JPS60209255A - 触媒調製方法 - Google Patents

触媒調製方法

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JPS60209255A
JPS60209255A JP60040951A JP4095185A JPS60209255A JP S60209255 A JPS60209255 A JP S60209255A JP 60040951 A JP60040951 A JP 60040951A JP 4095185 A JP4095185 A JP 4095185A JP S60209255 A JPS60209255 A JP S60209255A
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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】 産業上の利用分野 本発明は、本質的に均質な組成を有し、特に活性、安定
性および選択性に優れた触媒であって、炭素酸化物(C
O1CO2)と水素との平衡反応1、より詳しくは合成
ガスからのメタノール生成およびアルコール、とりわけ
炭素酸化物および水素を含む混合物状のメタノールの分
解反応を行なう方法において有効な触媒の調製方法に関
する。
これらの触媒は少なくとも4種類の金属を含有している
。すなわち銅、アルミニウム、亜鉛および原子番号57
〜71までの希土類とジルコニウムとより成る群から選
ばれる少なくとも1つの金属である。これらの触媒は、
場合によってはさらに、パラジウム、レニウム、白金よ
り成る群から選ばれる少なくとも1つの金属を0.01
〜1%含有していてよく、同様に、さらに銀を0.5〜
5%含有していてもよい。
従来技術およびその問題点 銅および亜鉛の酸化物をベースにした触媒はかなり以前
から知られている。それらは1933年からDODGE
(米国特許第1,908,696号)により記載されて
いる。米国特許第3,388,972号、第3,546
,140号、第3.790.505号において、米国の
会社C,C,IはCOの低温変換およびメタノール合成
のために、C” % Z ” %A7の3つの金属より
成る組成の使用を記載している。フランス特許第2,1
13,467号において、5HELL社は、メタノール
合成に対してCu、Zn、Dyを含む触媒の使用を推奨
している。
Dyすなわちジジムは、原子番号57〜71までの希土
類の少なくとも2つの金属酸化物の混合物である。この
会社は、複数の希土類の金属酸化物を含有する触媒によ
って最もよい結果が得られるとしており、アルミニウム
の使用を暗に否定している。
イテツド串カタリスト)に記載されている。
塩化物形態下の貴金属の添加はとりわけ、Cu。
AJ、Znを含有しかつアルミナセメントの存在下にこ
れら金属の酸化物および/または炭酸塩の混合物により
調製された触媒に関する米国特許第4,257,920
号において特許請求された。
この触媒はさらに、原子番号57〜71までの希土類の
少なくとも1つの金属酸化物を含有している。
しかし、これら従来の触媒はいずれも活性、安定性およ
び選択性の点で末だ満足いくものではなかった。
問題点の解決手段 本発明は前記触媒の調製方法に関する。というのも、下
記の連続的な工程により、特に活性で、安定性および選
択的に優れた触媒が得られることが見出されたからであ
る。
工程a) 約6.3〜7.3および好ましくは約6.6〜7.0に
固定されたpHで、銅、アルミニウム、亜鉛並びに場合
によっては若干の銀および/またはパラジウム/または
レニウムの各金属を含有している先駆物質をアルカリ反
応体により共沈する。
工程b) 沈澱物を洗浄して、洗浄後の沈澱物のアルカリ金属(共
沈反応体によりもたらされた)の含有量を全金属に対し
て約0.06%以下および好ましくは0104%以下に
戻すようにする。
工程C) アンモニウム化合物(水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩)
により、希土類および/またはジルコニウム化合物、ま
たはたとえば同金属の硝酸塩に由来する化合混合物を共
沈させる。
工程d) 洗浄後の沈澱物の窒素含有量が全金属に対して約3重量
%以下および好ましくは1重量%以下になるように沈澱
物を洗浄する。
工程e) 上記2つの沈澱物を混合して、希土類および/またはジ
ルコニウムの沈澱物と、金属Cu、、AI!、Zn並ひ
に場合によってはPdおよび/またはAgおよび/また
はReを含有する先駆物質との0.01〜0.1μ(ミ
クロン)規模の密な分散体を得るようにする。
工程f) 乾燥、ついで熱活性化を行なう。
パラジウム、レニウム、白金および銀の全部より成る群
の少なくとも1つの金属Mもまた場合によっては、活性
化された触媒の含浸処理によって相持されてもよい。塩
化物および硫化物イオンはそれらの活性に対してマイナ
スの効果を持ち、他の塩によつ2てよりよい成積が得ら
れることが見出された。たとえばアセチルアセトナート
硝酸塩、アミノ錯体が使用される。レニウムは好ましく
は、過レニウム酸またはその塩の形態にある。
本発明による触媒は次の様な割合で、沈澱金属を有して
いる。
銅20〜80%および好ましくは45〜70%亜鉛5〜
50%および好ましくは15〜35%アルミニウム2〜
30%および好ましくは4〜20% 希土類および/またはジルコニウム金属2〜20%およ
び好ましくは5〜18% 触媒は、場合によってはさらに、パラジウム、レニウム
、白金および銀より成る群から選ばれる少なくとも1つ
の金属Mを、総金属のたとえば10重量%まで好ましく
は5重量%まで含有していてもよい。
触媒が、パラジウム、レニウムおよび白金より成る群の
1つまたは複数の金属を含有している時、重量テ表わさ
れるこれら金属の含有量は、最も好ましくは0.01〜
1%であり、もし触媒が銀を含んでいるならば、銀の含
有量は最も好ましくは0.5〜5%である。
銅、亜鉛、パラジウムのアミノ錯体Cアンモニア媒質に
可溶)は場合によっては共沈のアルカリおよび/または
アンモニア反応体に添加して使用されてもよいが、金属
Cu%Zn、AJは希土類、ジルコニウム、パラジウム
、銀と別々にまたは同時に、可溶性化合物、および好ま
しくは酸媒質に可溶な化合物の形態下で使用される。
たとえば、可溶性酸化物(たとえばRe207)、酸性
媒質に可溶な水酸化物、炭酸塩、水酸化炭酸塩(たとえ
ばCuCO3、Cu(OH)2、ZnC0a、zn(o
n)2)、さらに硝酸塩、蓚酸塩、酒石酸塩、クエン酸
塩、酢酸塩、アセチルアセトナート、またはアルミン酸
塩または過レニウム酸塩のような陰イオン化合物が使用
される。硝酸塩は最も多く使用される可溶性塩である。
これら触媒物質の調製のためには、出来るだけ均質な組
成の生成物を得ることができ、かつ調製の異なる個々の
工程において様々な元素の分離を回避する調製技術を使
用することが肝要である。
調製法は、金属Cu、 Z n、 AI!および場合に
よってはPdおよび/またはAgを含有している先駆物
質水和物を少なくとも1回の共沈反応によって調製する
ことから成る。共沈反応は、先に定義した操作条件にお
いて、金属Cu、 Z n、 kl場合によってはPd
および/またはAgの可溶性塩溶液を、ナトリーウムお
よび/またはカリウムの炭酸塩および/または炭酸水素
塩および/または水酸化物の溶液と一緒にして共沈澱物
を得る。これは後で行なわれる洗浄の後、水和水酸化炭
酸塩先駆物質を構成する。
「水酸化炭酸塩」とは、水酸基が少なくとも一部炭酸イ
オンと入れ替っている水和化合物である。前記炭酸イオ
ンは共沈(たとえば炭酸塩による沈澱)時に導入されて
もよく、または濾過、洗浄および乾燥工程時に沈澱物と
相互作用した溶解されたCO2および/または大気中の
CO2との反応に由来してもよい。
従来技術の項で記載されたあらゆる技術およびあらゆる
装置は本発明の実施に際し利用されまた応用されてもよ
い。すなわちたとえば金属Cu、Zn、AI!および場
合によってはPdおよび/またはAgの塩溶液をアルカ
リ溶液または酸溶液中に添加してもよい。好ましくは、
2つの溶液を同時におよび反応ゾーン中で測定されたフ
Hからそれらの流量を調節しながら、効果的な攪拌シス
テムを内蔵する反応器内に添加する。好ましくは、2つ
の溶液は反応容積の内側に攪拌装置を包み込む容積によ
り制限された最大乱流ゾーン内で接触される。
分で表わされる平均滞留時間は、前記反応器のlで表わ
される容積に対する、反応器内に注人された溶液の全溶
積流量の比(l!/分)と同じように定義される。滞留
時間が約30〜300分および好ましくは約60〜18
0分のバッチで操作を行なう反応器において、反応体は
、反応生成物を平行して回収することなく、連続して注
入される。この反応生成物は連続して注入された反応体
と一緒にされたままである。容積C使用される溶液の規
格濃度および調製すべき触媒の量を考慮した計算)が約
1〜1000I!またはそれ以上であるこの型の反応器
は、様々な濃度で作動し、他の操作条件は沈澱それ自体
の間は不変である。この反応法は結晶化した化合物の調
製によく適合する。
本発明の実施方法は、少なくとも約60℃好あたり金属
約0.3〜1.8グラム原子の総濃度の金属Cu、 Z
n、 AI!場合によってはPdおよび/またはAgの
塩溶液を、II!あたりアルカリ金属が多くとも約4グ
ラム原子(たとえば0.6〜3.6グラム原子)の総濃
度のナトリウムおよび/またはカリウムおよび/または
アンモニアの炭酸塩および/または炭酸水素塩および/
または水酸化物の溶液と反応させることから成り立って
おり、共沈反応(工程a) )はpH約6.3〜7.3
好ましくは約6.6〜7.0の固定pHにおかれ、反応
媒質内での潜像時間は少なくとも約60分である。この
ようにして、1つまたは複数の構造内において少なくと
も一部結晶化している混合水和水酸化炭酸塩を含む沈澱
物が得られる。
アルカリ陽イオンがナトリウムの時、アルカリ溶液は、
場合によってはさらに、少なくとも一部過レニウム酸塩
陽イオン(Re04 )の形態下のレニウムを含んでい
てもよい。炭酸塩もイオンはいずれかの溶液から無差別
に、または溶解されたCO2および大気中のCO2と形
成された沈澱物との相互作用に由来する。
1つまたは複数の結晶化した化合物は場合によっては、
たとえば約50〜80℃で常圧で15九 分〜5時間母水または洗浄水の存在下に熟成されてもよ
い。この熟成操作の間、一般にpHの上昇、一般に沈澱
pHに対して多くとも1.5単位pHの上昇が認められ
る。意外なことに、この熟成処理が結晶化を良好にしお
よび/または結晶化した水和先駆物質の晶子の大きさを
増大させることが見出された。
熟成操作は、反応体注入の停止後、同じ反応器内で行な
われてもよい。同様に連続沈澱の場合、定常条件(温度
、濃度、pH1反応体の導入速度)で得られた沈澱物を
集めて、場合によって行なわれる洗浄の後、他の反応器
内でそれを熟成してもよい。
好ましくは、結晶化した沈澱物の調製に対して、反応温
度は少なくとも約70℃金属Cu。
Zn、AJ場合によってはPdSAg、Reの塩溶液の
濃度は11あたり金属約0.6〜1.5グラム原子、お
よびアルカリ金属化合物の濃度はII!あたりアルカリ
金属約1.2〜3.0グラム原子および反応時間は少な
くとも約120分である。
アルカリ金属の溶液は好ましくは炭酸塩溶液である。
ミ( 冊本中における沈澱および場合によって行なわれる熟成
の後、結晶化された沈澱物は、そのアルカリ含有量(全
金属の総重量に対するアルカリ重量で表わされる)を約
0.06重量%以下この残留アルカリ含有量は一般に好
ましくは0゜04重量%以下である。次に場合によって
は洗浄水中で熟成される。
原子番号57〜71までの希土類より成る群の少なくと
も1つの金属および/またはジルコニウムを含む化合物
は、前記可溶性化合物の少なくとも1つから前記操作条
件で共沈反応により調製され、共沈試薬は少なくとも1
つのアンモニウム陽イオン化合物(水酸化物、炭酸塩、
炭酸水素塩)である。共沈のpHだけが前記pHよりも
広い範囲で変化してもよい。pH約6〜8の共沈pHが
満足すべき結果をもたらす。
同様に共沈後、少なくとも1つの金属Lnおよび/また
はジルコニウムを含む水和化合物は場合によっては前記
操作条件において熟成されてもよい。
保水中での沈澱および場合によって行なわれる熟成の後
、少なくとも1つの金属Lnおよび/またはジルコニウ
ムを含む沈澱物は、その窒素(NH4および場合によっ
てはN03−)含有量が全金属の総重量に対し3%以下
および好ましくは1重量%以下になるように洗浄される
(工程d) )。
前記のようにして得られた洗浄された2つの共沈澱物は
、次に、互いに補って2つの生成物の出来るだけ均質な
分散体を得ることが可能な装置内で混合される(工程e
) )。分散体はCastaing 社のマイクロゾン
デ、または走査顕微鏡(STEM)による微量分析Xで
測定することが出来る。最も優れた結果は0.01〜0
.1cミクロン)規模のほぼ均質な分散体に対して得ら
れる。
2つの共沈澱物のほぼ均質な分散体は、それらのチキン
トロピー特性を利用して、たとえばWerner 、C
owles 、War、ing、Hockmeyer 
Rousaelle混合機および若干のローラー付混合
機内で、回転羽根、円盤、円柱を介してまたはいくつか
の穴を通ることにより、生成物に加も えられ蚤十分に大きな力で混合物を剪断することにより
得られる。剪断混線停止後は、いかなる上澄物および/
または分離物も認められてはならない。
均質化された混合生成物の乾燥はあらゆる既知の方法に
より行なわれてもよい。たとえば噴霧乾燥(5pray
 −drying )によって行なってもよい。酸化物
当量の約60〜80%を含む選別された粉末状のほぼ均
質の生成物が得られる。同様にこの生成物を、必要なら
ば潜在酸化物の含有量を約60〜80%に戻すようにし
て、たとえば約50〜150℃で掃気下にオーブン内で
乾燥しても良い。検討された乾燥温度では、飽和蒸気圧
に近い水蒸気圧の分圧の存在下−における沈澱物の淀み
を回避するよう勧められている。これらのような処理は
結果として、酸化銅の大晶子への結晶化と共に、沈澱物
の部分的な脱水を起す可能性がある。
熱活性化とは乾燥された沈澱物を約250〜000℃好
ましくは約300〜250’Cの温度で、揮発生物質(
揮発性物質の割合は、たとえばフラスコ内に配置され5
00〜600℃で4時間焙焼される生成物の一定量を大
気下で活性化することにより測定される)を12重量%
以上は含まないほぼ均質な活性化された触媒を得るのに
十分な時間、たとλば少なくとも0.5時間処理するこ
とである。
熱活性化はたとえば酸素を0〜50%含む不活性ガスの
存在下に行なわれてもよい。
これら乾燥および熱活性化操作(工程f) )にまたフ
ラッシュ焙焼または噴霧焙焼(5pray −calc
ination)技術を組合せて使用し゛てもよく、e
の際生成物は燃焼ガス流内で粉末される。
約250〜500の温度で熱活性化され、ついで場合に
よっては粉砕された触媒は、次に場合によっては、また
はパラジウム、白金、レニウムおよび/または銀より成
る群から選ばれる少なくとも1つの金属Mの水性ないし
有機溶液と接触されることにより、本質的ζこ同一な方
法によって前記金属を分散させ、上記のような乾燥およ
び熱活性化の後、前記金属がよく分散されている触媒(
分散率はたとえば、前記金属に対して反応ガスCQ、H
2の化学吸着によって測定される)が得られる。ハロゲ
ン化物および硫酸塩を除くあらゆる可溶性塩、たとえば
硝酸塩、アセチルアセトナート並びにたとえばニトロソ
アミン錯体、アミン錯体、カルボキシル錯体が使用可能
である。
触媒の成形はあらゆる既知の方法、たとえば添加金属沈
澱後の加湿沈澱物、乾燥された沈澱物、熱活性化された
沈澱物の処理によって行なわれる。押し出し、製錠、凝
固による成形操作が使用可能である。また熱活性化され
た均質生成物をたとえば0.5 m以下に粉砕し、それ
をその0.5〜5重量%の割合で、黒鉛、ステアリン酸
、ステアリン酸塩より成る群から選ばれる少なくとも1
つのペレット成形の補助化合物および場合によってはセ
ルローズおよび植物性粉末の中から選ばれる多孔性補助
薬と・アンモ1ウム炭酸塩、可溶性繊維、ナフタリンを
混入させながら混合し、最後に3〜6mの中実円筒形ま
たは外径3〜6IIIl++および内径1〜4頭および
高さ2〜6簡の円環柱形に成形する。
ペレット成形により成形された触媒は場合によっては前
記された操作条件で最後の熱活性化に付される。
熱により活性化された触媒は本質的に酸化物のほぼ均質
な会合(assooiation)から出来ている。こ
の酸化物の均質な会合において、金属、とりわけ銅、亜
鉛、アルミニウムおよび他の付加金属元素は、均質に0
.01〜0.1μmの規模で配合されている。前記触媒
の比表面積は約50〜150df ”である。
メタノール製造のための前記触媒の使用条件は普通次の
通りである。すなわち、反応器に充填された触媒は、ま
ず不活性ガス(たとえば窒素)と、水素、−酸化炭素、
各種C1およびC2のアルコールおよびアルデヒドより
成る群から選ばれる少なくとも1つの還元化合物との混
合物により還元される。還元化合物/還元化合物干不活
性ガスのモル比は0.001:1〜1:1である。
還元温度は一般に約100〜300℃であるが、好まし
くは約140〜260℃であり、全圧力は普遍的0.1
〜IQMPaおよび好ましくは約0.1〜5 M P 
aである。容積時速は普遍的102〜4 X 10’時
−1および好ましくは約5×102〜104時−1であ
る(標準温度および標準圧力= T p N )。
還元はまず、たとえば約140〜160℃で前記還元混
合物の存在下に、還元ガス/還元ガス+不活性ガスのモ
ル比約o、ooi〜0.1および好ましくは約0.00
5〜0.05で、還元ガスの濃度が反応器の入口と出口
で同じになる(これは第1還元工程が終了したことを示
す)のに充分な時間性なわれる。第2工程では温度並び
に場合によっては還元ガスの濃度を上げて、より厳しい
熱条件で還元を続行するのが有利なこともある。
この時還元温度は約160〜240℃で、還元ガス/還
元ガス士不活性ガスのモル比はこの時約0.01〜1好
ましくは約0.05〜1であり、圧力および容積時速は
上記範囲内にとどまる。
触媒の予備還元は、もし後で、メタノールの合成反応が
液相で展開されるのなら、好ましくは液相で行なわれる
厳密な意味でのメタノール合成反応は次の条件で行なわ
れる。すなわち、圧力は普通約2〜15MPaおよび好
ましくは約4〜l 5 M P a 。
H2/2CO+3CO2のモル比は有利には約0.4〜
10、ただし反応が気相で行なわれる時には好ましくは
約0.5〜4、反応が液相で行なわれる時には好ましく
は約0.5〜1.5である。温度は約200〜300 
’C1ただし好ましくは約220〜270℃である。
容積時速(毎時触媒1容積あたり気体混合物の標準温度
、標準圧力の容積で表わされる)は通常的150Q〜6
0000h−好ましくは約2000〜20000−”で
ある。
触媒は選別された微粉末状(約10〜700μrrL)
または直径約2〜10μmの粒子状で、気相または液相
(操作条件において)の存在下に使用されてもよい。液
相は、炭素原子を少なくとも5個好ましくは少なくとも
10個有する1つまたは複数の炭化水素から構成されて
いてもよい。
この実施方法において、本方法の温度および圧力の条件
における気体および液体の表面速度は〜少なくとも約1
5cm/seeおよび好ましくは少なくとも約3cm/
secである。表面速度とは、触媒が無いとみなされる
反応器の断面に対する容積流量比である。
C1〜C5のアルコールとりわけメタノールの分解のた
めの前記触媒の使用条件は通常法の通りである。すなわ
ち、反応器に充填された触媒はまず不活性ガス(たとえ
ば窒素)と水素、−酸化炭素、アルコールおよびC1お
よびC2のアルデビドより成る群から選ばれる少なくと
も1つの還元化合物との混合物により予備還元される。
還元化合物/還元化合物子不活性ガスのモル比は約0.
001:1〜1:1である。
還元温度は一般に約100〜300℃であるが好ましく
は約140〜260℃であり、全圧力は普通約0.1〜
lQMPa、好ましくは約0.1ある(標準温度および
標準圧力=’TPN)。
還元はまず、たとえば約140〜160℃で、前記還元
混合物の存在下に還元ガス/還元ガス十不活性ガスのモ
ル比的0.001〜0.1好ましくは約0.005〜0
.5で、還元ガスの濃度が反応器の入口と出口で同じに
なる(これは第1還元工程が終了したことを示す)のに
充分な時間性なわれる。第2工程において温度および場
合によっては還元ガスの濃度を上昇させ、より厳格な熱
条件で還元を続行することが有利であるかもしれない。
この時、還元温度は約160〜240℃、還元ガス/還
元ガス+不活性ガスのモル比は約0601〜1、好まし
くは約0.05〜1であり、圧力および容積時速は前記
最大最小値の開きの範囲内にとどまる。
厳密な意味での分解反応は次の操作条件で行なわれる。
すなわち圧力は約1〜10 M P a好ましくは約2
〜5 M P aであり、温度は約200〜400℃好
ましくは約220〜320℃である。
仕込物の容積時速(毎時触媒II!あたり仕込物のlで
表わされる)は通常的0.1〜5h−1好ましくは約0
.5〜3h である。
発明の効果 本発明は以上のとおり構成されているので、炭素酸化物
(CO1CO2)と水素との平衡反応、より詳しくは合
成ガスからのメタノール生成およびアルコール、とりわ
け炭素酸“化物および水素を含む混合物状のメタノール
の分解反応に使用され、特に活性、安定性および選択性
に優れた触媒を得ることができる。
実 施 例 つぎの各実施例は、本発明の範囲を制限する丁番 ことなく、本発明の様属を記述している。
実施例1〜18 まず最初に、触媒A、Hの調製を記述する。
これら触媒の特徴は表■に示されており、調製の様式は
表■にまとめられている。触媒A −CおよびF−Hの
調製は下記に詳細に記述されており、その他の触媒につ
いては表■に要約されている。触媒A、AX、A2、D
%E、 El、 FlG。
K1は比較用に調製される触媒である。
触媒A:(比較) 水1.51!中に3水和硝酸銅241.6fl(Cu1
グラム原子)、9水和硝酸アルミニウム150ρ f(A10.4グラム原子)および6水和硝酸亜鉛89
.259 (Zn O,3グラム原子)を溶解する。溶
液(溶液AII!あたり金属1.133グラム原子)は
80℃まで加熱される。
別に水1.511!中に炭酸2ナトリウム234゜25
9を溶解する。この溶液B(Na2,95グラム原子/
Iりも80℃に加熱される。
80℃に加熱された水31か入った容積101の加熱さ
れた反応器内に、溶液AおよびBを2時間にわたって同
時に加える。流量はpHにより調節され、PHは6.7
5〜6.95である。
表 得られた沈澱物はその母水中で30分間80℃で熟成さ
れ、その後水10I!によって3回洗浄される。結晶化
した湿った沈澱物は非アルカリ性金属の酸化物を約22
重量%および酸化物に対してナトリウムを132重量P
Pm含有して゛いる。次に沈澱物は換気されたオーブン
内で16時間40℃で乾燥され、次に90℃で4時間(
この時酸化物を72%含有している。)、次に空気下に
350℃で4時間活性化される。残留揮発性物質の含有
量はこの時5%である。0.5票以下に”粉砕されるこ
とにより得られた粉末は黒鉛2重量%と混合され、直径
4+m++長さ3.5 rraの円柱形に成形され、つ
いで空気下に350℃で3時間活性化される。比表面積
65772′7 (/ a。
触媒約130gが得られる。
触媒A2:(比較) 触媒A2の調製法は、最終触媒中のナトリウムの含有量
を600重量ppmに下げるために洗浄水の量を著しく
増加させることを除いて、触媒AIのために記述された
方法と同じである。
触媒B 水1.5f中に、3水和硝酸銅241.69 (Cu1
グラム原子)、9水和硝酸アルミニウム56.25 ’
I (A1.0.15グラム原子)、6水和硝酸亜鉛8
9.25ダ(Z n O,3グラム原子)を溶解する。
溶液(溶液A、lj’あたり金属0.966グラム原子
)は80℃に加熱される。
別に水1.51!中に炭酸2ナトリウム199gを溶解
する。この溶液B (Na 2.50グラム原子/Iり
は80℃に加熱される。
80℃に加熱された3/の水を入れた加熱された容積1
0I!の反応器内に溶液AおよびBを同時に2時間にわ
たって加える。流量はpHによって調節され、pHは6
.75〜6.85である。
丸 得られた沈澱物口は母水中で30分間80℃で熟成され
る。
次に沈澱物は水10rで3回洗浄される。そのナトリウ
ム含有量は180重量Ppm である。
表Iには、得られた結晶化した沈澱物の水酸化炭酸塩型
の斜方六面体相のミラー指数が示しである。
80℃に加熱された水31!を含む容積10rの第2反
応器内に2種の溶液CおよびDを同時に加える。
第1の溶液C)は水II!中に溶解した6水和硝酸セリ
ウム65.159 (CeO,15グラム原子/Iりを
含んでいる。この溶液は80℃に加熱される。
第2の溶液0はアンモニア0.5モルの溶液である。
各溶液の流量はpHによって調節され、pHは約7に維
持される。沈澱温度は80℃に固定される。得られた水
酸化セリウムの沈澱物は101の水で3回洗浄される。
その窒素含有量はこの時潜在酸化物の重量に対して1重
量%以下である。
20℃の水61!を含む101!反応器内で、得られた
上記沈澱物(P)および水酸化セリウムを混合する。タ
ービンによりこの懸濁液を効果的に混合することにより
、この新しい先駆物質のすべての成分を0.01〜0.
1ミクロン規模で密に分散させることが出来る。乾燥、
焙焼および成形の各段階は触媒Aに対して記述されたの
と同じである。
触媒C 沈澱物P(銅、アルミニウムおよび亜鉛の水酸化炭酸塩
を含む混合物)および希土類の水酸化物の調製方法は触
媒Bの調製のために使用された方法と同様である。ただ
し、それらの混合法だけが異なる。実際、それらの最後
の洗浄水によって分離された2種の加湿沈澱物は混線器
内において加湿状態で混合される。あらゆる元素をよく
分散させる(0.1ミクロン規模)ことが出来る約17
2時間の混練の後、得られた生成物は上記各実施例と同
じく乾燥、活性および成形の各工程に付される。
触媒D(比較) 希土類の炭酸塩(La2(CO3)3−8H20)と共
に触媒Aの調製によって得られる乾燥生成物(Cu、A
JおよびZnの水酸化炭酸塩を含む)を機械的に乾燥状
態で混合する。このようにして得られた均質粉・末(ミ
クロン焼殺)は次に空気下に350℃で4時間活性化さ
れ、ついで触媒Aのために用いられた方法と同じ方法で
成形される。
触媒EC比較) 希土類の酸化物(L[1203)と共に触媒A(Cu、
ZnおよびAI!の混合酸化物)の調製法がら得られか
つ350℃の空気下で活性化された生成物を機械的に乾
燥状態で混合する。様々な酸化物のミクロン規模での均
質化の後、粉末は成形された次に350℃の空気下で再
活性化される。
触媒El(比較) 触媒E1の調製法は、熱活性化され成形された、銅、ア
ルミニウム、亜鉛先駆物質に対して硝酸ランタン溶液に
より乾燥含浸、次に乾燥および熱活性化を行なうこと以
外は、触媒Aに対して記述された方法と同様である。
触媒Aの調製のために記述された方法に従って、銅1グ
ラム原子、アルミニウム0.35グラム原子、亜鉛0.
3グラム原子を含む溶液を、11あたりナトリウムを2
.90グラム原子含む炭酸ナトリウム溶液によって、水
酸化炭酸塩の形態下に共沈させる。得られた共沈澱物は
次に、触媒Aに対して記述されたように、洗浄され、乾
燥され次に焙焼される。得られた生成物は最後に、触媒
Aに対して記述されたように、ペレット成形により成形
される。
得られたペレットは、触媒の細孔容積(35d)に対応
する容積の硝酸ランタン溶液(0゜05モル)と共に乾
燥状態で含浸処理される。次に加熱掃気下でペレットを
回転させながら媒質を蒸発させ、次に100℃で2時間
、さらに120℃で2時間乾燥させる。この際生成物は
空気下に350℃で2時間活性させる。
触媒FC比較) 触媒Fの調製法は炭酸ナトリウム溶液に若干量の過レニ
ウム酸ナトリウムを加えることなどを除いて、触媒Aの
方法と同一である。溶液Aは、水1.57中に3永和硝
酸銅24L69(Cu1グラム原子)、9水和硝酸アル
ミニウム1509(A10.4グラム原子)、6水和硝
酸亜鉛148゜75f(Zn0.5グラム原子)を溶解
することにより形成される。金属を1.27グラム原子
/1含有する溶液Aは80℃に加熱される。触媒Bは、
水1.’51!中に炭酸2ナトリウム261.8F(’
Na 3.29グラム原子/Iりおよび過レニウムナト
リウム(NaRe04 ) 2.73 f (Re 0
.01グラム原子)を溶解することにより形成される。
次にこの溶液Bは80°Cに加熱される。
触媒F1 触媒F1の調製法は、次のいくつかの例外を除いて触媒
Bの調製法と同一である。すなわち、溶液Aは水1,5
1中に3永和硝酸銅24.1.6P(Cu lグラム原
子)、9水和硝酸アルミニウム112.5 (Af O
,3グラム原子)および6水和硝酸亜鉛1499 (Z
n 0.4グラム原子)を溶解することにより形成され
る。溶解AC金属1.1aaグラム原子/lりは80℃
に加熱される。
溶液Bは、水1.51!中に炭酸2ナトリウム2ること
により形成される。
触媒Bの調製のために記述された操作法により得られた
結晶化した沈澱物P1は水12I!で3回洗浄され、次
にフィルター上で脱水される。
第2反応炉において、水0.51中に硝酸ランク743
.3 F/ (La o、iグラム原子)を溶解するこ
とにより得られた溶液およびアンモニア0.1モル溶液
から、温度80℃、pH7で水酸化うンタンの沈澱を行
なう。得られた沈澱物は水51で3回洗浄され、ついで
フィルター上で脱水される。沈澱物piは加湿混練によ
り30分間水酸化ランタンの沈澱物と混合される。得ら
れた均質生成物はこの時90℃6詩間、ついで120℃
で12時間乾燥される。次に350℃の空気下で4時間
活性化され、ペレット成形によって成形される。
触媒G(比較) 触媒Gの調製法は、硝酸銅、アルミニウムおよび亜鉛の
溶液に硝酸銀を加えることなど以外は触媒Aの調製法と
同!である。
溶液Aは水1.57’中に3水和硝酸銅241.69(
Cu1グラム原子)、9水和硝酸アルミニウム112.
5 fl (At 0.3グラム原子)、6水和硝酸亜
鉛119g(Zn0.4グラム原子)、硝酸−6,8F
/ (Ag O,04グラム原子)を溶解することによ
り形成される。
金属1.16グラム原子/lを含む溶液Aは80℃に加
熱される。
溶液Bは水1.5J中に炭酸2ナトリウム24Of (
Na 3,02グラム原子/Iりを溶解することにより
形成される。
触媒G2 調製法は、銅、アルミニウムおよび亜鉛の硝酸塩の溶液
に硝酸銀を加えることなどを除いて触媒B調製のために
よる方法と同一である。
溶液Aは、水2’、 5 l!中に3水和硝酸銅241
゜6 F/ (Cu 1グラム原子)、9水和硝酸アル
ミニウム112.5 Q (At O,3グラム原子)
、6水和硝酸亜鉛119P(Zn0.4グラム原子)硝
酸銀6.8 fl (Ag 0.04グラム原子)を溶
解することにより形成される。金属0.7グラム原子/
lを含む溶液Aは80℃に加熱される。
溶液Bは水1.57中に炭酸2ナトリウムを2409C
N&3.02グラム原子)溶解することにより形成され
る。この溶液は80℃に加熱される。
第2反応器に、硝酸プラセオジムを0.05モル含む溶
液0.51!およびアンモニア0.1 M溶液を同時に
加える。
完全に洗浄された得られた2つの沈澱物は、次に強く攪
拌された反応器内で懸濁状で攪拌されて混合される。
空気下で脱水、乾燥および活性化された後、触媒はペレ
ット成形により成形される。
触媒H 調製法は、硝酸セリウム溶液に2水和硝酸ジルコニルを
加えることなど以外は触媒Bの調製法と同じである。沈
澱物P1は3水和硝酸銅241.61/ (Cu 1グ
ラム原子)、9水和硝酸アルミニウム75 fl (A
t O,2グラム原子)、6水和硝酸亜鉛89.259
 (Zn O,3グラム原子)を含む溶液および炭酸2
ナトリウム207gを含む溶液から形成される。沈澱は
、PH6,8に調節された2つの溶液を温度80°の反
応器内に同時に添加することにより行なわれる。
希土類の水酸化物の沈澱物は、6水和硝酸セリウム43
.43 f (Ce O,1グラム原子)オヨヒ2水和
硝酸ジルコニル(zro、tグラム原子)26.79を
含む溶液およびアンモニー70.5モル溶液を反応器内
に同時に添加することにより形成される。pHは7に維
持され、温度は80゜である。
洗浄後2つの沈澱物は懸濁状で混合され、力強い攪桿に
より0,01〜0゜1ミクロン規模の密な分散を得るこ
とが出来、ついで空気下で乾燥、活性化が行なわれ、成
形される。
触媒H1 調製法は、空気下で活性化され成形された先駆物質の含
浸処理によりもう一つの金属を加えることなどを除いて
、触媒Bの調製法と同一である。沈澱物P2は、3水和
硝酸銅241.6f(Cu lグラム原子)、9水和硝
酸アルミニウム56.259 (Al O,15グラム
原子)、6水和硝酸亜鉛89.25 Fl (Zn O
,3グラム原子)を含む溶液および炭酸2ナトリウム2
15g血を含む溶液から得られる。
希土類金属およびジルコニウム化合物の共沈澱物は、6
水和硝酸ネオジム43.8 f (Nd O,1グラム
原子)および5水和硝酸ジルコニウム42.959 (
Zr O,1グラム原子)ヲ含ム溶液およびアンモニア
0.5モル溶液から得られる。
各沈澱物の洗浄、懸濁状での混合、空気下での活性化お
よび成形の後、トルエン40d中に2アセチルアセトナ
ートパラジウム1.55f(Pd0.005グラム原子
)を含む溶液によりペレットの含浸処理を行なう。次に
ペレットは換気されたオーブン内で、90℃で乾燥され
、350℃の空気下で活性化される。
気相における触媒テスト すべての触媒は、連続稼動しかつ触媒20mA’に対し
て作用するパイロットプラント内でテストされる。触媒
は予め次の条件により予備還元される。すなわち、 一窒素中水素6% 一常気圧 一気体混合物の空間速度3000 h7”−還元段階 160℃で8時間 190℃で3時間 210℃で3時間 240℃で3詩間 各テストの展開は次の通りである。すなわち、a)窒素
によってパイロット・プラントの圧力を6 M P a
にする。
b)混合物CO+CO2+H2を200 ℃、6(MP
a)で導入する。
C)操作条件 触媒床の平均温度2300C 全圧力 P = 5 M P a VVH=10000h” VVH−流量CH2+CO十C02)l!(標準状態)
/時/触媒11 合成ガスの組成H2/(2CO+3CO2)=1.2テ
ストの結果は表■に示す。
成積は次のように定義される。
メタノールの互生産性:これは1時間あたりで得られた
メタノールの充填触媒重量(グラム)に対するグラム数
である。
メタノールの選択性:これは消滅したcCO十C02)
(7)モル数に対する生成メタノールのモル数の割合で
ある。
従って選択性Cは次のように表わされる。
生成メタノールのモル数 実施例19 触媒(Fl)をlt!含む直径40および有効高3mの
反応器を使用する。
触媒の還元は、反応器内に窒素3d/hおよびメタノー
ル200CIII/hを同時に添加しながら200〜2
60℃の常圧で気相で行なわれる。
還元後、反応器には270I!/h(選択された条件で
の表面速度7.5 cm / S )の割合でC12〜
C18のパラフィン留分および7.5 M P aの圧
力下の合成ガスが供給される。操作条件は次の通りであ
る。すなわち、 全圧力 P =75 M P a 温 度 t、−25o℃ 気体cD容積時速VVHg = 1580’ Oh ”
合成ガスの組成 H2/2CO+3CO2=1あたりメ
タノール0.5fで急速に安定化する。
実施例20 0.51!容積の強く攪拌されたグリニヤール型反応器
内に、C12〜C18のパラフィン留分150dおよび
細粉された(50〜100μ)触媒Bioyを導入する
触媒の還元は、240℃、7.5 M P a ノ圧力
下に、純粋水素により液相でその場で行なわれる。還元
後、H2/2CO+3CO2=1.4のような組成の混
合物H2十CO+CO2が水素に代る。
250℃の7.5 M P aの圧力下で、生産性は毎
時触媒1fあたりメタノール0.6〜0.7である。
実施例21 直径0.05mおよび高さ2mの管状反応器内で、細粉
された(50〜200μ)触媒(ロ)を懸濁状に(0,
2Ky/l)含んでいるC12〜C18のパラフィン留
分と合成ガスとを流通させる。
毎時触媒IKgあたりメタノール1.2に9の生産性は
次の操作条件により得られた。
一濡 度 T=240’(ニ ー全 圧 P= 7.5 M P a −懸濁の直線速度 0.2 cm / S−反応器内の
触媒1容積/気体の容積速度VVH気体= 10000
 h−” −合成ガスノ組成H2/2CO+3CO2=1実施例2
2 管状反応器内で、触媒’(C) 109は、140〜2
60°で、窒素中5%の水素により常圧で数時間還元さ
れる。還元後、メタノールの分解を行なう。温度290
 ℃、圧力3.0MPaおよび液体の空間速度3h−1
で、メタノールの95%以上は変換される。
表 工 水酸化炭酸型斜方六面体相 六方晶メツシュ” −: 0.30 ’5mm C=2
.24.n一種 族 R−3M 記録条件 CuKα 35KV 357FLA後モノク
ロノメーター (黒鉛) 表 ■ 触媒の生産性および選択性 温度=230℃、圧力6Mpa (60バール)、VV
H=10000h’、H2/ 2 CO+ 3 CO2
= 1 、2以上

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも4つの主要な元素、すなわち、銅、亜
    鉛、アルミニウム、および希土類とジルコニウムとより
    成る群から選ばれる少なくとも1つの金属を含有する触
    媒の調製方法であって、次の各工程を含んでいることを
    特徴とする、すなわち、 a) 炭酸水素塩、炭酸塩および水酸化物より成る群か
    ら選ばれる少なくとも1つのアンモニウムおよび/また
    はアルカリ金属化合物を含む溶液を、金属銅、亜鉛およ
    びアルミニウムの全部を塩または可溶性錯体の形態で含
    んでいる本質的に均質な溶液と接触させること、前記接
    触をpH6,3〜7.3で、金属銅、亜鉛およびアルミ
    ニウムの少なくとも一部結晶化した沈澱物を形成するよ
    うにして行ない、前記沈澱物が少なくとも一部水酸化炭
    酸塩の形態にある、 b)工程a)で得られた沈澱物を水で洗浄すること、得
    られた生成物は沈澱物の金属の総重量に対して約0.0
    6重量%以下に減少したアルカリ金属の含有量を有する
    、 O)炭酸水素塩、炭酸塩および水酸化物より成る群から
    選ばれるアンモニウム化合物を含む溶液を、希土類とジ
    ルコニラにイり成る群から選ばれる少なくとも1つの金
    属の塩および/または可溶性錯体の溶液と接触させるこ
    と、前記接触を6〜8のpHで希土類とジルコニウムと
    からなる群の金属の少なくとも1つの化合物の沈澱物を
    形成するように行なう、d)金属の重量で表わされる存
    在元素に対して、窒素の含有量を3重量%以下に減少さ
    せるように、工程C)で得られた沈澱物を水で洗浄する
    こと、 e)はぼ均質な分散体を形成するように、工程b)で得
    られた少なくとも一部結晶化した沈澱物を、工程d)で
    得られた沈澱物と混・合すること、 f)工程e)で得られたほぼ均質な分散体を乾燥および
    熱活性化すること。
  2. (2)次の各工程、すなわち、 a)炭酸水素塩、炭酸塩および水酸化物より成る群から
    選ばれるアンモニウムおよび/またはアルカリ金属化合
    物の、アンモニウムおよび/またはアルカリ金属を11
    あたり多くとも4グラム原子含む溶液を、金属銅、亜鉛
    およびアルミニウムの全体を塩および/または可溶性錯
    体の形態でII!あたり多くとも2グラ、ム原子の総濃
    度で含む本質的に均質な溶液と接触させること、前記接
    触をp H6,3〜7.3および温度少なくとも60’
    Cで、金属銅、亜鉛およびアルミニウムの少なくとも一
    部結晶化した沈澱物を形成するようにして行ない、前記
    沈澱物が少なくとも一部水酸化炭酸墳の形態にある、 b)工程a)で得られた金属銅、亜鉛およびアルミニウ
    ムの少なくとも一部結晶化した沈澱物を水で洗浄するこ
    と、得られた生成物は沈澱物の金属の総重量に対して約
    0.06重量%以下に減少したアルカリ金属の含有量を
    有する、 C)炭酸水素塩、炭酸塩および水酸化物より成る群から
    選ばれるアンモニウム化合物を含む溶液を、希土類とジ
    ルコニウムとより成る群から選ばれる少なくとも1つの
    金属の塩および/または可溶性錯体の溶液と接触させる
    こと、前記接触をpH6〜8で、希土類とジルコニラ尿
    イら成る群の金属の少なくとも1つの化合物の沈澱物を
    形成するように行なう、d)金属の重量で表わされる存
    在元素に対して、窒素の含有量を3重量%以下に減少さ
    せるように、工程C)で得られた沈澱物を水で洗浄する
    こと、− e)はぼ均質な分散体を形成するように、工程b)で得
    られた少なくとも一部結晶化した沈澱物を、工程d)で
    得られた沈澱物と混合すること、 f)工程e)で得られたほぼ均質な分散体を乾燥および
    熱活性化すること、 を含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方
    法。
  3. (3)工程a)において、2つの溶液の接触をPH6,
    6〜7.0で行ない、得られた少なくとも一部結晶化し
    た沈澱物を洗浄して、沈澱物の金属の総重量に対してア
    ルカリ金属0.04重量%以下の生成物を得、工程C)
    で得られかつ希土類とジルコニウムとより成る群から選
    ばれる少なくとも1つの沈澱物を、金属の重量で表わさ
    れる存在元素に対して窒素の含有量を1重量%以下に減
    少させるまで洗浄し、工程b)およびd)で得られた沈
    澱物の混合を、0.01〜0.1ミクロン規梗の均質な
    混合物を得るように行なうことを特徴とする特許請求の
    範囲第1および2項のうちいずれか1項記載の方法。
  4. (4) 工程a)および工程C)において、金属の沈澱
    物を検討された金属の硝酸塩の均質な溶液、および工程
    a)のためのアルカリ金属の炭酸塩または炭酸水素塩の
    溶液、および工程C)のためのアンモニウムの炭酸塩ま
    たは炭酸水素塩の溶液から形成することを特徴とする特
    許請求の範囲第1〜3項のうちいずれか1項記載の方法
  5. (5)触媒がさらに、パラジウム、銀、レニウムおよび
    白金より成る群から選ばれる少なくとも1つの付加金属
    Mを含有していることを特徴とする特許請求の範囲第1
    〜4項のうちいずれか1項記載の方法。
  6. (6)パラジウム、銀およびレニウムより成る群から選
    ばれる少なくとも1つの付加金属Mを、工程a)で可溶
    化合物の形態下に導入することを特徴とする特許請求の
    範囲第5項記載の方法。
  7. (7)パラジウム、銀、レニウムおよび白金より成る群
    から選ばれる少なくとも1つの付加金属Mを、工程f)
    で得られた熱活性化された均質混合物中に同一な方法で
    導入することを特徴とする特許請求の範囲第1〜6項の
    うちいずれか1項記載の方法。
  8. (8)少なく、とも1つの付加金属Mを、組成中に硫黄
    モハロゲンも含まない塩または可溶性錯体により導入す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第7項記載の方法。
  9. (9)工程a)において、反応媒質中の少なくとも一部
    結晶化された沈澱物の滞留時間が少なくとも30分であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1〜6項のうちい
    ずれか1項記載の方法。
  10. (10)金属の総重量に対する存在元素の金属の重量割
    合が、 銅 2o〜8oLIl 亜鉛 !M−5σ% アルミニウム 2〜305g 希土類および/または ジルコニウム 2〜20% アルカリ金属 0〜0.06% 付加金属M Q〜10% である触媒を得ることを特徴とする特許請求の範囲第1
    〜9項のうちいずれか1項記載の方法。
  11. (11) 金属の総重量に対する存在元素の金属の重量
    比率が、 銅 45〜70% 亜鉛 15〜35% アルミニウム 4〜20% 希土類および/または ジルコニウム 5〜18% アルカリ金属 0−0.06% 金属M 0〜5% である触媒を得ることを特徴とする特許請求の範囲第1
    0項記載の方法。 (121金属Mが、濃度0.01〜1重量%のパラジウ
    ム、白金またはレニウム、および/または濃度05〜5
    重量%の銀であるこ“とを特徴とする特許請求の範囲第
    10および11項のうちいずれか1項記載の方法。 (13j 炭素酸化物(CO,C02)と水素の平衡反
    応を行う方法に使用する触媒を得るための特許請求の範
    囲第1〜12項のうちいずれか1項記載の方法。 (141炭素酸化物(Co、C02)および水素から、
    温度200〜400℃、圧力2〜15MPaおよびH2
    /2CO+3COのモル比0.4〜10でメタノールを
    生成する方法に使用するための触媒を得ることを特徴と
    する特許請求の範囲第13項記載の方法。 [15+ 炭素酸化物および水素を含む混合物を形成す
    るために、C1〜C5のアルコールを、温度約200〜
    400℃および圧力約1〜10MPaで分解する方法に
    使用するための触媒を得ることを特徴とする特許請求の
    範囲第13項記載の方法。
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