gas containing the raw materials methanol, oxygen and water is introduced into the catalyst layer which has been heated to 100 ° C. or higher in advance, the vicinity of the inlet of the catalyst layer (hereinafter referred to as the inlet portion of the catalyst layer). On the catalyst, methanol and oxygen react as in formula (4) shown below.

【0045】 CH3 OH+3/2O2 →CO2 +2H2 O・・・(4) 前記式(4)の反応は大きな発熱反応であるので、この
反応により前記触媒層における入口部の温度が上昇す
る。この発熱反応により生じた熱により、前記式(2)
で表わされる吸熱反応が促進され、触媒層に導入したメ
タノールがほぼ完全に転化する。
CH 3 OH + 3 / 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O (4) Since the reaction of the above formula (4) is a large exothermic reaction, the temperature of the inlet portion of the catalyst layer rises due to this reaction. . Due to the heat generated by this exothermic reaction, the above formula (2)
The endothermic reaction represented by is promoted, and the methanol introduced into the catalyst layer is almost completely converted.

【0046】このとき、触媒層の加熱温度が100℃未
満であると、前記式(4)で表わされる反応が充分に進
行せず、この反応により生じる熱を前記式(2)で表わ
される吸熱反応に充分に供給することができないので、
前記式(2)で表わされる反応を促進させることができ
ず、メタノールの転化率を高くすることができない。ま
た、酸素の割合がメタノール1モルに対し0.01モル
未満であると、前記式(4)で表わされる発熱反応が充
分に起こらないので、前記式(4)で表わされる発熱反
応により生じる熱を前記式(2)で表わされる吸熱反応
に充分に供給することができず、メタノールの水素への
転化が充分でないことがある。一方、0.5モルを越え
ると、前記式(4)で表わされる発熱反応にメタノール
を多量に消費してしまい、前記式(2)で表わされる吸
熱反応から生成する水素の量が大きく減少し、水素の生
成効率が低下することがあるので好ましくない。
At this time, if the heating temperature of the catalyst layer is lower than 100 ° C., the reaction represented by the formula (4) does not proceed sufficiently, and the heat generated by this reaction is absorbed by the formula (2). Since it cannot supply enough for the reaction,
The reaction represented by the formula (2) cannot be promoted, and the conversion rate of methanol cannot be increased. Further, if the proportion of oxygen is less than 0.01 mol with respect to 1 mol of methanol, the exothermic reaction represented by the above formula (4) does not sufficiently occur, so the heat generated by the exothermic reaction represented by the above formula (4) is generated. May not be sufficiently supplied to the endothermic reaction represented by the above formula (2), and the conversion of methanol to hydrogen may not be sufficient. On the other hand, if it exceeds 0.5 mol, a large amount of methanol is consumed in the exothermic reaction represented by the above formula (4), and the amount of hydrogen generated from the endothermic reaction represented by the above formula (2) is greatly reduced. However, this is not preferable because the hydrogen generation efficiency may be reduced.

【0047】その後、前記式(4)で表わされる反応に
よる発熱と、前記式(2)で表わされる反応による吸熱
とが平衡し、触媒層の温度分布が安定し、触媒層は定常
状態になる。
Thereafter, the heat generation due to the reaction represented by the above formula (4) and the heat absorption due to the reaction represented by the above formula (2) are balanced, the temperature distribution of the catalyst layer is stabilized, and the catalyst layer is in a steady state. .

【0048】続いて、適宜にの方法により200℃以下
にその温度が維持された触媒層の出口付近(以下、触媒
層における出口部と称する。)において、主に前記式
(3)で表わされる反応が進行し、水素含有ガスが生成
する。
Then, in the vicinity of the outlet of the catalyst layer whose temperature is maintained at 200 ° C. or lower by an appropriate method (hereinafter referred to as the outlet of the catalyst layer), it is mainly represented by the above formula (3). The reaction proceeds and a hydrogen-containing gas is produced.

【0049】このとき、触媒層における出口部の温度が
200℃よりも大きいと、発熱反応である前記(3)で
表わされる反応が進行しにくくなり、副生物たるCOを
CO2 に転化することができず、COの量を低減するこ
とができないことがある。なお、触媒層における出口部
の温度の下限は、前記式(2)で表わされる吸熱反応が
進行しうる温度の下限と一致する。
At this time, if the temperature at the outlet of the catalyst layer is higher than 200 ° C., the exothermic reaction represented by the above (3) becomes difficult to proceed, and the by-product CO is converted to CO 2. In some cases, the amount of CO cannot be reduced. The lower limit of the temperature at the outlet of the catalyst layer matches the lower limit of the temperature at which the endothermic reaction represented by the above formula (2) can proceed.

【0050】この発明における、経済的に水素含有ガス
を製造することができる態様としては、触媒層における
出口部の温度を200℃以下にする際に、加熱装置から
の熱供給を停止して電力消費を抑えつつ、水素含有ガス
の生成反応を進行させる態様である。
In the present invention, the hydrogen-containing gas can be produced economically when the temperature at the outlet of the catalyst layer is set to 200 ° C. or lower, the heat supply from the heating device is stopped and the electric power is reduced. This is a mode in which the hydrogen-containing gas generation reaction proceeds while suppressing the consumption.

【0051】この場合、外部から触媒層に熱が供給され
ない上に前記式(2)で表わされる吸熱反応により触媒
層の熱が消費されるので、そのまま熱が消費され続けて
触媒層の温度が低下すると、吸熱反応である前記式
(2)で表わされる反応は進行しなくなり、メタノール
の転化率が低下し、水素含有ガスの生成量が低下する。
しかし、外部からの熱供給を停止しても、前記式(4)
で表わされる発熱反応により生じる熱量(a)が前記式
(2)の吸熱反応で消費される熱量(b)よりも大きい
状態(a≧b)に維持することができれば、前記式
(2)で表わされる反応の進行を阻害せず、メタノール
の転化率を低下させることなく水素含有ガスを製造する
ことができる。a≧bとするための、原料ガスにおける
酸素の割合はメタノール1モルに対し0.25〜0.5
モルである。
In this case, since heat is not supplied to the catalyst layer from the outside and the heat of the catalyst layer is consumed by the endothermic reaction represented by the above formula (2), the heat is continuously consumed as it is and the temperature of the catalyst layer is increased. When it decreases, the reaction represented by the above formula (2), which is an endothermic reaction, does not proceed, the conversion of methanol decreases, and the amount of hydrogen-containing gas produced decreases.
However, even if the heat supply from the outside is stopped, the above equation (4)
If the amount of heat (a) generated by the exothermic reaction represented by the formula (2) can be maintained in a state (a ≧ b) larger than the amount of heat (b) consumed by the endothermic reaction of the formula (2), A hydrogen-containing gas can be produced without impeding the progress of the reaction shown and without lowering the conversion of methanol. The proportion of oxygen in the raw material gas for a ≧ b is 0.25 to 0.5 with respect to 1 mol of methanol.
It is a mole.

【0052】以上のように、この発明によると、高いメ
タノール転化率を維持しつつCOの生成を低く抑えるこ
とができ、また外部から供給する熱量を少なくすること
ができるので、経済的にかつ効率よく水素含有ガスを製
造することができる。
As described above, according to the present invention, the production of CO can be suppressed to a low level while maintaining a high methanol conversion rate, and the amount of heat supplied from the outside can be reduced, which is economical and efficient. A hydrogen-containing gas can be produced well.

【0053】[0053]

【実施例】以下に、この発明の実施例について説明す
る。なお、この発明は、以下の実施例に何ら限定される
ものではない。
Embodiments of the present invention will be described below. The present invention is not limited to the following embodiments.

【0054】(触媒の調製)硝酸銅(3水塩)と硝酸亜
鉛(6水塩)と硝酸アルミニウム(9水塩)とを含む水
溶液に、炭酸ナトリウム水溶液を添加し、沈澱物を生成
させた。その後、この沈澱物を濾過し水洗した。得られ
た沈澱物を120℃の温度下で約12時間乾燥させた
後、450℃で2時間焼成して、銅−亜鉛−アルミニウ
ムの組合せからなる銅含有共沈触媒を調製した。
(Preparation of catalyst) An aqueous sodium carbonate solution was added to an aqueous solution containing copper nitrate (trihydrate), zinc nitrate (hexahydrate) and aluminum nitrate (decahydrate) to form a precipitate. . Then, this precipitate was filtered and washed with water. The obtained precipitate was dried at a temperature of 120 ° C. for about 12 hours and then calcined at 450 ° C. for 2 hours to prepare a copper-containing coprecipitation catalyst composed of a combination of copper-zinc-aluminum.

【0055】この銅含有共沈触媒における各元素の比
は、Cu:Zn:Al=1:2:0.5(モル比)であ
った。この触媒を以下の実施例および比較例において使
用した。
The ratio of each element in this copper-containing coprecipitation catalyst was Cu: Zn: Al = 1: 2: 0.5 (molar ratio). This catalyst was used in the following examples and comparative examples.

【0056】(実施例1)16〜32メッシュに成型し
た前記銅含有共沈触媒5ccと不活性なシリコンカーバ
イド(SiC)10ccとを混合して石英ガラス製の反
応管に充填して触媒層を形成した。このときの触媒層の
長さは約8cmであった。そして、この石英ガラス製の
反応管を、所定の温度に自動制御可能な電気炉内に配置
した。
(Example 1) 5 cc of the copper-containing coprecipitated catalyst molded into 16 to 32 mesh and 10 cc of inactive silicon carbide (SiC) were mixed and filled in a reaction tube made of quartz glass to form a catalyst layer. Formed. At this time, the length of the catalyst layer was about 8 cm. Then, the quartz glass reaction tube was placed in an electric furnace capable of being automatically controlled to a predetermined temperature.

【0057】前記触媒層を使用する前に300℃で2時
間水素還元を行なった後、N2 ガス中で、反応管を加熱
するために設定した炉内部の温度(以下、炉加熱温度と
称する。)を220℃に保持した。
After the hydrogen reduction was carried out at 300 ° C. for 2 hours before using the catalyst layer, the temperature inside the furnace set to heat the reaction tube in N 2 gas (hereinafter referred to as the furnace heating temperature) Was maintained at 220 ° C.

【0058】次に、前記石英ガラス製の反応管内に形成
した触媒層の中心部に熱電対の保護管を挿入し、前記保
護管内に熱電対を挿入すると共にこれを上下させること
により、前記触媒層内における、触媒層の入口から1c
m(触媒層における入口部)、4cm、7cm(触媒層
における出口部)の各点における温度を測定した。前記
3点における温度の平均値を平均触媒温度とした。
Next, by inserting a thermocouple protection tube into the center of the catalyst layer formed in the quartz glass reaction tube, and inserting the thermocouple into the protection tube and moving it up and down, the catalyst 1c from the catalyst layer inlet in the bed
The temperature at each point of m (inlet in catalyst layer), 4 cm, and 7 cm (outlet in catalyst layer) was measured. The average value of the temperatures at the three points was taken as the average catalyst temperature.

【0059】そして、メタノールと酸素と水とからな
り、メタノール1モルに対し水が1.6モルであり、メ
タノール1モルに対し酸素が0.3モルである原料ガス
を、メタノールの供給速度(LHSV)が4.3h-1
反応圧力が常圧である条件にて、前記触媒層に導入し反
応させた。そして、触媒層における温度分布が安定する
まで約5分間、前記炉加熱温度を220℃に保持した。
Then, a raw material gas consisting of methanol, oxygen and water, in which 1.6 mol of water is 1 mol to 1 mol of methanol and 0.3 mol of oxygen is 1 mol of methanol, a feed rate of methanol ( LHSV) is 4.3 h -1 ,
It was introduced into the catalyst layer and reacted under the condition that the reaction pressure was normal pressure. Then, the furnace heating temperature was maintained at 220 ° C. for about 5 minutes until the temperature distribution in the catalyst layer became stable.

【0060】その後、炉加熱温度を200℃に下げ、1
時間経過後、反応中の触媒層における温度分布を測定し
た後、生成ガスの分析を行なった。その結果を表1に示
した。結果としては、70.0%という高い割合で水素
ガスを含有する水素含有ガスを得ると共に、100%と
いう高いメタノール転化率を維持しつつ、乾きガス中の
CO濃度を0.5%という低い値に抑えることができ
た。
Thereafter, the furnace heating temperature is lowered to 200 ° C., and 1
After a lapse of time, the temperature distribution in the catalyst layer during the reaction was measured, and then the produced gas was analyzed. The results are shown in Table 1. As a result, a hydrogen-containing gas containing hydrogen gas at a high rate of 70.0% was obtained, while maintaining a high methanol conversion rate of 100%, the CO concentration in the dry gas was as low as 0.5%. I was able to suppress it.

【0061】(実施例2)炉加熱温度を220℃から2
00℃に下げたのを、220℃から150℃に下げた外
は実施例1と同様にして水素含有ガスの製造した。その
結果を表1に示した。結果としては、70.0%という
高い割合で水素ガスを含有する水素含有ガスを得ると共
に、99.5%という高いメタノール転化率を維持しつ
つ、乾きガス中のCO濃度を0.4%という低い値に抑
えることができた。
Example 2 The furnace heating temperature was changed from 220 ° C. to 2
A hydrogen-containing gas was produced in the same manner as in Example 1 except that the temperature was lowered to 00 ° C. and 220 ° C. to 150 ° C. The results are shown in Table 1. As a result, a hydrogen-containing gas containing hydrogen gas at a high ratio of 70.0% was obtained, and while maintaining a high methanol conversion rate of 99.5%, the CO concentration in the dry gas was 0.4%. We were able to keep it low.

【0062】(実施例3)炉加熱温度を220℃から2
00℃に下げたのを、220℃から120℃に下げた外
は実施例1と同様にして水素含有ガスの製造した。その
結果を表1に示した。結果としては、69.8%という
高い割合で水素ガスを含有する水素含有ガスを得ると共
に、99.4%という高いメタノール転化率を維持しつ
つ、乾きガス中のCO濃度を0.4%という低い値に抑
えることができた。
(Example 3) The furnace heating temperature was changed from 220 ° C to 2
A hydrogen-containing gas was produced in the same manner as in Example 1 except that the temperature was lowered to 00 ° C. and 220 ° C. to 120 ° C. The results are shown in Table 1. As a result, a hydrogen-containing gas containing hydrogen gas at a high rate of 69.8% was obtained, and while maintaining a high methanol conversion rate of 99.4%, the CO concentration in the dry gas was 0.4%. We were able to keep it low.

【0063】(実施例4)炉加熱温度を220℃から2
00℃に下げたのを、220℃から100℃に下げた外
は実施例1と同様にして水素含有ガスの製造した。その
結果を表1に示した。結果としては、69.9%という
高い割合で水素ガスを含有する水素含有ガスを得ると共
に、92.5%という高いメタノール転化率を維持しつ
つ、乾きガス中のCO濃度を0.3%という低い値に抑
えることができた。
(Example 4) The furnace heating temperature was changed from 220 ° C to 2
A hydrogen-containing gas was produced in the same manner as in Example 1 except that the temperature was lowered to 00 ° C. and 220 ° C. to 100 ° C. The results are shown in Table 1. As a result, a hydrogen-containing gas containing hydrogen gas at a high rate of 69.9% was obtained, and while maintaining a high methanol conversion rate of 92.5%, the CO concentration in the dry gas was 0.3%. We were able to keep it low.

【0064】(実施例5)炉加熱温度を220℃から2
00℃に下げたのを、外部から熱供給するのを停止し、
220℃から自然に温度が低下するようにした外は実施
例1と同様にして水素含有ガスの製造した。その結果を
表1に示した。結果としては、69.9%という高い割
合で水素ガスを含有する水素含有ガスを得ると共に、8
2.6%という高いメタノール転化率を維持しつつ、乾
きガス中のCO濃度を0.3%という低い値に抑えるこ
とができた。
(Embodiment 5) The furnace heating temperature is changed from 220 ° C. to 2
When the temperature was lowered to 00 ℃, the heat supply from the outside was stopped,
A hydrogen-containing gas was produced in the same manner as in Example 1 except that the temperature was naturally decreased from 220 ° C. The results are shown in Table 1. As a result, a hydrogen-containing gas containing hydrogen gas at a high ratio of 69.9% was obtained, and
While maintaining a high methanol conversion rate of 2.6%, the CO concentration in the dry gas could be suppressed to a low value of 0.3%.

【0065】(比較例1)炉加熱温度を220℃から2
00℃に下げたのを、220℃に維持した外は実施例1
と同様にして水素含有ガスの製造した。その結果を表1
に示した。結果としては、69.5%という低い割合で
水素ガスを含有する水素含有ガスしか得ることができ
ず、また、メタノール転化率は100%と高かったもの
の、乾きガス中のCO濃度も1.0%という高い値にな
った。
(Comparative Example 1) The furnace heating temperature was changed from 220 ° C to 2
Example 1 except that the temperature was lowered to 00 ° C. and maintained at 220 ° C.
A hydrogen-containing gas was produced in the same manner as in. The results are shown in Table 1.
It was shown to. As a result, only a hydrogen-containing gas containing hydrogen gas at a low ratio of 69.5% was obtained, and although the methanol conversion rate was as high as 100%, the CO concentration in the dry gas was 1.0. It became a high value of%.

【0066】実施例1乃至5および比較例1の結果よ
り、炉加熱温度を低下させず、触媒層における出口部の
温度を200℃以下にしない場合には、水素ガスの生成
効率が悪く、副生物たるCOの生成を低く抑えることが
できないことがわかる。
From the results of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, when the furnace heating temperature is not lowered and the temperature of the outlet of the catalyst layer is not lower than 200 ° C., the hydrogen gas production efficiency is poor and It can be seen that the production of CO, which is a living organism, cannot be suppressed low.

【0067】(実施例6)原料ガスを導入するときの炉
加熱温度である220℃を110℃に代えた外は実施例
1と同様にして水素含有ガスの製造した。結果として
は、反応前の平均触媒温度は108℃であったが、反応
が開始すると3〜4分後に触媒層における入口部の温度
は約300℃に達した。その後、反応は定常状態とな
り、水素含有ガスを効率よく製造することができた。
Example 6 A hydrogen-containing gas was produced in the same manner as in Example 1 except that the furnace heating temperature of 220 ° C. when introducing the source gas was changed to 110 ° C. As a result, the average catalyst temperature before the reaction was 108 ° C, but when the reaction started, the temperature at the inlet of the catalyst layer reached about 300 ° C after 3 to 4 minutes. After that, the reaction became a steady state, and the hydrogen-containing gas could be efficiently produced.

【0068】(比較例2)炉加熱温度を110℃から9
5℃に代えた外は実施例6と同様にして水素含有ガスの
製造した。結果としては、原料ガスを導入しても触媒層
の温度の上昇および水素含有ガスの生成は認められなか
った。
(Comparative Example 2) The furnace heating temperature was changed from 110 ° C to 9 ° C.
A hydrogen-containing gas was produced in the same manner as in Example 6 except that the temperature was changed to 5 ° C. As a result, even if the raw material gas was introduced, no rise in the temperature of the catalyst layer and generation of the hydrogen-containing gas were observed.

【0069】実施例6および比較例2の結果より、原料
ガスを触媒層に導入する前に炉加熱温度を予め100℃
以上に加熱しない場合には、触媒層に原料ガスを導入し
ても、水素含有ガスの生成反応が開始しないことがわか
る。
From the results of Example 6 and Comparative Example 2, the furnace heating temperature was set to 100 ° C. before introducing the raw material gas into the catalyst layer.
It can be seen that when the heating is not performed above, the hydrogen-containing gas generation reaction does not start even if the raw material gas is introduced into the catalyst layer.

【0070】この発明における条件で反応を行なうと、
メタノール転化率を高い値を維持しつつ、CO濃度を低
く抑えて、経済的にかつ効率よく、水素ガスの濃度の高
い水素含有ガスを生成することができる。
When the reaction is carried out under the conditions of the present invention,
It is possible to economically and efficiently produce a hydrogen-containing gas having a high hydrogen gas concentration while keeping the methanol conversion rate at a high value and suppressing the CO concentration to be low.

【0071】[0071]

【表1】 [Table 1]

【0072】[0072]

【発明の効果】この発明によると、固体高分子燃料電
池、リン酸型燃料電池等の燃料製造に好適であり、高い
メタノール転化率を維持しつつCOの生成を低く抑える
ことができ、また、外部から供給する熱量を少なくする
ことができるので、経済的にかつ効率よく水素含有ガス
を製造することができる水素含有ガスの製造方法を提供
することができる。
According to the present invention, it is suitable for producing fuels such as polymer electrolyte fuel cells and phosphoric acid fuel cells, and it is possible to keep CO generation low while maintaining a high methanol conversion rate. Since the amount of heat supplied from the outside can be reduced, it is possible to provide a method for producing a hydrogen-containing gas that can produce a hydrogen-containing gas economically and efficiently.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 あらかじめ100℃以上に加熱された触
媒層に、メタノールとメタノール1モルに対して0.0
1〜0.5モルの酸素と水とを導入して反応を行い、前
記反応が定常状態になった後に前記触媒層における出口
部の温度を200℃以下に調整することを特徴とする水
素含有ガスの製造方法。
1. Methanol and 0.0 mol per 1 mol of methanol are added to a catalyst layer previously heated to 100 ° C. or higher.
1-0.5 mol of oxygen and water are introduced to carry out a reaction, and after the reaction has reached a steady state, the temperature of the outlet of the catalyst layer is adjusted to 200 ° C. or lower. Gas production method.
【請求項2】 触媒層に導入する酸素がメタノール1モ
ルに対し0.25〜0.5モルの割合である前記請求項
1に記載の水素含有ガスの製造方法。
2. The method for producing a hydrogen-containing gas according to claim 1, wherein the amount of oxygen introduced into the catalyst layer is 0.25 to 0.5 mol with respect to 1 mol of methanol.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2001019727A1 (en) * 1999-09-10 2001-03-22 Daikin Industries, Ltd. Apparatus for producing hydrogen gas and fuel cell system using the same
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