JPH09141100A - メタノール合成触媒 - Google Patents

メタノール合成触媒

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JPH09141100A
JPH09141100A JP7304230A JP30423095A JPH09141100A JP H09141100 A JPH09141100 A JP H09141100A JP 7304230 A JP7304230 A JP 7304230A JP 30423095 A JP30423095 A JP 30423095A JP H09141100 A JPH09141100 A JP H09141100A
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methanol synthesis
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oxide
solution
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哲也 今井
Satonobu Yasutake
聡信 安武
Iwao Tsukuda
岩夫 佃
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水素及び一酸化炭素を主成分とするガスより
メタノールを合成する触媒に関する。 【解決手段】 少なくとも銅、亜鉛、アルミニウムの各
酸化物を含有し、さらにガリウム、マンガン、インジウ
ムの一種以上の金属酸化物を含有してなるメタノール合
成触媒。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は水素(H2 )及び一
酸化炭素(CO)を主成分とするガスよりメタノールを
合成する触媒に関する。
【0002】
【従来の技術】メタノール合成触媒の開発研究は古くか
ら行われており、酸化亜鉛−酸化クロム、酸化銅−酸化
亜鉛などの組成を有する触媒を共沈法などで調製してい
る。とりわけ、酸化銅−酸化亜鉛−酸化アルミニウム及
び/又は酸化クロムよりなる三元または四元系触媒が高
いメタノール合成活性を有しており、広く用いられてい
る。一方、メタノールはMTBE(メチルターシャリー
ブチルエーテル)、ガソリン、石油化学中間製品、さら
に水素、一酸化炭素、都市ガスの製造などの原料とし
て、また燃料用としても今後ますます需要が多くなると
考えられ、全世界にて大型のメタノール合成プラントが
建設される見通しである。また、現在メタノールは天然
ガスの水蒸気改質反応によって製造される水素、及び一
酸化炭素を主成分とするガスを原料として、上記三元ま
たは四元系触媒などと接触させることにより製造されて
いる。
【0003】前記の三元または四元系触媒以外に、酸化
銅−酸化亜鉛−酸化マンガンよりなる触媒(特公昭56
−9376号公報)、酸化銅−酸化亜鉛−酸化ケイ素よ
りなる触媒(特公昭63−39287号公報)、酸化銅
−酸化亜鉛−酸化ガリウムよりなる触媒(特開平6−3
12138号公報)などが提案されているが、メタノー
ル合成活性が低く、さらに寿命も十分であると言い難い
ため、高性能なメタノール合成触媒の開発が待ち望まれ
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】酸化銅−酸化亜鉛−酸
化アルミニウム及び/又は酸化クロムからなる触媒はメ
タノール合成活性は高いが、活性が経時的に低下すると
いう問題があり、酸化銅−酸化亜鉛−酸化マンガン、酸
化銅−酸化亜鉛−酸化ケイ素、酸化銅−酸化亜鉛−酸化
ガリウムよりなる触媒は、前述したようにメタノール合
成活性が低く、さらに寿命も十分であるとは云えないと
いう問題がある。本発明は上記技術水準に鑑み、高活性
で、かつ耐久性にも優れたメタノール合成触媒を提供し
ようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは既存のメタ
ノール合成触媒の性能を上回る触媒の開発研究を鋭意実
施した結果、メタノール合成活性の最も重要な役割をす
る銅を高分散化させ、かつ活性低下の小さいメタノール
合成触媒を見い出し、本発明を完成するに至った。すな
わち、本発明は水素及び一酸化炭素及び/又は炭酸ガス
を主成分とする合成ガスからメタノールを合成する触媒
として、少なくとも銅、亜鉛及びアルミニウムの各酸化
物を含有し、さらにガリウム(Ga)、マンガン(M
n)、インジウム(In)の一種以上の金属酸化物を含
有してなることを特徴とするメタノール合成触媒を提供
するものである。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明のメタノール合成触媒の好
ましい組成比(原子比)はCu:Zn:Al:α=10
0:10〜200:1〜20:1〜20である。ここ
で、αはGa、Mn、Inの一種以上の金属を示す。
【0007】以下、本発明のメタノール合成触媒の製造
方法の一例を更に詳述する。先ず、沈殿剤水溶液を保温
し攪拌しながらGa、Mn、Inの一種以上の金属及び
AlとZnの各金属塩を含んだ水溶液を滴下して沈殿物
を析出させ、滴下後次にCu塩を含んだ水溶液を滴下し
て沈殿物を生成する。なお滴下終了時のpHが4以上
で、滴下した金属イオンがほとんど全て沈殿物として析
出する。
【0008】沈殿剤水溶液はアルカリ溶液であり、通
常、0.1〜10M濃度のNa2 CO 3 水溶液、NaH
CO3 水溶液、NaOH水溶液、K2 CO3 水溶液、N
3 水溶液などが用いられ、とりわけNa2 CO3 水溶
液が好ましい。また、沈殿を生成する際の溶液の温度を
15〜90℃の範囲に保つことが好ましい。
【0009】さらに、Cu、Zn、Al及びGa、M
n、Inの各金属塩は硝酸塩、塩化物、硫酸塩、酢酸塩
の形で0.01〜1.0M濃度の水溶液として用い、と
りわけ硝酸塩として用いられるのが好ましい。また、滴
下時間、熟成時間は特に触媒のメタノール合成活性に影
響はないが、均一に金属イオンが分散し沈殿物が析出す
る条件であればよく、通常、滴下時間:1分〜3時間、
熟成時間:1分〜3時間の範囲で実施される。得られた
沈殿物は種々の結晶種を有するが、アルカリ金属イオン
や陰イオンを十分洗浄除去した後、200〜400℃の
範囲で焼成することによりメタノール合成触媒を得る。
【0010】本発明の触媒を用いることにより、メタノ
ール合成反応の原料の合成ガスとして、H2 とCOまた
はH2 とCOとCO2 を含有するガスを使用し、圧力:
200kg/cm2 G以下、温度:100〜300℃の
範囲で、長期的に、かつ安定した性能でメタノールを合
成することができる。
【0011】
【実施例】以下の実施例にて、本発明をさらに具体的に
説明し、本発明触媒の効果を明らかにするが、本発明の
本質を損なわない限り実施例の記載には制限されるもの
ではない。
【0012】(実施例1)炭酸ナトリウム:2.5mo
lを水:2リットルに溶かし60℃で保温する。このア
ルカリ水溶液を溶液Aとする。硝酸亜鉛:0.18mo
lと硝酸アルミニウム:0.03mol及び硝酸ガリウ
ム:0.03molを水:600ccに溶かして60℃
に保温し、この酸性溶液を溶液Bとする。さらに、硝酸
銅:0.3molを水:300ccに溶かして60℃に
保温し、この酸性溶液を溶液Cとする。
【0013】先ず、攪拌しながら溶液Aに溶液Bを30
分にわたって均一に滴下し懸濁液を得る。次に溶液Cを
前記懸濁液に30分にわたって一定速度で滴下し、沈殿
物を得る。滴下後、2時間の熟成を行い、次に沈殿物の
ろ過及びNaイオン、NO3イオンが検知されないよう
洗浄する。さらに100℃24時間乾燥し、その後30
0℃、3時間焼成することによりメタノール合成触媒を
得る。この触媒を触媒1とする。
【0014】(実施例2)B液に硝酸亜鉛:0.3mo
l、硝酸アルミニウム:0.05mol、硝酸インジウ
ム:0.03molを使用する以外は、実施例1と同様
の調製方法でメタノール合成触媒を調製した。この触媒
を触媒2とする。さらに、B液に硝酸亜鉛:0.15m
ol、硝酸アルミニウム:0.015mol、硝酸マン
ガン:0.015molを、またB液に硝酸亜鉛:0.
15mol、硝酸アルミニウム:0.006mol、硝
酸ガリウム:0.006molを使用する以外は実施例
1と同様に調製し、触媒3、触媒4を得た。
【0015】(実施例3)実施例1の触媒1と同様の組
成の溶液A、B、Cを用いて、溶液BとCの混合液を溶
液Aに滴下したこと以外は実施例1と同様の方法で触媒
5を得た。
【0016】(実施例4)B液に硝酸亜鉛:0.15m
ol、硝酸アルミニウム:0.009mol、硝酸ガリ
ウム:0.006mol、硝酸マンガン:0.006m
olを使用する以外は実施例1と同様の調製方法でメタ
ノール合成触媒を調製した。この触媒を触媒6とする。
さらに、B液に硝酸亜鉛:0.15mol、硝酸アルミ
ニウム:0.009mol、硝酸マンガン:0.006
mol、硝酸インジウム:0.006molを使用する
以外は実施例1と同様の調製方法でメタノール合成触媒
を調製した。この触媒を触媒7とする。
【0017】(比較例)実施例1の調製方法において、
硝酸ガリウムまたは硝酸アルミニウムを添加しなかった
こと以外は同様の方法で、組成がCuO−ZnO−Al
2 3 (Cu:Zn:Al=100:60:10)の触
媒8と、CuO−ZnO−Ga2 3 (Cu:Zn:G
a=100:60:10)の触媒9を調製した。また実
施例1の調製方法において、硝酸ガリウムの代わりに、
シリカゾルまたは硝酸アルミニウムを用いたこと以外は
同様の方法で、組成がCuO−ZnO−SiO2 (C
u:Zn:Si=100:60:10)の触媒10と、
CuO−ZnO−MnOx(Cu:Zn:Mn=10
0:60:10)の触媒11を調製した。
【0018】(実験例1)実施例1〜4、比較例にて得
られた触媒1〜11のメタノール合成反応の活性評価試
験を下記表1に示す条件にて行った。
【0019】
【表1】
【0020】触媒は16〜28メッシュに整粒したもの
を2ccマイクロリアクタに充填し、H2 :3%/N2
ベースガスにて還元処理した後、原料ガスを供給し初期
活性評価を行った。各触媒の初期活性評価結果を表2に
示す。
【0021】
【表2】 なお、反応生成物は全てメタノールと水であった。表2
に示すように、本発明にて調製した触媒は従来触媒8〜
11に比べてメタノール合成活性が高いことがわかっ
た。
【0022】(実験例2)初期活性評価に供した触媒
1、触媒8を耐久性試験用触媒に供した。反応条件は反
応圧力以外は実験例5と同様とし、活性結果を表3に示
す。
【0023】
【表3】 なお、反応生成物は全てメタノールと水であった。表3
に示すように、本発明にて調製した触媒は従来触媒に比
べてメタノール合成活性が高く、かつ耐久性に優れてい
ることが判明した。
【0024】
【発明の効果】本発明のメタノール合成触媒はメタノー
ル合成活性が高くかつ長期にわたって活性維持ができる
ので、効率よくメタノールを合成することができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも銅、亜鉛、アルミニウムの各
    酸化物を含有し、さらにガリウム、マンガン、インジウ
    ムの一種以上の金属酸化物を含有してなることを特徴と
    するメタノール合成触媒。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101811053A (zh) * 2010-05-10 2010-08-25 中国科学院过程工程研究所 一种用于低温液相合成甲醇的铜基催化剂及其制备方法
WO2013022057A1 (ja) * 2011-08-11 2013-02-14 日本電気硝子株式会社 透明導電材料、透明導電層付基板及び透明導電層付基板の製造方法

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