JPH0739755A - メタノール合成用触媒及びその製造方法 - Google Patents
メタノール合成用触媒及びその製造方法Info
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- JPH0739755A JPH0739755A JP4248613A JP24861392A JPH0739755A JP H0739755 A JPH0739755 A JP H0739755A JP 4248613 A JP4248613 A JP 4248613A JP 24861392 A JP24861392 A JP 24861392A JP H0739755 A JPH0739755 A JP H0739755A
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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
Abstract
重量%及び酸化ジルコニウム5〜75重量%からなるメ
タノール合成用触媒、及び上記触媒にアルミニウム、ク
ロム及びパラジウムのうち、少なくとも一種類の元素
を、酸化物で0.5〜30重量%添加してなるメタノー
ル合成用触媒。これらの触媒は、共沈法又は逐次沈殿法
により製造される。 【効果】 250℃以下の比較的低い温度でも酸化炭素
を水素と反応させて、メタノールを高い速度で合成する
ことができる。
Description
及び二酸化炭素)の接触水素化によりメタノールを合成
するために使用する触媒及びその製造方法に関する。
合ガス)を原料とするメタノール合成(CO+2H2 →
CH3 OH)は、例えば、特開平3−68450号公報
に示されるように、銅/亜鉛/アルミニウムの酸化物あ
るいは銅/亜鉛/クロムの酸化物からなる触媒を用い
て、250〜350℃、50〜150気圧の条件下で工
業的に実施されている。一方、二酸化炭素を原料とした
メタノール合成(CO2 +3H2 →CH3 OH+H
2 O)は、炭素資源の循環再利用と地球環境問題の観点
から、最近注目されてきている。この場合、反応の熱力
学的平衡から、二酸化炭素を主成分とするガスを触媒上
で水素と反応させてメタノールを合成する場合には、前
述の合成ガスからのメタノール合成における反応温度よ
りも低い温度で行うことが必要である。それゆえ、前述
の合成ガスからのメタノール合成で用いられている触媒
よりもさらに高活性な触媒が要求されるが、これまで充
分な性能を示す触媒は報告されていない。
に鑑みなされたもので、250℃以下の比較的低い温度
でも酸化炭素を水素と反応させてメタノールを合成する
場合に、高いメタノール収率を示す高性能触媒を提供す
ることを目的とする。
めに、本発明によれば、250℃以下の比較的低い温度
でも酸化炭素の水素化によるメタノール合成に用いられ
る酸化銅、酸化亜鉛及び酸化ジルコニウムからなる触媒
が提供される。触媒中の酸化銅の含有量は、20〜70
重量%が適当で、20重量%未満でも、70重量%を越
える値でも触媒性能が充分ではない。また、酸化亜鉛の
含有量は5〜75重量%が適当であり、酸化ジルコニウ
ムの含有量は5〜75重量%が適当である。これらの含
有量は、反応原料ガスの組成によって適当な量を定める
ことにより最高の触媒性能を得ることができる。酸化亜
鉛又は酸化ジルコニウムの含有量が5重量%未満でも、
75重量%を越える値でも触媒性能は充分ではない。
及び酸化ジルコニウムを含み、かつ、他の元素を一種類
以上添加した酸化炭素の水素化によるメタノール合成用
触媒が提供される。添加する他の元素は、アルミニウ
ム、クロム、パラジウムが有効である。そして、添加す
る他の金属元素は、0.5〜30重量%が適当である。
この値が0.5重量%未満でも、30重量%を越える値
でも触媒性能が向上しない。
かで行うことが必要である。一つは、銅、亜鉛及びジル
コニウムを含む溶液に塩基性溶液を加えて銅、亜鉛及び
ジルコニウムを沈殿させる方法、すなわち共沈法であ
り、他の一つは、はじめに一成分又は二成分を含む溶液
に塩基性溶液を加えて一成分又は二成分を沈殿させ、つ
いで、該沈殿物を含む液中で残りの成分を同様に沈殿さ
せる方法、すなわち逐次沈殿法である。いずれの方法に
おいても、触媒調製原料は、銅、亜鉛及びジルコニウム
の化合物であり、水、メタノールなどの金属を含まない
液体に溶解するものが用いられる。また、沈殿剤として
は、炭酸ナトリウム、尿素、アンモニア、水酸化ナトリ
ウム、炭酸アンモニウム、水酸化カリウム、炭酸水素ナ
トリウムなどの塩基性溶液を用いることができる。
℃で焼成して酸化物の状態にすることが必要である。こ
のようにすることにより、安定な触媒とすることができ
る。焼成しないか、300℃未満の温度で焼成するか、
あるいは600℃を越える温度で焼成すると性能が低下
する。上記のことから、本発明のメタノール合成用触媒
の製造方法は、銅、亜鉛及びジルコニウムを含む溶液に
塩基性溶液を加えて銅、亜鉛及びジルコニウムを沈殿さ
せた後、この沈殿物を焼成することを特徴としている。
また、本発明のメタノール合成用触媒の他の製造方法
は、銅、亜鉛及びジルコニウムのうち、一部の成分を含
む溶液に塩基性溶液を加えて一部の成分を沈殿させ、つ
いで、この沈殿物を含む溶液に残りの成分を含む溶液を
混合して、残りの成分を沈殿させた後、3成分の沈殿物
を焼成することを特徴としている。
るに際して、このまま反応に用いても良いし、触媒を水
素で予め処理して触媒中の酸化銅を還元しても良い。要
は、触媒中の銅が反応中に活性な状態になっていれば良
い。触媒は公知の方法で成型しても良いし、そのまま用
いても良い。触媒の粒子径、形状は反応の方式、反応器
の形状によって任意に選択し得る。
明する。 実施例1 硝酸銅三水和物61.2g 及び硝酸亜鉛六水和物44.
3g 及びオキシ硝酸ジルコニウム26.2g を蒸留水に
溶解して500mlの水溶液を調製しA液とした。また、
別に無水炭酸ナトリウム74.2g を蒸留水に溶解して
500mlの水溶液を調製しB液とした。激しく攪拌した
400mlの蒸留水中に、A液とB液をともに3ml/min
の速度で滴下した(この方法を共沈法と呼ぶ)。得られ
た沈殿物を蒸留水で洗浄した後、110℃で乾燥し、4
00℃にて空気中で2時間焼成した。この触媒の組成
は、CuO43.6wt%、ZnO26.1wt%、ZrO
2 26.1wt%であった。この触媒3mlを反応管に充填
し、250℃で2時間水素で還元した後(還元後の触媒
体積2.5ml)、CO2 25容量%とH2 75容量%の
混合ガスを触媒層に通して、圧力=50kg/cm2 G、原
料流量=300ml/min 、温度=200℃、250℃の
条件で反応を行った。反応生成ガスをガスクロマトグラ
フで分析したところ、CO2 転化率、メタノール選択率
及びメタノール空時収量は表1に示す通りであった。な
お、その他の生成物としては、主にCOであり、メタ
ン、ジメチルエーテル、ギ酸メチルは痕跡量生成したに
すぎなかった。
g 及び硝酸アルミニウム九水和物69.4g を蒸留水に
溶解して500mlの水溶液を調製しA液とした。また、
別に無水炭酸ナトリウム87.9g を蒸留水に溶解して
500mlの水溶液を調製しB液とした。激しく攪拌した
400mlの蒸留水中に、A液とB液をともに3ml/min
の速度で滴下した。得られた沈殿物を蒸留水で洗浄した
後、110℃で乾燥し、400℃にて空気中で2時間焼
成した。この触媒の組成は、CuO43.6wt%、Zn
O26.1wt%、Al2 O3 26.1wt%であった。こ
の触媒を用いて、実施例1と同様に反応を行った。反応
生成ガスをガスクロマトグラフで分析したところ、CO
2 転化率、メタノール選択率及びメタノール空時収量は
表2に示す通りであった。なお、その他の生成物として
は、主にCOであり、メタン、ジメチルエーテル、ギ酸
メチルは痕跡量生成したにすぎなかった。
の水溶液を調製しA液とした。硝酸亜鉛六水和物53.
8g 及びオキシ硝酸ジルコニウム31.8g を蒸留水に
溶解して500mlの水溶液を調製しB液とした。また、
別に無水炭酸ナトリウム53.0g を蒸留水に溶解して
500mlの水溶液を調製しC液とした。激しく攪拌した
400mlの蒸留水中に、はじめにB液とC液をともに3
ml/分の速度で94ml滴下し、亜鉛とジルコニウムの沈
殿物を得た(この方法を逐次沈殿法と呼ぶ)。次に、こ
の沈殿物を含んだまま、A液とC液をともに3ml/分の
速度で96ml滴下し、銅の沈殿物を得た。得られた沈殿
物を蒸留水で洗浄した後、110℃で乾燥し、400℃
にて空気中で2時間焼成した。この触媒の組成は、Cu
O43.6wt%、ZnO26.1wt%、ZrO2 26.
1wt%であった。この触媒を用いて、実施例1と同様に
反応を行った。反応生成ガスをガスクロマトグラフで分
析したところ、CO2 転化率、メタノール選択率及びメ
タノール空時収量は表1に併記する通りであった。な
お、その他の生成物としては、主にCOであり、メタ
ン、ジメチルエーテル、ギ酸メチルは痕跡量生成したに
すぎなかった。
0.4g 及びオキシ硝酸ジルコニウム41.9g を蒸留
水に溶解して1l の水溶液を調製しA液とした。また、
無水炭酸ナトリウム116.6g を蒸留水に溶解して1
l の水溶液を調製しB液とした。激しく攪拌した400
mlの蒸留水中に、A液とB液をともに3ml/min の速度
で滴下した。得られた沈殿物を蒸留水で洗浄した後、1
10℃で乾燥し、350℃にて空気中で2時間焼成し
た。焼成後、触媒を200kg/cm2 で加圧成型した。こ
の触媒の組成は、CuO55.6wt%、ZnO22.2
wt%、ZrO2 22.2wt%であった。この触媒3mlを
反応管に充填し、250℃で2時間水素で還元した後
(還元後の触媒体積2.4ml)、実施例1と同様に反応
を行った。反応生成ガスをガスクロマトグラフで分析し
たところ、CO2 転化率、メタノール選択率及びメタノ
ール空時収量は表1に併記する通りであった。なお、そ
の他の生成物としては、主にCOであり、メタン、ジメ
チルエーテル、ギ酸メチルは痕跡量生成したにすぎなか
った。
3g を蒸留水に溶解して500mlの水溶液を調製しA液
とした。無水炭酸ナトリウム59.7g を蒸留水に溶解
して500mlの水溶液を調製しB液とした。激しく攪拌
した400mlの蒸留水中に、A液とB液をともに3ml/
分の速度で滴下し、銅と亜鉛の沈殿物を得た。得られた
沈殿物を蒸留水で洗浄し沈殿Cとした。次に、硝酸ジル
コニウム26.2g を蒸留水に溶解して500mlの水溶
液を調製しD液とした。28%アンモニア水13.1g
を500mlに希釈しE液とした。激しく攪拌した400
mlの蒸留水中に、D液とE液をともに3ml/分の速度で
滴下し、ジルコニウムの沈殿物を得た。得られた沈殿物
を蒸留水で洗浄し沈殿Fとした。沈殿Cと沈殿Fをよく
混合した(この方法を混合法と呼ぶ)。この混合沈殿物
を110℃で乾燥し、400℃にて空気中で2時間焼成
した。この触媒の組成は、CuO43.6wt%、ZnO
26.1wt%、ZrO2 26.1wt%であった。この触
媒を用いて、実施例1と同様に反応を行った。反応生成
ガスをガスクロマトグラフで分析したところ、CO2 転
化率、メタノール選択率及びメタノール空時収量は表2
に併記する通りであった。なお、その他の生成物として
は、主にCOであり、メタン、ジメチルエーテル、ギ酸
メチルは痕跡量生成したにすぎなかった。
ジルコニウム53.3g を蒸留水に溶解して500mlの
水溶液を調製しA液とした。無水炭酸ナトリウム53.
0g を蒸留水に溶解して500mlの水溶液を調製しB液
とした。激しく攪拌した400mlの蒸留水中に、A液と
B液をともに3ml/分の速度で滴下し、亜鉛とジルコニ
ウムの沈殿物を得た。得られた沈殿物を蒸留水で洗浄し
た後、110℃で乾燥し、350℃で焼成した。この焼
成物6g に、硝酸銅三水和物15.2g を100mlの蒸
留水に溶解したものを含浸させ(この方法を含浸法と呼
ぶ)、110℃で乾燥し、400℃にて空気中で2時間
焼成した。この触媒の組成は、CuO43.6wt%、Z
nO26.1wt%、ZrO2 26.1wt%であった。こ
の触媒を用いて、実施例1と同様に反応を行った。反応
生成ガスをガスクロマトグラフで分析したところ、CO
2 転化率、メタノール選択率及びメタノール空時収量は
表2に併記する通りであった。なお、その他の生成物と
しては、主にCOであり、メタン、ジメチルエーテル、
ギ酸メチルは痕跡量生成したにすぎなかった。
50℃で2時間水素で還元した後(還元後の触媒体積
2.4ml)、CO2 16.7容量%、CO11.1容量
%及びH2 72.2容量%の混合ガスを触媒層に通し
て、圧力=50kg/cm2 G、原料流量=300ml/min
、温度=200℃、250℃の条件で反応を行った。
反応生成ガスをガスクロマトグラフで分析したところ、
(CO2 +CO)転化率、メタノール選択率及びメタノ
ール空時収量は表3に示す通りであった。なお、その他
の生成物としては、メタン、ジメチルエーテル、ギ酸メ
チル、エタノールが痕跡量生成したにすぎなかった。
250℃で2時間水素で還元した後、CO2 8.3容量
%、CO22.2容量%及びH2 69.4容量%の混合
ガスを触媒層に通して、圧力=50kg/cm2 G、原料流
量=300ml/min 、温度=200℃、250℃の条件
で反応を行った。反応生成ガスをガスクロマトグラフで
分析したところ、(CO2 +CO)転化率、メタノール
選択率及びメタノール空時収量は表3に併記する通りで
あった。なお、その他の生成物としては、メタン、ジメ
チルエーテル、ギ酸メチル、エタノールが痕跡量生成し
たにすぎなかった。
g 、オキシ硝酸ジルコニウム9.7g 及び硝酸アルミニ
ウム九水和物8.0g を蒸留水に溶解して300mlの水
溶液を調製しA液とした。また、無水炭酸ナトリウム3
2.9g を蒸留水に溶解して300mlの水溶液を調製し
てB液とした。激しく攪拌した蒸留水400ml中に、A
液及びB液をともに3ml/min の速度で滴下した。得ら
れた沈殿物を蒸留水で洗浄した後、110℃で乾燥し、
350℃にて空気中で2時間焼成した。この触媒の組成
は、CuO55.6wt%、ZnO22.2wt%、ZrO
217.8wt%、Al2 O3 4.4wt%であった。この
触媒を200kg/cm2 で加圧成型した後、粉砕し、60
〜80メッシュの粒度にした。この触媒3mlを反応管に
充填し、250℃で2時間水素還元した後(この時の触
媒体積は2.4ml)、CO2 25容量%とH2 75容量
%の混合ガスを触媒層に通して、圧力=50kg/cm
2 G、原料ガス流量=300ml/min 、温度=200
℃、250℃の条件で反応を行った。このようにして得
られた生成物をガスクロマトグラフで分析したところ、
CO2 転化率、メタノール選択率及びメタノール空時収
量は表4に示す通りであった。なお、その他の生成物と
しては、主にCOであり、メタン、ジメチルエーテル、
ギ酸メチルは痕跡量生成したにすぎなかった。
g 、オキシ硝酸ジルコニウム11.5g 及び硝酸クロム
九水和物2.5g を蒸留水に溶解して300mlの水溶液
を調製しA液とした。また、無水炭酸ナトリウム32.
1g を蒸留水に溶解して300mlの水溶液を調製してB
液とした。激しく攪拌した蒸留水400ml中に、A液及
びB液をともに3ml/min の速度で滴下した。得られた
沈殿物を蒸留水で洗浄した後、110℃で乾燥し、35
0℃にて空気中で2時間焼成した。この触媒の組成は、
CuO55.6wt%、ZnO22.2wt%、ZrO2 2
0.4wt%、Cr2 O3 1.8wt%であった。この触媒
を200kg/cm2 で加圧成型した後、粉砕し、60〜8
0メッシュの粒度にした。この触媒を使用して、実施例
6と同様に反応を行った。このようにして得られた生成
物をガスクロマトグラフで分析したところ、CO2 転化
率、メタノール選択率及びメタノール空時収量は表4に
併記する通りであった。なお、その他の生成物として
は、主にCOであり、メタン、ジメチルエーテル、ギ酸
メチルは痕跡量生成したにすぎなかった。
g 及びオキシ硝酸ジルコニウム12.9g 及び10%硝
酸パラジウム水溶液1.2g を蒸留水に溶解して300
mlの水溶液を調製しA液とした。また、無水炭酸ナトリ
ウム32.7gを蒸留水に溶解して300mlの水溶液を
調製してB液とした。激しく攪拌した蒸留水400ml中
に、A液及びB液をともに3ml/min の速度で滴下し
た。得られた沈殿物を蒸留水で洗浄した後、110℃で
乾燥し、350℃にて空気中で2時間焼成した。この触
媒の組成は、CuO50.3wt%、ZnO22.3wt
%、ZrO2 22.3wt%、PdO5.1wt%であっ
た。この触媒を200kg/cm2 で加圧成型した後、粉砕
し、60〜80メッシュの粒度にした。この触媒を使用
して、実施例6と同様に反応を行った。このようにして
得られた生成物をガスクロマトグラフで分析したとこ
ろ、CO2 転化率、メタノール選択率及びメタノール空
時収量は表4に併記する通りであった。なお、その他の
生成物としては、主にCOであり、メタン、ジメチルエ
ーテル、ギ酸メチルは痕跡量生成したにすぎなかった。
g 、オキシ硝酸ジルコニウム9.9g 、硝酸アルミニウ
ム九水和物8.2g 及び10%硝酸パラジウム水溶液
1.1g を蒸留水に溶解して300mlの水溶液を調製し
A液とした。また、無水炭酸ナトリウム33.8g を蒸
留水に溶解して300mlの水溶液を調製してB液とし
た。激しく攪拌した蒸留水400ml中に、A液及びB液
をともに3ml/min の速度で滴下した。得られた沈殿物
を蒸留水で洗浄した後、110℃で乾燥し、350℃に
て空気中で2時間焼成した。この触媒の組成は、CuO
50.3wt%、ZnO22.3wt%、ZrO2 17.8
wt%、Al2 O3 4.5wt%、PdO5.1wt%であっ
た。この触媒を200kg/cm2 で加圧成型した後、粉砕
し、60〜80メッシュの粒度にした。この触媒を使用
して、実施例6と同様に反応を行った。このようにして
得られた生成物をガスクロマトグラフで分析したとこ
ろ、CO2 転化率、メタノール選択率及びメタノール空
時収量は表4に併記する通りであった。なお、その他の
生成物としては、主にCOであり、メタン、ジメチルエ
ーテル、ギ酸メチルは痕跡量生成したにすぎなかった。
同様にして反応を行ったところ、CO2 転化率、メタノ
ール選択率及びメタノール空時収量は表4に併記する通
りであった。なお、その他の生成物としては、主にCO
であり、メタン、ジメチルエーテル、ギ酸メチルは痕跡
量生成したにすぎなかった。
50℃で2時間水素還元した後、CO2 16.7容量
%、CO11.1容量%及びH2 72.2容量%の混合
ガスを触媒層に通して、圧力=50kg/cm2 G、原料ガ
ス流量=300ml/min 、温度=200℃、250℃の
条件で反応を行った。このようにして得られた生成物を
ガスクロマトグラフで分析したところ、(CO2 +C
O)転化率、メタノール選択率及びメタノール空時収量
は表5に示す通りであった。なお、その他の生成物とし
ては、メタン、ジメチルエーテル、ギ酸メチル、エタノ
ールが痕跡量生成したにすぎなかった。
50℃で2時間水素還元した後、CO2 4.2容量%、
CO27.8容量%及びH2 68.0容量%の混合ガス
を触媒層に通して、圧力=50kg/cm2 G、原料ガス流
量=300ml/min 、温度=200℃、250℃の条件
で反応を行った。このようにして得られた生成物をガス
クロマトグラフで分析したところ、(CO2 +CO)転
化率、メタノール選択率及びメタノール空時収量は表5
に併記する通りであった。なお、その他の生成物として
は、メタン、ジメチルエーテル、ギ酸メチル、エタノー
ルが痕跡量生成したにすぎなかった。
用すれば、250℃以下の比較的低い温度においても酸
化炭素を水素と反応させて、メタノールを高い速度で合
成することができる。
Claims (6)
- 【請求項1】 酸化銅、酸化亜鉛及び酸化ジルコニウム
からなることを特徴とするメタノール合成用触媒。 - 【請求項2】 酸化銅の含有割合が20〜70重量%、
酸化亜鉛の含有割合が5〜75重量%及び酸化ジルコニ
ウムの含有割合が5〜75重量%であることを特徴とす
る請求項1記載のメタノール合成用触媒。 - 【請求項3】 アルミニウム、クロム及びパラジウムの
うち、少なくとも一種類の元素を添加してなることを特
徴とする請求項1又は2記載のメタノール合成用触媒。 - 【請求項4】 アルミニウム、クロム及びパラジウムの
うち、少なくとも一種類の元素の添加量が、0.5〜3
0重量%であることを特徴とする請求項3記載のメタノ
ール合成用触媒。 - 【請求項5】 銅、亜鉛及びジルコニウムを含む溶液に
塩基性溶液を加えて銅、亜鉛及びジルコニウムを沈殿さ
せた後、この沈殿物を焼成することを特徴とするメタノ
ール合成用触媒の製造方法。 - 【請求項6】 銅、亜鉛及びジルコニウムのうち、一部
の成分を含む溶液に塩基性溶液を加えて一部の成分を沈
殿させ、ついで、この沈殿物を含む溶液に残りの成分を
含む溶液を混合して、残りの成分を沈殿させた後、3成
分の沈殿物を焼成することを特徴とするメタノール合成
用触媒の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4248613A JP2976716B2 (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | メタノール合成用触媒及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4248613A JP2976716B2 (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | メタノール合成用触媒及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0739755A true JPH0739755A (ja) | 1995-02-10 |
JP2976716B2 JP2976716B2 (ja) | 1999-11-10 |
Family
ID=17180725
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4248613A Expired - Lifetime JP2976716B2 (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | メタノール合成用触媒及びその製造方法 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2976716B2 (ja) |
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