JPH09262468A - Catalyst for producing high calorie gas and its production - Google Patents

Catalyst for producing high calorie gas and its production

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JPH09262468A
JPH09262468A JP9926696A JP9926696A JPH09262468A JP H09262468 A JPH09262468 A JP H09262468A JP 9926696 A JP9926696 A JP 9926696A JP 9926696 A JP9926696 A JP 9926696A JP H09262468 A JPH09262468 A JP H09262468A
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JP
Japan
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catalyst
ruthenium
carrier
dispersibility
producing
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JP9926696A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Suzuki
崇 鈴木
Hikoichi Iwanami
彦一 岩波
Takashi Yoshizawa
隆 吉澤
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COSMO SOGO KENKYUSHO KK
Cosmo Oil Co Ltd
Original Assignee
COSMO SOGO KENKYUSHO KK
Cosmo Oil Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a catalyst used to a process for producing an alternate natural gas high in calorie by subjecting hydrocarbon to steam reforming and to provide a production method of the catalyst. SOLUTION: The catalyst is obtained by depositing 1.5-4wt.% ruthenium on an activated alumina composite carrier obtained by burning at 450-600 deg.C a carrier base stock obtd. by compacting aluminum hydroxide, at least one kind carbonate selected form among group II, group III and lanthanoide metal in periodic table and oxy acid as a starting material, insolubilizing and fixing the ruthenium with an alkali aq. soln, and subjecting the material to reducing treatment at 80-500 deg.C, and the catalyst has >=60% ruthenium dispersibility. After the reducing treatment, a ruthenium retention rate on the catalyst is >=95%, and a specific surface area of the catalyst is preferably >=180m<2> /g, and before the reducing treatment, the material is preferably dried at <=100 deg.C under reduced pressure or normal pressure.

Description

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

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、炭化水素を水蒸気
改質して高カロリーの代替天然ガスを製造するプロセス
に使用する触媒およびその触媒の製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a catalyst used in a process for steam-reforming a hydrocarbon to produce a high-calorie alternative natural gas, and a method for producing the catalyst.

【0002】[0002]

【技術背景】上記の代替天然ガス(substitut
e natural gas)は、天然ガスに代わる発
熱量約40,000kJ/mの高カロリー燃料ガスで
あり、一般にSNGと略称されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION The above alternative natural gas (subsitut)
e natural gas) is a high calorie fuel gas having a calorific value of about 40,000 kJ / m 3 in place of natural gas, and is generally abbreviated as SNG.

【0003】我国における都市ガスは、高カロリー化
(熱量変換)に向かっており、SNGの需要が増加しつ
つある。従って、都市ガス原料としてナフサや液化石油
ガス(LPG)等の軽質石油留分を用いる場合には、こ
れらをガス化してSNGを製造する必要がある。
City gas in Japan is becoming high in calories (converting heat quantity), and the demand for SNG is increasing. Therefore, when light petroleum fractions such as naphtha and liquefied petroleum gas (LPG) are used as raw materials for city gas, it is necessary to gasify these to produce SNG.

【0004】これらの軽質石油留分からのSNG製造プ
ラントには、ニッケル系触媒を用いる水蒸気改質法が多
く採用されている。このプラントにおいては、運転条件
を適宜調整することによって、水素を主成分とする発熱
量の低いガス、メタンおよび水素を主成分とする発熱量
の比較的高いガス、あるいは殆どメタンよりなるSNG
等を製造することができる。
[0004] In the SNG production plant from these light petroleum fractions, a steam reforming method using a nickel-based catalyst is often employed. In this plant, by appropriately adjusting the operating conditions, a gas having a low calorific value containing hydrogen as a main component, a gas having a relatively high calorific value containing methane and hydrogen as a main component, or an SNG consisting mostly of methane
Etc. can be manufactured.

【0005】上記のニッケル系触媒としては、アルミナ
等の担体にニッケルを担持させた触媒が広く用いられて
いる。しかし、現状のニッケル系触媒は、触媒上に炭素
析出を起こし易く、活性が低下し易い。これを防ぐため
に、実際のプラントでは、通常、数1に示す改質反応時
の「水蒸気のモル数」と「原料炭化水素中の炭素モル
数」との比(以下、S/C比と記す)を高く設定して、
化1に示す反応により炭素析出を抑制している。
[0005] As the nickel-based catalyst, a catalyst in which nickel is supported on a carrier such as alumina is widely used. However, the current nickel-based catalyst is liable to cause carbon deposition on the catalyst and the activity is apt to decrease. In order to prevent this, in an actual plant, usually, the ratio of the "molar number of steam" and the "molar number of carbon atoms in the raw hydrocarbon" at the time of the reforming reaction shown in Equation 1 (hereinafter referred to as S / C ratio) ) Is set high,
Carbon deposition is suppressed by the reaction shown in Chemical formula 1.

【0006】[0006]

【数1】 [Equation 1]

【0007】[0007]

【化1】 Embedded image

【0008】炭化水素の水蒸気改質によるSNG製造の
観点からは、メタン収率を高くする必要がある。このと
きの水蒸気改質の温度は、熱力学的平衡を考えると、4
00〜500℃付近の低温領域がよい。この温度領域
は、水素製造を目的とする通常の水蒸気改質反応のおよ
そ1/2と低く、炭素析出反応が極めて起こり易い温度
領域であるため、高活性かつ高選択性を示す触媒が不可
欠となっている。この観点から、ニッケル系触媒におい
ても、炭素析出を抑制する試みが積極的に行われてお
り、アルカリ金属やアルカリ土類金属を触媒系に添加す
る方法等が知られている。
[0008] From the viewpoint of SNG production by steam reforming of hydrocarbons, it is necessary to increase the methane yield. At this time, the temperature of the steam reforming is 4 in consideration of thermodynamic equilibrium.
A low temperature region around 00 to 500 ° C. is preferable. This temperature range is as low as approximately の of the ordinary steam reforming reaction for the purpose of producing hydrogen, and is a temperature range in which the carbon deposition reaction is extremely likely to occur. Therefore, a catalyst having high activity and high selectivity is indispensable. Has become. From this viewpoint, attempts are also being actively made to suppress carbon deposition in nickel-based catalysts, and a method of adding an alkali metal or an alkaline earth metal to a catalyst system is known.

【0009】一方、コストを低減させるためと、メタン
収率を高めるために、水蒸気原単位(製品単位量あたり
の水蒸気使用量)を下げる必要があり、低S/C比での
運転が強く望まれている。しかし、このような低温およ
び低S/C比での運転条件においては、従来のニッケル
系触媒では、その活性や寿命に限界があり、実用的な使
用に問題が生じて来ている。
On the other hand, in order to reduce the cost and increase the methane yield, it is necessary to reduce the steam basic unit (the amount of steam used per unit of product), and it is strongly desired to operate at a low S / C ratio. It is rare. However, under such operating conditions at a low temperature and a low S / C ratio, a conventional nickel-based catalyst has a limit in its activity and life, and problems have arisen in practical use.

【0010】最近、ルテニウム系触媒が、炭素析出を抑
制する効果があり、低S/C比(ニッケル系触媒を使用
する場合と比較して1/2程度)で運転できる点で注目
されている。ルテニウム系触媒としては、アルミナまた
はシリカ担体にルテニウムを担持したもの(特開昭57
−4232号公報)、高純度アルミナにルテニウムを担
持したもの(特開平4−59048号公報)、アルカリ
金属酸化物またはアルカリ土類金属酸化物に酸化セリウ
ムを添加した担体を使用するもの(特開平4−2651
56号公報)、ルテニウム前駆体としてルテニウム酸ソ
ーダ等のアルカリ金属塩を使用するもの(特開昭60−
227834号公報)、安定化または部分安定化ジルコ
ニア担体を使用するもの(特開平2−286787号公
報)等が報告されている。
[0010] Recently, a ruthenium-based catalyst has attracted attention because it has an effect of suppressing carbon deposition and can be operated at a low S / C ratio (about 1/2 as compared with the case where a nickel-based catalyst is used). . As a ruthenium-based catalyst, a catalyst in which ruthenium is supported on an alumina or silica carrier (Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 4232), ruthenium supported on high-purity alumina (Japanese Patent Laid-Open No. 4-59048), and one using a carrier in which cerium oxide is added to an alkali metal oxide or an alkaline earth metal oxide (Japanese Patent Laid-Open No. H04-29048). 4-2651
56), using an alkali metal salt such as sodium ruthenate as a ruthenium precursor (JP-A-60-
227834), those using a stabilized or partially stabilized zirconia carrier (JP-A-2-286787), and the like.

【0011】しかし、ルテニウム系触媒は、硫化水素等
の硫黄分によって容易に被毒される(触媒35巻,22
4頁(1993))こと、および硫黄分による触媒被毒
が起こると炭素が触媒上に析出し易くなり活性を低下さ
せることが知られている(International
Gas Research Conference予
稿集,4巻,124頁(1989))。すなわち、ルテ
ニウム系触媒は、炭素析出抑制の効果を持っているが、
原料中に含まれる硫化水素等の硫黄分によって被毒され
ると、折角の長所が活かされなくなり、工業化する上で
大きな障害となる。
However, the ruthenium-based catalyst is easily poisoned by a sulfur content such as hydrogen sulfide (Catalyst 35, 22).
(Page 4 (1993)), and it is known that when catalyst poisoning due to sulfur content occurs, carbon easily precipitates on the catalyst and the activity is reduced (International).
Gas Research Conference Proceedings, Vol. 4, p. 124 (1989)). That is, the ruthenium-based catalyst has the effect of suppressing carbon deposition,
If poisoning is caused by sulfur components such as hydrogen sulfide contained in the raw material, the advantages of the angle cannot be utilized, and this is a major obstacle to industrialization.

【0012】以上のように、炭化水素の低温水蒸気改質
によるSNG製造にあっては、400〜500℃程度の
反応温度で、充分な反応活性が得られ、かつ選択性も高
いことが、触媒に求められる。この温度領域は、炭素析
出が起こり易く、触媒の活性低下を引き起こし易い領域
にあたる。また、原料中の硫黄分を含有する不純物や、
原料に添加されている着臭剤等の硫黄化合物によって、
触媒が被毒される可能性が高く、しかも硫黄被毒に起因
する炭素析出の併発が懸念される。
As described above, in the production of SNG by low-temperature steam reforming of hydrocarbons, it has been found that sufficient reaction activity and high selectivity can be obtained at a reaction temperature of about 400 to 500 ° C. Required. This temperature range corresponds to a range where carbon deposition is likely to occur and the catalyst activity is likely to decrease. In addition, impurities containing sulfur in the raw material,
With sulfur compounds such as odorants added to raw materials,
There is a high possibility that the catalyst will be poisoned, and further, carbon deposition due to sulfur poisoning may occur simultaneously.

【0013】これらの点を踏まえて、本発明者等は、先
に、第三成分(活性金属以外の成分)として希土類金属
またはアルカリ土類金属を含有させたアルミナ担体に、
活性金属成分であるルテニウムを高分散させた触媒を提
案している(特願平6−189404号、第25回石油
・石油化学討論会予稿集(石油学会編),366頁(1
995))。
[0013] In view of these points, the present inventors have first prepared an alumina carrier containing a rare earth metal or an alkaline earth metal as a third component (a component other than the active metal).
A catalyst in which ruthenium, an active metal component, is highly dispersed has been proposed (Japanese Patent Application No. 6-189404, Proceedings of the 25th Symposium on Petroleum and Petrochemicals (edited by the Japan Petroleum Institute), p. 366 (1).
995)).

【0014】ところで、工業的SNG製造における水蒸
気改質触媒は、400〜500℃の反応温度下で、長時
間、水蒸気に曝されるため、充分な機械的強度を有する
ことが必要である。機械的強度の面だけであれば、圧縮
成型や高温焼成を行えば足りるが、これらの手法では、
比表面積の著しい減少や、細孔の閉塞を招く虞れがあ
る。従って、工業的SNG製造の観点からは、比表面積
や細孔容積を損なうことのない機械的強度の向上、耐硫
黄被毒性および耐炭素析出性を持たせるための第三成分
の添加、担持金属の分散性の向上が重要になる。
By the way, the steam reforming catalyst in industrial SNG production is exposed to steam at a reaction temperature of 400 to 500 ° C. for a long time, and therefore, it is necessary to have sufficient mechanical strength. If only mechanical strength is required, compression molding or high temperature firing is sufficient, but with these methods,
There is a risk that the specific surface area will be significantly reduced and that the pores will be blocked. Therefore, from the viewpoint of industrial SNG production, improvement of mechanical strength without impairing specific surface area and pore volume, addition of a third component for imparting sulfur poisoning resistance and carbon deposition resistance, metal loading It is important to improve the dispersibility.

【0015】担持金属の分散性の向上については、担持
金属量の減少により容易に達成できるが、担持金属量の
減少は、活性点数の減少となり、400〜500℃の温
度領域で充分な活性を得ることができない他、一部の活
性点の被毒が触媒全体の活性低下を招き易い。このよう
なことから、SNG製造用触媒には、第三成分を添加し
た触媒担体の比表面積や細孔容積を損なわずに機械的強
度を向上させ、かつ充分な活性金属量を高分散させると
いう緻密な設計が要求される。
The improvement in the dispersibility of the supported metal can be easily achieved by reducing the amount of the supported metal. However, the reduction in the amount of the supported metal decreases the number of active points, and provides sufficient activity in the temperature range of 400 to 500 ° C. In addition to being unable to obtain, poisoning of some active sites tends to cause a decrease in the activity of the entire catalyst. For this reason, the SNG production catalyst is intended to improve the mechanical strength without impairing the specific surface area and pore volume of the catalyst carrier to which the third component is added, and to disperse a sufficient amount of the active metal. A precise design is required.

【0016】[0016]

【発明の目的】本発明は、以上の要求に応えるためのも
ので、機械的強度に優れ、耐硫黄被毒性および耐炭素析
出性に優れ、活性低下が長時間に亘り少なく、高効率で
高カロリーガスを製造することができる触媒と、その触
媒の製造方法とを提供することを目的とする。
The object of the present invention is to meet the above-mentioned requirements. It is excellent in mechanical strength, is resistant to sulfur poisoning and carbon deposition, has a low activity reduction over a long period of time, and has high efficiency and high efficiency. An object of the present invention is to provide a catalyst capable of producing a calorie gas and a method for producing the catalyst.

【0017】[0017]

【発明の概要】本発明者等は、上記の目的を達成するた
めに、研究を重ねた結果、(1)アルミナの前駆体に、
水酸化アルミニウムと、周期表第2族,第3族,ランタ
ノイド金属の炭酸塩のうちの少なくとも1種と、オキシ
酸とを加えた原料を使用して成型した担体基材を、比較
的低温(450〜600℃)で焼成して得られるアルミ
ナ複合体担体であれば、相当量のルテニウムを効率的に
担持できること、(2)これを比較的低温(80〜50
0℃)で還元した触媒を、低温度領域で炭化水素の水蒸
気改質反応に使用したところ、平衡転化率に近い良好な
反応成績を示しつつ、長時間安定してSNGを製造でき
ること、(3)その触媒は、比較的低温で焼成、還元し
ているにも拘らず、実用上充分な強度を有すること、の
知見を得た。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors have conducted extensive research in order to achieve the above object, and as a result, (1) a precursor of alumina,
A carrier substrate molded using a raw material containing aluminum hydroxide, at least one of carbonates of Group 2 and Group 3 and lanthanoid metals of the periodic table, and oxyacid is molded at a relatively low temperature ( The alumina composite carrier obtained by firing at 450 to 600 ° C. can efficiently support a considerable amount of ruthenium, and (2) this can be carried at a relatively low temperature (80 to 50).
When the catalyst reduced at 0 ° C.) is used for the steam reforming reaction of hydrocarbons in a low temperature region, it is possible to produce SNG stably for a long time while showing good reaction results close to the equilibrium conversion rate. ) It was found that the catalyst has practically sufficient strength even though it is calcined and reduced at a relatively low temperature.

【0018】本発明の高カロリーガス製造用触媒は、上
記の知見に基づくもので、(a)水酸化アルミニウム、
(b)周期表第2族、第3族およびランタノイド金属よ
りなる群から選択される少なくとも1種の炭酸塩、
(c)オキシ酸を原料として成型した担体基材を450
〜600℃で焼成して得た活性アルミナ複合体担体に、
ルテニウムを1.5〜4重量%担持し、80〜500℃
で還元処理してなり、ルテニウム分散性が60%以上で
あることを特徴とする。
The catalyst for producing a high-calorie gas of the present invention is based on the above-mentioned findings. (A) Aluminum hydroxide,
(B) at least one carbonate selected from the group consisting of Group 2 and Group 3 and lanthanoid metals of the periodic table,
(C) A carrier substrate molded from oxyacid as a raw material
To the activated alumina composite support obtained by firing at ~ 600 ° C,
Support ruthenium 1.5 to 4% by weight, 80 to 500 ℃
The ruthenium dispersibility is 60% or more.

【0019】上記触媒において、還元処理後の触媒上へ
のルテニウム保持率が95%以上、触媒の比表面積が1
80m/g以上であることが好ましい。
In the above catalyst, the retention rate of ruthenium on the catalyst after the reduction treatment is 95% or more, and the specific surface area of the catalyst is 1
It is preferably 80 m 2 / g or more.

【0020】また、本発明の高カロリーガス製造用触媒
の製造方法は、(a)水酸化アルミニウム、(b)周期
表第2族、第3族およびランタノイド金属よりなる群か
ら選択される少なくとも1種の炭酸塩、(c)オキシ酸
を原料として成型した担体基材を450〜600℃で焼
成して得た活性アルミナ複合体担体に、ルテニウムを
1.5〜4重量%担持し、アルカリ水溶液を用いてルテ
ニウムを不溶・固定化し、次いで80〜500℃で還元
処理し、ルテニウム分散性が60%以上となるようにす
ることを特徴とする。
The method for producing a catalyst for producing a high-calorie gas of the present invention has at least one selected from the group consisting of (a) aluminum hydroxide, (b) Group 2 and Group 3 of the Periodic Table and lanthanoid metals. 1.5 to 4% by weight of ruthenium is supported on an activated alumina composite carrier obtained by firing a carrier substrate formed by molding a carbonate of (c) oxyacid as a raw material at 450 to 600 ° C., and an alkaline aqueous solution. Is used to insolubilize and fix ruthenium, and then reduction treatment is performed at 80 to 500 ° C. so that the ruthenium dispersibility is 60% or more.

【0021】上記製法において、80〜500℃での還
元処理に先立ち、100℃以下で、減圧または常圧下で
乾燥することが好ましい。
In the above-mentioned production method, it is preferable to dry at 100 ° C. or lower under reduced pressure or normal pressure prior to the reduction treatment at 80 to 500 ° C.

【0022】本発明の触媒は、(a)水酸化アルミニウ
ム(すなわちアルミナ前駆体)と、(b)周期表第2族
(以下、2族と記す)金属の炭酸塩、周期表第3族(以
下、3族と記す)金属の炭酸塩、およびランタノイド金
属の炭酸塩よりなる群から選ばれる少なくとも1種と、
(c)オキシ酸とを含有する担体原料を使用する。
The catalyst of the present invention comprises (a) aluminum hydroxide (that is, an alumina precursor), (b) a carbonate of a metal of Group 2 (hereinafter referred to as Group 2) of the periodic table, and Group 3 of the periodic table ( Hereinafter, referred to as Group 3) at least one selected from the group consisting of metal carbonates and lanthanoid metal carbonates,
(C) A carrier raw material containing oxyacid is used.

【0023】アルミナ前駆体である(a)成分の水酸化
アルミニウムとしては、水酸化アルミニウム無水物、水
酸化アルミニウム水和物等が使用できる。水和物は、そ
のままで、あるいは予め脱水して使用される。取扱い上
の利便からは、無水物が好ましい。アルミナ前駆体とし
て水酸化アルミニウムを使用する理由は、加熱、焼成段
階で水(水蒸気)を発生し、担体を多孔質(porou
s)にするためである。
As the aluminum hydroxide as the component (a) which is an alumina precursor, anhydrous aluminum hydroxide, hydrated aluminum hydroxide and the like can be used. The hydrate is used as it is or after dehydration in advance. From the viewpoint of handling convenience, the anhydride is preferable. The reason why aluminum hydroxide is used as an alumina precursor is that water (steam) is generated during the heating and firing steps, and the carrier is porous (porou).
s).

【0024】(b)成分中、2族金属炭酸塩としては、
ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウ
ム、バリウム、ラジウムの炭酸塩が使用できるが、マグ
ネシウム、バリウムの炭酸塩が好ましい。3族金属炭酸
塩としては、スカンジウムやイットリウムの炭酸塩が使
用できるが、イットリウムの炭酸塩が好ましい。ランタ
ノイド金属炭酸塩としては、ランタン、セリウム、プラ
セオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム等の炭
酸塩が使用できるが、セリウム、ランタンの炭酸塩が好
ましい。
In the component (b), as the Group 2 metal carbonate,
Carbonates of beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium and radium can be used, but carbonates of magnesium and barium are preferable. As the Group 3 metal carbonate, scandium or yttrium carbonate can be used, but yttrium carbonate is preferable. As the lanthanoid metal carbonate, carbonates such as lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium and samarium can be used, but cerium and lanthanum carbonates are preferable.

【0025】これら(b)成分の2族、3族、ランタノ
イドの炭酸塩は、いずれかを1種単独で、あるいは2種
以上を組み合わせて使用することができる。ただし、組
み合わせによる相乗効果は余り無く、1種単独で使用す
ることで目的とする触媒性能が得られる。
These (b) component group 2, group 3 and lanthanoid carbonates may be used alone or in combination of two or more. However, there is little synergistic effect due to the combination, and the intended catalyst performance can be obtained by using one kind alone.

【0026】なお、2族、3族、ランタノイドの炭酸塩
を担体原料に使用する理由は、後述するこれらの金属の
添加効果を得ることの他に、加熱、焼成段階での脱炭酸
により、炭酸ガスを発生し、担体を多孔質にするためで
ある。
The reason why the carbonates of groups 2, 3 and lanthanoids are used as the starting material for the carrier is to obtain the effect of adding these metals, which will be described later, as well as to decarbonate during the heating and firing steps. This is to generate gas and make the carrier porous.

【0027】上記(a),(b)成分として、塩化物、
硝酸塩、硫酸塩等を使用すると、触媒中にこれらの陰イ
オンや陰イオン原子団(硫酸イオン等)が残渣(例え
ば、硫酸根、硝酸根)として残る虞れがあり、これらの
塩は使用できない。
As the above components (a) and (b), chloride,
When nitrates, sulfates, etc. are used, these anions and anion atomic groups (sulfate ions, etc.) may remain in the catalyst as residues (eg, sulfate radicals, nitrate radicals), and these salts cannot be used. .

【0028】(c)成分のオキシ酸としては、グリコー
ル酸、乳酸、ヒドロアクリル酸、α−オキシ酪酸、グリ
セリン酸、タルトロン酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸
等の脂肪族オキシ酸;サリチル酸、m−オキシ安息香
酸、p−オキシ安息香酸、没食子酸、マンデル酸、トロ
バ酸等の芳香族オキシ酸;これら脂肪族オキシ酸や芳香
族オキシ酸をアルキル化処理したもの(オキシ酸のカル
ボキシル基の一部をメチル化等のアルキル化処理したも
の);等の種々のオキシ酸が使用できる。これらは、1
種単独で、あるいは2種以上を混合して用いることがで
きる。2種以上を混合する場合には、脂肪族オキシ酸と
芳香族オキシ酸とを用いてもよい。
Examples of the oxyacid as the component (c) include glycolic acid, lactic acid, hydroacrylic acid, α-oxybutyric acid, glyceric acid, tartronic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid, and other aliphatic oxyacids; salicylic acid, m -Aromatic oxyacids such as oxybenzoic acid, p-oxybenzoic acid, gallic acid, mandelic acid, and trovanic acid; those obtained by alkylating these aliphatic oxyacids and aromatic oxyacids (one of the carboxyl groups of oxyacids Various oxyacids such as those obtained by subjecting a part to alkylation such as methylation); These are 1
These can be used alone or in combination of two or more. When two or more kinds are mixed, an aliphatic oxyacid and an aromatic oxyacid may be used.

【0029】(c)成分として、オキシ酸や、これらの
アルキル化物(本発明では、これらをまとめてオキシ酸
と記す)を使用する理由も、担体の多孔質化にあるが、
これらは主に熱分解による脱炭酸を起こし、担体の多孔
質化を促進させるためである。
The reason for using an oxyacid or an alkylated product thereof (collectively referred to as oxyacid in the present invention) as the component (c) is to make the carrier porous.
These are mainly for decarboxylation due to thermal decomposition and for promoting the porosity of the carrier.

【0030】(c)成分は、粉末状で用い(a),
(b)成分の粉末と機械的混合(drymixing)
するようにしてもよいし、オキシ酸を解離しない有機溶
媒や分散媒等に分散させ、これを(a)および(b)成
分の粉末と混合するようにしてもよい。
The component (c) is used in powder form (a),
(B) Mechanical mixing with the powder of the component (dry mixing)
Alternatively, the oxyacid may be dispersed in an organic solvent or a dispersion medium that does not dissociate, and this may be mixed with the powders of the components (a) and (b).

【0031】上記の有機溶媒や分散媒としては、飽和・
不飽和炭化水素、芳香族化合物、脂環式有機化合物等の
極性の低いものがよく、また加熱、焼成時に残渣が残ら
ないもの、腐食性ガスや有害ガスの発生が無いものを選
ぶべきである。
As the above organic solvent and dispersion medium, saturated
Low-polarity compounds such as unsaturated hydrocarbons, aromatic compounds, and alicyclic organic compounds are preferred. Those that do not leave residues during heating and firing and those that do not generate corrosive or harmful gases should be selected. .

【0032】(c)成分の添加の際に非極性溶媒や分散
媒を使用する理由は、2族、3族およびランタノイド炭
酸塩の解離を抑えるためである。これらが解離すると、
オキシ酸や水酸化アルミニウム等と反応して分解してし
まうからである。
The reason for using a non-polar solvent or a dispersion medium when adding the component (c) is to suppress dissociation of Group 2 and Group 3 and lanthanoid carbonates. When these dissociate,
This is because it decomposes by reacting with oxyacid or aluminum hydroxide.

【0033】担体の多孔質化は、水酸化アルミニウムの
脱水、2族、3族、ランタノイド炭酸塩の脱炭酸、ある
いはオキシ酸の脱炭酸が起きることによる。従って、加
熱、焼成前に原料同士が反応することは、触媒性能の改
善効果への寄与が無くなることを意味する。
The support is made porous by dehydration of aluminum hydroxide, decarboxylation of group 2, group 3 or lanthanoid carbonate, or decarboxylation of oxyacid. Therefore, the reaction of the raw materials with each other before heating and firing means that there is no contribution to the effect of improving the catalyst performance.

【0034】上記(a)〜(c)成分からなる担体原料
中における各成分の配合量は、次の通りである。
The compounding amounts of the respective components in the carrier raw material comprising the components (a) to (c) are as follows.

【0035】(b)成分の2族金属炭酸塩、3族金属炭
酸塩、ランタノイド金属炭酸塩は、担体基材焼成後のこ
れら金属の酸化物として、触媒基準で、5〜20重量
%、好ましくは7〜18重量%、より好ましくは7.5
〜12重量%とする。
The group 2 metal carbonate, the group 3 metal carbonate, and the lanthanoid metal carbonate as the component (b) are 5 to 20% by weight, preferably 5 to 20% by weight, based on the catalyst, as oxides of these metals after firing of the carrier substrate. Is 7-18% by weight, more preferably 7.5
To 12% by weight.

【0036】(b)成分が5重量%未満では、耐硫黄性
に関して充分な効果が得られ難く、従って硫黄被毒、さ
らには炭素析出を伴うようになり、触媒性能を長期間安
定に保つことはできない。酸化物としての含有量が適切
であれば、原料に含まれる硫黄化合物は、2族、3族、
ランタノイド酸化物に吸着・吸収されるため、活性成分
であるルテニウムの被毒が起こり難くなり、寿命が延長
する。(b)成分が20重量%を超えると、(a)成分
によるアルミナの含有量が相対的に低下してしまう。ア
ルミナは、触媒の機械的強度や比表面積の向上に寄与し
ており、含有量が極端に低下すると、実用に耐える強度
が得られなくなるばかりか、活性成分を高分散させるこ
とも困難となる。
When the content of the component (b) is less than 5% by weight, it is difficult to obtain a sufficient effect on the sulfur resistance, and therefore sulfur poisoning and carbon precipitation are accompanied, so that the catalyst performance can be kept stable for a long period of time. I can't. If the content as an oxide is appropriate, the sulfur compound contained in the raw material is Group 2, Group 3,
Since it is adsorbed and absorbed by the lanthanoid oxide, ruthenium, which is the active ingredient, is less likely to be poisoned and the life is extended. When the amount of the component (b) exceeds 20% by weight, the content of alumina due to the component (a) is relatively decreased. Alumina contributes to the improvement of the mechanical strength and specific surface area of the catalyst. If the content is extremely reduced, not only is it not possible to obtain practical strength but also it is difficult to highly disperse the active ingredient.

【0037】(c)成分は、担体基材焼成後の活性アル
ミナ複合体担体の重量に対して、1〜70重量%、好ま
しくは3〜50重量%、より好ましくは7〜35重量%
である。1重量%未満では、担体の多孔質化が充分に進
まず、所要量のルテニウムの担持ができないばかりか、
分散性をも低下させる。70重量%を超えると、多孔質
化は改善されるが、マクロ孔が生じたり、不完全燃焼に
よるカーボン残渣が見られる等、触媒性能を損ねる要因
が増える。
The component (c) is 1 to 70% by weight, preferably 3 to 50% by weight, more preferably 7 to 35% by weight, based on the weight of the activated alumina composite support after firing of the support base material.
It is. If it is less than 1% by weight, the carrier does not become sufficiently porous, and the required amount of ruthenium cannot be supported.
It also reduces dispersibility. If it exceeds 70% by weight, the porosity is improved, but there are more factors that impair the catalyst performance, such as the formation of macropores and carbon residue due to incomplete combustion.

【0038】担体を調製する際の(a)〜(c)成分の
混合順序は、特に限定されず、(a)成分と(b)成分
を充分混合し、これに(c)成分を加えてもよいし、
(a)成分と(c)成分を充分混合し、これに(b)成
分を加えてもよいし、(a)〜(c)成分を同時に加え
て混合してもよい。
The order of mixing the components (a) to (c) when preparing the carrier is not particularly limited, and the components (a) and (b) are thoroughly mixed and the component (c) is added thereto. Good
The components (a) and (c) may be sufficiently mixed and the component (b) may be added thereto, or the components (a) to (c) may be simultaneously added and mixed.

【0039】なお、上記担体原料には、本発明の効果を
損ねない範囲で、他の金属酸化物等の他の成分を添加す
ることを妨げない。
It should be noted that addition of other components such as other metal oxides to the above-mentioned carrier raw material is not hindered as long as the effects of the present invention are not impaired.

【0040】上記の担体原料は、担体基材に成型され、
焼成して活性アルミナ複合体担体にされるが、担体基材
の成型に際しては、担体原料が溶媒や分散媒を含む場合
は、予めこれらを完全に除去することが好ましい。除去
するには、常圧または減圧下で、常温または加熱下にお
いて乾燥すればよい。加熱乾燥する場合には、担体原料
の性状を変化させない観点から100℃以下とするのが
好ましい。
The above carrier raw material is molded into a carrier substrate,
Although it is calcined to obtain an activated alumina composite carrier, when the carrier raw material contains a solvent and a dispersion medium, it is preferable to completely remove these in advance when molding the carrier substrate. For removal, drying may be performed at normal pressure or reduced pressure, at normal temperature or under heating. When heating and drying, the temperature is preferably 100 ° C. or lower from the viewpoint of not changing the properties of the carrier raw material.

【0041】また、成型に先立ち、担体原料は、均一に
混合し、微粉末にするのが好ましい。粉末は、50メッ
シュ、好ましくは100メッシュ、より好ましくは20
0メッシュの篩を通過するものが適する。
Prior to molding, the carrier raw materials are preferably uniformly mixed to obtain fine powder. The powder is 50 mesh, preferably 100 mesh, more preferably 20 mesh.
Those that pass through a 0 mesh sieve are suitable.

【0042】成型は、加圧成型、押出成型等の種々の方
法が適応できるが、加圧成型が好ましい。加圧成型とし
ては、打錠成型、射出成型、プレス成型等が挙げられる
が、反応条件を考慮すると、打錠成型が好ましい。成型
する形状は、球状、楕円球状、紡錘状、角柱状、円柱
状、中空状、打錠状等の各種粒状体の他に、膜、その他
の各種形状でよく、特に限定されるものではないが、一
般の水蒸気改質反応に用いられるような円柱状、中空
状、打錠状の粒状体とするのがよい。
As the molding, various methods such as pressure molding and extrusion molding can be applied, but pressure molding is preferable. Examples of pressure molding include tablet molding, injection molding, press molding and the like, but tablet molding is preferable in view of reaction conditions. The shape to be molded is spherical, elliptical spherical, spindle-shaped, prismatic, cylindrical, hollow, tablet-shaped, and other various granular materials, and may be a film or other various shapes, and is not particularly limited. However, it is preferable to use a columnar, hollow, or tablet-like granular material used in a general steam reforming reaction.

【0043】成型した担体基材は、空気中で焼成して活
性アルミナ複合体担体となる。焼成温度は650℃以
下、好ましくは450〜600℃、焼成時間は1〜20
時間が適している。
The molded carrier substrate is fired in air to form an activated alumina composite carrier. The firing temperature is 650 ° C or lower, preferably 450 to 600 ° C, and the firing time is 1 to 20.
Time is suitable.

【0044】以上のようにして得られる活性アルミナ複
合体担体の比表面積は、190m/g以上、細孔容積
は0.2〜0.4ml/gが好ましい。担体の比表面積
や細孔容積が、これらの数値に満たない場合には、所要
量のルテニウムを担持できなくなる他、ルテニウムの分
散性も低下する。
The activated alumina composite support thus obtained preferably has a specific surface area of 190 m 2 / g or more and a pore volume of 0.2 to 0.4 ml / g. If the specific surface area or pore volume of the carrier is less than these values, it becomes impossible to carry the required amount of ruthenium and the dispersibility of ruthenium also decreases.

【0045】以上の活性アルミナ複合体担体にルテニウ
ムを担持させるには、次の方法が好ましい。先ず、ルテ
ニウムを担持させるに先立ち、担体の飽和吸水量を求め
る。すなわち、予め担体を秤量し、これに水をビュレッ
トにて適下して担体内部まで充分水を吸収させ、飽和吸
水量を測定する。次いで、この飽和吸水量と等量のイオ
ン交換水または蒸留水に所定量の三塩化ルテニウム水和
物を溶解させた水溶液を、担体に吸収させる。
In order to support ruthenium on the activated alumina composite carrier, the following method is preferable. First, prior to supporting ruthenium, the saturated water absorption of the carrier is determined. That is, the carrier is weighed in advance, and water is appropriately added to the carrier by a buret to absorb the water sufficiently to the inside of the carrier, and the saturated water absorption is measured. Then, an aqueous solution in which a predetermined amount of ruthenium trichloride hydrate is dissolved in ion exchange water or distilled water in an amount equal to the saturated water absorption amount is absorbed by the carrier.

【0046】その後、10〜15容量%のアンモニア水
をルテニウム濃度に対し過剰量適下し、化2に示すよう
にルテニウム塩化物を水酸化物に変換して、ルテニウム
を担体上に不溶・固定化させる。この方法は、塩素アニ
オンが水溶性の塩化アンモニウムになるため、洗浄の過
程で脱塩素を効率的に行うことができると言う利点をも
有している。
After that, 10 to 15% by volume of ammonia water is appropriately adjusted to an excessive amount with respect to the ruthenium concentration to convert ruthenium chloride into hydroxide as shown in Chemical formula 2, and ruthenium is insoluble and fixed on the carrier. Turn into This method also has an advantage that dechlorination can be efficiently performed during the washing process because the chloride anion is converted into water-soluble ammonium chloride.

【0047】[0047]

【化2】RuCl+3NHOH→Ru(OH)
3NHCl
Embedded image RuCl 3 + 3NH 4 OH → Ru (OH) 3 +
3NH 4 Cl

【0048】上記の塩化ルテニウム水和物水溶液の液温
は、塩化ルテニウムの加水分解を避けるため、50℃未
満、好ましくは室温で行う。
The temperature of the above-mentioned aqueous solution of ruthenium chloride hydrate is lower than 50 ° C., preferably room temperature, in order to avoid hydrolysis of ruthenium chloride.

【0049】なお、ルテニウム源としては、上記の三塩
化ルテニウム水和物に限らず、三塩化ルテニウム無水
物、ルテニウム酸カリウム等のルテニウム酸塩、硝酸ル
テニウム等のルテニウム化合物を使用することもでき
る。また、ルテニウムの不溶・固定化も、アンモニア水
の他、炭酸ナトリウム(ソーダ灰)、炭酸水素ナトリウ
ム(重曹)、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のア
ルカリ水溶液を使用して行うことができる。ただし、こ
れらのアルカリ塩を使用する場合は、洗浄時にアルカリ
カチオンの残存が懸念されるので、アンモニア水が最も
取扱い易い。
The ruthenium source is not limited to the above-mentioned ruthenium trichloride hydrate, but ruthenium trichloride anhydride, ruthenates such as potassium ruthenate, and ruthenium compounds such as ruthenium nitrate can also be used. Further, ruthenium can be insoluble and fixed by using an aqueous alkali solution such as sodium carbonate (soda ash), sodium hydrogen carbonate (sodium bicarbonate), sodium hydroxide and potassium hydroxide, in addition to ammonia water. However, when using these alkali salts, ammonia water is the easiest to handle because there is a concern that alkali cations remain during washing.

【0050】ルテニウムの担持量は、還元処理後の触媒
基準で、1.5〜4重量%、好ましくは2〜4重量%、
より好ましくは2.3〜3重量%である。活性金属の分
散性のみを改善するのであれば、前記したように、担持
金属量を減ずればよいが、本発明のSNG製造を目的と
する炭化水素の低温水蒸気改質反応に用いる触媒にあっ
ては、所望レベルの活性点量と分散性を兼ね備えること
が重要である。ルテニウムの担持量が1.5重量%未満
では、分散性は所望レベルとなるものの、活性点量は所
望レベルとならず、初期活性は充分であっても、運転中
のS/C比の変動、GHSVの変化、運転温度の変化等
の運転条件に些細な変化や変動が起こると、活性低下を
起こす虞れがある。また、4重量%を超えると、活性金
属微粒子の間隔が狭まるため、シンタリング等を起こす
虞れがある。
The amount of ruthenium supported is 1.5 to 4% by weight, preferably 2 to 4% by weight, based on the catalyst after the reduction treatment.
More preferably, it is 2.3 to 3% by weight. To improve only the dispersibility of the active metal, the amount of the supported metal may be reduced as described above. However, the catalyst used in the low-temperature steam reforming reaction of hydrocarbons for the purpose of producing SNG of the present invention is not suitable. Therefore, it is important to have a desired level of active sites and dispersibility. When the supported amount of ruthenium is less than 1.5% by weight, the dispersibility is at a desired level, but the amount of active sites is not at a desired level. Even if the initial activity is sufficient, the S / C ratio fluctuates during operation. , GHSV, operating temperature, etc., a small change or change in operating conditions may cause a decrease in activity. On the other hand, if it exceeds 4% by weight, the interval between the active metal fine particles is narrowed, so that sintering or the like may occur.

【0051】触媒の担体として従来から広く用いられて
いる活性アルミナや活性アルミナ複合体担体において
は、比表面積、多孔質性が小さいことから、これらの担
体に上記のような多量のルテニウムを一度に担持するこ
とはできなかった。このため、従来は、二段含浸法や三
段含浸法等の多段含浸法か、あるいは高濃度の塩化ルテ
ニウム水溶液を用いる含浸法が必要であった。ただし、
これらの方法によっても、ルテニウムが触媒上に蒸発乾
固する率が高く、触媒性能を損ねる問題が懸念されてい
た。
Since activated alumina and activated alumina composite support, which have been widely used as catalyst supports, have a small specific surface area and a low porosity, a large amount of ruthenium as described above can be added to these supports at once. It could not be supported. Therefore, conventionally, a multi-step impregnation method such as a two-step impregnation method or a three-step impregnation method, or an impregnation method using a high-concentration ruthenium chloride aqueous solution has been required. However,
Also by these methods, there is a concern that ruthenium evaporates to dryness on the catalyst at a high rate and impairs catalyst performance.

【0052】これに対し、本発明の活性アルミナ複合体
担体においては、上記の含浸の際に用いるルテニウム化
合物を溶解させた水溶液中のルテニウムの量(仕込量、
モル数)の95%以上が一段含浸で担持でき、しかも所
定担持量のルテニウムを、60%以上もの高い分散性で
担持することができる。
On the other hand, in the activated alumina composite carrier of the present invention, the amount of ruthenium in the aqueous solution in which the ruthenium compound used in the above impregnation is dissolved (charged amount,
95% or more of the number of moles) can be supported by single-step impregnation, and a predetermined amount of ruthenium can be supported with a high dispersibility of 60% or more.

【0053】なお、上記のように、本発明では、ルテニ
ウム溶液の含浸操作の後、アンモニア水等のアルカリ水
溶液による不溶・固定化の操作を行うが、この不溶・固
定化の際に、担体上に担持されないルテニウム種とアル
カリ種との錯体(例えば、アンミン錯体《紅色》)を生
じることはなく、このことからも、本発明の活性アルミ
ナ複合体担体においては、ルテニウム担持が効率的に行
われていることが分かる。
As described above, in the present invention, after the ruthenium solution is impregnated, the insoluble / immobilizing operation is performed with an aqueous alkaline solution such as ammonia water. There is no formation of a complex of ruthenium species and alkali species (for example, ammine complex <reddish color>) that is not supported on the carrier. Therefore, in the activated alumina composite carrier of the present invention, ruthenium is efficiently supported. I understand that.

【0054】ルテニウムを不溶・固定化した担体は、還
元処理に先立ち、100℃以下、好ましくは90℃以
下、より好ましくは50℃以下で、減圧または常圧下で
乾燥することが望ましい。これは、触媒表面上の水酸化
ルテニウムの酸化を抑制するためである。還元処理の際
に酸化物が存在すると、還元度が不均一になること、酸
化物は還元され難いため酸化物のまま触媒表面に残存す
ること等が予想され、還元度の不均一や酸化物の残存
は、ルテニウムの分散性を損ねる原因になることがあ
る。従って、不溶・固定化の後、直ちに還元処理を行う
のではなく、上記のような低温度領域での乾燥を行うこ
とが好ましい。
The carrier in which ruthenium is insoluble / immobilized is desirably dried at 100 ° C. or lower, preferably 90 ° C. or lower, more preferably 50 ° C. or lower under reduced pressure or normal pressure prior to the reduction treatment. This is to suppress oxidation of ruthenium hydroxide on the catalyst surface. If an oxide is present during the reduction treatment, it is expected that the degree of reduction will be non-uniform, and that the oxide is difficult to be reduced and will remain as an oxide on the catalyst surface. Residue may impair the dispersibility of ruthenium. Therefore, it is preferable that the reduction treatment is not performed immediately after insolubilization / immobilization, but the drying is performed in the low temperature region as described above.

【0055】また、乾燥の際には、ヘリウム、アルゴン
等の希ガス、あるいは窒素等の不活性ガス気流中であれ
ば極めて理にかなうが、上記のように100℃以下で操
作すれば、空気中であっても酸化物の生成量は僅少であ
り問題にならない。空気中での操作では、乾燥温度は低
ければ低いほど、酸化物生成を抑制する点で有利になる
が、乾燥温度が低すぎると、乾燥時間が著しく長くなる
ため、現実的でない。乾燥時間は、乾燥温度、乾燥対象
物の量等の条件に応じて適宜選定すればよいが、通常
は、1〜20時間程度が好ましい。
Further, when drying, it is extremely reasonable to use a rare gas such as helium or argon, or an inert gas stream such as nitrogen, but if the operation is carried out at 100 ° C. or lower as described above, air will flow. Even in the middle, the amount of oxides produced is very small and does not pose a problem. In the operation in air, the lower the drying temperature is, the more advantageous it is in suppressing the oxide formation. However, when the drying temperature is too low, the drying time becomes extremely long, which is not practical. The drying time may be appropriately selected according to the conditions such as the drying temperature and the amount of the object to be dried, but is usually preferably about 1 to 20 hours.

【0056】このようにして得られるルテニウム担持触
媒を比較的低温で還元処理すると、含浸により均一に
(すなわち、高い分散状態で)担持させたルテニウム
が、そのままの状態(すなわち、分散性の高い状態)を
保つことができる。還元温度は、80〜500℃、好ま
しくは100〜480℃、より好ましくは120〜45
0℃である。このような比較的低い温度領域で還元した
場合、ルテニウムの高分散性を安定して保つことができ
る。
When the ruthenium-supported catalyst thus obtained is subjected to a reduction treatment at a relatively low temperature, the ruthenium uniformly supported by impregnation (that is, in a highly dispersed state) remains as it is (that is, in a highly dispersed state). ) Can be kept. The reduction temperature is 80 to 500 ° C, preferably 100 to 480 ° C, more preferably 120 to 45 ° C.
0 ° C. When reduced in such a relatively low temperature range, the high dispersibility of ruthenium can be stably maintained.

【0057】還元処理前のルテニウムは、水酸化物とし
て存在しており、ルテニウム水酸化物は、60〜80℃
程度の温度域でRu(metallic stat
e)まで還元される。従って、通常の水蒸気改質触媒で
は、700℃前後の高温での還元を必要とするのに対
し、本発明の触媒では、このように60〜80℃の極め
て低い温度で還元できる特徴を有し、担持金属(Ru)
の分散性を高く保つことができる。
Ruthenium before the reduction treatment exists as a hydroxide, and the ruthenium hydroxide is 60 to 80 ° C.
Ru 0 (metallic stat) in a temperature range of about
e) is reduced. Therefore, the ordinary steam reforming catalyst requires reduction at a high temperature of about 700 ° C., whereas the catalyst of the present invention has such a feature that it can be reduced at an extremely low temperature of 60 to 80 ° C. , Supported metal (Ru)
Can maintain high dispersibility.

【0058】分散性の低下は、シンタリング(焼結)に
よって起こるのが一般的である。シンタリングには、少
なくとも2つの原因を挙げることができる。1つは、担
体自体のシンタリングで、折角活性金属が高分散してい
ても、熱履歴による担体のシンタリングにより、活性金
属の粒子間隔が狭まり、分散性が低下する。もう1つ
は、活性金属自体のシンタリングによるものである。
The decrease in dispersibility is generally caused by sintering (sintering). Sintering can have at least two causes. One is the sintering of the carrier itself. Even if the active metal is highly dispersed, the sintering of the carrier by the heat history narrows the particle spacing of the active metal and lowers the dispersibility. The other is due to sintering of the active metal itself.

【0059】本発明の触媒では、担体の焼成温度を水蒸
気改質温度以上とすると共に、活性金属として融点が高
いルテニウム(金属Ruの融点は2450℃)を選択す
ることで、水蒸気改質反応中における担体および活性金
属の熱履歴を受け難くしている。
In the catalyst of the present invention, the temperature of calcination of the carrier is set to the steam reforming temperature or higher, and ruthenium (melting point of metal Ru is 2450 ° C.) having a high melting point is selected as the active metal, whereby the steam reforming reaction is performed. It makes the carrier and active metal in (3) difficult to receive the thermal history.

【0060】なお、本発明において、触媒の還元は、理
論的には、上記した60〜80℃と言う極く低い温度で
可能であるが、極めて微粒子状の活性金属の場合、極く
一部の活性点が熱履歴を受けることも考えられるため、
実プラントで長期間安定した触媒性能が得られるよう
に、上記の温度範囲(80〜500℃)とする。
In the present invention, the reduction of the catalyst can theoretically be carried out at the extremely low temperature of 60 to 80 ° C. mentioned above, but in the case of an extremely finely divided active metal, only a part thereof can be obtained. Since it is possible that the active points of
The above temperature range (80 to 500 ° C.) is set so that stable catalytic performance can be obtained for a long period in an actual plant.

【0061】還元用ガスとしては、水素ガス、水素・水
蒸気混合ガス、一酸化炭素等を用いることができ、中で
も、水素ガスや水素・水蒸気混合ガスが好ましく、水素
ガスが特に好ましい。還元時間は、還元温度、還元用ガ
スの通気量などの条件に応じて適宜選択すればよいが、
1〜20時間程度が実用的である。
As the reducing gas, hydrogen gas, hydrogen / steam mixed gas, carbon monoxide and the like can be used. Among them, hydrogen gas or hydrogen / steam mixed gas is preferable, and hydrogen gas is particularly preferable. The reduction time may be appropriately selected according to the conditions such as the reduction temperature and the gas flow rate of the reducing gas,
About 1 to 20 hours is practical.

【0062】以上のようにして得られる本発明の触媒
は、ルテニウム保持率が95%以上、比表面積が180
/g以上、一酸化炭素(以下、COと記すこともあ
る)吸着量が2.5ml/g以上、ルテニウム金属の分
散性が60%以上と極めて優れた値となる。これは、ル
テニウム金属活性点が触媒表面上に充分存在しているこ
と、および複合体担体が触媒表面上に充分露出している
こと(すなわち、微粒子ルテニウムが高分散状態で担持
された触媒では、担体の表面露出に与えるルテニウム粒
子の影響は小さく、担体が触媒表面に充分露出すること
となるのに対し、微粒子ルテニウムがシンタリング等に
より積層状や塊状になった触媒では、これら積層状や塊
状のルテニウムに覆われた分だけ、担体の表面露出が減
少する)を意味する。従って、水蒸気改質原料に含まれ
る硫黄分は、効果的に担体側に吸着・吸収される。仮
に、一部のルテニウムが被毒された場合や、運転条件の
変動等による触媒への負荷がかかった場合であっても、
活性点が多いため、触媒性能は長期間安定して維持され
る。
The catalyst of the present invention obtained as described above has a ruthenium retention of 95% or more and a specific surface area of 180.
m 2 / g or more, carbon monoxide (hereinafter sometimes referred to as CO) adsorption amount of 2.5 ml / g or more, and ruthenium metal dispersibility of 60% or more, which are extremely excellent values. This means that ruthenium metal active sites are sufficiently present on the catalyst surface, and that the composite carrier is sufficiently exposed on the catalyst surface (that is, in the catalyst in which fine particle ruthenium is supported in a highly dispersed state, The influence of ruthenium particles on the surface exposure of the carrier is small, and the carrier is sufficiently exposed on the catalyst surface, whereas the catalyst in which ruthenium fine particles are laminated or agglomerated by sintering etc. The surface exposure of the carrier is reduced by the amount covered with ruthenium. Therefore, the sulfur content contained in the steam reforming raw material is effectively adsorbed and absorbed on the carrier side. Even if some ruthenium is poisoned, or if the load on the catalyst is changed due to changes in operating conditions,
Due to the large number of active sites, the catalytic performance is stably maintained for a long time.

【0063】本発明におけるルテニウム分散性は、製品
触媒(還元処理後の触媒)の吸着COモル数のルテニウ
ムモル数に対する百分率であり、数2の式で表される。
また、ルテニウム保持率は、ICP分析により得られる
製品触媒に含まれるルテニウムモル数の含浸の際に用い
るルテニウム水溶液に含まれるルテニウムモル数に対す
る百分率であり、数2の式で表され、この数字が高いほ
ど無駄無く担持されていることを意味する。
The ruthenium dispersibility in the present invention is the percentage of the number of moles of adsorbed CO of the product catalyst (catalyst after the reduction treatment) with respect to the number of moles of ruthenium, and is represented by the formula (2).
Further, the ruthenium retention is a percentage of the number of moles of ruthenium contained in the aqueous ruthenium solution used in the impregnation of the ruthenium moles contained in the product catalyst obtained by the ICP analysis, and is expressed by the following equation. The higher the value is, the more efficiently it is carried.

【0064】[0064]

【数2】 [Equation 2]

【0065】すなわち、ルテニウム分散性(%)は、C
Oが金属Ru(Ru)に選択的に化学吸着(chem
isorption)する性質を利用し、触媒中に含ま
れるルテニウムの内、実際の触媒反応に関与できる活性
点(Ru)の割合を百分率で示したものである。従っ
て、シンタリングや蒸発乾固等によって表面から隠れた
ルテニウムや、金属の凝縮等によって表面に露出できな
いルテニウムがあれば、COの吸着は生じず、分散性の
値は低くなる。
That is, the ruthenium dispersibility (%) is C
O selectively chemisorbs to metal Ru (Ru 0 ) (chem
The percentage of the active sites (Ru) that can participate in the actual catalytic reaction among the ruthenium contained in the catalyst is shown in percentage by utilizing the property of isortion. Therefore, if there is ruthenium hidden from the surface due to sintering or evaporation to dryness, or ruthenium that cannot be exposed to the surface due to condensation of a metal or the like, adsorption of CO does not occur and the value of dispersibility decreases.

【0066】本発明の触媒では、1.5〜4重量%のル
テニウムの内、60%以上が反応に寄与できる活性点に
なる。これは、触媒表面上に数多くの活性点が存在して
いること、および活性アルミナ複合体担体も触媒表面に
充分露出していることを示している。従って、本発明の
触媒によれば、SNG製造を目的とした炭化水素の低温
水蒸気改質反応を、低S/C比の条件において、長期間
安定して持続することができる。また、原料中に硫黄分
が含まれていたり、S/C比や原料供給量が変動して
も、ルテニウムの分散性が60%以上あれば、活性点が
多いため、これらの影響は受け難く、触媒性能は損なわ
れ難い。
In the catalyst of the present invention, out of 1.5 to 4% by weight of ruthenium, 60% or more is an active site capable of contributing to the reaction. This indicates that many active sites exist on the catalyst surface and that the activated alumina composite carrier is also sufficiently exposed on the catalyst surface. Therefore, according to the catalyst of the present invention, the low-temperature steam reforming reaction of hydrocarbons for the purpose of producing SNG can be stably continued for a long time under the condition of a low S / C ratio. Further, even if the raw material contains sulfur, or the S / C ratio or the supply amount of the raw material fluctuates, if the dispersibility of ruthenium is 60% or more, there are many active sites, so that these are hardly affected. In addition, the catalyst performance is hardly impaired.

【0067】逆に、ルテニウム分散性が60%未満であ
ると、活性点数が少ないため、見掛けの反応速度は低下
する。また、活性アルミナ複合体担体が、触媒表面上に
露出し難くなるため、担体効果が薄れる。さらに、活性
点が少ないことから、原料中の硫黄分や運転条件の変動
等によって触媒性能が悪化することが懸念される。
On the contrary, if the ruthenium dispersibility is less than 60%, the apparent reaction rate is lowered because the number of active sites is small. Further, the active alumina composite carrier is less likely to be exposed on the surface of the catalyst, so that the carrier effect is reduced. Furthermore, since the number of active points is small, there is a concern that the catalytic performance may be deteriorated due to a change in the sulfur content in the raw material, operating conditions, and the like.

【0068】以上の本発明の触媒は、充分な機械的強度
を有すると共に、耐硫黄被毒性に優れ、平衡転化率に近
い良好な反応成績を示す。従って、本発明の触媒は、硫
黄化合物を含む原料であっても良好な水蒸気改質活性を
示す。
The above-described catalyst of the present invention has sufficient mechanical strength, is excellent in sulfur poisoning resistance, and exhibits good reaction results close to equilibrium conversion. Therefore, the catalyst of the present invention exhibits good steam reforming activity even with a raw material containing a sulfur compound.

【0069】本発明の触媒により高カロリーガスの製造
を行う際の原料の主成分となる炭化水素としては、炭素
数2〜16、好ましくは2〜10、より好ましくは3〜
8を用いるのがよい。反応温度は350〜500℃、好
ましくは400〜450℃、反応圧力は20kg/cm
G以下、好ましくは常圧〜15kg/cmG、より
好ましくは8〜10kg/cmG、GHSVは600
〜1200(v/v)h−1とするのが好適である。反
応系に加える水蒸気は、S/C比で0.7〜10となる
量が好ましい。反応方式は、固定床あるいは移動床反応
装置を利用するバッチ式、半連続式、あるいは連続式操
作が好ましい。
The hydrocarbon as the main component of the raw material when producing a high-calorie gas by the catalyst of the present invention has 2 to 16 carbon atoms, preferably 2 to 10 carbon atoms, more preferably 3 to 10 carbon atoms.
8 is preferably used. The reaction temperature is 350 to 500 ° C, preferably 400 to 450 ° C, and the reaction pressure is 20 kg / cm.
2 G or less, preferably normal pressure to 15 kg / cm 2 G, more preferably 8 to 10 kg / cm 2 G, GHSV is 600
It is preferably set to 1200 (v / v) h −1 . The amount of steam added to the reaction system is preferably 0.7 to 10 in terms of S / C ratio. The reaction system is preferably a batch system, a semi-continuous system, or a continuous system using a fixed-bed or moving-bed reactor.

【0070】[0070]

【実施例】以下の実施例において、生成物の分析は、ス
テンレス(SUS)製管(内径3mmφ×2m)に、6
0〜80メッシュの充填剤(Unibeads−C、G
Lサイエンス社製商品名)を充填した分離カラムを取付
けた、熱伝導度型検出器(TCD)付きガスクロマトグ
ラフ(GC−9A、島津製作所製商品名)により行っ
た。担体および触媒の比表面積ならびに細孔容積は、表
面積測定装置(ベルソープ28、ベルジャパン社製商品
名)により、CO吸着量は、TCDガスクロマトグラフ
を内蔵したガス自動吸着装置(R6015,大倉理研製
商品名)により測定した。触媒の破壊強度(DWL:d
ead weight load)は、木屋式硬度計
(木屋製作所製)にて測定した。触媒のルテニウム担持
量は、誘導結合プラズマ発光分析(ICP分析)によっ
て確認した。
EXAMPLES In the following examples, the products were analyzed using stainless steel (SUS) tubes (inner diameter 3 mmφ × 2 m).
0-80 mesh filler (Unibeads-C, G
It was carried out by a gas chromatograph (GC-9A, manufactured by Shimadzu Corporation) equipped with a thermal conductivity detector (TCD) equipped with a separation column filled with L Science (trade name) manufactured by L Science Co., Ltd. The specific surface area and pore volume of the support and the catalyst were determined by a surface area measuring device (Bellsoap 28, trade name of Bell Japan Co.), and the amount of CO adsorbed was measured by an automatic gas adsorption device (R6015, manufactured by Okura Riken Co., Ltd. with a TCD gas chromatograph) Name). Catalyst breaking strength (DWL: d
The head weight was measured by a Kiya type hardness tester (manufactured by Kiya Seisakusho). The amount of ruthenium supported on the catalyst was confirmed by inductively coupled plasma emission analysis (ICP analysis).

【0071】実施例1 炭酸セリウム八水和物(Ce(CO・8H
O,関東化学製)粉末6.6g、水酸化アルミニウム
無水物(Al(OH),関東化学製)粉末69.6
g、および酒石酸(C)粉末17.5gを、
メノウ乳鉢にて充分混合した。この粉末(200メッシ
ュ)を打錠成型器にて円柱状(ペレット)に成型し、マ
ッフル炉を用い空気中で500℃にて3時間焼成して担
体ペレットを得た。なお、生成中に発生したガスは、マ
ッフル炉に排気管を設け水流ポンプを用いてドラフトチ
ャンバー内に排気した。このようにして得られた複合体
担体の比表面積は230m/g、細孔容積は0.35
ml/gであった。
[0071] Example 1 of cerium carbonate octahydrate (Ce 2 (CO 3) 3 · 8H
2 O, manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) powder 6.6 g, anhydrous aluminum hydroxide (Al (OH) 3 , manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) powder 69.6
g, and 17.5 g of tartaric acid (C 4 H 6 O 6 ) powder,
Mix thoroughly in an agate mortar. This powder (200 mesh) was molded into a columnar shape (pellets) with a tablet molding machine, and was fired in a muffle furnace in air at 500 ° C. for 3 hours to obtain carrier pellets. The gas generated during the generation was exhausted into the draft chamber using a water pump provided with an exhaust pipe in the muffle furnace. The specific surface area of the composite carrier thus obtained was 230 m 2 / g, and the pore volume was 0.35.
ml / g.

【0072】三塩化ルテニウム一水和物(三津和化学
製、ルテニウム含量44〜45wt%)3gを水に溶解
して100mlとし、この水溶液25ml中に上記の担
体ペレット22.1gを室温で1時間浸漬した。水溶液
から取り出したペレットを、残液除去後、ロータリーエ
バポレーターによる約2.7kPa(約20mmHg)
程度の真空下で、赤外線式ホットプレートで約40℃に
加温しながら水分を除いた。このペレットを、約1リッ
トルの7〜10Nアンモニア水中(市販試薬特級の約2
倍希釈)に移し、30℃に保ちつつ、スターラーで2時
間ゆっくり撹拌し、ルテニウムを不溶・固定化した。こ
のペレットを、ブフナー漏斗を用いてアンモニア水中か
ら回収した。
3 g of ruthenium trichloride monohydrate (manufactured by Mitsuwa Chemical Co., Ltd., ruthenium content: 44 to 45 wt%) was dissolved in water to make 100 ml, and 22.1 g of the above carrier pellets was added to 25 ml of this aqueous solution at room temperature for 1 hour. Soaked. Pellets taken out of the aqueous solution are removed by residual liquid, and then about 2.7 kPa (about 20 mmHg) by a rotary evaporator.
The water was removed while heating to about 40 ° C. with an infrared hot plate under a degree of vacuum. This pellet is mixed with about 1 liter of 7 to 10N aqueous ammonia (about 2 liters of a special grade of commercial reagent).
(Double dilution), and the mixture was slowly stirred with a stirrer for 2 hours while maintaining the temperature at 30 ° C. to insoluble and fix ruthenium. The pellet was recovered from aqueous ammonia using a Buchner funnel.

【0073】回収したペレットは、純水(イオン交換
水)で充分洗浄した。洗浄は、濾液の一部に希硝酸銀水
溶液を滴下し、塩化銀の白濁が生じなくなるまで行っ
た。洗浄したペレットは、真空乾燥器中40〜45℃で
8〜10時間乾燥した。乾燥後のペレット10mlを、
通常の加圧流通式反応装置に充填し、圧力0.78MP
a(8kg/cmG)、還元温度450℃、GHSV
900(v/v)h−1で8時間、マスフローコントロ
ーラーで流量調節した水素で還元し、触媒Aを得た。
The recovered pellets were thoroughly washed with pure water (ion exchanged water). The washing was carried out by dropping a dilute silver nitrate aqueous solution on a part of the filtrate until the cloudiness of silver chloride did not occur. The washed pellets were dried in a vacuum oven at 40-45 ° C for 8-10 hours. 10 ml of dried pellets
Packed in a normal pressure flow reactor, pressure 0.78MP
a (8 kg / cm 2 G), reduction temperature 450 ° C., GHSV
It was reduced at 900 (v / v) h −1 for 8 hours with hydrogen whose flow rate was adjusted by a mass flow controller to obtain a catalyst A.

【0074】触媒Aは、ルテニウム1.5wt%,酸化
セリウム7.5wt%、残りアルミナからなり、比表面
積は225m/g,破壊強度(DWL)は24.0k
gであった。CO吸着量は2.7ml/g(STP:標
準状態換算値)であった。ルテニウムを担持しないアル
ミナ担体のみにはCO吸着が見られないことから、この
値はルテニウム上への吸着量を示していると言える。ル
テニウム分散性は、数2の式を用いて計算した結果、8
0%であった。ルテニウム担持の際に用いた三塩化ルテ
ニウム溶液(以下、仕込液)中のルテニウムモル数
(3.35×10−3)と、ICP分析結果から求めた
還元後触媒上に担持されているルテニウムモル数(3.
32×10−3)とから、 仕込液に含まれるルテニウ
ムの99%(保持率)が触媒上に担持されたことが判
る。以上の触媒Aの性状を表1にまとめて示した。
The catalyst A is composed of ruthenium (1.5 wt%), cerium oxide (7.5 wt%) and the remaining alumina, and has a specific surface area of 225 m 2 / g and a breaking strength (DWL) of 24.0 k.
g. The CO adsorption amount was 2.7 ml / g (STP: standard state converted value). Since CO adsorption is not observed only on the alumina carrier which does not support ruthenium, it can be said that this value indicates the adsorption amount on ruthenium. The ruthenium dispersibility was calculated by using the formula 2 and was 8
It was 0%. The number of moles of ruthenium in the ruthenium trichloride solution (hereinafter referred to as the charge liquid) used for supporting ruthenium (3.35 × 10 −3 ), and the amount of ruthenium supported on the post-reduction catalyst obtained from ICP analysis results. Number (3.
From 32 × 10 −3 ), it can be seen that 99% (retention rate) of ruthenium contained in the charged solution was supported on the catalyst. The properties of Catalyst A are summarized in Table 1.

【0075】次に、触媒Aを充填した反応器に、市販L
PGガス(コスモ石油社製商品名、コスモブタンシルバ
ーC:3vol%,iso−C:32vol%,n
−C:65vol%)に硫化水素を10ppm添加し
たものを、水蒸気と共に導入し、該LPGガスの水蒸気
改質反応を行いSNGの製造を行った。反応条件は、圧
力8kg/cmG(0.78MPa),反応温度45
0℃,GHSV600(v/v)h−1,S/C比1で
行った。反応結果を表2に示した。
Next, the reactor filled with catalyst A was charged with commercially available L
PG gas (Cosmo Oil Corporation, trade name, Cosmo butane Silver C 3: 3vol%, iso- C 4: 32vol%, n
-C 4: to 65 vol%) those of hydrogen sulfide were added 10 ppm, is introduced together with steam, was produced SNG performs steam reforming reaction of the LPG gas. The reaction conditions are a pressure of 8 kg / cm 2 G (0.78 MPa) and a reaction temperature of 45.
It carried out at 0 degreeC, GHSV600 (v / v) h- 1 , and S / C ratio 1. The reaction results are shown in Table 2.

【0076】実施例2 炭酸セリウム八水和物粉末6.6g、水酸化アルミニウ
ム無水物粉末69.0gおよび酒石酸(実施例1で使用
したものと同じ)粉末14.8gを使用する以外は、実
施例1と同様にして複合体担体(ペレット)を調製し
た。得られた複合体担体の比表面積は236m/g、
細孔容積は0.40ml/gであった。
Example 2 Example 2 except that 6.6 g of cerium carbonate octahydrate powder, 69.0 g of aluminum hydroxide anhydrous powder and 14.8 g of tartaric acid (same as used in Example 1) powder were used. A composite carrier (pellet) was prepared in the same manner as in Example 1. The specific surface area of the obtained composite carrier is 236 m 2 / g,
The pore volume was 0.40 ml / g.

【0077】上記の担体ペレット22gに、三塩化ルテ
ニウム一水和物(実施例1で使用したものと同じ)1.
15gを含む水25mlを浸漬した以外は、実施例1と
同様にして触媒Bを調製した。触媒Bは、ルテニウム
2.3wt%,酸化セリウム7.5wt%、残りアルミ
ナからなり、破壊強度23.7kg、比表面積225m
/g、ルテニウム保持率99.0%、CO吸着量4.
1ml/g(STP)、ルテニウム分散性80%であっ
た。触媒Bの性状を表1にまとめて示し、触媒Bを用い
て行った実施例1と同様の水蒸気改質反応の結果を表2
に示した。
22 g of the above carrier pellets were mixed with ruthenium trichloride monohydrate (the same as that used in Example 1).
A catalyst B was prepared in the same manner as in Example 1 except that 25 ml of water containing 15 g was immersed. Catalyst B consists of 2.3 wt% ruthenium, 7.5 wt% cerium oxide, and the balance alumina, and has a breaking strength of 23.7 kg and a specific surface area of 225 m.
2 / g, ruthenium retention rate 99.0%, CO adsorption amount 4.
1 ml / g (STP), ruthenium dispersibility was 80%. The properties of catalyst B are summarized in Table 1, and the results of the steam reforming reaction similar to that of Example 1 performed using catalyst B are shown in Table 2.
It was shown to.

【0078】実施例3 炭酸イットリウム(Y(CO,和光純薬製)粉
末4.4g、水酸化アルミニウム無水物(実施例1で使
用したものと同じ)粉末70.4g、および酒石酸(実
施例1で使用したものと同じ)粉末0.5gを、メノウ
乳鉢にて充分混合した。この粉末(100メッシュ)を
用いる以外は、実施例1と同様にして担体(ペレット)
を調製した。得られた複合体担体の比表面積は225m
/g、細孔容積は0.33ml/gであった。
Example 3 Yttrium carbonate (Y 2 (CO 3 ) 3 , manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) powder 4.4 g, aluminum hydroxide anhydride (same as used in Example 1) powder 70.4 g, and tartaric acid 0.5 g of powder (same as used in Example 1) was thoroughly mixed in an agate mortar. Carrier (pellet) in the same manner as in Example 1 except that this powder (100 mesh) was used.
Was prepared. The specific surface area of the obtained composite carrier is 225 m
2 / g, and the pore volume was 0.33 ml / g.

【0079】上記の担体ペレット22.2gを使用する
以外は、実施例2と同様にして触媒Cを調製した。触媒
Cは、ルテニウム2.3wt%,酸化イットリウム5w
t%、残りアルミナからなり、破壊強度24.5kg、
比表面積216m/g、ルテニウム保持率99.1
%、CO吸着量4.0ml/g(STP)、ルテニウム
分散性78%であった。触媒Cの性状を表1にまとめて
示し、触媒Cを用いて行った実施例1と同様の水蒸気改
質反応の結果を表2に示した。
Catalyst C was prepared in the same manner as in Example 2 except that 22.2 g of the above carrier pellets were used. Catalyst C is ruthenium 2.3 wt%, yttrium oxide 5w
t%, the rest consisting of alumina, breaking strength 24.5 kg,
Specific surface area 216 m 2 / g, ruthenium retention rate 99.1
%, CO adsorption amount 4.0 ml / g (STP), and ruthenium dispersibility 78%. The properties of Catalyst C are summarized in Table 1, and the results of the same steam reforming reaction as in Example 1 performed using Catalyst C are shown in Table 2.

【0080】実施例4 炭酸ランタン(La(CO,和光純薬製)粉末
8.4g、水酸化アルミニウム無水物(実施例1で使用
したものと同じ)粉末65.0g、および酒石酸(実施
例1で使用したものと同じ)粉末3.5gを、メノウ乳
鉢にて充分混合した。この粉末(50メッシュ)を用い
る以外は、実施例1と同様にして担体(ペレット)を調
製した。得られた複合体担体の比表面積は221m
g、細孔容積は0.38ml/gであった。
Example 4 8.4 g of lanthanum carbonate (La 2 (CO 3 ) 3 , manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) powder, 65.0 g of anhydrous aluminum hydroxide (the same as that used in Example 1) powder, and tartaric acid 3.5 g of powder (same as that used in Example 1) was thoroughly mixed in an agate mortar. A carrier (pellet) was prepared in the same manner as in Example 1 except that this powder (50 mesh) was used. The specific surface area of the obtained composite carrier is 221 m 2 /
g, the pore volume was 0.38 ml / g.

【0081】この担体22.2gに、三塩化ルテニウム
一水和物(実施例1で使用したものと同じ)1.56g
を含む水25mlを浸漬した以外は、実施例1と同様に
して触媒Dを調製した。触媒Dは、ルテニウム3wt
%,酸化ランタン12wt%、残りアルミナからなり、
破壊強度23.1kg、比表面積210m2/g、ルテ
ニウム保持率96.7%、CO吸着量4.7ml/g
(STP)、ルテニウム分散性70%であった。触媒D
の性状を表1にまとめて示し、触媒Dを用いて行った実
施例1と同様の水蒸気改質反応の結果を表2に示した。
To 22.2 g of this carrier, 1.56 g of ruthenium trichloride monohydrate (same as used in Example 1)
A catalyst D was prepared in the same manner as in Example 1 except that 25 ml of water containing Catalyst D is ruthenium 3 wt
%, Lanthanum oxide 12% by weight, and the balance alumina.
Breaking strength 23.1 kg, specific surface area 210 m2 / g, ruthenium retention 96.7%, CO adsorption 4.7 ml / g
(STP), ruthenium dispersibility was 70%. Catalyst D
The properties of the above are collectively shown in Table 1, and the results of the steam reforming reaction similar to that of Example 1 performed using the catalyst D are shown in Table 2.

【0082】実施例5 炭酸マグネシウム(MgCO,和光純薬製)粉末1
2.5g、水酸化アルミニウム無水物(実施例1で使用
したものと同じ)粉末64.3g、および酒石酸(実施
例1で使用したものと同じ)粉末24.8gを、メノウ
乳鉢にて充分混合した。この粉末(100メッシュ)を
用いる以外は、実施例1と同様にして担体(ペレット)
を調製した。得られた複合体担体の比表面積は205m
/g、細孔容積は0.37ml/gであった。
Example 5 Magnesium carbonate (MgCO 3 , manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) powder 1
2.5 g, anhydrous aluminum hydroxide (the same as that used in Example 1) powder 64.3 g, and tartaric acid (the same as that used in Example 1) powder 24.8 g were thoroughly mixed in an agate mortar. did. Carrier (pellet) in the same manner as in Example 1 except that this powder (100 mesh) was used.
Was prepared. The specific surface area of the obtained composite carrier is 205 m
2 / g, and the pore volume was 0.37 ml / g.

【0083】この担体22gに、三塩化ルテニウム一水
和物(実施例1で使用したものと同じ)2.10gを含
む水25mlを浸漬した以外は、実施例1と同様にして
触媒Eを調製した。触媒Eは、ルテニウム4wt%,酸
化マグネシウム12wt%、残りアルミナからなり、破
壊強度23.7kg、比表面積185m/g、ルテニ
ウム保持率95.2%、CO吸着量5.4ml/g(S
TP)、ルテニウム分散性61%であった。触媒Eの性
状を表1にまとめて示し、触媒Eを用いて行った実施例
1と同様の水蒸気改質反応の結果を表2に示した。
A catalyst E was prepared in the same manner as in Example 1 except that 25 g of water containing 2.10 g of ruthenium trichloride monohydrate (the same as that used in Example 1) was immersed in 22 g of this carrier. did. The catalyst E was composed of 4 wt% of ruthenium, 12 wt% of magnesium oxide, and the remaining alumina, and had a breaking strength of 23.7 kg, a specific surface area of 185 m 2 / g, a ruthenium retention rate of 95.2%, and a CO adsorption amount of 5.4 ml / g (S
TP), and ruthenium dispersibility was 61%. The properties of catalyst E are summarized in Table 1, and the results of the steam reforming reaction similar to that of Example 1 performed using catalyst E are shown in Table 2.

【0084】実施例6 炭酸バリウム(BaCO,和光純薬製)粉末12.9
g、水酸化アルミニウム無水物(実施例1で使用したも
のと同じ)粉末58.1g、および酒石酸(実施例1で
使用したものと同じ)粉末35.1gを、メノウ乳鉢に
て充分混合した。この粉末(200メッシュ)を用いる
以外は、実施例1と同様にして担体(ペレット)を調製
した。得られた複合体担体の比表面積は193m
g、細孔容積は0.31ml/gであった。
Example 6 Barium carbonate (BaCO 3 , manufactured by Wako Pure Chemical Industries) powder 12.9
g, aluminum hydroxide anhydrous (the same as that used in Example 1) powder 58.1 g, and tartaric acid (the same as that used in Example 1) powder 35.1 g were thoroughly mixed in an agate mortar. A carrier (pellet) was prepared in the same manner as in Example 1 except that this powder (200 mesh) was used. The specific surface area of the obtained composite carrier was 193 m 2 /
g, the pore volume was 0.31 ml / g.

【0085】この担体22.1gを用いる以外は、実施
例5と同様にして触媒Fを調製した。触媒Fは、ルテニ
ウム4wt%,酸化バリウム20wt%、残りアルミナ
からなり、破壊強度24.5kg、比表面積181m
/g、ルテニウム保持率95.1%、CO吸着量5.3
ml/g(STP)、ルテニウム分散性60%であっ
た。触媒Fの性状を表1にまとめて示し、触媒Fを用い
て行った実施例1と同様の水蒸気改質反応の結果を表2
に示した。
A catalyst F was prepared in the same manner as in Example 5 except that 22.1 g of this carrier was used. The catalyst F is composed of 4 wt% of ruthenium, 20 wt% of barium oxide and the rest of alumina, and has a breaking strength of 24.5 kg and a specific surface area of 181 m 2.
/ G, ruthenium retention rate 95.1%, CO adsorption amount 5.3
ml / g (STP), ruthenium dispersibility was 60%. The properties of the catalyst F are summarized in Table 1, and the results of the steam reforming reaction similar to that of Example 1 performed using the catalyst F are shown in Table 2.
It was shown to.

【0086】実施例7 実施例2と同様にして複合体担体を得た。この複合担体
の比表面積は230m/g、細孔容積は0.35ml
/gであった。還元温度を80℃とした以外は、実施例
2と同様にして触媒Gを調製した。触媒Gは、ルテニウ
ム2.3wt%,酸化セリウム7.5wt%、残りアル
ミナからなり、破壊強度23.6kg、比表面積226
/g、ルテニウム保持率99%、CO吸着量4.1
ml/g(STP)、ルテニウム分散性80%であっ
た。触媒Gの性状を表1にまとめて示し、触媒Gを用い
て行った実施例1と同様の水蒸気改質反応の結果を表2
に示した。
Example 7 A composite carrier was obtained in the same manner as in Example 2. The specific surface area of this composite carrier is 230 m 2 / g, and the pore volume is 0.35 ml.
/ G. A catalyst G was prepared in the same manner as in Example 2 except that the reduction temperature was 80 ° C. The catalyst G is composed of 2.3 wt% ruthenium, 7.5 wt% cerium oxide and the rest alumina, and has a breaking strength of 23.6 kg and a specific surface area of 226.
m 2 / g, ruthenium retention rate 99%, CO adsorption amount 4.1
ml / g (STP), ruthenium dispersibility was 80%. The properties of catalyst G are summarized in Table 1, and the results of the steam reforming reaction similar to that of Example 1 performed using catalyst G are shown in Table 2.
It was shown to.

【0087】比較例1 アルミナ(Al,アルミニウムオキシド90,T
ype 1,Merck社製)粉末48.5gを3.2
mmφペレットに打錠成形し、実施例1と同様にして焼
成し、比表面積110m/g、細孔容積0.18ml
/gのアルミナ担体を得た。この担体22.3gに、三
塩化ルテニウム一水和物(実施例1で使用したものと同
じ)1.75gを含む水25mlを浸漬し、残液除去
後、純水で洗浄し、110℃で5時間乾燥して、触媒H
を調製した。触媒Hは、ルテニウム2.3wt.%,残
りアルミナからなり、破壊強度23.7kg、比表面積
52m/g、ルテニウム保持率75.4%、CO吸着
量1.9ml/g(STP)、ルテニウム分散性38%
であった。触媒Hの性状を表1にまとめて示し、触媒H
を用いて行った実施例1と同様の水蒸気改質反応の結果
を表2に示した。
Comparative Example 1 Alumina (Al 2 O 3 , aluminum oxide 90, T
3.2, powder 48.5 g)
It was tabletted into mmφ pellets and fired in the same manner as in Example 1 to give a specific surface area of 110 m 2 / g and a pore volume of 0.18 ml.
/ G of alumina carrier was obtained. 25 ml of water containing 1.75 g of ruthenium trichloride monohydrate (the same as that used in Example 1) was immersed in 22.3 g of this carrier, and after removing the residual liquid, it was washed with pure water and at 110 ° C. After drying for 5 hours, catalyst H
Was prepared. The catalyst H was ruthenium 2.3 wt. %, Consisting of remaining alumina, fracture strength 23.7 kg, specific surface area 52 m 2 / g, ruthenium retention rate 75.4%, CO adsorption amount 1.9 ml / g (STP), ruthenium dispersibility 38%
Met. The properties of the catalyst H are shown in Table 1 collectively.
Table 2 shows the results of the steam reforming reaction similar to that of Example 1 performed using

【0088】表2に示した転化率および選択率は、数3
に示す式より算出した。
The conversion rate and selectivity shown in Table 2 are obtained by
Calculated from the formula shown in

【0089】[0089]

【数3】 (Equation 3)

【0090】[0090]

【表1の1】 [Table 1-1]

【0091】[0091]

【表1の2】 [Table 1-2]

【0092】[0092]

【表2の1】 [1 of Table 2]

【0093】[0093]

【表2の2】 [Table 2-2]

【0094】表2から明らかなように、従来の触媒を用
いた比較例1では、転化率が低い。これは、触媒調製時
の打錠成形段階や焼成段階で、担体の比表面積の縮小や
細孔の閉塞が起こることおよび、所望量のルテニウムが
高分散担持できないことが影響したためである。
As is clear from Table 2, the conversion rate is low in Comparative Example 1 using the conventional catalyst. This is because the specific surface area of the carrier was reduced and pores were clogged and the desired amount of ruthenium could not be carried in a highly dispersed state during the tableting step or firing step during catalyst preparation.

【0095】表1から明らかなように、実施例1〜6
は、ルテニウム分散性が、比較例1に対し、いずれも約
2倍と高くなっている。また、ルテニウム保持率も、実
施例1〜6は、比較例1に対し、いずれも30%も向上
している。これらから、従来の触媒では、触媒表面にル
テニウムや還元され難い酸化ルテニウムが蒸発乾固した
状態で存在しており、この結果、ルテニウム間距離が近
接し、触媒活性を示さない酸化ルテニウム若しくは塩化
ルテニウムが存在していると考えられる。
As is clear from Table 1, Examples 1 to 6
Has a ruthenium dispersibility that is about twice as high as that of Comparative Example 1. Further, the ruthenium retention rate in each of Examples 1 to 6 is improved by 30% as compared with Comparative Example 1. From these, in conventional catalysts, ruthenium and ruthenium oxide, which are difficult to reduce, exist on the surface of the catalyst in a dry state.As a result, the distance between ruthenium is close and ruthenium oxide or ruthenium chloride that does not show catalytic activity is present. Is believed to exist.

【0096】以上のことは、従来の触媒では、触媒表面
の活性点が少ない上、担体成分も触媒表面上に充分露出
しておらず担体効果が少ない。従って、硫黄分による被
毒が生じ易く、硫黄被毒に起因する炭素析出が進行し、
比較例1の選択性が低くなることを意味する。
As described above, the conventional catalyst has few active points on the catalyst surface, and the carrier component is not sufficiently exposed on the catalyst surface, so that the carrier effect is small. Therefore, poisoning due to sulfur content easily occurs, carbon deposition due to sulfur poisoning proceeds,
This means that the selectivity of Comparative Example 1 is low.

【0097】これに対して、本発明の触媒では、比表面
積が広い上、担体上にルテニウムが高分散担持されてい
るため、活性点数が多く、担体効果も充分発揮され、触
媒性能が安定することが明らかである。しかも、本発明
の触媒では、未担持ルテニウム分に起因するルテニウム
錯体(アンミン錯体)が濾液中に見られないことから、
ルテニウム保持率が高いことが判り、出発原料が無駄無
く活性点として担持できることも明らかである。従っ
て、本発明の触媒を用いれば、運転条件の変動等に対す
る充分な対応ができ、長期間安定したSNGの製造がで
きる。
On the other hand, in the catalyst of the present invention, since the specific surface area is wide and ruthenium is highly dispersed and supported on the carrier, the number of active sites is large, the carrier effect is sufficiently exhibited, and the catalyst performance is stable. It is clear. Moreover, in the catalyst of the present invention, since the ruthenium complex (ammine complex) due to the unsupported ruthenium content is not found in the filtrate,
It is clear that the ruthenium retention rate is high, and it is also clear that the starting material can be supported as an active site without waste. Therefore, when the catalyst of the present invention is used, it is possible to sufficiently cope with fluctuations in operating conditions and the like, and it is possible to stably produce SNG for a long time.

【0098】[0098]

【発明の効果】本発明によれば、実用レベルの強度を有
すると共に、耐硫黄性能と耐炭素析出性能をも兼ね備え
た触媒を提供することができるため、炭化水素からSN
Gを製造する工業的プロセスにおいて、高選択率、高転
化率の優れた反応成績を長期間持続させることができ
る。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, it is possible to provide a catalyst having a practical level of strength and having both sulfur resistance and carbon precipitation resistance.
In the industrial process for producing G, excellent reaction results with high selectivity and high conversion can be maintained for a long period of time.

フロントページの続き (72)発明者 吉澤 隆 埼玉県幸手市権現堂1134−2 株式会社コ スモ総合研究所研究開発センター内Front Page Continuation (72) Inventor Takashi Yoshizawa 1134-2 Gongendo, Satte City, Saitama Cosmo Research Institute Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)水酸化アルミニウム、(b)周期
表2族、3族およびランタノイド金属よりなる群から選
択される少なくとも1種の炭酸塩、および(c)オキシ
酸を原料として成型した担体基材を450〜600℃で
焼成して得た活性アルミナ複合体担体に、ルテニウムを
1.5〜4重量%担持し、80〜500℃で還元処理し
てなり、ルテニウム分散性が60%以上であることを特
徴とする高カロリーガス製造用触媒。
1. Molded from (a) aluminum hydroxide, (b) at least one carbonate selected from the group consisting of groups 2 and 3 of the periodic table and lanthanoid metals, and (c) oxyacid as a raw material. The activated alumina composite carrier obtained by firing the carrier substrate at 450 to 600 ° C. carries 1.5 to 4% by weight of ruthenium and is subjected to a reduction treatment at 80 to 500 ° C., and has a ruthenium dispersibility of 60%. The above is a catalyst for producing high-calorie gas.
【請求項2】 還元処理後の触媒上へのルテニウム保持
率が95%以上であることを特徴とする請求項1記載の
高カロリーガス製造用触媒。
2. The catalyst for producing high-calorie gas according to claim 1, wherein the retention rate of ruthenium on the catalyst after the reduction treatment is 95% or more.
【請求項3】 還元処理後の触媒の比表面積が180m
/g以上であることを特徴とする請求項1記載の高カ
ロリーガス製造用触媒。
3. The specific surface area of the catalyst after the reduction treatment is 180 m
The catalyst for producing a high-calorie gas according to claim 1, which has a content of 2 / g or more.
【請求項4】 (a)水酸化アルミニウム、(b)周期
表2族、3族およびランタノイド金属よりなる群から選
択される少なくとも1種の炭酸塩、(c)オキシ酸を原
料として成型した担体基材を450〜600℃で焼成し
て得た活性アルミナ複合体担体に、ルテニウムを1.5
〜4重量%担持した後、アルカリ水溶液にてルテニウム
を不溶・固定化し、次いで80〜500℃で還元処理
し、ルテニウム分散性が60%以上であることを特徴と
する高カロリーガス製造用触媒の製法。
4. A carrier formed by using (a) aluminum hydroxide, (b) at least one carbonate selected from the group consisting of Groups 2 and 3 of the Periodic Table and lanthanoid metals, and (c) an oxyacid as a raw material. Ruthenium is added to the activated alumina composite support obtained by firing the base material at 450 to 600 ° C.
Of 4 to 4% by weight, ruthenium is insoluble and fixed in an alkaline aqueous solution, and then reduction treatment is carried out at 80 to 500 ° C., so that the ruthenium dispersibility is 60% or more. Manufacturing method.
【請求項5】 還元処理に先立ち、100℃以下で、減
圧または常圧下で乾燥することを特徴とする請求項4記
載の高カロリーガス製造用触媒の製法。
5. The method for producing a catalyst for producing a high-calorie gas according to claim 4, wherein the reduction treatment is dried at 100 ° C. or lower under reduced pressure or normal pressure.
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