JPS60212229A - 炭化水素の部分酸化用触媒 - Google Patents

炭化水素の部分酸化用触媒

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JPS60212229A
JPS60212229A JP59070609A JP7060984A JPS60212229A JP S60212229 A JPS60212229 A JP S60212229A JP 59070609 A JP59070609 A JP 59070609A JP 7060984 A JP7060984 A JP 7060984A JP S60212229 A JPS60212229 A JP S60212229A
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JP59070609A
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Yoshiyasu Fujitani
藤谷 義保
Hideaki Muraki
村木 秀昭
Makoto Tomita
冨田 良
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Toyota Central R&D Labs Inc
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  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

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、ブタン等の炭化水素を水素、−酸化炭素に部
分酸化するための触媒に関する。
ギヤー等の′s4製部製部衣面硬化法として、近年ガス
浸炭法が広く行なわれている。この表面硬′化法は、約
900°Cの浸炭炉中に被処理材としての鋼製品を配置
すると共に、この中へ水素と一酸化t#累とを含有する
浸炭用ガスを導入し、鋼製部品の表面部分に炭素を固溶
したオーステナイトの硬い層を形成させる方法である。
しかして、上記浸炭用ガスは、一般にブタン、天然ガス
等の炭化水素と空気とをニッケル触媒下に反応させて製
造している。
しかしながら、この方法は1100〜1200°Cとい
う高温下において行なうため、ガス発生炉の操作、耐久
性に問題がある。また、浸炭炉の温度は上記のごとく9
00°C程度であるため、上記高温下で発生した高温の
ガスはこれを冷却して使を900〜1000°Cという
低温下で行なう場合には、触媒上に炭素が析出したり、
活性が低下し。
所望する浸炭用ガスを得ることが出来ない。
本発明は、かかる問題点を克服すべくなされたもので、
1000°C以下という低温においても効率良く炭化水
素を部分酸化することができる触媒を提供しようと干る
ものである。
即ち9本発明の炭化水素の部分酸化用触媒は。
アルミナ・マグネシアスピネルと30モル%以下のアル
ミナ、マグネシアの一方または双方とから成る担体に、
ニッケルあるいはコバルトの一方または双方を担持して
成ることを特徴とするものである。
本発明によれば、天然ガス、メタン、エタン。
プロパン、ブタン等の膨化水素を、1000°C以下と
いう低温において、効率良く水素、−酸化戻累に部分酸
化することができる触媒を提供することができる。また
、この触媒はかかる低温下で使用しても、触媒表面に炭
素が析出せず、耐久性にも優れている。また、この触媒
は前記のごとき浸戻用ガスの製造に限らず、金属粉末焼
結時に用いる還元性雰囲気ガス、内燃機関用燃料ガス等
の製造に用いることが出来る。
また9本発明にかかる触媒は、その担体としてのア7レ
ミナ・マグネシアスピネルを含有しているため9機械的
強度も高い。また一般のアルミナ担体の場合のように、
アルミナの結晶構造の変化を生ぜず、該変化に伴なう表
面積の減少1強度の低下がなく、触媒活性の耐久性に優
れた効果を発揮する。
本発明において担体は、アルミナ・マグネシア(MgA
NxO* )スピネルとアルミナ(Aβ、0.)、マグ
ネシア(MgO)の一方または双方とから成る、しかし
て、該担体中におけるMgA、/、 04スピネルは7
0モル%以上を占め、一方、A/、0.とMgOの一方
または双方は担体中に30モル%以下において存在する
ことが必要である。Al、O,とMgOの会計量が60
モル%を越える場合には、前記のごとき、スピネルの存
在による効果を達成できず。
触媒活性が低下し、触媒上に炭素が析出するおそれがあ
る。なお、 A/、0.およびMgOがほとんど存在し
ない場合であっても上記効果を達成することができる。
多孔質体は1本発明の触媒°の活性をより一層向上させ
ることができる。
また、上記担体に担持するニッケルあるいはコバルトの
一方または双方は、触媒成分として働くものである。し
かして、担体に対する触媒成分の全担持麓は2〜12電
量%(以下wt%とする)を越える場合担持量に見会う
だけの活性の向上が見られない。
次に、不発明の触媒を調製する方法について説明する。
筐ず、前記のごとき担体としての多孔質体を製造する方
法としては、 AI、O,粉末とMg(J粉末との混合
粉末の成形体を加熱して9両者を反応させ焼成する方法
がある。
上記において、混合粉末の成形体は1000〜1600
℃の範囲にνいて加熱焼成する。1000°Cよυも低
い温度では焼成が十分でないと共にmgA40tスピネ
ルの生成意が少なく、担体の強度が弱い。また、160
0°Cより、高くなると。
MgA、1.L)、スピネルの粒子が成長しすぎて細孔
容積量が減少してしまう。この場合、1200〜160
D”Cの範囲において焼成するときには、より優れた耐
熱性9強度を有する担体を得ることができる。
上記のスピネlしは、 A47,0.とMgOとが等モ
ル量反応して生成するのであるから、混合粉末中にAI
!、0.あるいはMgOを等モル量より過剰に配合して
おくことにより、hl、o、あるいはMgOを加熱焼結
後の担体中に残存させることができる。また、Aβ20
.およびMgOを未反応のまま残存させることにより、
担体中にAl、 0.およびMgOの双方を含有させる
ことができる。なお、Ag!U、とMgOとの等モル量
は1重量比で示すとMgOに対f ルA40− (Al
s U、 / MgO) ノ量カ2.5重量倍の場合に
相当する。
上記に関して具体例を示せば、第1表の担体/PIIL
1にボすように、α−AI、 O,粉末42モル%とM
gO粉末58モル%の混合粉末を焼結することにより、
α−Ad、0.はMgOと完全に反応し。
過剰のMgOが担体中に残存する。しかして、担体中に
はMgA、5.04スピネル7・2モル%、 Mg02
8モル%を占めるようになる。
また、平均孔径が0.01〜2μの多孔質体を得るため
には、 AAI、0.粉末として0.01〜2μの平均
粒径を有するものを用いる。ここに「粒径」とは重撤平
均粒径を意味する。また、上記Al、Osは中において
Ae、Os粉末の最適な接置剤とも言うべきもので、そ
の粒径は特に限定するものではないが、Afi、Os粉
末とほぼ均等に混合し合い、 A11.o。
とスピネ〜を形成すると共に得られる担体の孔径をほぼ
均一なものとするためには、0.1〜500μの粒径の
ものを用いるのが好ましい。
次に、前記混合粉末の焼成に当っては、上記混合粉末に
少量のデキス) IJン等の有機糊を添加。
混合し、これらの混会物を錠剤成形機等により所望の大
きさに成形し、これを電気炉醇により焼成する。
なお、前記混合粉末の成形は2粒状、柱状、ハニカム状
等所望の形状に行なう。
上記担体に前記の触媒成分たるニッケルあるいはコバル
トの一方または双方を担持させるに当っては9通常の触
媒成分の担持の場合と同様に行ない1例えば、硝酸ニッ
ケlし、硫酸ニッケル、塩化ニッケル、硝酸コバルト、
硫酸コバルト、塩化コバルト等の触媒成分を形成するた
めの原料の溶液中に、上記担体を浸漬し、乾燥、焼成す
る、以下1本発明の詳細な説明する。
実施例 平均粒径1μのα−アルミナ(A#*0− )粉末と。
平均粒径1μのマグネシア(MgO)粉末とを第1表に
示すような割@r(モル%)で混会し、これに少量の水
を加えて十分に混合して、マルメライザ−(錠剤成形機
)によシ、約5朋の直径を有する球状ベレットに成形し
た。次に、上記ベレットを電気乾燥器に入れ、1350
°Cで加熱、焼結し。
担体としての多孔質体(担体A1〜6)を作製した。
また、比較のため、A]、O,とMgOとの合計量が5
0モル%を越えて含有している比較用多孔質焼結体(担
体AO1,02)も上記と同様にして作製じた。
第1表に、これら担体についてMg kl x Oaス
ピネルとAI、0.、 MgOとの比率等の性質を示し
、更に比較触媒を作製するための市販のα−A、l、0
.の性質についても示した。なお、同表において、細孔
容積は担体1g当りの細孔の容1(d)を。
BET表面積とは担体1g当りの窒素吸着量よりめた表
面積(m)をいう。
次に、所定濃度の硝酸ニッケルの水溶液、硝酸コバルト
の水溶液あるいはそれらの混合水溶液に上記担体を浸漬
し、乾燥後、600°C1空気中で6時間焼成し、$2
表に示すような担持割合でニッケルあるいはコバルトの
一方または双方を担持させて1本発明にかかる触媒(触
に應1〜15)を調製した。
また、比較のため、比較用担体(担体lにC1゜02)
およびa −A(is O,担体(担体AO5)につい
ても、上記と同様に、第2表に示すような担持割合で比
較用触媒(触媒黒81〜86)を調製した。
これら触媒における。担体の種類、担体に対するニッケ
ル、コバ/l/)の担持量(wt%)を第2表に示す。
次に、触媒の活性評価テストについて述べる。
このテストに当っては、活性評価の前に1炭素に対する
耐久性を見るため、先ず触媒上に炭素を析出させ、加熱
した後それを除去し、その後本来の部分酸化反応試験を
行なった。即ち、予め上記触媒を空間速度(8V ) 
= 600 hr−”のブタンガス流中に930°Cで
2時間保持し、炭素析出をさせた。そして冷却後、空気
中1100°Cで5時間保持し、炭素質を除去した。そ
の後、触媒を石英反応管に充填し、その周囲に電気炉を
配し0部分酸化反応を行なった。反応に当っては、ブタ
ン(C4几0)ガスと空気との混合ガスを、8V−12
000hr−’で反応管内に送入しだ。ここに、空気量
は。
ブタンを一酸化度素と水素とに酸化するに要する量(理
論空気量)の1.025倍を用いた。また。
反応時間は930°Cとした。しかして、ガスクロマト
グラフィーにより、生成ガス中の、水素(馬)。
−酸化炭素(CO) 、メタン(am4) 、二酸化炭
素(CO,) 、酸素(0,) 、窒素(N1)を測定
した。
その結果、上記いずれの触媒(触媒應1〜15゜81〜
86)を用いた場合も、生成ガス中にはH。
29〜50%(容量比)、co2s〜24%、O意値を
示した。
上記反応における各触媒の部分酸化能力を示すため、生
成ガス中の(3H4とCO2の量につき第6表に示す。
第5表において、 OH4,00,の量が少ないほど、
触媒の部分酸化能力が高いことを示している。
即ち、活性能力が低い触媒はブタンが熱分解してしまう
ので、 OH4と00.の量が多いのである。
第3表より明らかなごとく1本発明にかかる触媒(触媒
黒1〜15)は、いずれもCH4生成濾が極く微量で、
 CO,の生成量も少なく、優れた活性を有することが
わかる。また、この触媒はその後数時間上記反応に供し
たが、上記油性はほとんど変らなかった。また9本発明
にかかる触媒は上記の低温反応においても触媒上への炭
素析出は見らく有する担体あるいはα−AfilO,の
みから成る担体を使用する比較用触媒(触媒應81〜8
6)は、 am、 、 co、の生成量が多く、活性が
低いことが分る。
また、第5表において2本発明触媒を用いた場合はCI
(、の副生量が極めて少ない。前記した浸炭用ガスは、
 OH,の量を出来るだけ少ないものとしたいため1本
発明触媒は特に浸炭用ガス製造用の触媒としても優れて
いることが分る。
なお、他の比較例として、ムフィl−(k148i。
U、、 )の担体に17%のニッケルを担持した従来の
ニッケル触媒を用い、上記と同様の条件で部分酸化反応
を行なっ友。その結果、生成ガス中のOH4、001は
1.97%、α49%と非常に多く。
また触媒表面に炭素が析出し、活性及び耐久性とも悪か
った。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. アルミナ・マグネシアスピネルと60モル%以下のアル
    ミナ、マグネシアの一方または双方とから成る担体に、
    ニッケルあるいはコバルトの一方または双方を担持して
    成ることを特徴とする炭化水素の部分酸化用触媒。
JP59070609A 1984-04-09 1984-04-09 炭化水素の部分酸化用触媒 Granted JPS60212229A (ja)

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