JPH0929097A - Steam reforming catalyst of hydrocarbon - Google Patents

Steam reforming catalyst of hydrocarbon

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Publication number
JPH0929097A
JPH0929097A JP7185182A JP18518295A JPH0929097A JP H0929097 A JPH0929097 A JP H0929097A JP 7185182 A JP7185182 A JP 7185182A JP 18518295 A JP18518295 A JP 18518295A JP H0929097 A JPH0929097 A JP H0929097A
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JP
Japan
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catalyst
component
ruthenium
magnesium
zirconium
Prior art date
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Application number
JP7185182A
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Japanese (ja)
Inventor
Hironobu Maeno
弘宣 前野
Hiroto Matsumoto
寛人 松本
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Idemitsu Kosan Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Kosan Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0929097A publication Critical patent/JPH0929097A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a steam reforming catalyst of hydrocarbon markedly excellent in activity per supported ruthenium, having high activity and excellent in heat resistance capable of keeping high activity even at high temp. at a time of baking or reaction. SOLUTION: This catalyst is constituted by adding ruthenium, zirconium and magnesium components to an α-alumina carrier and characterized by that the content of the magnesium component is 0.5-20wt.% in terms of magnesium metal and an Mg/Zr mol ratio is 0.5-5.0.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、炭化水素の水蒸気
改質用触媒に関し、詳しくは、ルテニウムを活性成分と
し、高活性で耐熱性に優れ、各種水素製造プロセス、特
に燃料電池に組込まれた水素製造プロセスに好適に適用
される炭化水素の水蒸気改質用触媒に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydrocarbon steam reforming catalyst, and more particularly to a catalyst having ruthenium as an active ingredient, which has high activity and excellent heat resistance, and has been incorporated into various hydrogen production processes, particularly fuel cells. The present invention relates to a hydrocarbon steam reforming catalyst suitably applied to a hydrogen production process.

【0002】[0002]

【従来の技術】ルテニウム成分を含有する炭化水素の水
蒸気改質用触媒は、高活性でかつ低スチーム/カーボン
比の運転条件下でも耐炭素析出性に優れるという優れた
触媒性能を示すことから、最近は、低スチーム/カーボ
ン比の運転条件下で長寿命の水蒸気改質用触媒を必要と
する燃料電池に広く用いられている。そのためには、高
活性で、耐熱性に優れた触媒の開発が要望されている。
2. Description of the Prior Art A catalyst for steam reforming of hydrocarbons containing a ruthenium component exhibits excellent catalytic performance that is highly active and excellent in carbon deposition resistance even under operating conditions of low steam / carbon ratio. Recently, it has been widely used in fuel cells that require a long-life steam reforming catalyst under low steam / carbon ratio operating conditions. For that purpose, development of a catalyst having high activity and excellent heat resistance has been demanded.

【0003】ルテニウムは貴金属であるので、これを含
有する触媒は一般的に高価なものとなる。従って、ルテ
ニウム成分を含有する触媒の工業的な使用を普及させる
ためには、触媒性能のみならず、触媒価格を低減させる
必要がある。
Since ruthenium is a noble metal, catalysts containing it are generally expensive. Therefore, in order to popularize the industrial use of the catalyst containing the ruthenium component, it is necessary to reduce not only the catalyst performance but also the catalyst price.

【0004】ルテニウム成分を含有する触媒に関して、
特開平5−220397号公報にはアルカリ土類金属ア
ルミネートを含む酸化アルミニウムにジルコニアゾルを
前駆体とする酸化ジルコニウムとルテニウム成分を担持
してなる炭化水素の水蒸気改質用触媒が開示されてい
る。
Regarding the catalyst containing the ruthenium component,
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 5-220397 discloses a hydrocarbon steam reforming catalyst in which aluminum oxide containing an alkaline earth metal aluminate is loaded with zirconium oxide having a zirconia sol as a precursor and a ruthenium component. .

【0005】この触媒においては、ジルコニアゾル自体
100オングストローム以上の粒子であることから、こ
れから生成した酸化ジルコニウムの粒子は大きく成長し
ていると考えられる。また、アルカリ土類金属アルミネ
ートは結晶相であり酸化ジルコニウムと同様粒子は大き
く成長していると考えられる。したがってこの触媒で
は、特に低表面積の担体では十分な活性を有する触媒は
得られない。
In this catalyst, since the zirconia sol itself has a particle size of 100 angstroms or more, it is considered that the zirconium oxide particles produced from this catalyst are growing large. In addition, it is considered that the alkaline earth metal aluminate is in a crystal phase and the particles grow large similarly to zirconium oxide. Therefore, with this catalyst, a catalyst having sufficient activity cannot be obtained, especially with a low surface area support.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、担持
ルテニウム当りの活性が著しく優れ高活性で、かつ、焼
成や反応時の高温下においてもその高活性を維持する耐
熱性に優れた炭化水素の水蒸気改質用触媒を提供するこ
とにある。
It is an object of the present invention that the activity per supported ruthenium is remarkably excellent and the activity is high, and the carbonization is excellent in heat resistance to maintain the high activity even at high temperature during firing and reaction. It is to provide a catalyst for steam reforming of hydrogen.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するために鋭意研究した結果、α−アルミナ担体
にルテニウム成分、ジルコニウム成分及びマグネシウム
成分を含有させた触媒が高活性で、耐熱性にも優れてい
ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成する
に至った。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies for achieving the above object, the present inventors have found that a catalyst containing a ruthenium component, a zirconium component and a magnesium component in an α-alumina carrier has high activity, They have found that they are also excellent in heat resistance, and have completed the present invention based on this finding.

【0008】すなわち、本発明は、α−アルミナ担体に
ルテニウム成分、ジルコニウム成分及びマグネシウム成
分を含有させた触媒であって、マグネシウム成分の含有
量がマグネシウム金属に換算して0.5〜20重量%で
Mg/Zrのモル比が0.5〜5.0であることを特徴
とする炭化水素の水蒸気改質用触媒を提供するものであ
る。
That is, the present invention is a catalyst in which a ruthenium component, a zirconium component and a magnesium component are contained in an α-alumina carrier, and the content of the magnesium component is 0.5 to 20% by weight in terms of magnesium metal. And a Mg / Zr molar ratio of 0.5 to 5.0, which provides a hydrocarbon steam reforming catalyst.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明の触媒においては、ジルコ
ニウム成分及びマグネシウム成分が酸化ジルコニウム、
酸化マグネシウムなどの微粒子で存在し、かつ両者の相
互作用により結晶化しにくいので粒子成長が起こらない
ために担体の表面積が著しく大きくなり高活性な触媒と
なるとともに、また耐熱性にも優れた触媒が得られる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the catalyst of the present invention, the zirconium component and the magnesium component are zirconium oxide,
It exists in the form of fine particles such as magnesium oxide, and because it does not crystallize due to the interaction between the two, particle growth does not occur, so the surface area of the carrier becomes extremely large, making it a highly active catalyst, and also a catalyst with excellent heat resistance. can get.

【0010】各担持成分の最終的な担持量は、担体の種
類や表面積等の性状、或いは、触媒の用途すなわち対象
とする反応の種類や性質等の諸条件を考慮して適宜選定
すればよい。多くの場合には、担体重量を基準とする担
持量として、ルテニウム成分をルテニウム金属に換算し
て、通常、0.05〜5重量%、好ましくは0.05〜
2重量%、更に好ましくは0.1〜1重量%、ジルコニ
ウム成分を、ジルコニウム金属に換算して、通常、0.
05〜20重量%、好ましくは0.1〜15重量%、更
に好ましくは1.0〜10重量%、マグネシウム成分
を、マグネシウム金属に換算して、通常、0.5〜20
重量%、好ましくは0.5〜15重量%の範囲に選定す
るのが好適である。マグネシウム成分の含有量が0.5
重量%未満であると触媒活性が低下する。
The final supported amount of each supported component may be appropriately selected in consideration of properties such as the type and surface area of the carrier, or various conditions such as the use of the catalyst, that is, the type and properties of the reaction to be targeted. . In many cases, the amount of the ruthenium component converted to the ruthenium metal is usually 0.05 to 5% by weight, preferably 0.05 to 5% by weight, based on the weight of the carrier.
2% by weight, more preferably 0.1 to 1% by weight, and the zirconium component is usually converted to zirconium metal in an amount of 0.1.
05 to 20% by weight, preferably 0.1 to 15% by weight, more preferably 1.0 to 10% by weight, and the magnesium component is generally 0.5 to 20 in terms of magnesium metal.
It is suitable to select in the range of 0.5% by weight, preferably 0.5 to 15% by weight. The content of magnesium component is 0.5
If it is less than wt%, the catalytic activity will decrease.

【0011】触媒中に含有されるマグネシウム成分とジ
ルコニウム成分の割合は、マグネシウム原子(Mg)と
ジルコニウム原子(Zr)とのモル比(Mg/Zr)で
表すと、該モル比(Mg/Zr)が、0.1〜10.
0、好ましくは0.5〜5.0、更に好ましくは0.5
〜2.0の範囲になるように選定する。ここで、もし、
該モル比(Mg/Zr)が0.1より小さいと担持成分
の表面積低下の抑制効果がでず、耐熱性の向上効果が不
十分となる。一方、このモル比を10.0より大きくし
ても、それに見合った耐熱性の向上効果が得られにく
い。
The ratio of the magnesium component and the zirconium component contained in the catalyst is expressed by the molar ratio (Mg / Zr) of magnesium atom (Mg) and zirconium atom (Zr). Is 0.1-10.
0, preferably 0.5 to 5.0, more preferably 0.5
Select to be in the range of up to 2.0. Here, if
If the molar ratio (Mg / Zr) is less than 0.1, the effect of suppressing the decrease in the surface area of the supported component cannot be obtained, and the effect of improving heat resistance becomes insufficient. On the other hand, even if this molar ratio is made larger than 10.0, it is difficult to obtain the corresponding effect of improving the heat resistance.

【0012】また、本発明の触媒には、触媒の活性を更
に高めるためにコバルト成分を含有させることが好まし
い。コバルト成分の量は、コバルト原子(Co)とルテ
ニウム原子(Ru)とのモル比(Co/Ru)で表す
と、該モル比(Co/Ru)が、通常、0.01〜3
0、好ましくは0.1〜30、更に好ましくは0.1〜
10の範囲になるように選定するのが好適である。ここ
で、もし、該モル比が0.01より小さいとコバルト成
分の割合が少なくなり、活性向上の効果が期待する程に
得られないことがある。一方、このモル比を30より大
きくしても、相対的にルテニウムの量が少なくなり、ル
テニウム成分含有の炭化水素の水蒸気改質触媒としての
高い活性、及び低スチーム/カーボン比の運転条件下で
も炭素析出を抑制するという効果が損われるおそれがあ
る。
The catalyst of the present invention preferably contains a cobalt component in order to further enhance the activity of the catalyst. When the amount of the cobalt component is represented by a molar ratio (Co / Ru) of cobalt atom (Co) and ruthenium atom (Ru), the molar ratio (Co / Ru) is usually 0.01 to 3
0, preferably 0.1 to 30, more preferably 0.1 to
It is preferable to select the value within the range of 10. Here, if the molar ratio is less than 0.01, the ratio of the cobalt component decreases, and the effect of improving the activity may not be obtained as expected. On the other hand, even if this molar ratio is made larger than 30, the amount of ruthenium becomes relatively small, and even under the operating conditions of high activity of a hydrocarbon containing a ruthenium component as a steam reforming catalyst and a low steam / carbon ratio. The effect of suppressing carbon deposition may be impaired.

【0013】本発明の触媒においては、α−アルミナの
X線回折の最強ピーク強度IAに対するα−アルミナ以
外の化合物のX線回折の最強ピーク強度ISの比IS/I
Aの値が0.01以下であることが好ましい。この値が
0.01を超える触媒においては、触媒活性が低下する
傾向がある。
In the catalyst of the present invention, the ratio I S / I of the strongest peak intensity I S of X-ray diffraction of compounds other than α-alumina to the strongest peak intensity I A of X-ray diffraction of α-alumina.
The value of A is preferably 0.01 or less. In the case where this value exceeds 0.01, the catalytic activity tends to decrease.

【0014】本発明の触媒は、例えば、α−アルミナ
に、少なくとも、1種又は2種以上のルテニウム化合物
と、1種又は2種以上のジルコニウム化合物と、1種又
は2種以上のマグネシウム化合物と、必要に応じ1種又
は2種以上のコバルト化合物とを溶解含有する溶液を接
触含浸させることによって製造することができる。この
ような方法によって、その触媒担体の表面や細孔内にル
テニウム成分又はルテニウム成分及びコバルト成分とジ
ルコニウム成分及びマグネシウム成分とを分散性よくむ
らなく担持することができ、また、その後、通常行われ
るような高温での焼成や還元等の前処理を行っても、そ
のルテニウム成分又はルテニウム成分とコバルト成分
と、ジルコニウム成分、マグネシウム成分との高分散状
態を十分安定に維持することができ、高性能担持ルテニ
ウム系触媒を容易に得ることができる。
The catalyst of the present invention comprises, for example, α-alumina and at least one or more ruthenium compounds, one or more zirconium compounds, and one or more magnesium compounds. It can be produced by contact impregnation with a solution containing one or more cobalt compounds dissolved therein, if necessary. By such a method, the ruthenium component or the ruthenium component and the cobalt component and the zirconium component and the magnesium component can be evenly supported on the surface and the pores of the catalyst carrier with good dispersibility, and thereafter, usually performed. Even if pretreatment such as firing or reduction at high temperature is performed, it is possible to maintain a sufficiently dispersed state of the ruthenium component or the ruthenium component and the cobalt component, the zirconium component, and the magnesium component in a sufficiently stable manner. A supported ruthenium-based catalyst can be easily obtained.

【0015】触媒製造に用いる溶液はルテニウム化合
物、ジルコニウム化合物、マグネシウム化合物、必要に
応じコバルト化合物を含有しているが、酸性に調整する
ことが望ましい。その際、好ましくはpHが3以下、更
に好ましくはpH1.5以下に調整する。pHが高くな
るとそれぞれの化合物が沈殿したり、ゲル状に凝集した
りする傾向があるため、高分散担持がしにくくなるため
である。更に、以下に示すように、ルテニウム化合物と
ジルコニウム化合物及びマグネシウム化合物が互いに反
応し、錯体様の化合物を形成することによってIS/IA
の値が0.01以下となるものと考えられる。
The solution used for producing the catalyst contains a ruthenium compound, a zirconium compound, a magnesium compound and, if necessary, a cobalt compound, but it is desirable to adjust it to be acidic. At that time, the pH is preferably adjusted to 3 or less, more preferably 1.5 or less. This is because when the pH becomes high, the respective compounds tend to precipitate or aggregate in a gel state, which makes it difficult to carry out high dispersion. Further, as shown below, the ruthenium compound and the zirconium compound and the magnesium compound react with each other to form a complex-like compound, whereby I S / I A
Is considered to be 0.01 or less.

【0016】本発明の触媒製造に用いる溶液の溶媒とし
ては、例えば、水又は水を主成分とする水系溶媒やアル
コール、エーテル等の有機溶媒であって、少なくとも、
ルテニウム化合物、ジルコニウム化合物、マグネシウム
化合物及び必要に応じて用いられるコバルト化合物が溶
解されるようなものであれば自由に選択できる。なかで
も、溶解性の高い水又は水を主成分とする水系溶媒が好
適に用いられる。また、その調製原料として用いる各化
合物としては、溶媒に溶解し得るものであれば、一般に
どのような種類あるいは形態のものを用いてもよい。
Examples of the solvent of the solution used for producing the catalyst of the present invention include water, an aqueous solvent containing water as a main component, and an organic solvent such as alcohol and ether.
A ruthenium compound, a zirconium compound, a magnesium compound and a cobalt compound used as necessary can be freely selected as long as they are dissolved. Among them, highly soluble water or an aqueous solvent containing water as a main component is preferably used. In addition, as each compound used as a raw material for its preparation, generally any kind or form may be used as long as it can be dissolved in a solvent.

【0017】すなわち、調製原料として用いるルテニウ
ム化合物としては、通常は、例えば、三塩化ルテニウム
等の各種のハロゲン化ルテニウム、ヘキサクロロルテニ
ウム酸カリウム等の各種のハロゲン化ルテニウム酸塩、
テトラオクソルテニウム酸カリウム等の各種のルテニウ
ム酸塩、四酸化ルテニウム、ヘキサアンミンルテニウム
三塩化物等の各種のアンミン錯塩、ヘキサシアノルテニ
ウム酸カリウム等のシアノ錯塩などが好適に使用される
が、これらに限定されるものではなく、通常、ある種の
溶媒に溶解性を示すものに限らず、酸や酸性化合物等の
添加あるいは共存によって十分に溶解できるものであれ
ば各種のものが使用可能である。従って、例えば三酸化
二ルテニウム等の酸化ルテニウムや水酸化ルテニウム、
或いはオキシハロゲン化物などのpHが7付近の水には
不溶性であったり溶解しにくいものでも、適宜塩酸等の
酸を添加し溶解して使用することができる。
That is, the ruthenium compound used as the starting material is usually, for example, various ruthenium halides such as ruthenium trichloride and various halogenated ruthenium salts such as potassium hexachlororuthenate.
Various ruthenium salts such as potassium tetraoxorthenate, ruthenium tetroxide, various ammine complex salts such as hexaammineruthenium trichloride, cyano complex salts such as potassium hexacyanoruthenate are preferably used, but are not limited to these. However, it is not limited to those that are soluble in a certain solvent, and various types can be used as long as they can be sufficiently dissolved by the addition or coexistence of an acid or an acidic compound. Therefore, for example, ruthenium oxide such as diruthenium trioxide and ruthenium hydroxide,
Alternatively, even an oxyhalide or the like that is insoluble or difficult to dissolve in water having a pH of about 7 can be used by appropriately adding an acid such as hydrochloric acid and dissolving it.

【0018】これら各種の原料ルテニウム化合物の中で
も、工業的にも広く利用され、入手が容易であることか
ら、特に三塩化ルテニウムが好適に使用される。なお、
これらのルテニウム化合物は、1種単独で用いてもよい
し、2種以上を併用してもよい。
Among these various starting ruthenium compounds, ruthenium trichloride is particularly preferably used because it is widely used industrially and is easily available. In addition,
These ruthenium compounds may be used alone or in combination of two or more.

【0019】前記ジルコニウム化合物についても同様
に、ある種の溶媒に溶解性を示すものや、塩酸等の酸や
酸性化合物等を添加するなどして酸性溶媒として溶媒中
に溶解し、溶液となすことができる各種のものを調製原
料として使用することができる。具体的には例えば、四
塩化ジルコニウム等の各種のハロゲン化物若しくはこれ
らの部分加水分解生成物、塩化ジルコニル(オキシ塩化
ジルコニウム)等の各種のオキシハロゲン化物、硫酸ジ
ルコニル、硝酸ジルコニウム、硝酸ジルコニル等の各種
の酸素酸塩、テトラオクソジルコニウム酸カリウム、ヘ
キサフルオロジルコニウム酸ナトリウム等の各種のジル
コニウム酸塩、酢酸ジルコニウム、酢酸ジルコニル、蓚
酸ジルコニル、テトラオキサラトジルコニウム酸カリウ
ム等の各種の有機酸塩或いは有機系の配位化合物など、
更には、ジルコニウムのアルコキシド、水酸化物、各種
の錯塩などを例示することができる。
Similarly, with respect to the zirconium compound, a compound which is soluble in a certain solvent, or an acid such as hydrochloric acid or an acidic compound is dissolved in the solvent as an acidic solvent to form a solution. Various materials capable of producing can be used as a raw material for preparation. Specifically, for example, various halides such as zirconium tetrachloride or partial hydrolysis products thereof, various oxyhalides such as zirconyl chloride (zirconium oxychloride), various kinds of zirconyl sulfate, zirconium nitrate, zirconyl nitrate, etc. Oxygenates, potassium tetraoxozirconate, various zirconates such as sodium hexafluorozirconate, zirconium acetate, zirconyl acetate, zirconyl oxalate, various organic acid salts such as potassium tetraoxalatozirconate Coordination compounds, etc.
Furthermore, alkoxide of zirconium, hydroxide, various complex salts, etc. can be illustrated.

【0020】これら各種のジルコニウム化合物のなかで
も、特に、ジルコニウムのオキシ塩化物が好ましく、例
えば、ZrOCl2・nH2OやZrO(OH)Cl・n
2Oで表される水和物や、溶液の状態で市販されてい
るものなどが、ルテニウムと錯体様化合物を生成しやす
いことから、好適に用いられる。なお、これらのジルコ
ニウム化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上
を併用してもよい。
Of these various zirconium compounds, zirconium oxychloride is particularly preferable. For example, ZrOCl 2 .nH 2 O and ZrO (OH) Cl.n.
A hydrate represented by H 2 O, a commercially available product in the form of a solution, and the like are preferably used because they easily form a complex-like compound with ruthenium. These zirconium compounds may be used alone or in combination of two or more.

【0021】前記マグネシウム化合物についても、同様
に、ある種の溶媒に溶解性を示すものや、塩酸等の酸や
酸性化合物等を添加するなどして溶解し水溶液となすこ
とができる各種のものを調製原料として使用することが
できる。通常は溶解性の高い硝酸塩、塩化物等の化合物
が好適に用いられる。マグネシウム化合物としては、具
体的には、例えば、硝酸マグネシウム、塩化マグネシウ
ムなどを例示することができる。
Similarly, the magnesium compound may be one that is soluble in a certain solvent, or one that can be dissolved into an aqueous solution by adding an acid such as hydrochloric acid or an acidic compound. It can be used as a preparation raw material. Usually, highly soluble compounds such as nitrates and chlorides are preferably used. Specific examples of the magnesium compound include magnesium nitrate and magnesium chloride.

【0022】必要に応じて用いられるコバルト化合物と
しても、同様に、ある種の溶媒に溶解性を示すものや、
塩酸等の酸や酸性化合物等を添加するなどしてpHを調
整することで溶解することができる各種のものを調製原
料として使用することができる。通常は溶解性の高い硝
酸塩、塩化物等の化合物が好適に用いられる。具体的に
は、例えば、硝酸第一コバルト、塩基性硝酸コバルト、
二塩化コバルト、これらの各種含水塩などを例示するこ
とができる。なかでも、硝酸第一コバルト等が特に好適
に用いられる。なお、これらのコバルト化合物は1種単
独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
Similarly, as the cobalt compound used as necessary, those which are soluble in a certain solvent,
Various substances that can be dissolved by adjusting the pH by adding an acid such as hydrochloric acid or an acidic compound can be used as the preparation raw material. Usually, highly soluble compounds such as nitrates and chlorides are preferably used. Specifically, for example, cobaltous nitrate, basic cobalt nitrate,
Examples thereof include cobalt dichloride and various hydrous salts thereof. Of these, cobaltous nitrate is particularly preferably used. These cobalt compounds may be used alone or in combination of two or more.

【0023】本発明に用いられる上記溶液を調製するに
際して、溶媒、ルテニウム化合物、ジルコニウム化合
物、マグネシウム化合物、コバルト化合物、酸等の各成
分の添加、混合、溶解の順序及び方式については特に制
限はない。例えば、溶媒又は予め酸を添加した酸性溶液
に所定の成分を同時添加して溶解させてもよいし、段階
的に添加して溶解させてもよいし、或いは、各成分の溶
液を別途に調製し、これらの溶液を混合してもよいし、
一部の成分の溶液を調製した後にその溶液に残りの成分
を溶解させてもよい。また、この際液温は室温程度が望
ましいが、溶解を促進させるため、80℃程度まで加温
してもよい。
When preparing the above-mentioned solution used in the present invention, there is no particular limitation on the order and method of addition, mixing and dissolution of the solvent, ruthenium compound, zirconium compound, magnesium compound, cobalt compound and acid. . For example, a predetermined component may be simultaneously added and dissolved in a solvent or an acidic solution to which an acid has been added, or may be added stepwise and dissolved, or a solution of each component may be prepared separately. However, these solutions may be mixed,
After preparing a solution of some components, the remaining components may be dissolved in the solution. At this time, the liquid temperature is preferably about room temperature, but may be heated up to about 80 ° C. to promote dissolution.

【0024】なお、溶解性の向上及びpHの調整のため
に必要に応じて添加する酸としては、例えば、塩酸、硫
酸、硝酸等の無機酸、酢酸、蓚酸等の有機酸など各種の
ものを適宜選定して使用すればよい。このとき、pHは
比較的強酸性に調整し、好ましくは3以下、さらに好ま
しくは1.5以下となるようにする。pHを3又は1.
5より高くすると、上記各種の化合物が沈殿することが
ある。
As the acid to be added as necessary for improving the solubility and adjusting the pH, various acids such as inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and nitric acid, and organic acids such as acetic acid and oxalic acid are used. It may be appropriately selected and used. At this time, the pH is adjusted to a relatively strong acidity, preferably 3 or less, more preferably 1.5 or less. Adjust the pH to 3 or 1.
When it is higher than 5, various compounds described above may be precipitated.

【0025】また、得られる触媒体の塩基性が強くなる
傾向にあるため、例えば担体と溶液との接触を数回にわ
けて行う場合には、2回目以降の接触において、担体と
溶液を接触させたときに溶液中の各成分、主としてジル
コニウム成分が担体上へ移動する前にゲル化してしま
い、担体表面に高分散の状態に担持することができなく
なるおそれがある。
Further, since the basicity of the obtained catalyst body tends to be strong, for example, when the contact between the carrier and the solution is divided into several times, the carrier and the solution are contacted with each other after the second contact. When this is done, each component in the solution, mainly the zirconium component, gels before moving onto the carrier, which may make it impossible to support the carrier surface in a highly dispersed state.

【0026】上記溶液中に溶解せしめる各化合物の量
(濃度)としては、特に制限はないが、ルテニウム化合
物の濃度がルテニウム原子のモル濃度として、通常、
0.001mol/l以上、好ましくは0.01〜10
mol/l、更に好ましくは0.02〜2mol/lと
なるように選定するのが好ましい。
The amount (concentration) of each compound to be dissolved in the above solution is not particularly limited, but the concentration of the ruthenium compound is usually the molar concentration of ruthenium atoms.
0.001 mol / l or more, preferably 0.01 to 10
It is preferable to select it so that it is mol / l, more preferably 0.02 to 2 mol / l.

【0027】なお、本発明で用いる上記溶液には、本発
明の目的を阻害しない範囲で、希土類元素化合物や溶解
性調整用の酸以外の他の成分を適宜添加してもよい。
The above solution used in the present invention may appropriately contain other components other than the rare earth element compound and the acid for adjusting the solubility as long as the object of the present invention is not impaired.

【0028】各化合物を均一に溶解させる方法として
は、通常、溶液のPHを低くすることが挙げられる。具
体的には、pHが3以下、好ましくは1.5以下となる
ように調整することが望ましい。ここで、溶液のpHが
3又は1.5より大きいと、ジルコニウム化合物が加水
分解されやすくなり、水酸化物様のゾルやゲルを形成し
やすくなる。このような溶液中に生成する水酸化物様の
ゾルやゲルは、ルテニウム成分と前記のような錯体様化
合物を形成しにくいため、期待される程には分散性等の
改善効果が達成できなくなるおそれがある。
As a method for uniformly dissolving each compound, it is usually possible to lower the pH of the solution. Specifically, it is desirable to adjust the pH to 3 or less, preferably 1.5 or less. Here, if the pH of the solution is higher than 3 or 1.5, the zirconium compound is easily hydrolyzed, and a hydroxide-like sol or gel is easily formed. Hydroxide-like sols and gels generated in such a solution are unlikely to form the above-mentioned complex-like compound with the ruthenium component, so that the effect of improving dispersibility and the like cannot be achieved as expected. There is a risk.

【0029】担体としては、α−アルミナが用いられ
る。α−アルミナを担体として用いると、溶液と担体と
の接触時にルテニウム成分及び酸化ジルコニウムが担体
中に固定化されやすい。
As the carrier, α-alumina is used. When α-alumina is used as the carrier, the ruthenium component and zirconium oxide are likely to be immobilized in the carrier when the solution comes into contact with the carrier.

【0030】なお、本発明の触媒の調製にあたり、α−
アルミナ担体は、従来の場合と同様に、添加物の添加や
予備処理の実施あるいは調製法の選定等によって、組成
や物性が調整あるいは制御されたものとして使用するこ
とができる。例えば、酸処理、塩基処理、イオン交換処
理等の化学的処理を行って酸性度等の調整を行ったり、
加熱や焼成等による水分やOH含量の調整を行ったり、
更には、各種の手段により細孔径や細孔径分布の制御、
表面積の制御を行ったりして、組成や触媒担体としての
特性の調整や改善がなされているものでもよい。また、
場合によっては、予め適当な金属成分等を含有若しくは
担持してあるものを用いてもよい。また、このα−アル
ミナ担体は、予め乾燥や焼成が施されているものでもよ
いし、未焼成のものや未乾燥のものでもよいし、加水分
解等によって調製したゾル状のものなどスラリー状のも
のでもよい。
In preparing the catalyst of the present invention, α-
As in the conventional case, the alumina carrier can be used as the one whose composition and physical properties are adjusted or controlled by addition of additives, execution of pretreatment, selection of preparation method and the like. For example, chemical treatment such as acid treatment, base treatment, and ion exchange treatment is performed to adjust the acidity,
Adjust the water content and OH content by heating or baking,
Furthermore, control of pore size and pore size distribution by various means,
The composition or the properties as a catalyst carrier may be adjusted or improved by controlling the surface area. Also,
Depending on the case, it is possible to use a material containing or supporting an appropriate metal component in advance. The α-alumina carrier may be dried or calcined in advance, may be uncalcined or undried, or may be in the form of a slurry such as a sol prepared by hydrolysis or the like. It may be one.

【0031】α−アルミナ担体の形状やサイズとして
も、特に制限はなく、例えば、粉末状、ビーズ状、ペレ
ット状、顆粒状、モノリス等の構造体にコーティングし
たもの、微粒子状、超微粒子状のものを適宜使用するこ
とができる。即ち、造粒や成形を施したものでもよい
し、或いは、特にそのような処理を施していないもので
もよい。
The shape and size of the α-alumina carrier is not particularly limited, and may be, for example, powder, beads, pellets, granules, monoliths or the like coated with a structure, fine particles or ultrafine particles. The thing can be used suitably. That is, it may be granulated or molded, or may not be particularly treated.

【0032】上記溶液とα−アルミナ担体の接触による
含浸担持操作は、常法に従って行うことができ、例え
ば、常用される各種の含浸法(加熱含浸法、常温含浸
法、真空含浸法、常圧含浸法、含浸乾固法、ポアフィリ
ング法等、あるいはこれらの任意の組み合わせ法等)、
浸漬法、軽度浸潤法、湿式吸着法、湿式混練法、スプレ
ー法、塗布法など、或いはこれらの組み合わせ法など、
溶液とα−アルミナ担体とを接触させて担持させる方式
であればどのような方式によってもよい。また、この含
浸担持、乾燥、焼成の一連の操作は、少なくとも1回は
行われるが、必要に応じて、これらの操作を2回以上に
わけて複数回繰り返してもよい。
The impregnation and supporting operation by contacting the above-mentioned solution with the α-alumina carrier can be carried out according to a conventional method. For example, various commonly used impregnation methods (heat impregnation method, room temperature impregnation method, vacuum impregnation method, atmospheric pressure method). Impregnation method, impregnation dryness method, pore filling method, etc., or any combination thereof, etc.),
Immersion method, light infiltration method, wet adsorption method, wet kneading method, spray method, coating method, etc., or a combination thereof,
Any method may be used as long as the solution and the α-alumina carrier are brought into contact with each other and supported. The series of operations of impregnating, supporting, drying and firing is performed at least once, but if necessary, these operations may be repeated twice or more and repeated multiple times.

【0033】ここで、用いるα−アルミナ担体と溶液の
量比は、目標とする活性金属成分の担持率、用いる水溶
液中の金属化合物の濃度、含浸担持方式の種類、用いる
担体の細孔容積や比表面積などによって異なるので一律
に定めることができないが、少なくとも、担持しようと
するα−アルミナ担体を十分に濡らす量の溶液を使用
し、一方、α−アルミナ担体に対する溶液の使用量の上
限については、特に制限はないが、通常は、使用するα
−アルミナ担体の乾燥重量100g当り、溶液の使用量
を100ml以下の範囲に選定し、好ましくは、溶液を
α−アルミナ担体に固有の吸水量に近くなるまで減じ、
更に好ましくは吸水量と一致する体積の溶液を用いる。
Here, the amount ratio of the α-alumina carrier to be used and the solution are the target active metal component loading rate, the concentration of the metal compound in the aqueous solution used, the type of the impregnation loading method, the pore volume of the carrier used, and the like. It cannot be uniformly determined because it depends on the specific surface area and the like, but at least an amount of a solution that sufficiently wets the α-alumina carrier to be supported is used, while the upper limit of the amount of the solution used for the α-alumina carrier is used. , There is no particular limitation, but normally α used
-The amount of the solution used is selected within a range of 100 ml or less per 100 g of the dry weight of the alumina carrier, and preferably, the solution is reduced to a water absorption amount close to the water absorption specific to the α-alumina carrier.
More preferably, a solution having a volume corresponding to the amount of absorbed water is used.

【0034】この接触操作(含浸担持操作)は、従来の
場合と同様に、大気圧下或いは減圧下(減圧排気下)で
好適に行うことができ、その際の操作温度としても特に
制限はなく、室温或いは室温付近でも行うことができる
し、必要に応じて加熱或いは加温し、例えば室温〜80
℃程度の温度でも好適に行うことができる。
This contacting operation (impregnation supporting operation) can be suitably carried out under atmospheric pressure or under reduced pressure (under reduced pressure exhaust) as in the conventional case, and the operating temperature at that time is not particularly limited. It can be carried out at room temperature or near room temperature, and is heated or heated as necessary, for example, room temperature to 80.
It can be suitably performed even at a temperature of about ° C.

【0035】上記溶液とα−アルミナ担体との接触後の
乾燥は、特に限定されないが、通常、50〜150℃、
好ましくは100〜120℃の範囲で1〜6時間行う。
室温での風乾では、1昼夜(24時間)程度行う。但
し、含浸担持方式によっては、多くの水分が蒸発し、か
なりの乾燥状態のものが得られるので、そのような場合
には、必ずしも、別途乾燥操作を施さなくてもよい。
The drying after contacting the above solution with the α-alumina carrier is not particularly limited, but usually 50 to 150 ° C.,
It is preferably carried out at 100 to 120 ° C. for 1 to 6 hours.
Air-drying at room temperature is performed for about 24 hours a day. However, depending on the impregnation-supporting method, a large amount of water evaporates and a considerably dried state can be obtained. Therefore, in such a case, a separate drying operation is not necessarily required.

【0036】前記焼成も、常法に従って行うことがで
き、通常は空気中若しくは空気気流中で、400〜80
0℃、好ましくは450〜800℃、更に好ましくは4
50〜600℃の温度範囲で好適に実施される。なお、
空気の他に、純酸素や酸素富化空気などの酸素含有ガス
を代用したり併用してもよい。焼成時間は、通常、1〜
24時間程度で十分である。
The above-mentioned calcination can also be carried out according to a conventional method, usually 400 to 80 in air or in an air stream.
0 ° C, preferably 450 to 800 ° C, more preferably 4
It is preferably carried out in the temperature range of 50 to 600 ° C. In addition,
In addition to air, an oxygen-containing gas such as pure oxygen or oxygen-enriched air may be substituted or used together. The firing time is usually 1 to
About 24 hours is sufficient.

【0037】なお、必要に応じて、焼成前のいずれかの
適当な時点で担持組成物を所定の形状及びサイズに成形
してもよい。成形を行う場合は、この成形は、常法に従
って行うことができ、必要に応じて、適当なバインダー
成分を添加してもよい。
If desired, the supporting composition may be molded into a predetermined shape and size at any suitable time before firing. When molding is carried out, this molding can be carried out by a conventional method, and if necessary, a suitable binder component may be added.

【0038】この焼成によって得られる触媒中のルテニ
ウム成分、コバルト成分、ジルコニウム成分、マグネシ
ウム成分は、通常、酸化物若しくは複合酸化物の形態で
各々の成分の近傍に高分散状態で担持されている。
The ruthenium component, the cobalt component, the zirconium component and the magnesium component in the catalyst obtained by this calcination are usually supported in the form of an oxide or a complex oxide in the vicinity of the respective components in a highly dispersed state.

【0039】こうして得た触媒は、そのまま、所定の触
媒反応の触媒或は触媒成分として利用することもできる
が、必要に応じて、種々の適当な前処理を行って活性化
してから触媒反応に用いてもよい。この前処理は、常法
に従って行うことができ、例えば、水素等の還元剤によ
って適度に還元して、ルテニウム成分を高分散状態の金
属状ルテニウムにして反応に供してもよい。
The catalyst thus obtained can be used as it is as a catalyst or a catalyst component for a predetermined catalytic reaction, but if necessary, various suitable pretreatments are carried out to activate it before the catalytic reaction. You may use. This pretreatment can be performed according to a conventional method. For example, it may be appropriately reduced with a reducing agent such as hydrogen to convert the ruthenium component into highly dispersed metallic ruthenium and used for the reaction.

【0040】なお、この水素還元による分散金属化処理
は、例えば、500〜850℃でH 2の消費が認められ
なくなるまで還元することが好ましい。
The dispersion metallization treatment by this hydrogen reduction
Is, for example, H at 500 to 850 ° C. TwoConsumption of
It is preferable to reduce until it disappears.

【0041】本発明の炭化水素の水蒸気改質用触媒を用
いる炭化水素の水蒸気改質方法の原料炭化水素として
は、特に制限はなく、例えば、メタン、エタン、プロパ
ン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタ
ン、ノナン、デカン等の炭素数が1〜16程度の直鎖状
若しくは分岐状の飽和脂肪族炭化水素、シクロヘキサ
ン、メチルシクロヘキサン、シクロオクタン等の脂環族
飽和炭化水素、単環及び多環芳香族炭化水素等、各種の
炭化水素が用いられる。また、上記各種炭化水素の2種
以上の混合物も用いられる。また、その他に好ましく用
いられるものとしては、沸点範囲が300℃以下の都市
ガス、LPG、ナフサ、灯油等の各種の炭化水素が挙げ
られる。また一般に、これらの原料炭化水素中に硫黄分
が存在する場合は、脱硫工程を通して、通常、硫黄分が
1ppm程度以下になるまで脱硫を行うことが望まし
い。原料炭化水素中の硫黄分が1ppm程度より多くな
ると、触媒が失活する原因となることがあるからであ
る。脱硫方法は特に限定されないが、水添脱硫、吸着脱
硫などが行われる。
There are no particular restrictions on the starting hydrocarbons used in the method for steam reforming of hydrocarbons using the catalyst for steam reforming of hydrocarbons of the present invention, and examples thereof include methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane and heptane. , Octane, nonane, decane, etc., straight or branched saturated aliphatic hydrocarbons having about 1 to 16 carbon atoms, alicyclic saturated hydrocarbons such as cyclohexane, methylcyclohexane, cyclooctane, monocyclic and polycyclic Various hydrocarbons such as aromatic hydrocarbons are used. Also, a mixture of two or more of the above various hydrocarbons is used. Other preferable examples include various hydrocarbons having a boiling point range of 300 ° C. or lower, such as city gas, LPG, naphtha, and kerosene. Further, in general, when a sulfur content is present in these raw material hydrocarbons, it is usually desirable to perform desulfurization through the desulfurization step until the sulfur content becomes about 1 ppm or less. This is because if the sulfur content in the raw material hydrocarbon exceeds about 1 ppm, the catalyst may be deactivated. The desulfurization method is not particularly limited, but hydrodesulfurization, adsorptive desulfurization and the like are performed.

【0042】炭化水素と反応させる水蒸気としては特に
制限はない。
There are no particular restrictions on the steam that is reacted with the hydrocarbon.

【0043】炭化水素と水蒸気を反応させる場合、通
常、スチーム/カーボン比が1.5〜10、好ましくは
1.5〜5、更に好ましくは2〜4となるように炭化水
素量と水蒸気量とを決定することが好ましい。このよう
なスチーム/カーボン比とすることにより、水素含有量
の多い生成ガスを効率よく得ることができる。なお、本
発明の水蒸気改質方法においては、このスチーム/カー
ボン比を3以下にしても炭素析出が抑えられるので、排
熱の有効利用を図ることができる。
When the hydrocarbon and steam are reacted, the amount of hydrocarbon and the amount of steam are usually such that the steam / carbon ratio is 1.5 to 10, preferably 1.5 to 5, and more preferably 2 to 4. Is preferably determined. With such a steam / carbon ratio, a product gas having a high hydrogen content can be efficiently obtained. In the steam reforming method of the present invention, carbon precipitation can be suppressed even when the steam / carbon ratio is 3 or less, so that exhaust heat can be effectively used.

【0044】反応温度は、通常、400〜900℃、好
ましくは600〜900℃、更に好ましくは650〜8
00℃である。
The reaction temperature is generally 400 to 900 ° C, preferably 600 to 900 ° C, more preferably 650 to 8 ° C.
00 ° C.

【0045】反応圧力は、通常、0〜30kg/cm2
G、好ましくは0〜10kg/cm2Gである。
The reaction pressure is usually 0 to 30 kg / cm 2
G, preferably 0 to 10 kg / cm 2 G.

【0046】反応方式としては、連続流通式、回分式等
のいずれの方式であってもよいが、連続流通式が好適で
ある。
The reaction system may be either a continuous flow system or a batch system, but a continuous flow system is preferred.

【0047】反応方式として連続流通式を採用する場
合、炭化水素及び水蒸気の混合ガスのガス空間速度(G
HSV)は、通常、100〜40,000h-1、好まし
くは100〜20,000h-1、更に好ましくは500
〜20,000h-1である。
When the continuous flow system is adopted as the reaction system, the gas space velocity (G
HSV) is usually 100 to 40,000 h -1 , preferably 100 to 20,000 h -1 , more preferably 500.
˜20,000 h −1 .

【0048】反応形式としては、特に制限はなく、固定
床式、移動床式、流動床式などを挙げることができる。
反応器の形式としても特に制限はなく、例えば、管型反
応器等を用いることができる。
The reaction system is not particularly limited and may be a fixed bed system, a moving bed system, a fluidized bed system or the like.
The form of the reactor is not particularly limited, and for example, a tubular reactor can be used.

【0049】上記のような条件下で本発明の触媒を用い
て炭化水素と水蒸気とを反応させることにより、水素、
メタン、一酸化炭素等の混合物が得られ、燃料電池の水
素製造プロセスに好適に採用され、水素を50容量%以
上含む混合物を得ることができる。
By reacting hydrocarbons and steam with the catalyst of the present invention under the above conditions, hydrogen,
A mixture of methane, carbon monoxide and the like is obtained, which is suitably adopted for the hydrogen production process of a fuel cell, and a mixture containing 50% by volume or more of hydrogen can be obtained.

【0050】[0050]

【実施例】以下に、本発明の実施例とその比較例によっ
て、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの
実施例に限定されるものではない。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples of the present invention and comparative examples thereof, but the present invention is not limited to these examples.

【0051】実施例1 オキシ塩化ジルコニウム(ZrOCl2・8H2O)1
3.08g、塩化ルテニウム(RuCl3・nH2O:R
u38重量%含有)1.32g及び硝酸マグネシウム
(Mg(NO32・6H2O)7.63gを水に溶解し
て40ccの水溶液とした。この溶液を1時間以上スタ
ラーにて撹拌したものを含浸液とした。この時の含浸液
の色は、赤橙色を呈し、pHは0.5以下であった。こ
の含浸液のうち20ccを用いて、α−アルミナ成型体
100gにポアフィリング法にて含浸担持した。担持
後、120℃で5時間乾燥を行い、更に500℃で2時
間空気中で焼成を行った。次に、残りの含浸液20cc
を用いて上記の焼成した担体に対し、再度、上記と同様
の手順で含浸担持、乾燥、焼成を行い、最終的な触媒と
した。得られた触媒の組成分析による各元素の含有量
は、金属換算で、Zr:3.7重量%、Mg:0.7重
量%、Ru:0.5重量%であった。この触媒の粉末X
線回折測定を以下の条件で実施した。X線回折図形を図
1に示す。 装置:株式会社リガク製RAD−Cシステム 条件:2θ=25〜60deg 管電流、電圧:40kV、40mA(CuKα線) ステップスキャン方式 ステップ幅:0.01deg サンプリング時間:1秒 α−アルミナの最強回折線は、2θ=43.3degに
存在する。このカウント数をIAとする。一方、α−ア
ルミナ以外の化合物の回折線の中で最強のピークをIS
とする。このα−アルミナの最強回折線に対するα−ア
ルミナ以外の化合物の回折線の中で最強の回折線の比I
S/IAの値を表1に示す。
Example 1 Zirconium oxychloride (ZrOCl 2 .8H 2 O) 1
3.08 g, ruthenium chloride (RuCl 3 · nH 2 O: R
1.32 g (containing 38% by weight of u) and 7.63 g of magnesium nitrate (Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O) were dissolved in water to obtain a 40 cc aqueous solution. This solution was stirred for 1 hour or more with a stirrer to obtain an impregnating solution. At this time, the color of the impregnation liquid was red-orange, and the pH was 0.5 or less. 20 cc of this impregnating solution was used to impregnate and support 100 g of the α-alumina molded body by the pore filling method. After the supporting, it was dried at 120 ° C. for 5 hours, and further baked in air at 500 ° C. for 2 hours. Next, the remaining impregnating liquid 20 cc
Using the above, the calcined carrier was impregnated and supported, dried and calcined again in the same procedure as described above to obtain a final catalyst. The content of each element by composition analysis of the obtained catalyst was Zr: 3.7 wt%, Mg: 0.7 wt%, Ru: 0.5 wt% in terms of metal. Powder X of this catalyst
The line diffraction measurement was performed under the following conditions. The X-ray diffraction pattern is shown in FIG. Equipment: RAD-C system manufactured by Rigaku Corporation Conditions: 2θ = 25 to 60 deg Tube current, voltage: 40 kV, 40 mA (CuKα line) Step scan method Step width: 0.01 deg Sampling time: 1 sec The strongest diffraction line of α-alumina Exists at 2θ = 43.3 deg. This count number is I A. On the other hand, the strongest peak in the diffraction lines of compounds other than α-alumina is I S
And Ratio of the strongest diffraction line among the diffraction lines of compounds other than α-alumina to the strongest diffraction line of α-alumina I
The value of S / I A shown in Table 1.

【0052】この触媒のBET表面積測定を以下の装
置、条件にて実施した。 装置:オムニクロン テクノロジー社製 OMNISO
RP 360 条件:触媒を粉砕し32メッシュ以上、16メッシュ以
下に整粒したものを、5gとり試料容器に入れる。この
容器を装置に装着した後、前処理として0.1torr
以下に排気し300℃、3hrの処理を実施する。前処
理後、N2吸着を150torrまで実施して、触媒上
へのN2吸着量よりBET表面積を求めた。測定結果を
表1に示す。この触媒のプロパンの水蒸気改質反応の活
性を以下の方法で測定した。
The BET surface area of this catalyst was measured under the following apparatus and conditions. Device: OMNISO made by Omnicron Technology Co., Ltd.
RP 360 conditions: 5 g of a catalyst pulverized and sized to 32 mesh or more and 16 mesh or less is placed in a sample container. After installing this container in the apparatus, 0.1 torr as pretreatment
Exhaust is performed below and a treatment at 300 ° C. for 3 hours is performed. After pretreatment, N 2 adsorption was performed up to 150 torr, and the BET surface area was determined from the amount of N 2 adsorption on the catalyst. Table 1 shows the measurement results. The activity of the propane steam reforming reaction of this catalyst was measured by the following method.

【0053】触媒1ccを内径20mmの石英反応管に
充填した。反応管内で触媒を水素気流中(H2ガスのG
HSV:1000h-1)、500℃で2時間水素による
還元処理を行った後、反応条件、550℃プロパンのG
HSV:6000h-1、スチーム/カーボン比(S/
C)=3.0という条件でプロパン及び水蒸気を導入
し、プロパンの水蒸気改質反応を実施した。この時の生
成ガスをサンプリングしてガスクロにて生成ガス濃度を
測定した。この結果をもとに、プロパンの転化率を下式
により求めた。
1 cc of catalyst was filled in a quartz reaction tube having an inner diameter of 20 mm. In the reaction tube, the catalyst was passed through a hydrogen stream (H 2 gas G
HSV: 1000 h −1 ), after reduction treatment with hydrogen at 500 ° C. for 2 hours, reaction conditions, 550 ° C. G of propane
HSV: 6000 h -1 , steam / carbon ratio (S /
Propane and steam were introduced under the condition of C) = 3.0 to carry out a steam reforming reaction of propane. The produced gas at this time was sampled and the produced gas concentration was measured by gas chromatography. Based on this result, the conversion of propane was determined by the following equation.

【0054】[0054]

【数1】 更に反応温度を550℃から800℃まで上昇させた
後、再び550℃にした時のプロパンの転化率を同様に
求めた。
[Equation 1] Further, after raising the reaction temperature from 550 ° C. to 800 ° C., the conversion rate of propane when the temperature was raised to 550 ° C. again was similarly obtained.

【0055】800℃の高温での反応前後の550℃に
おける活性の比を下式より求めた。
The activity ratio at 550 ° C. before and after the reaction at a high temperature of 800 ° C. was determined by the following formula.

【0056】[0056]

【数2】 これらの結果を表1に示す。[Equation 2] Table 1 shows the results.

【0057】実施例2 オキシ塩化ジルコニウム(ZrOCl2・8H2O)1
3.08g、塩化ルテニウム(RuCl3・nH2O:R
u38重量%含有)1.32g、硝酸マグネシウム(M
g(NO32・6H2O)12.72g及び硝酸コバル
ト(Co(NO3 2・6H2O)4.94gを水に溶解
して40ccの水溶液とした。この溶液を1時間以上ス
タラーにて撹拌したものを含浸液とした。この時の含浸
液の色は、赤橙色を呈し、pHは0.5以下であった。
この含浸液のうち20ccを用いて、α−アルミナ成型
体100gにポアフィリング法にて含浸担持した。担持
後、120℃で5時間乾燥を行い、更に500℃で2時
間空気中で焼成を行った。次に、残りの含浸液20cc
を用いて上記の焼成した担体に対し、再度、上記と同様
の手順で含浸担持、乾燥、焼成を行い、最終的な触媒と
した。得られた触媒の組成分析による各元素の含有量
は、金属換算で、Zr:3.7重量%、MgO:1.2
重量%、Ru:0.5重量%、Co:1.0重量%であ
った。この触媒の粉末X線回折測定を以下の条件で実施
した。X線回折図形を図1に、BET表面積を表1に示
す。プロパンの水蒸気改質反応評価も実施例1と同様に
行い、結果を表1に示す。
Example 2 Zirconium oxychloride (ZrOClTwo・ 8HTwoO) 1
3.08 g, ruthenium chloride (RuClThree・ NHTwoO: R
u 38% by weight) 1.32 g, magnesium nitrate (M
g (NOThree)Two・ 6HTwoO) 12.72 g and cobal nitrate
To (Co (NOThree) Two・ 6HTwoO) 4.94 g dissolved in water
To give a 40 cc aqueous solution. This solution for more than 1 hour
What was stirred with a tumbler was used as the impregnating liquid. Impregnation at this time
The color of the liquid was reddish orange, and the pH was 0.5 or less.
Using 20 cc of this impregnation liquid, α-alumina molding
100 g of the body was impregnated and supported by the pore filling method. Carrying
After that, it is dried at 120 ° C for 5 hours and further at 500 ° C for 2 hours.
Firing was performed in the air. Next, the remaining impregnating liquid 20 cc
Again to the above calcined carrier using the same as above
Carry out impregnation, drying and calcination according to the procedure of
did. Content of each element by composition analysis of the obtained catalyst
In terms of metal, Zr: 3.7 wt%, MgO: 1.2
% By weight, Ru: 0.5% by weight, Co: 1.0% by weight
Was. Perform powder X-ray diffraction measurement of this catalyst under the following conditions
did. The X-ray diffraction pattern is shown in Fig. 1 and the BET surface area is shown in Table 1.
You. Evaluation of the steam reforming reaction of propane was performed in the same manner as in Example 1.
The results are shown in Table 1.

【0058】実施例3 オキシ塩化ジルコニウム(ZrOCl2・8H2O)を
9.16g、硝酸マグネシウム量を9.54gとした以
外は、実施例2と同様に触媒を調製した。得られた触媒
の組成分析による各元素の含有量は、金属換算で、Z
r:2.6重量%、Mg:0.9重量%、Ru:0.5
重量%、Co:1.0重量%であった。X線回折図形の
測定、BET表面積測定は実施例1と同様に行った。X
線回析図形を図1に、BET表面積を表1に示す。プロ
パンの水蒸気改質反応評価も実施例1と同様に行い、結
果を表1に示す。
[0058] except that the Example 3 of zirconium oxychloride (ZrOCl 2 · 8H 2 O) 9.16g, was 9.54g of magnesium nitrate amount was used to prepare a catalyst as in Example 2. The content of each element by the composition analysis of the obtained catalyst is Z in terms of metal.
r: 2.6% by weight, Mg: 0.9% by weight, Ru: 0.5
% By weight, Co: 1.0% by weight. The X-ray diffraction pattern and BET surface area were measured in the same manner as in Example 1. X
The line diffraction pattern is shown in FIG. 1, and the BET surface area is shown in Table 1. Evaluation of the steam reforming reaction of propane was performed in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

【0059】実施例4 硝酸マグネシウム量を6.36gとした以外は、実施例
2と同様に触媒を調製した。得られた触媒の組成分析に
よる各元素の含有量は、金属換算で、Zr:3.7重量
%、Mg:0.6重量%、Ru:0.5重量%、Co:
1.0重量%であった。X線回折図形の測定、BET表
面積測定は実施例1と同様に行った。X線回折図形を図
1に、BET表面積を表1に示す。プロパンの水蒸気改
質反応評価も実施例1と同様に行い、結果を表1に示
す。
Example 4 A catalyst was prepared in the same manner as in Example 2 except that the amount of magnesium nitrate was changed to 6.36 g. The content of each element by composition analysis of the obtained catalyst was Zr: 3.7% by weight, Mg: 0.6% by weight, Ru: 0.5% by weight, Co: in terms of metal.
It was 1.0% by weight. The X-ray diffraction pattern and BET surface area were measured in the same manner as in Example 1. The X-ray diffraction pattern is shown in FIG. 1, and the BET surface area is shown in Table 1. Evaluation of the steam reforming reaction of propane was performed in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

【0060】比較例1 硝酸マグネシウム量を3.82gとした以外は、実施例
1と同様に触媒を調製した。得られた触媒の組成分析に
よる各元素の含有量は、金属換算で、Zr:3.7重量
%、Mg:0.4重量%、Ru:0.5重量%であっ
た。X線回折図形の測定、BET表面積測定は実施例1
と同様に行った。X線回折図形を図1に、BET表面積
を表1に示す。プロパンの水蒸気改質反応評価も実施例
1と同様に行い、結果を表1に示す。
Comparative Example 1 A catalyst was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of magnesium nitrate was 3.82 g. The content of each element by composition analysis of the obtained catalyst was Zr: 3.7 wt%, Mg: 0.4 wt%, Ru: 0.5 wt% in terms of metal. The X-ray diffraction pattern measurement and the BET surface area measurement were carried out in Example 1.
I went the same way. The X-ray diffraction pattern is shown in FIG. 1, and the BET surface area is shown in Table 1. Evaluation of the steam reforming reaction of propane was performed in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

【0061】比較例2 硝酸マグネシウム量を3.18gとした以外は、実施例
2と同様に触媒を調製した。得られた触媒の組成分析に
よる各元素の含有量は、金属換算で、Zr:3.7重量
%、Mg:0.3重量%、Ru:0.5重量%、Co:
1.0重量%であった。X線回折図形の測定、BET表
面積測定は実施例1と同様に行った。X線回折図形を図
1に、BET表面積を表1に示す。プロパンの水蒸気改
質反応評価も実施例1と同様に行い、結果を表1に示
す。
Comparative Example 2 A catalyst was prepared in the same manner as in Example 2 except that the amount of magnesium nitrate was changed to 3.18 g. The content of each element by composition analysis of the obtained catalyst was Zr: 3.7 wt%, Mg: 0.3 wt%, Ru: 0.5 wt%, Co: in terms of metal.
It was 1.0% by weight. The X-ray diffraction pattern and BET surface area were measured in the same manner as in Example 1. The X-ray diffraction pattern is shown in FIG. 1, and the BET surface area is shown in Table 1. Evaluation of the steam reforming reaction of propane was performed in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

【0062】比較例3 硝酸マグネシウムを添加しない以外は、実施例2と同様
に触媒を調製した。得られた触媒の組成分析による各元
素の含有量は、金属換算で、Zr:3.7重量%、R
u:0.5重量%、Co:1.0重量%であった。X線
回折図形の測定、BET表面積測定は実施例1と同様に
行った。X線回折図形を図1に、BET表面積を表1に
示す。プロパンの水蒸気改質反応評価も実施例1と同様
に行い、結果を表1に示す。
Comparative Example 3 A catalyst was prepared in the same manner as in Example 2 except that magnesium nitrate was not added. The content of each element by the composition analysis of the obtained catalyst was Zr: 3.7 wt%, R in terms of metal.
u: 0.5% by weight and Co: 1.0% by weight. The X-ray diffraction pattern and BET surface area were measured in the same manner as in Example 1. The X-ray diffraction pattern is shown in FIG. 1, and the BET surface area is shown in Table 1. Evaluation of the steam reforming reaction of propane was performed in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

【0063】[0063]

【表1】 [Table 1]

【0064】[0064]

【発明の効果】本発明のルテニウム触媒はルテニウム成
分とコバルト成分がジルコニウム成分の近傍に高分散状
態で熱安定性よく担持されているので炭化水素の水蒸気
改質反応に対して高活性でかつ耐熱性に優れており、燃
料電池の水素製造用の水蒸気改質用触媒としてその工業
的価値は極めて大である。
The ruthenium catalyst of the present invention has the ruthenium component and the cobalt component supported in the vicinity of the zirconium component in a highly dispersed state with good thermal stability, and thus has high activity and heat resistance against the steam reforming reaction of hydrocarbons. It has excellent properties and its industrial value is extremely great as a steam reforming catalyst for hydrogen production in fuel cells.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例及び比較例の触媒のX線回折図形。FIG. 1 is an X-ray diffraction pattern of catalysts of Examples and Comparative Examples.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 α−アルミナ担体にルテニウム成分、ジ
ルコニウム成分及びマグネシウム成分を含有させた触媒
であって、マグネシウム成分の含有量がマグネシウム金
属に換算して0.5〜20重量%でMg/Zrのモル比
が0.5〜5.0であることを特徴とする炭化水素の水
蒸気改質用触媒。
1. A catalyst in which a ruthenium component, a zirconium component, and a magnesium component are contained in an α-alumina carrier, and the content of the magnesium component is 0.5 to 20 wt% in terms of magnesium metal. A steam reforming catalyst for hydrocarbons having a molar ratio of 0.5 to 5.0.
【請求項2】 α−アルミナ担体にルテニウム成分、コ
バルト成分、ジルコニウム成分及びマグネシウム成分を
含有させた触媒であって、マグネシウム成分の含有量が
マグネシウム金属に換算して0.5〜20重量%でMg
/Zrのモル比が0.5〜5.0であることを特徴とす
る炭化水素の水蒸気改質用触媒。
2. A catalyst comprising an α-alumina carrier containing a ruthenium component, a cobalt component, a zirconium component and a magnesium component, wherein the content of the magnesium component is 0.5 to 20% by weight in terms of magnesium metal. Mg
A catalyst for steam reforming of hydrocarbons, wherein the molar ratio of / Zr is 0.5 to 5.0.
【請求項3】 α−アルミナのX線回折の最強ピーク強
度IAに対するα−アルミナ以外の化合物のX線回折の
最強ピーク強度ISの比IS/IAが0.01以下である
請求項1又は2記載の炭化水素の水蒸気改質用触媒。
3. The ratio I S / I A of the strongest peak intensity I S of X-ray diffraction of compounds other than α-alumina to the strongest peak intensity I A of X-ray diffraction of α-alumina is 0.01 or less. Item 1. A steam reforming catalyst for hydrocarbons according to Item 1 or 2.
【請求項4】 ルテニウム成分をルテニウム金属に換算
して0.05〜2重量%、ジルコニウム成分をジルコニ
ウム金属に換算して0.005〜15重量%、マグネシ
ウム成分をマグネシウム金属に換算して0.5〜20重
量%含有する請求項1、2又は3記載の炭化水素の水蒸
気改質用触媒。
4. A ruthenium component converted to ruthenium metal of 0.05 to 2% by weight, a zirconium component converted to zirconium metal of 0.005 to 15% by weight, and a magnesium component converted to magnesium metal of 0.1. The hydrocarbon steam reforming catalyst according to claim 1, which contains 5 to 20% by weight.
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