JPH1024235A - Catalyst for producing high calorie gas and its production - Google Patents

Catalyst for producing high calorie gas and its production

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JPH1024235A
JPH1024235A JP8199735A JP19973596A JPH1024235A JP H1024235 A JPH1024235 A JP H1024235A JP 8199735 A JP8199735 A JP 8199735A JP 19973596 A JP19973596 A JP 19973596A JP H1024235 A JPH1024235 A JP H1024235A
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JP
Japan
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catalyst
ruthenium
carrier
producing
calorie gas
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Application number
JP8199735A
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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 for a process for producing a high calorie substitutive natural gas by steam-reforming a hydrocarbon of the like. SOLUTION: The catalyst is produced by carrying 1.5-4wt.% ruthenium on an active alumina composite carrier and reducing at 80-800 deg.C. The active alumina composite carrier is obtained by firing at 500-6500 deg.C a carrier base material formed by molding a raw material containing (a) aluminum oxide, (b) at least one kind selected from a group composed of oxide or group II, group III and lanthanoid metals in periodic table and (c) an oxyacid. The catalyst is preferably >=60% in ruthenium dispensability (= (the mole of adsorbed CO on the catalyst)/(the mole of ruthenium in the catalyst)×100) and >=2.0ml/g in carbon monoxide adsorption at 50 deg.C in normal condition.

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、炭化水素等を水蒸
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。
The present invention relates to a catalyst used in a process for producing a high calorie alternative natural gas by steam reforming a hydrocarbon or the like, 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供給は、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。
[0003] The supply of city gas in Japan is toward higher calorie (calorific value conversion), and the demand for SNG is increasing. Therefore, when using light petroleum fractions such as naphtha and liquefied petroleum gas (LPG) as city gas feedstock,
These need to be gasified 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したもの(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したもの(特開昭60−
227834号公報)、安定化または部分安定化ジルコ
ニア担体に担持したもの(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 (JP-A-4-59048), and a carrier obtained by adding cerium oxide to an alkali metal oxide or an alkaline earth metal oxide (JP-A-Hei 4-59048). 4-2651
No. 56), using an alkali metal salt such as sodium ruthenate as a ruthenium precursor (JP-A-60-1985)
227834) and those supported on a stabilized or partially stabilized zirconia carrier (JP-A-2-286787).

【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, ruthenium-based catalysts are easily poisoned by sulfur such as hydrogen sulfide (catalysts 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 region corresponds to a region where carbon deposition is liable to occur and the activity of the catalyst is likely to decrease. In addition, there is a high possibility that the catalyst is poisoned by impurities containing sulfur components in the raw material and sulfur compounds such as odorants added to the raw material, and at the same time, coexistence of carbon deposition caused by sulfur poisoning. Is concerned.

【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℃の反応温度の下で、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, since the steam reforming catalyst in the industrial SNG production is exposed to steam for a long time at a reaction temperature of 400 to 500 ° C., it is necessary to have sufficient mechanical strength. In terms of mechanical strength alone, compression molding or high-temperature sintering is sufficient. However, these methods may cause a significant decrease in specific surface area or blockage of pores. 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、長時間に亘り活性低下が少なく、効率良く高カロ
リーガスを製造することができる触媒と、その製造方法
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 requirements.
An object of the present invention is to provide a catalyst which is excellent in mechanical strength, is excellent in sulfur poisoning resistance and carbon deposition resistance, has a small activity reduction for a long time, and is capable of efficiently producing a high calorie gas, and a method for producing the same. Aim.

【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、先に、(a)水酸化アルミニウムと、(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種の炭酸塩と、(c)オキシ酸と
を含む原料を成型した担体基材を焼成して得らた活性ア
ルミナ複合体担体に、ルテニウムを担持し、還元処理し
た触媒を提案している(特願平8−99266号参
照)。
SUMMARY OF THE INVENTION To achieve the above object, the present inventors have first selected from the group consisting of (a) aluminum hydroxide and (b) Group 2 and 3 of the periodic table and lanthanoid metals. A catalyst in which ruthenium is supported on an activated alumina composite carrier obtained by calcining a carrier substrate obtained by molding a raw material containing at least one kind of carbonate and (c) oxyacid, and then subjected to a reduction treatment. (See Japanese Patent Application No. 8-99266).

【0018】ただし、この先提案の触媒においては、
(a)成分の水酸化アルミニウムおよび(b)成分の炭
酸塩が比較的高価である上、触媒製造の際に水分を避け
る必要がある。すなわち、触媒製造の際に水分が多く存
在すると、(b)成分の炭酸塩と(c)成分のオキシ酸
とが室温付近の低温で反応を起こす可能性が高く、所望
の触媒を得ることができなくなる虞れがある。工業レベ
ルで触媒の製造を行う場合、水分を避けるために、原料
管理等に何らかの方策が必要になる。
However, in the catalyst proposed earlier,
The aluminum hydroxide of the component (a) and the carbonate of the component (b) are relatively expensive, and it is necessary to avoid water during the production of the catalyst. That is, if a large amount of water is present during the production of the catalyst, there is a high possibility that the carbonate of the component (b) and the oxyacid of the component (c) will react at a low temperature near room temperature, so that a desired catalyst can be obtained. It may not be possible. When producing a catalyst at an industrial level, some measures are required for raw material management and the like in order to avoid moisture.

【0019】本発明は、上記のような先提案の触媒にお
ける懸念を解消するために、上記の方策として、例え
ば、原料同士が水分により簡単に反応し難い、しかも比
較的安価な原料を使用することに着目し、さらに検討を
重ねて、(a)成分として水酸化アルミニウムよりも安
価な酸化アルミニウムを使用し、しかも(b)成分とし
て(b)周期表2族、3族およびランタノイド金属の炭
酸塩に代えて酸化物を使用すれば、先提案のものより安
価に、しかも触媒製造時の水分回避や温度制御を要せ
ず、先提案のものと同等の活性を有する触媒を得ること
ができるとの知見を得た。
In the present invention, in order to solve the above-mentioned concerns in the previously proposed catalyst, as the above-mentioned measures, for example, raw materials which are not easily reacted with each other due to moisture and which are relatively inexpensive are used. Focusing on this fact, and further study, the use of aluminum oxide, which is cheaper than aluminum hydroxide, as the component (a) and the addition of (b) the carbonates of the second and third groups of the periodic table and the lanthanoid metal as the component (b) If an oxide is used in place of the salt, a catalyst having the same activity as that of the previously proposed catalyst can be obtained at a lower cost than that of the previously proposed catalyst, and without requiring moisture avoidance or temperature control during catalyst production. I got the knowledge.

【0020】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)酸化アルミニウムと、
(b)周期表2族、3族およびランタノイド金属の酸化
物よりなる群から選択される少なくとも1種と、(c)
オキシ酸とを含有する原料を成型した担体基材を500
〜600℃で焼成して得ら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、80〜50
0℃で還元処理してなることを特徴とする。上記触媒に
おいて、ルテニウム分散性が60%以上、一酸化炭素吸
着量が、50℃において、標準状態換算で2.0ml/
g以上であることが好ましい。
The catalyst for producing high-calorie gas of the present invention is based on the above findings, and comprises (a) aluminum oxide;
(B) at least one selected from the group consisting of oxides of Groups 2 and 3 of the periodic table and lanthanoid metals; and (c)
A carrier base material obtained by molding a raw material containing oxyacid and 500
1.5 to 4% by weight of ruthenium is supported on an activated alumina composite carrier obtained by firing at
It is characterized by being subjected to a reduction treatment at 0 ° C. The above catalyst has a ruthenium dispersibility of 60% or more and a carbon monoxide adsorption amount at 50 ° C. of 2.0 ml /
g or more.

【0021】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)酸化アルミニウムと、(b)周期
表2族、3族およびランタノイド金属の酸化物よりなる
群から選択される少なくとも1種と、(c)オキシ酸と
を含有する原料を成型した担体基材を500〜600℃
で焼成して得られる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℃
で還元処理することを特徴とする。上記製造方法におい
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。
Further, the method for producing a catalyst for producing a high calorie gas of the present invention is characterized in that at least one selected from the group consisting of (a) aluminum oxide and (b) oxides of Group 2 and 3 of the periodic table and lanthanoid metals. A carrier substrate obtained by molding a raw material containing one kind and (c) an oxyacid is heated at 500 to 600 ° C.
After loading 1.5 to 4% by weight of ruthenium on the activated alumina composite carrier obtained by calcining at room temperature, ruthenium is insoluble and fixed in an aqueous alkali solution, and then at 80 to 500 ° C.
And the reduction treatment. 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)酸化アルミニウム
(活性アルミナ)と、(b)周期表2族(以下、2族と
記す)金属の酸化物、周期表3族(以下、3族と記す)
金属の酸化物およびランタノイド金属の酸化物よりなる
群から選ばれる少なくとも1種と、(c)オキシ酸から
選ばれる少なくとも1種とを含有する担体原料を使用す
る。
The catalyst of the present invention comprises (a) aluminum oxide (activated alumina), (b) an oxide of a metal belonging to Group 2 of the Periodic Table (hereinafter referred to as Group 2), and Group 3 of the Periodic Table (hereinafter referred to as Group 3). Write)
A carrier raw material containing at least one selected from the group consisting of metal oxides and lanthanoid metal oxides and (c) at least one selected from oxyacids is used.

【0023】(a)成分の酸化アルミニウムとしては、
通常のアルミナが好ましく使用できるが、α−アルミナ
等の極端に比表面積が小さいものは避けることが望まし
い。具体的には、比表面積が60m/g程度以下のア
ルミナは好ましくない。
As the aluminum oxide of the component (a),
Normal alumina can be preferably used, but it is desirable to avoid those having extremely small specific surface area such as α-alumina. Specifically, alumina having a specific surface area of about 60 m 2 / g or less is not preferable.

【0024】(b)成分中、2族金属酸化物としては、
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、ラジウムの酸化物が使用できるが、特に
マグネシウム、バリウムの酸化物が好ましい。3族金属
酸化物としては、スカンジウムやイットリウムの酸化物
が使用できるが、イットリウムの酸化物が好ましい。ラ
ンタノイド金属酸化物としては、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
の酸化物を使用できるが、セリウム、ランタンの酸化物
が好ましい。
In the component (b), Group 2 metal oxides include:
Oxides of beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, and radium can be used, and oxides of magnesium and barium are particularly preferable. As the Group 3 metal oxide, scandium or yttrium oxide can be used, but yttrium oxide is preferable. Lanthanide metal oxides include lanthanum, cerium,
Oxides such as praseodymium, neodymium, promethium and samarium can be used, but cerium and lanthanum oxides are preferred.

【0025】これら(b)成分の2族、3族およびラン
タノイド金属の酸化物は、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を得ることができ
る。
These (b) component oxides of Group II, III and lanthanoid metals can be used alone or in combination of two or more. However, there is not much synergistic effect by the combination, and the intended catalytic performance can be obtained by using one kind alone.

【0026】(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、種々のオキシ酸を使用できる。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。
The oxyacids of component (c) include glycolic acid, lactic acid, hydroacrylic acid, α-oxybutyric acid, glyceric acid, tartronic acid, malic acid, tartaric acid and citric acid; salicylic acid, m -Aromatic oxyacids such as oxybenzoic acid, p-oxybenzoic acid, gallic acid, mandelic acid and toroic acid; those obtained by subjecting these aliphatic oxyacids and aromatic oxyacids to alkylation treatment (one of the carboxyl groups of the oxyacids) Oxyacids obtained by subjecting a part to an alkylation treatment such as methylation); and the like. These are 1
These can be used alone or in combination of two or more. When two or more are mixed, an aliphatic oxyacid and an aromatic oxyacid may be used.

【0027】(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)を使用する理由は、担体の多孔質化にあるが、
これは、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 (these are collectively referred to as an oxyacid in the present invention) as the component (c) is to make the carrier porous.
This is mainly to cause decarboxylation due to thermal decomposition and to promote the porosity of the carrier.

【0028】(c)成分は、粉末状で用い(a),
(b)成分の粉末と機械的混合(drymixing)
してもよいし、オキシ酸を解離しない有機溶媒や分散媒
等に分散させて、これを(a),(b)成分の粉末と混
合してもよい。
The component (c) is used in powder form.
(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).

【0029】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. .

【0030】上記(a)〜(c)成分を含む担体原料中
における各成分の配合量は、次の通りである。
The amount of each component in the carrier material containing the components (a) to (c) is as follows.

【0031】(b)成分の2族金属酸化物、3族金属酸
化物、ランタノイド金属酸化物は、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 component (b) group 2 metal oxide, group 3 metal oxide, and lanthanoid metal oxide are preferably 5 to 20% by weight, based on the catalyst, as oxides of these metals after firing the support substrate. Is 7 to 18% by weight, more preferably 7.5%
To 12% by weight.

【0032】(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、
ランタノイド金属酸化物に吸着・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)
成分であ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。
If the content of the component (b) is less than 5% by weight, it is difficult to obtain a sufficient effect on the sulfur resistance, so that sulfur poisoning and carbon deposition are accompanied, and the catalyst performance is kept stable for a long period of time. Can not. If the content as an oxide is appropriate, the sulfur compound contained in the raw material is Group 2, Group 3,
Since the active ingredient is adsorbed and absorbed by the lanthanoid metal oxide, the active ingredient ruthenium is less likely to be poisoned, and the life is extended. When component (b) exceeds 20% by weight, (a)
The content of alumina as a component relatively decreases. 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.

【0033】(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、所望量のルテニウムの担持ができなくなるばかり
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 used in an amount of 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 carrier after the calcination of the carrier substrate.
It is. If the amount is less than 1% by weight, the support is not sufficiently made porous, so that not only a desired amount of ruthenium cannot be supported, but also the dispersibility decreases. 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.

【0034】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
とを充分混合し、これに(c)成分を加えてもよいし、
(a)成分と(c)成分とを充分混合し、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) in preparing the carrier is not particularly limited, and the components (a) and (b) are sufficiently mixed, and the component (c) is added thereto. May be
The component (a) and the component (c) are sufficiently mixed, and
The components may be added, or the components (a) to (c) may be added simultaneously and mixed.

【0035】なお、上記の担体原料には、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 does not hinder the effect of the present invention from being impaired.

【0036】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、担体原料が溶媒または分散媒を含む
場合は、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、オキシ酸
の性状を変化させない観点から90〜100℃を上限と
するのが好ましい。
The above carrier material is molded into a carrier substrate,
The activated alumina composite carrier is calcined. When the carrier base material contains a solvent or a dispersion medium, it is preferable to completely remove these when the carrier base material is molded. For removal, drying may be performed at normal pressure or reduced pressure, at normal temperature or under heating. When heating and drying, the upper limit is preferably from 90 to 100 ° C. from the viewpoint of not changing the properties of the oxyacid.

【0037】また、成形に先立ち、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 mixed uniformly to form fine powder. The powder is 50 mesh, preferably 100 mesh, more preferably 20 mesh.
Those that pass through a 0 mesh sieve are suitable.

【0038】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。
For the molding, various methods such as pressure molding and extrusion molding can be applied, but pressure molding is preferred. As the pressure molding, tablet molding, injection molding, press molding and the like are mentioned, but in consideration of reaction conditions, tablet molding is preferable. 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.

【0039】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.

【0040】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、150m/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、所望
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 specific surface area of the activated alumina composite carrier obtained as described above is preferably 150 m 2 / g or more, and the pore volume is preferably 0.2 to 0.4 ml / g. If the specific surface area or the pore volume of the carrier is less than these values, a desired amount of ruthenium cannot be supported, and the dispersibility of ruthenium also decreases.

【0041】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、担体の飽和給水量を求め
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、飽和給
水量を測定する。次いで、この飽和給水量と等量のイオ
ン交換水もしく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、活性アルミナ複合体担体に
吸収させる。
The following method is preferred for supporting ruthenium on the above activated alumina composite carrier. First, before supporting ruthenium, the saturated water supply amount of the carrier is determined. That is, the carrier is weighed in advance, and water is applied to the carrier with a burette to absorb water sufficiently to the inside of the carrier, and the saturated water supply amount is measured. Next, an aqueous solution in which a predetermined amount of ruthenium trichloride hydrate is dissolved in ion-exchanged water or distilled water in the same amount as the saturated water supply amount is absorbed by the activated alumina composite carrier.

【0042】その後、7〜10N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。
Thereafter, an excess amount of 7 to 10 N ammonia water is applied to the ruthenium concentration to convert ruthenium chloride to hydroxide as shown in Chemical formula 2, and the ruthenium is insoluble and fixed on the carrier. . 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.

【0043】[0043]

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

【0044】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 liquid temperature of the above-mentioned ruthenium chloride hydrate aqueous solution is lower than 50 ° C., preferably at room temperature, in order to avoid hydrolysis of ruthenium chloride.

【0045】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 may be ruthenium trichloride anhydride, ruthenate such as potassium ruthenate, or ruthenium compound such as ruthenium nitrate. 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.

【0046】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 supported amount of ruthenium 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.

【0047】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等が必要であった。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。
In the case of activated alumina and activated alumina composite carriers which have been widely used as catalyst carriers, the specific surface area and the porosity are small, so that a large amount of ruthenium as described above is added to these carriers at once. It could not be carried. For this reason, conventionally, a multi-stage impregnation method such as a two-stage impregnation method or a three-stage impregnation, or an impregnation using a high-concentration ruthenium chloride aqueous solution has been required. However, even with these methods, the rate of ruthenium evaporating to dryness on the catalyst is high, and there has been a concern that the catalyst performance may be impaired.

【0048】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(これをル
テニウム保持率と言う)、しかも所望担持量のルテニウ
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-mentioned impregnation is dissolved (the charged amount,
(Mol number) can be supported by one-stage impregnation (this is referred to as ruthenium retention), and a desired amount of ruthenium can be supported with a dispersibility as high as 60% or more.

【0049】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 impregnation operation with the ruthenium solution, the operation of insolubilization / immobilization with an aqueous alkali solution such as ammonia water is performed. A complex of a ruthenium species and an alkali species that are not carried on the substrate (for example, an ammine complex << red >>) is not produced. From this, ruthenium is efficiently carried on the activated alumina composite carrier of the present invention. You can see that it is.

【0050】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、上記のような温度領域での乾燥を行うこと
が好ましい。
It is desirable that the carrier in which ruthenium is insoluble and immobilized is 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 to perform the drying in the above temperature range instead of immediately performing the reduction treatment after the insoluble / immobilized.

【0051】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。
In the drying process, it is extremely reasonable to use a rare gas such as helium or argon, or an inert gas such as nitrogen. Even in the middle, the generation amount of the oxide is very small and does not matter. In the operation in the air, the lower the drying temperature, the more advantageous in terms of suppressing the formation of oxides. However, if 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.

【0052】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 thus-obtained ruthenium-supported catalyst is subjected to a reduction treatment at a relatively low temperature, the ruthenium supported uniformly by impregnation (ie, in a highly dispersed state) remains unchanged (ie, in a state of high dispersibility). ) 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.

【0053】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、このような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。
The ruthenium before the reduction treatment exists as a hydroxide, and the ruthenium hydroxide has a temperature of 60 to 80 ° C.
Ru 0 (metallic stat) in a temperature range of about
e) is reduced. Therefore, while a normal steam reforming catalyst requires reduction at a high temperature of about 700 ° C., the catalyst of the present invention has a feature that it can be reduced at such an extremely low temperature of 60 to 80 ° C. , Supported metal (Ru)
Can maintain high dispersibility.

【0054】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 reduction 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.

【0055】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 calcination temperature of the carrier is set to be higher than the steam reforming temperature, and ruthenium having a high melting point (metal Ru has a melting point of 2450 ° C.) is selected as the active metal, so that the steam reforming reaction can be performed. In this case, the heat history of the carrier and the active metal is hardly received.

【0056】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, reduction of the catalyst is theoretically possible at the extremely low temperature of 60 to 80 ° C. described above. It is possible that the active site of the
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.

【0057】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
スの通気量等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 and hydrogen / steam mixed gas are preferable, and hydrogen gas is particularly preferable. The reduction time may be appropriately selected depending on conditions such as the reduction temperature and the amount of gas for the reduction gas.
About 20 hours is practical.

【0058】以上のようにして得られる本発明の触媒
は、比表面積が160〜180m/g、一酸化炭素
(以下、COと記すこともある)吸着量が、50℃にお
いて、標準状態換算で2.0ml/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
することになるのに対し、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持
続される。
The catalyst of the present invention obtained as described above has a specific surface area of 160 to 180 m 2 / g, and an adsorbed amount of carbon monoxide (hereinafter, also referred to as CO) at 50 ° C. Is 2.0 ml / g or more, and the dispersibility of ruthenium metal is an extremely excellent value of 60% or more. This is because 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 a catalyst in which particulate ruthenium is supported in a highly dispersed state, The effect of the ruthenium particles on the surface exposure of the support is small, and the support is sufficiently exposed on the catalyst surface. 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 even if a load is applied to the catalyst due to fluctuations in operating conditions, etc., the catalyst performance is stably maintained for a long time because there are many active points. .

【0059】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 a percentage of the number of moles of adsorbed CO of the product catalyst (the catalyst after the reduction treatment) with respect to the number of moles of ruthenium, and is expressed by the equation (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.

【0060】[0060]

【数2】 (Equation 2)

【0061】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
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.

【0062】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, 60% or more of the ruthenium of 1.5 to 4% by weight is an active site that can contribute 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.

【0063】逆に、ルテニウムの分散性が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。
Conversely, if the dispersibility of ruthenium is less than 60%, the number of active sites is small, so that the apparent reaction rate decreases. 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.

【0064】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、平衡添加率に近
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-mentioned catalyst of the present invention has sufficient mechanical strength, is excellent in sulfur poisoning resistance, and shows good reaction results close to the equilibrium addition rate. Therefore, the catalyst of the present invention exhibits good steam reforming activity even with a raw material containing a sulfur compound.

【0065】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 which is the main component of the raw material when producing a high calorie gas with the catalyst of the present invention has 2 to 16 carbon atoms, preferably 2 to 10 carbon atoms, more preferably 3 to 3 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.

【0066】[0066]

【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
The separation was performed by a gas chromatograph (GC-9A, trade name, manufactured by Shimadzu Corporation) equipped with a thermal conductivity type detector (TCD) equipped with a separation column packed with L Science Co., Ltd. trade name. 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).

【0067】実施例1 酸化セリウム(CeO,関東化学製)粉末3.75
g、活性アルミナ粉末(Al,メルク製)45.
5g、および酒石酸(C,関東化学製)粉末
21.4g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(FK−1型,シス
テムズエンジニアリング社製商品名)にて、成型圧20
トン/cmで、直径3.2mmφの円柱状(ペレッ
ト)に成型し、マッフル炉を用い空気中で600℃にて
3時間焼成して担体ペレットを得た。なお、焼成中に発
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210m/g、細
孔容積は0.35ml/gであった。
Example 1 Cerium oxide (CeO 2 , manufactured by Kanto Chemical) powder 3.75
g, activated alumina powder (Al 2 O 3 , manufactured by Merck)
5g, and tartaric acid (C 2 H 6 O 4, manufactured by Kanto Kagaku) powder 21.4 g, was sufficiently mixed in an agate mortar. This powder (200 mesh) was pressed at a molding pressure of 20 with a tableting machine (model FK-1, trade name of Systems Engineering Co., Ltd.).
It was molded into a columnar shape (pellet) having a diameter of 3.2 mmφ at a ton / cm 2 , and calcined in air in a muffle furnace at 600 ° C. for 3 hours to obtain a carrier pellet. The gas generated during firing was exhausted into a draft chamber using a water jet pump provided with an exhaust pipe in a muffle furnace. The specific surface area of the composite carrier thus obtained was 210 m 2 / g, and the pore volume was 0.35 ml / g.

【0068】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時間漬浸した。水溶液
から取りだしたペレットを、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 Chemicals, ruthenium content: 44 to 45 wt%) is dissolved in water to make 100 ml, and 22.1 g of the above carrier pellets are added to 25 ml of this aqueous solution at room temperature for 1 hour. Soaked. After removing the residual liquid from the pellets removed from the aqueous solution, about 2.7 kPa (about 20 mmHg) using 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.

【0069】回収したペレットは、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、塩化銀の沈殿(白または灰色)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、通常の加圧流通系反応装置に充填し、圧力0.78
MPa(8kg/cmG)、還元温度150℃、GH
SV900(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 pellet was sufficiently washed with ion-exchanged water. Washing was performed by adding a dilute silver nitrate aqueous solution dropwise to a part of the filtrate until silver chloride precipitation (white or gray) no longer occurred. The washed pellets are placed in a vacuum dryer at 40-45.
Dry at 8 ° C for 8-10 hours. 10ml pellet after drying
Was charged into a normal pressurized flow reactor, and a pressure of 0.78
MPa (8 kg / cm 2 G), reduction temperature 150 ° C, GH
The catalyst A was obtained by reduction with hydrogen controlled at a flow rate of a mass flow controller at SV900 (v / v) h -1 for 8 hours.

【0070】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205m/g、破壊強度(DWL)は26.0k
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。ルテニウム分散性
は、数2の式を用いて計算した結果、80%であった。
以上の触媒Aの性状を表1にまとめて示した。
The catalyst A was composed of 1.5 wt% of ruthenium, 7.5 wt% of cerium oxide and the remaining alumina, having a specific surface area of 205 m 2 / g and a breaking strength (DWL) of 26.0 k.
g. The CO adsorption amount was 2.7 ml / g (STP: standard state converted value). This value indicates the amount of adsorption on ruthenium, since no CO adsorption was observed only on the carrier not supporting ruthenium. The ruthenium dispersibility was 80% as a result of calculation using the equation (2).
The properties of Catalyst A are summarized in Table 1.

【0071】次に、触媒Aを充填した反応器に、市販L
PGガス(コスモ石油製商品名コスモブタンシルバー,
C3:3vol%,iso−C4:32vol%,n−
C4:65vol%)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
0.78MPa(8kg/cmG),反応温度450
℃,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, a commercially available L was charged into the reactor filled with the catalyst A.
PG gas (Cosmo Oil's trade name Cosmobutane Silver,
C3: 3 vol%, iso-C4: 32 vol%, n-
(C4: 65 vol%) and 10 ppm of hydrogen sulfide added thereto were introduced together with steam, and the LPG gas was subjected to a steam reforming reaction to produce SNG. The reaction conditions were a pressure of 0.78 MPa (8 kg / cm 2 G) and a reaction temperature of 450.
C, GHSV600 (v / v) h -1 and S / C ratio of 1. The reaction results are shown in Table 2.

【0072】実施例2 酸化セリウム粉末3.75g、活性アルミナ粉末(実施
例1と同じもの)45.1g、および酒石酸粉末(実施
例1と同じもの)5.56gを使用した以外は、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190m/g、細孔容
積は0.36ml/gであった。
Example 2 The procedure of Example 2 was repeated except that 3.75 g of cerium oxide powder, 45.1 g of activated alumina powder (same as in Example 1), and 5.56 g of tartaric acid powder (same as in Example 1) 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 was 190 m 2 / g, and the pore volume was 0.36 ml / g.

【0073】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と同じもの)1.15gを含
む水25mlを浸漬し、還元温度を450℃とした以外
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、比表面積180m/g、
破壊強度26.0kg、CO吸着量4.1ml/g(S
TP)、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。
The same procedure as in Example 1 was carried out except that 25 ml of water containing 1.15 g of ruthenium trichloride monohydrate (the same as in Example 1) was immersed in 22 g of the above carrier pellets and the reduction temperature was set to 450 ° C. Similarly, catalyst B was prepared. Catalyst B
Is ruthenium 2.3 wt%, cerium oxide 7.5 wt
%, The balance being alumina, and a specific surface area of 180 m 2 / g,
Breaking strength 26.0 kg, CO adsorption amount 4.1 ml / g (S
TP) and the ruthenium dispersibility was 80%. The properties of Catalyst B are summarized in Table 1, and the results of the same steam reforming reaction as in Example 1 performed using Catalyst B are shown in Table 2.

【0074】実施例3 酸化イットリウム(Y,添川化学製)粉末2.5
g、活性アルミナ粉末(実施例1と同じもの)46.4
g、および酒石酸粉末(実施例1と同じもの)3.68
gを使用した以外は、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220m/g、細孔容積は0.37ml/gであ
った。
Example 3 Yttrium oxide (Y 2 O 3 , manufactured by Soekawa Chemical) powder 2.5
g, activated alumina powder (same as in Example 1) 46.4
g, and tartaric acid powder (same as in Example 1) 3.68
A composite carrier (pellet) was prepared in the same manner as in Example 1 except that g was used. The specific surface area of the obtained composite carrier was 220 m 2 / g, and the pore volume was 0.37 ml / g.

【0075】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と同じもの)1.15gを含
む水25mlを浸漬し、還元温度を80℃にした以外
は、実施例1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5wt
%、残りアルミナからなり、比表面積209m/g、
破壊強度27.5kg、CO吸着量3.9ml/g(S
TP)、ルテニウム分散性77%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。
The same procedure as in Example 1 was carried out except that 25 ml of water containing 1.15 g of ruthenium trichloride monohydrate (same as in Example 1) was immersed in 22 g of the above carrier pellets and the reduction temperature was set to 80 ° C. Similarly, catalyst C was prepared. Catalyst C
Is 2.3 wt% ruthenium, 5 wt% yttrium oxide
%, The remainder being alumina, specific surface area 209 m 2 / g,
Breaking strength 27.5kg, CO adsorption 3.9ml / g (S
TP), and the ruthenium dispersibility was 77%. 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.

【0076】実施例4 酸化ランタン(La,和光純薬製)粉末6g、活
性アルミナ粉末(実施例1と同じもの)42.5g、お
よび酒石酸粉末(実施例1と同じもの)0.49gを使
用した以外は、実施例1と同様にして(ペレット)を調
製した。得られた複合体担体の比表面積は171m
g、細孔容積は0.34ml/gであった。
Example 4 6 g of lanthanum oxide (La 2 O 3 , manufactured by Wako Pure Chemical Industries) powder, 42.5 g of activated alumina powder (same as in Example 1), and tartaric acid powder (same as in Example 1) A (pellet) was prepared in the same manner as in Example 1 except that 49 g was used. The specific surface area of the obtained composite carrier is 171 m 2 /
g, pore volume was 0.34 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と同じもの)1.51gを含
む水25mlを浸漬し、還元温度を400℃にした以外
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、比表面積163m/g、破壊強
度27.5kg、CO吸着量4.8ml/g(ST
P)、ルテニウム分散性72%であった。触媒Dの性状
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。
The same procedure as in Example 1 was carried out except that 22 ml of the above carrier pellets were immersed in 25 ml of water containing 1.51 g of ruthenium trichloride monohydrate (the same as in Example 1) to reduce the reduction temperature to 400 ° C. Similarly, catalyst D was prepared. Catalyst D
Is composed of 3 wt% of ruthenium, 12 wt% of lanthanum oxide and the remaining alumina, having a specific surface area of 163 m 2 / g, a breaking strength of 27.5 kg, and a CO adsorption amount of 4.8 ml / g (ST
P), the ruthenium dispersibility was 72%. The properties of the catalyst D are summarized in Table 1, and the results of the same steam reforming reaction as in Example 1 performed using the catalyst D are shown in Table 2.

【0078】実施例5 酸化マグネシウム(MgO,和光純薬製)粉末10g、
活性アルミナ粉末(実施例1と同じもの)38g、およ
び酒石酸粉末(実施例1と同じもの)50gを使用した
以外は、実施例1と同様にして(ペレット)を調製し
た。得られた複合体担体の比表面積は215m/g、
細孔容積は0.38ml/gであった。
Example 5 10 g of magnesium oxide (MgO, manufactured by Wako Pure Chemical Industries) powder,
A (pellet) was prepared in the same manner as in Example 1 except that 38 g of activated alumina powder (the same as in Example 1) and 50 g of tartaric acid powder (the same as in Example 1) were used. The specific surface area of the obtained composite carrier is 215 m 2 / g,
The pore volume was 0.38 ml / g.

【0079】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と同じもの)2.03gを含
む水25mlを浸漬し、還元温度を450℃にした以外
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20wt
%、残りアルミナからなり、比表面積207m/g、
破壊強度25.0kg、CO吸着量5.5ml/g(S
TP)、ルテニウム分散性62%であった。触媒Eの性
状表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。
The same procedure as in Example 1 was carried out except that 22 ml of the above carrier pellets were immersed in 25 ml of water containing 2.03 g of ruthenium trichloride monohydrate (the same as in Example 1) to lower the reduction temperature to 450 ° C. Similarly, catalyst E was prepared. Catalyst E
Is ruthenium 4wt%, magnesium oxide 20wt
%, The balance being alumina, specific surface area 207 m 2 / g,
Breaking strength 25.0kg, CO adsorption 5.5ml / g (S
TP), and the ruthenium dispersibility was 62%. Properties of Catalyst E The results are shown in Table 1 and are shown in Table 1.
Table 2 shows the results of the steam reforming reaction similar to the above.

【0080】実施例6 酸化バリウム(BaO,和光純薬製)粉末3.75g、
活性アルミナ粉末(実施例1と同じもの)44.3g、
および酒石酸粉末(実施例1と同じもの)116.7g
を使用した以外は、実施例1と同様にして(ペレット)
を調製した。得られた複合体担体の比表面積は217m
/g、細孔容積は0.41ml/gであった。
Example 6 3.75 g of barium oxide (BaO, manufactured by Wako Pure Chemical Industries) powder,
Activated alumina powder (same as in Example 1) 44.3 g,
And tartaric acid powder (same as in Example 1) 116.7 g
In the same manner as in Example 1 except that
Was prepared. The specific surface area of the obtained composite carrier is 217 m
2 / g and the pore volume was 0.41 ml / g.

【0081】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と同じもの)2.03gを含
む水25mlを浸漬し、還元温度を500℃にした以外
は、実施例1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7.5wt%、
残りアルミナからなり、比表面積210m/g、破壊
強度24.5kg、CO吸着量5.3ml/g(ST
P)、ルテニウム分散性60%であった。触媒Fの性状
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。
The same procedure as in Example 1 was carried out except that 22 ml of the above carrier pellets were immersed in 25 ml of water containing 2.03 g of ruthenium trichloride monohydrate (the same as in Example 1) to reduce the reduction temperature to 500 ° C. Similarly, catalyst F was prepared. Catalyst F
Is 4 wt% ruthenium, 7.5 wt% barium oxide,
Remaining alumina, specific surface area 210 m 2 / g, breaking strength 24.5 kg, CO adsorption amount 5.3 ml / g (ST
P), the ruthenium dispersibility was 60%. The properties of the catalyst F are summarized in Table 1 and the results of the same steam reforming reaction as in Example 1 performed using the catalyst F are shown in Table 2.

【0082】比較例1 活性アルミナ粉末(実施例1と同じもの)35gを実施
例1と同様にして3.2mmφの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と同じもの)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Gを調製した。触媒Gは、ルテニウム
2.3wt%、残りアルミナからなり、比表面積49m
2/g、破壊強度24.5kg、CO吸着量1.8ml
/g、ルテニウム分散性35%であった。触媒Gの性状
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。
Comparative Example 1 35 g of activated alumina powder (same as in Example 1) was tabletted into 3.2 mmφ pellets in the same manner as in Example 1 and calcined in the same manner as in Example 1 to give a specific surface area of 110 m 2
/ G, and an alumina support having a pore volume of 0.18 ml / g. 25 ml of water containing 1.75 g of ruthenium trichloride monohydrate (the same as in Example 1) was immersed in 22.3 g of the carrier, and after removing the residual liquid, the residue was washed with pure water and dried at 110 ° C. for 5 hours. Thus, catalyst G was prepared. The catalyst G was composed of 2.3 wt% of ruthenium and the remaining alumina, and had a specific surface area of 49 m.
2 / g, breaking strength 24.5kg, CO adsorption 1.8ml
/ G, and the ruthenium dispersibility was 35%. The properties of the catalyst G are summarized in Table 1 and the results of the same steam reforming reaction as in Example 1 performed using the catalyst G are shown in Table 2.

【0083】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 and selectivity shown in Table 2 are as follows:
Calculated from the formula shown in

【0084】[0084]

【数3】 (Equation 3)

【0085】[0085]

【表1の1】 [Table 1-1]

【0086】[0086]

【表1の2】 [Table 1-2]

【0087】[0087]

【表2の1】 [1 of Table 2]

【0088】[0088]

【表2の2】 [Table 2-2]

【0089】表1から明らかなように、ルテニウム分散
性は、比較例1では35%であるのに対し、実施例1〜
6では60〜85%と、1.7倍以上向上している。ま
た、比表面積は、比較例1では49m/gであるのに
対し、実施例1〜6では160m/g以上と、3倍以
上の改善効果が見られる。これらから、従来の触媒で
は、触媒表面に担持されたルテニウムが、還元され難い
塩化物や酸化物の形で存在するため、水素還元処理を経
ても、Ruになり難く、加えてRu種は相当密に存在
していることが窺え、Ruの分散性が低くなってい
る。これに対し、本発明の触媒では、容易にRuまで
還元されるRu(OH)の形で不溶・固定化されてい
ること、さらに不溶・固定化処理の際に塩素アニオンが
可溶性塩(塩化アンモニウム)で除去されているため、
残存塩素の影響は殆どない。しかも、担体原料にオキシ
酸を加えたことにより、担体が多孔質になっており、R
の分散性が高くなっている。
As is clear from Table 1, the ruthenium dispersibility was 35% in Comparative Example 1, whereas that of Examples 1 to
In No. 6, it is 60 to 85%, which is 1.7 times or more improved. Further, the specific surface area is 49 m 2 / g in Comparative Example 1, whereas the specific surface area is 160 m 2 / g or more in Examples 1 to 6, indicating an improvement effect of three times or more. From these facts, in the conventional catalyst, ruthenium supported on the catalyst surface is present in the form of chloride or oxide which is difficult to be reduced, so that it is difficult for Ru to be converted to Ru 0 even after hydrogen reduction treatment. It can be seen that they exist considerably densely, and the dispersibility of Ru 0 is low. On the other hand, the catalyst of the present invention is insoluble / immobilized in the form of Ru (OH) 3 which is easily reduced to Ru 0 , and further, when the chlorine anion is dissolved in the soluble salt ( Ammonium chloride)
There is almost no effect of residual chlorine. Moreover, the addition of the oxyacid to the carrier material makes the carrier porous,
The dispersibility of u 0 is high.

【0090】表2から明らかなように、従来の触媒で
は、転化率、選択率は低い。これは、上記のように活性
点(Ru)が少ないため、原料中に添加した硫化水素
により、容易に被毒されたためである。単に活性点が少
ないだけであれば、転化率のみの低下が見られる筈であ
るが、表2では選択率が50%台まで低下している。こ
れは、硫化水素によりRuが被毒され、これが引き金
となって、炭素析出が起こった結果である。これに対
し、本発明の触媒では、担体成分にアルミナの他に2
族、3族およびランタノイド金属の酸化物を添加してい
るため、これが硫黄化合物を吸着・吸収し活性点を保護
しているため、転化率も選択率も高くなっているものと
考えられる。
As is clear from Table 2, the conversion and selectivity of the conventional catalyst are low. This is because the active sites (Ru 0 ) were small as described above, and thus the raw materials were easily poisoned by hydrogen sulfide. If the number of active sites is merely low, a decrease in only the conversion should be observed, but in Table 2, the selectivity is reduced to the order of 50%. This is the result of Ru 0 poisoning by hydrogen sulfide, which triggered carbon deposition. On the other hand, in the catalyst of the present invention, in addition to alumina, 2
It is considered that the addition of the oxides of Group III, III, and lanthanoid metals protects the active sites by adsorbing and absorbing sulfur compounds, so that the conversion and the selectivity are high.

【0091】このように、本発明では、実用レベルの強
度を持たせた担体に所望量のRuを高分散担持すること
ができると共に、担体側には硫黄化合物を吸収・吸着す
る機能を持たせることができる。従って、本発明の触媒
を用いれば、SNGの製造を長期間安定して実施するこ
とが可能である。また、活性点数が充分あるため、運転
条件の変動やプラントのシャットダウン等に対しても充
分な対応が可能である。
As described above, according to the present invention, a desired amount of Ru can be highly dispersed and supported on a carrier having a practical level of strength, and the carrier has a function of absorbing and adsorbing a sulfur compound. be able to. Therefore, the use of the catalyst of the present invention makes it possible to stably produce SNG for a long period of time. Further, since the number of active points is sufficient, it is possible to sufficiently cope with fluctuations in operating conditions, shutdown of a plant, and the like.

【0092】[0092]

【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、耐硫黄被毒性能と耐炭素析出性能を兼ね備
えた触媒を提供することができるため、炭化水素からS
NG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安定して持続させるこ
とができる。
According to the present invention, it is possible to provide a catalyst having a practical level of strength and having both sulfur poisoning resistance and carbon deposition resistance.
In an industrial process for producing NG, excellent reaction results with high selectivity and high conversion can be stably 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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Takashi Yoshizawa, Inventor 1134-2 Gongendo, Satte City, Saitama Pref.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)酸化アルミニウムと、(b)周期
表2族、3族およびランタノイド金属の酸化物よりなる
群から選択される少なくとも1種と、(c)オキシ酸と
を含有する原料を成型した担体基材を500〜600℃
で焼成して得ら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
理してなる高カロリーガス製造用触媒。
1. A raw material containing (a) aluminum oxide, (b) at least one selected from the group consisting of oxides of Groups 2 and 3 of the periodic table and lanthanoid metals, and (c) an oxyacid. 500-600 ° C.
A high-calorie gas production catalyst comprising 1.5 to 4% by weight of ruthenium supported on an activated alumina composite carrier obtained by calcining at 80 to 500 ° C.
【請求項2】 ルテニウム分散性が60%以上である請
求項1記載の高カロリーガス製造用触媒。
2. The catalyst for producing a high calorie gas according to claim 1, wherein the ruthenium dispersibility is 60% or more.
【請求項3】 触媒上への一酸化炭素吸着量が、50℃
において、標準状態換算で2.0ml/g以上である請
求項1〜2記載の高カロリーガス製造用触媒。
3. The amount of carbon monoxide adsorbed on the catalyst is 50 ° C.
3. The high calorie gas producing catalyst according to claim 1, wherein the catalyst is 2.0 ml / g or more in terms of standard condition.
【請求項4】 (a)酸化アルミニウムと、(b)周期
表2族、3族およびランタノイド金属の酸化物よりなる
群から選択される少なくとも1種と、(c)オキシ酸と
を含有する原料を成型した担体基材を500〜600℃
で焼成して得られる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℃
で還元処理する高カロリーガス製造用触媒の製造方法。
4. A raw material containing (a) aluminum oxide, (b) at least one selected from the group consisting of oxides of Groups 2 and 3 of the periodic table and lanthanoid metals, and (c) an oxyacid. 500-600 ° C.
After loading 1.5 to 4% by weight of ruthenium on the activated alumina composite carrier obtained by calcining at room temperature, ruthenium is insoluble and fixed in an aqueous alkali solution, and then at 80 to 500 ° C.
For producing a catalyst for producing high calorie gas, which is subjected to a reduction treatment with a catalyst.
【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請求項4記載の高カロリーガ
ス製造用触媒の製造方法。
5. The method for producing a catalyst for producing high calorie gas according to claim 4, wherein the catalyst is dried at 100 ° C. or lower under reduced pressure or normal pressure prior to the reduction treatment.
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