JPS5832001A - 水素製造装置 - Google Patents

水素製造装置

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JPS5832001A
JPS5832001A JP56129367A JP12936781A JPS5832001A JP S5832001 A JPS5832001 A JP S5832001A JP 56129367 A JP56129367 A JP 56129367A JP 12936781 A JP12936781 A JP 12936781A JP S5832001 A JPS5832001 A JP S5832001A
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hydrogen
hydrogen generation
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oxide
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Yasuyoshi Kato
泰良 加藤
Kunihiko Konishi
邦彦 小西
Atsuko Imahashi
今橋 敦子
Masao Ota
大田 雅夫
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水素1 i?!7装置に関し、特に−酸化炭素
・またけ炭化水素と水蒸気から水素を製造する際に、反
応物と生成水湘との分離を必要としない水素の製造装W
tに関するものである。
現在、水素は重質油の水素化11つ?硫または水素化脱
アルキル法によるベンゼンの製造などに多f1tに使用
される重要な化学1秦原料の−1)である。また、石炭
の液化またはガス化に【−1多1.1,07に素消費が
見込まれており、その需要(」一層太きく trろもの
と推定される。このため安価な水素の製造方法の確立が
重安な課題となっている このような水素の製造方法として、スチーム−アイアン
法があり、この方法は石炭の液化またはガス化に採用さ
れようとしている。17の方法は、鉄触媒を一酸化炭素
(以下、C(−)と称する)と1弱触せしめて還元し、
しかる後、(−れろ・水蒸気と反応させて水素を得るも
のであり、比較的高純度の水素が得られる利点がある。
しかしながら、この方法の場合、(1)反応を800〜
900℃という高温で行なう必要があり、装置材料が高
価になること、(2) CO含イ1−ガスによる触lj
jの還元工程と水蒸気と触媒の1ヴ応にする水V生成工
程を別々に行/Cわ一1トるため、ガス切換を行なう多
塔方式や触媒を移動させる移動床方式を採用する必」ν
があり、装置およびプロセスが複雑になること、(3)
生成水素と他の反応ガスとの分離工程が必要となること
、などの問題を有している。このた、1/)、低温で反
応を進行させるとともに、ガス切換、触媒移動、生成水
素の分離などを行なう必要のない簡便な水素製造プロセ
スおよび装置の開発力筒“?L上れていた。
このため、本発明者らは、COまたは炭化水素イピN有
するガスからの水素製造方法について種々倹nJをyl
[ねた結果、ロジウムのような白金族金属を担持させた
金属酸化物が、低温においてスチーム−アイアン法と同
様の反応を進行せしめ、低温水ig 、f7成触媒とし
て優れていることを見出し、既に特許11願をした(特
願昭55−122960)。しかし、このような触媒反
応を効率よく行なう簡便な反応装置については未解決の
ままであった。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、ガ
ス切換や触媒移動手段、生成水素の分離手段等を要する
ことなく、COまたは炭化水素とる簡便な水素製造装置
を’ +J+’供1イ)ことにあく、。
本発明者は、」−記触媒につ(・−(き[′)に仙究な
11(ねた結果、これら触媒の+11j成成分でル、る
−(モリブデン、タングステン酸トたはバナジウノ、の
rニジ化物):t、酸化物中の酸!移IIrJ1速度が
極めて大、v℃・、−と4・4−4出し、この酸素移動
を応用することにより本発明を完成するに到つ/、:も
のであイ)。
本発明は、典型的には白金)I)、金属(Pl、  I
)rLR/LまたはRtL)を0.(11ないし201
1r [3φ含有するモリブデン(MO)、タングステ
ン(W)+たけバナジウム(V)の酸化物からなイ)板
状/(いしは管状触媒を隔壁として還元室と水素と?′
、牛室を形成し、該隔壁の一方の面にCOまだに11.
ν化水乞を含有するガスを接触させ、他方の而に水、(
6気を1多触さけることに、しり、300  ℃〜8(
10℃K 1.りいて;11[続的に水素を製造するよ
うにしたく、のであ))。
以下、本発明を図面によりさらに詳細f119明する。
第1図は、本発明の原111j的な構成を示す水素製造
装置の断面図である。図において、この反応器は、板状
触媒IKより還元室2と水素発生室3の二重に仕切られ
、該還元室2にはCO含有ガスの導入ライン4および生
成した二酸化炭素の排出ライン5が設けられ、また水素
発生室3には原料である水蒸気の導入ライ/6および生
成した水素の111水ライン7が設けられている。CO
含有ガスは、ライン4から還元室2に導入され触媒を還
元し、その後ライン5から排出される。一方、水蒸気が
ライン6から水素発生室3に導入されて触媒と反応して
水素を発生し、ライン7から取出される。
」−記各室の反応過程は次のとおりである。すな)っち
、先ず還元室2においてガス中のCOは、触媒」二のロ
ジウムの作用によって活性化され、触媒1の成分である
タングステン酸化物(wox)を次式の反応により還元
し、自らは二酸化炭素(CO2)に変化する。
シVoア→−dxco→”■0x−cox +dxcO
2(1)ここでO(、r<:3、dxは微少モルを示す
これにより還元室2側の触媒表面には、COにより還元
されたWOx−dxなる化合物に富むj臂元層が形成さ
れるが、タングステン化合物は、固体内の酸素移動が容
易であるため、水素発生室31111の触媒面から酸素
が移動し、その友面上にwOアーd工なる化合物が生成
される。このように水素発生室3側の触媒面に形成され
たW)x−dxは、次式に示すように、水蒸気と反応し
、水素を生成する。。
VJOx −dx +dxfho →WOx+ dxH
’   (2)上述のように、本発明は触媒成分に酸素
移動の容易な酸化物に白金族金属を」IJ持した触媒を
CO含有ガスと水蒸気との隔壁に用い、(+)式と(2
)式の反応を触媒の別々の面で行なうことにより、その
一方の面から連続的に水素を製造することができる。
本発明において、隔壁1を構成する触媒としては、Pi
、 Pd、1tんおよびR1/)うちから選ばれた一種
以上の白金属元素を0.01以上5Ivt%以下含有す
るMゎWまたはVの酸化物が好適である。これら触媒成
分の原料として、前者は水素還元により前記金属を生成
するものであれば何でもよく、イク11えば1話化白金
酸(HiPtC/6・61bO) 、塩化パラジウム(
F’dC1t )、硝酸ロジウム(RA(NO3)3)
または塩化ルテニウム(R+bCls )などが、また
後者の金属酸化物としては、酸化モリブデン(MoC)
s、Mootなど)、酸化タングステン(WO3、WO
2など)または酸化バナジウム(V20g、VO2など
)などを使用することができる。この触媒の形状は前述
のよ5に、C0含有ガスと水蒸気とを隔てるものであれ
ば、板状、波板状、管状などどのような形状であっても
よいh″−1酸素移動を容易にするため、厚味は数龍以
下にすることが望ましい、また触媒の成形を容易にし、
強度をもたせるためK、触媒の支持体を使用したり、他
の酸化物を添加したりすることができろ。
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
実施例1 三酸化タングステン50gに、硝酸ロジウム(RA(N
O3) り水溶液(以濃度”、10j!/l)200m
lを加え、水浴−11で蒸発乾固したものを、450℃
で1時間ニジ、ラス板(板厚0.3 mm、ラス「12
 mm、I”tV S L、I 5430)にS U 
S 430金机を溶射したA(板に塗布した。これを乾
燥後450℃で2時間焼成しl、−稜、450 ’Cに
おいて水素で30分間IIλ)f;シ、根状の触媒Aを
得た。
実施例2〜4 硝酸ロジウムに侍女で、塩化白金酸(112PtCメロ
・6H20)塩化パラジウム(PdC/h)’t−iよ
び11A化ルデニニウム(R+z、clx)を用い、実
M1例1と同様のノ1法17(より触媒B、Ct、;よ
び1)をイ;また。。
実施例5〜6゛ 三酸化タングステンに代えて、五酸化モリブデン(Mo
5s)または五酸化バナジウム(V205 )を用い、
実施例1と同様の方法で触gIJ: II: 6xsよ
びドを得た。
実施例7〜9 実施例1における硝酸ロジウム溶液潟10−な109/
lから、o、1g/l、 1 jJ/l、および50.
9/lK代えて触媒G、)(およびIを得た。
実施例1〜9に示した触媒A−Iを、1100m1X1
(10+++の大きさに切断し、第1図に示すような流
路を有する反応管中に充てんした。coを2oυolチ
含有するガスを還元室2に5 Q ml / minで
送入し、fだ水素発生室3には水蒸気を30m1/mi
xを送入し?、−o反応器全体を3()0℃、450℃
および650℃に加熱し、その用台の水素発生速度を調
べた。第1Kにその結果を中とめて示す。
第   1    表 第1・Mから明らかなよう圧、上記実施例によれば、3
00°゛0〜450℃の低温において連続的に効率、1
−<水素を取り出すことができる。
(9) 以上、本発明に、Lれば、従来のスチーム−アイアン法
の11h合のような原f(ガスの切り11り(え、およ
び触媒の移動手段な弗すイ)ことなく、前便な1υ1り
でCOまたは炭化水素と水蒸気とから低温にt・テいて
水素を効率よく製造する。−とがでとる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明のIQ狸的構成4・小す/k J製造
装置の断面図である。 ■・・・板状触hli!:、2・・・鑵兄室、3・・・
lk沢発牛室、4・・・CO含有ガス、5・・・C02
刊出ライン、6・・・CO□水蒸気導入ライン、7・・
・水PiJ目11ライン。 代即人 弁即士  川 111u’j−長(10)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)−酸化炭素または炭化水素含有ガスの導入口おJ
    −び生成二酸化炭素の排出口を備えた還元室と、水蒸気
    の導入1]および生成水素の排出口を備えた水素発生室
    と、前記還元室と水素発生室の間を仕切る金に4酸化物
    触媒を含む隔壁とを有することを特徴とする水4る製造
    装置。
  2. (2) It♀許;iI’f求の範囲第1項記載の方法
    において、前記金属酸化物触媒は、白金、パラジウム、
    ロジウムおよびルテニウムから選ばれた一種以上の元素
    1、y 0.01以」−5重!it′%以下含有するモ
    リブデン、タングステン市たはバナジウムの酸化物から
    なることを特徴とする水素製造装置。
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