KR20070084220A - Reforming catalyst for oxygen-containing hydrocarbon, method for producing hydrogen or synthesis gas using same, and fuel cell system - Google Patents

Reforming catalyst for oxygen-containing hydrocarbon, method for producing hydrogen or synthesis gas using same, and fuel cell system Download PDF

Info

Publication number
KR20070084220A
KR20070084220A KR1020077010991A KR20077010991A KR20070084220A KR 20070084220 A KR20070084220 A KR 20070084220A KR 1020077010991 A KR1020077010991 A KR 1020077010991A KR 20077010991 A KR20077010991 A KR 20077010991A KR 20070084220 A KR20070084220 A KR 20070084220A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
catalyst
zsm
mass
spinel
oxygen
Prior art date
Application number
KR1020077010991A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
나오노리 류몬
테츠야 후쿠나가
Original Assignee
이데미쓰 고산 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 filed Critical 이데미쓰 고산 가부시키가이샤
Publication of KR20070084220A publication Critical patent/KR20070084220A/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/40Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively
    • B01J29/42Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively containing iron group metals, noble metals or copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/889Manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/8892Manganese
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/40Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively
    • B01J29/48Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively containing arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/323Catalytic reaction of gaseous or liquid organic compounds other than hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/326Catalytic reaction of gaseous or liquid organic compounds other than hydrocarbons with gasifying agents characterised by the catalyst
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0618Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/005Spinels
    • B01J35/19
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0238Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a carbon dioxide reforming step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0244Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being an autothermal reforming step, e.g. secondary reforming processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C01B2203/0261Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a catalytic partial oxidation step [CPO]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06Integration with other chemical processes
    • C01B2203/066Integration with other chemical processes with fuel cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041Composition of the catalyst
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041Composition of the catalyst
    • C01B2203/1047Group VIII metal catalysts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041Composition of the catalyst
    • C01B2203/1076Copper or zinc-based catalysts
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141Feedstock
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

Disclosed is a reforming catalyst for oxygen-containing hydrocarbons which contains copper, a metal oxide having a spinel structure and a zeolite. Preferably, the reforming catalyst further contains alumina, a group VIII metal or a rare earth element. Also disclosed is a method for producing hydrogen or a synthesis gas by subjecting an oxygen-containing hydrocarbon to (1) steam reforming, (2) autothermal reforming, (3) partial oxidation reforming or (4) carbon dioxide reforming, while using the above-described reforming catalyst. Further disclosed is a fuel cell system using the reforming catalyst. The reforming catalyst has a high activity and excellent heat resistance. When the reforming catalyst further contains alumina, a group VIII metal or a rare earth element, the amount of coke generation is suppressed, thereby further improving durability of the catalyst. Consequently, hydrogen or a synthesis gas can be efficiently produced by subjecting an oxygen-containing hydrocarbon to various reforming using such a reforming catalyst, and thus the reforming catalyst is used in a fuel cell system or the like.

Description

산소 함유 탄화수소의 개질 촉매, 이를 이용한 수소 또는 합성 가스의 제조 방법 및 연료 전지 시스템{REFORMING CATALYST FOR OXYGEN-CONTAINING HYDROCARBON, METHOD FOR PRODUCING HYDROGEN OR SYNTHESIS GAS USING SAME, AND FUEL CELL SYSTEM}Reforming catalyst for oxygen-containing hydrocarbons, method for producing hydrogen or synthesis gas and fuel cell system using the same.

본 발명은 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매, 이를 이용한 수소 또는 합성 가스의 제조 방법 및 연료 전지 시스템에 관한 것으로, 상세하게는, 구리를 포함하는 스피넬 구조의 금속 산화물과 제올라이트, 또는 추가로 각종 금속을 함유하면서 내열성이 우수하고, 활성이 크고, 내구성도 향상된 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매, 및 상기 개질 촉매를 이용하여 산소 함유 탄화수소에 각종 개질을 실시하여 수소 또는 합성 가스를 효율적으로 제조하는 방법, 및 상기 개질 촉매를 이용한 연료 전지 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a reforming catalyst of an oxygen-containing hydrocarbon, a method for producing hydrogen or a synthesis gas using the same, and a fuel cell system. Specifically, a spinel structure-containing metal oxide and zeolite, or further various metals are contained. A reforming catalyst of an oxygen-containing hydrocarbon having excellent heat resistance, high activity, and improved durability, and a method for efficiently producing hydrogen or synthesis gas by performing various reforming on the oxygen-containing hydrocarbon using the reforming catalyst, and the reforming A fuel cell system using a catalyst is provided.

합성 가스는 일산화탄소와 수소를 포함하며, 메탄올 합성, 옥소 합성, 피셔-트롭슈(Fisher-Tropsch) 합성 등의 원료 가스로서 이용될 뿐 아니라, 암모니아 합성이나 각종 화학 제품의 원료로서 널리 이용되고 있다.Synthetic gas contains carbon monoxide and hydrogen, and is not only used as a raw material gas for methanol synthesis, oxo synthesis, Fischer-Tropsch synthesis, but also widely used as raw material for ammonia synthesis and various chemical products.

상기 합성 가스는 종래에 석탄의 가스화에 의한 방법, 또는 천연 가스 등을 원료로 하는 탄화수소류의 수증기 개질법이나 부분 산화 개질법 등에 의해 제조되 어 왔다. 그러나, 석탄의 가스화 방법에 있어서는, 복잡하고 고가의 석탄 가스화 노가 필요할 뿐만 아니라, 대규모의 플랜트로 되는 등의 문제가 있었다. 또한, 탄화수소류의 수증기 개질법에 있어서는, 반응이 큰 흡열을 수반하기 때문에, 반응의 진행에 700 내지 1200 ℃ 정도의 고온을 필요로 하여, 특수한 개질로가 필요하게 될 뿐만 아니라, 사용되는 촉매에 높은 내열성이 요구되는 등의 문제가 있었다. 또한, 탄화수소류의 부분 산화 개질에 있어서도 고온을 필요로 하기 때문에, 특수한 부분 산화로가 필요하게 되고, 또한 반응에 따라 대량의 그을음이 생성되기 때문에, 그의 처리가 문제가 될 뿐만 아니라, 촉매가 열화되기 쉬운 등의 문제가 있었다.The synthesis gas has conventionally been produced by a gasification method of coal, or by steam reforming or partial oxidation reforming of hydrocarbons using natural gas or the like as a raw material. However, in the gasification method of coal, not only complicated and expensive coal gasification furnaces are required, but there also existed a problem of becoming a large-scale plant. In addition, in the steam reforming method of hydrocarbons, since the reaction involves a large endotherm, a high temperature of about 700 to 1200 ° C is required for the progress of the reaction, and a special reforming furnace is required, and the catalyst used is high. There existed a problem of requiring heat resistance. In addition, since the high temperature is required even in the partial oxidation reforming of hydrocarbons, a special partial oxidation furnace is required, and a large amount of soot is generated by the reaction, and not only its treatment becomes a problem but also the catalyst deteriorates. There was a problem such as being easy.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해 최근에는 디메틸에테르 등의 산소 함유 탄화수소를 원료로서 이용하고, 여기에 각종 개질을 실시하여 합성 가스를 제조하는 것이 시도되고 있다. Therefore, in order to solve such a problem, in recent years, it has been attempted to manufacture synthesis gas by using oxygen-containing hydrocarbons, such as dimethyl ether as a raw material, and performing various reforming to it.

한편, 최근 들어 환경 문제로 인해 신에너지 기술이 각광을 받고 있고, 이 신에너지 기술의 하나로서 연료 전지가 주목을 모으고 있다. 상기 연료 전지는 수소와 산소를 전기 화학적으로 반응시킴으로써 화학 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 것으로서, 에너지 이용 효율이 높다는 특징을 갖고 있고, 민간용, 산업용 또는 자동차용 등으로서 실용화 연구가 적극적으로 이루어지고 있다. On the other hand, in recent years, new energy technologies are in the spotlight due to environmental problems, and fuel cells are attracting attention as one of these new energy technologies. The fuel cell converts chemical energy into electrical energy by electrochemically reacting hydrogen and oxygen. The fuel cell is characterized by high energy use efficiency, and has been actively researched for practical use as a civil, industrial, or automobile.

상기 연료 전지의 수소원으로서는, 메탄올, 메탄을 주체로 하는 액화 천연 가스, 상기 천연 가스를 주성분으로 하는 도시 가스, 천연 가스를 원료로 하는 합성 액체 연료, 나아가 석유계 나프타나 등유 등의 석유계 탄화수소의 연구가 이루 어지고 있다. Examples of the hydrogen source of the fuel cell include liquefied natural gas mainly composed of methanol and methane, city gas mainly composed of the natural gas, synthetic liquid fuel composed of natural gas, and petroleum hydrocarbons such as petroleum naphtha and kerosene. Research is being done.

이들 석유계 탄화수소를 이용하여 수소를 제조하는 경우, 일반적으로 상기 탄화수소에 대하여 촉매의 존재하에 수증기 개질 처리나 부분 산화 개질 처리 등이 실시되지만, 이 경우에는 상기와 같은 문제가 발생한다. 따라서, 수소의 제조에 있어서도 디메틸에테르 등의 산소 함유 탄화수소를 원료로 사용하는 방법이 다양하게 시도되고 있다.In the case of producing hydrogen using these petroleum hydrocarbons, steam reforming treatment, partial oxidation reforming treatment, and the like are generally performed on the hydrocarbons in the presence of a catalyst, but in this case, such problems occur. Therefore, also in the production of hydrogen, various methods of using oxygen-containing hydrocarbons such as dimethyl ether as raw materials have been tried.

디메틸에테르 등의 산소 함유 탄화수소를 원료로 하고, 여기에 각종 개질을 실시하여 수소나 합성 가스를 제조할 때에 사용되는 촉매에 대해서는 지금까지 각종의 것이 개시되었지만, 그 중에서 Cu계 촉매를 이용하여 산소 함유 탄화수소를 개질하는 기술로서는, 예를 들면 Cu 함유 촉매를 이용하여 산소 함유 탄화수소와 이산화탄소로부터 합성 가스를 제조시키는 촉매 및 이를 이용한 합성 가스의 제조 방법(예를 들면, 특허 문헌 1 참조), Cu 함유 촉매를 이용하여 산소 함유 탄화수소와 수증기로부터 수소를 제조시키는 촉매 및 이를 이용한 수소의 제조 방법(예를 들면, 특허 문헌 2 참조), 고체 산에 Cu를 포함하는 금속이 담지된 것을 포함하는 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매(예를 들면, 특허 문헌 3, 특허 문헌 4 참조), Cu 함유 물질과 고체 산성 물질의 혼합물을 포함하는, 산소 함유 탄화수소와 수증기로부터 수소를 제조시키는 촉매 및 이를 이용한 수소의 제조 방법(예를 들면, 특허 문헌 5 참조), Cu 함유 물질과 고체 산성물의 혼합물을 포함하는, 산소 함유 탄화수소와 수증기로부터 합성 가스를 제조시키는 촉매 및 이를 이용한 합성 가스의 제조 방법(예를 들면, 특허 문헌 6 참조) 등이 개시되어 있다.Although various types of catalysts have been disclosed so far using oxygen-containing hydrocarbons such as dimethyl ether as raw materials and various modifications are made therein to produce hydrogen or synthesis gas. Among them, oxygen-containing catalysts are used using Cu-based catalysts. As a technique for reforming a hydrocarbon, for example, a catalyst for producing a synthesis gas from an oxygen-containing hydrocarbon and carbon dioxide using a Cu-containing catalyst, a method for producing a synthesis gas using the same (see Patent Document 1, for example), and a Cu-containing catalyst A catalyst for producing hydrogen from an oxygen-containing hydrocarbon and water vapor using a method and a method for producing hydrogen using the same (see, for example, Patent Document 2), of the oxygen-containing hydrocarbon containing a metal containing Cu in a solid acid Reforming catalyst (see, for example, Patent Document 3, Patent Document 4), Cu-containing material and solid acidic material A catalyst for producing hydrogen from an oxygen-containing hydrocarbon and water vapor, including a mixture, and a method for producing hydrogen using the same (see Patent Document 5, for example), an oxygen-containing hydrocarbon comprising a mixture of a Cu-containing material and a solid acid product; A catalyst for producing a synthesis gas from water vapor and a method for producing a synthesis gas using the same (see Patent Document 6, for example) are disclosed.

그러나, 이들 기술에서 사용되는 Cu계 촉매는 모두 내열성이 불충분하고, 따라서, 반응 활성을 향상시키기 위해 반응 온도를 올리는 경우 촉매가 열화되는 것을 피할 수 없다는 문제가 있었다.However, all of the Cu-based catalysts used in these techniques have insufficient heat resistance, and therefore, there is a problem that deterioration of the catalyst cannot be avoided when the reaction temperature is raised to improve the reaction activity.

<특허 문헌 1> 일본 특허 공개 (평)10-174869호 공보<Patent Document 1> Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-174869

<특허 문헌 2> 일본 특허 공개 (평)10-174871호 공보<Patent Document 2> Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-174871

<특허 문헌 3> 일본 특허 공개 제2001-96159호 공보<Patent Document 3> Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-96159

<특허 문헌 4> 일본 특허 공개 제2001-96160호 공보<Patent Document 4> Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-96160

<특허 문헌 5> 일본 특허 공개 제2003-10684호 공보<Patent Document 5> Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-10684

<특허 문헌 6> 일본 특허 공개 제2003-33656호 공보<Patent Document 6> Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-33656

본 발명은 이상과 같은 상황하에서 이루어진 것으로, 구리를 함유하면서, 내열성이 우수하고, 활성이 크며, 내구성이 향상된 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매, 및 이 개질 촉매를 이용하여 산소 함유 탄화수소에 각종 개질을 실시하여 수소 또는 합성 가스를 효율적으로 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다. 또한, 이러한 우수한 개질 촉매를 구비한 개질기와, 상기 개질기에 의해 제조되는 수소를 연료로 하는 연료 전지를 갖는, 우수한 연료 전지 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.The present invention has been made under the above circumstances, and it is possible to carry out various reforming of an oxygen-containing hydrocarbon by using a reforming catalyst of an oxygen-containing hydrocarbon containing copper and having excellent heat resistance, high activity, and improved durability. It is an object of the present invention to provide a method for efficiently producing hydrogen or synthesis gas. It is also an object of the present invention to provide an excellent fuel cell system having a reformer having such an excellent reforming catalyst and a fuel cell fueled by hydrogen produced by the reformer.

본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 구리 함유 촉매를 스피넬 구조로 하고, 상기 구리 함유 스피넬 구조의 촉매에 제올라이트를 조합함으로써, 내열성이 높아지는 동시에 활성이 크고 내구성이 향상된 촉매가 얻어지며, 또한 추가로 알루미나 또는 제8족 금속, 희토류 원소를 함유시킴으로써, 산소 함유 탄화수소의 개질에 있어서 코크스의 생성량을 보다 한층 억제할 수 있어 그의 목적을 달성할 수 있음을 발견하였다. 본 발명은 이러한 지견에 기초하여 완성된 것이다.As a result of intensive research to achieve the above object, the inventor has made the copper-containing catalyst a spinel structure, and by combining zeolite with the copper-containing spinel structure catalyst, the catalyst having high heat resistance and high activity and durability improved It was found that by further containing alumina, a Group 8 metal, and a rare earth element, the amount of coke produced can be further suppressed in the modification of the oxygen-containing hydrocarbon and its purpose can be achieved. The present invention has been completed based on these findings.

즉, 본 발명은 이하의 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매, 수소 또는 합성 가스의 제조 방법 및 연료 전지 시스템을 제공하는 것이다. That is, the present invention provides the following reforming catalyst for an oxygen-containing hydrocarbon, a method for producing hydrogen or synthesis gas, and a fuel cell system.

(1) 구리를 포함하면서 스피넬 구조를 갖는 금속 산화물과 제올라이트를 함유하는 것을 특징으로 하는 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매. (1) A reforming catalyst for an oxygen-containing hydrocarbon comprising copper and a metal oxide having a spinel structure and zeolite.

(2) 구리를 포함하면서 스피넬 구조를 갖는 금속 산화물과 제올라이트의 함유 비율이 질량 기준으로 1:1 내지 100:1인 (1)의 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매.(2) The reforming catalyst for the oxygen-containing hydrocarbon of (1), wherein the content ratio of the metal oxide and zeolite containing copper and the spinel structure is 1: 1 to 100: 1 by mass.

(3) 구리를 포함하면서 스피넬 구조를 갖는 금속 산화물이 Cu-Mn형 스피넬인 (1) 또는 (2)의 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매.(3) The reforming catalyst for the oxygen-containing hydrocarbon of (1) or (2), wherein the metal oxide containing copper and having a spinel structure is a Cu-Mn type spinel.

(4) 제올라이트가 ZSM-5인 (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매. (4) The reforming catalyst for the oxygen-containing hydrocarbon according to any one of (1) to (3), wherein the zeolite is ZSM-5.

(5) 구리를 포함하면서 스피넬 구조를 갖는 금속 산화물, 제올라이트 및 알루미나를 함유시켜 이루어지는 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매. (5) The reforming catalyst for the oxygen-containing hydrocarbon according to any one of (1) to (4), which contains copper and contains a metal oxide, zeolite, and alumina having a spinel structure.

(6) 제올라이트에 제8족 금속 및(또는) 희토류 원소를 함유시켜 이루어지는 (1) 내지 (5) 중 어느 하나의 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매.(6) The reforming catalyst for the oxygen-containing hydrocarbon according to any one of (1) to (5), wherein the zeolite contains a Group 8 metal and / or a rare earth element.

(7) 제8족 금속이 Pt, Pd, Ir, Rh 및 Ru에서 선택되는 1종 이상의 금속인 (6)의 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매.(7) The reforming catalyst for the oxygen-containing hydrocarbon of (6), wherein the Group 8 metal is at least one metal selected from Pt, Pd, Ir, Rh and Ru.

(8) 제8족 금속이 Fe, Ni 및 Co에서 선택되는 1종 이상의 금속인 (6)의 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매. (8) The reforming catalyst for the oxygen-containing hydrocarbon of (6), wherein the Group 8 metal is at least one metal selected from Fe, Ni, and Co.

(9) (1) 내지 (8) 중 어느 하나의 개질 촉매를 환원함으로써 얻어지는 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매. (9) A reforming catalyst of an oxygen-containing hydrocarbon obtained by reducing the reforming catalyst of any one of (1) to (8).

(10) 산소 함유 탄화수소가 디메틸에테르 및 메틸에틸에테르에서 선택된 1종 이상인 (1) 내지 (9) 중 어느 하나의 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매.(10) The reforming catalyst for the oxygen-containing hydrocarbon according to any one of (1) to (9), wherein the oxygen-containing hydrocarbon is at least one selected from dimethyl ether and methyl ethyl ether.

(11) (1) 내지 (10) 중 어느 하나의 개질 촉매를 이용하여 산소 함유 탄화수소를 수증기 개질하는 것을 특징으로 하는 수소 또는 합성 가스의 제조 방법. (11) A method for producing hydrogen or synthesis gas, wherein the oxygen-containing hydrocarbon is steam reformed using the reforming catalyst of any one of (1) to (10).

(12) (1) 내지 (10) 중 어느 하나의 개질 촉매를 이용하여 산소 함유 탄화수소를 자기열 개질하는 것을 특징으로 하는 수소 또는 합성 가스의 제조 방법. (12) A method for producing hydrogen or synthesis gas, wherein the oxygen-containing hydrocarbon is self-heat reformed using the reforming catalyst of any one of (1) to (10).

(13) (1) 내지 (10) 중 어느 하나의 개질 촉매를 이용하여 산소 함유 탄화수소를 부분 산화 개질하는 것을 특징으로 하는 수소 또는 합성 가스의 제조 방법.(13) A method for producing hydrogen or synthesis gas, wherein the oxygen-containing hydrocarbon is partially oxidatively reformed using the reforming catalyst of any one of (1) to (10).

(14) (1) 내지 (10) 중 어느 하나의 개질 촉매를 이용하여 산소 함유 탄화수소를 이산화탄소 개질하는 것을 특징으로 하는 수소 또는 합성 가스의 제조 방법.(14) A method for producing hydrogen or synthesis gas, wherein the oxygen-containing hydrocarbon is carbon dioxide reformed using the reforming catalyst of any one of (1) to (10).

(15) (1) 내지 (10) 중 어느 하나의 개질 촉매를 구비하는 개질기와, 상기 개질기에 의해 제조되는 수소를 연료로 하는 연료 전지를 갖는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템. (15) A fuel cell system comprising a reformer including the reforming catalyst of any one of (1) to (10), and a fuel cell using hydrogen produced by the reformer as a fuel.

도 1은 본 발명의 연료 전지 시스템의 개략의 흐름도이다.1 is a schematic flowchart of a fuel cell system of the present invention.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

1: 기화기1: carburetor

11: 물 공급관11: water supply pipe

12: 연료 도입관12: fuel introduction pipe

15: 접속관15: connector

21: 연료 탱크21: fuel tank

23: 탈황기23: desulfurizer

24: 물 펌프24: water pump

31: 개질기31: reformer

31A: 개질기의 버너31A: Burner of the reformer

32: CO 변성기32: CO transformer

33: CO 선택 산화기33: CO selective oxidizer

34: 연료 전지34: fuel cell

34A: 연료 전지 부극(負極)34A: fuel cell negative electrode

34B: 연료 전지 정극(正極)34B: Fuel Cell Positive Electrode

34C: 연료 전지 고분자 전해질34C: fuel cell polymer electrolyte

35: 공기 블로워35: air blower

36: 기수 분리기36: rider separator

37: 배기열 회수 장치37: exhaust heat recovery device

37A: 열 교환기37A: heat exchanger

37B: 열 교환기37B: heat exchanger

37C: 냉각기37C: cooler

37D: 냉매 순환 펌프37D: Refrigerant Circulation Pump

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>Best Mode for Carrying Out the Invention

본 발명의 제1 발명에서의 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매는 구리를 포함하면서 스피넬 구조를 갖는 금속 산화물과 제올라이트를 함유하는 촉매, 바람직하게는 추가로 알루미나, 제8족 금속 및 희토류 원소 중 어느 한 성분을 함유시켜 이루어지는 촉매이다.The reforming catalyst of the oxygen-containing hydrocarbon in the first invention of the present invention is a catalyst containing copper and a metal oxide having a spinel structure and a zeolite, preferably further alumina, a Group 8 metal and a rare earth element. It is a catalyst formed by containing.

본 발명에서의 산소 함유 탄화수소로서는, 메탄올, 에탄올 등의 알코올류, 디메틸에테르, 메틸에틸에테르 등의 에테르류를 바람직하게 들 수 있다. 이 중에서 디메틸에테르 및 메틸에틸에테르가 특히 바람직하다.As oxygen-containing hydrocarbon in this invention, ether, such as alcohol, such as methanol and ethanol, dimethyl ether, and methyl ethyl ether, is mentioned preferably. Among these, dimethyl ether and methyl ethyl ether are particularly preferable.

본 발명에 있어서, 스피넬 구조를 갖는 금속 산화물이란, AB2O4형의 금속 복산화물에서 보이는 대표적 결정 구조형의 하나로 입방정계를 갖고 있다. 상기 AB2O4에 있어서, 통상적으로 A는 2가 금속이고, B는 3가 금속이다.In the present invention, the metal oxide having a spinel structure has a cubic system as one of the typical crystal structure types seen in a metal double oxide of AB 2 O 4 type. In AB 2 O 4 , typically A is a divalent metal and B is a trivalent metal.

본 발명에서는 구리를 포함하는 스피넬 구조의 금속 산화물이 이용되며, 이러한 금속 산화물로서 Cu-Mn형 스피넬, Cu-Fe형 스피넬, Cu-Cr형 스피넬 등을 들 수 있지만, 촉매 활성 및 내열성 등의 면에서 Cu-Mn형 스피넬이 바람직하다. 상기 Cu-Mn형 스피넬로서는 예를 들면 CuMn2O4 등을 들 수 있고, Cu-Fe형 스피넬로서는 예를 들면 CuFe2O4 등을 들 수 있다. Cu-Cr형 스피넬로서는 예를 들면 CuCr2O4 등을 들 수 있다. 또한, CuAl2O4나 3 성분계의 Cu(FeCr)2O4, Cu(FeAl)2O4, Cu(MnFe)2O4 스피넬도 사용할 수 있다. Cu(MnFe)2O4형 스피넬로서는 Cu(Mn1.5Fe0.5)O4, Cu(Mn1 .0Fe1 .0)O4, Cu(Mn2 /3Fe4 /3)O4, Cu(Mn0 .5Fe1 .5)O4 등을 들 수 있다.In the present invention, a metal oxide having a spinel structure containing copper is used, and examples of such metal oxides include Cu-Mn-type spinels, Cu-Fe-type spinels, Cu-Cr-type spinels, and the like. Cu-Mn type spinel is preferable. And the like for example, CuMn 2 O 4 as the CuMn type spinel, as the spinel type CuFe, for example, and the like CuFe 2 O 4. As CuCr spinel type, for example, and the like CuCr 2 O 4. Moreover, Cu (FeCr) 2 O 4 , Cu (FeAl) 2 O 4 , Cu (MnFe) 2 O 4 spinel of CuAl 2 O 4 or three component system can also be used. Cu (MnFe) As 2 O 4 spinel-type Cu (Mn 1.5 Fe 0.5) O 4, Cu (Mn 1 .0 Fe 1 .0) O 4, Cu (Mn 2/3 Fe 4/3) O 4, Cu ( and the like Mn 0 .5 Fe 1 .5) O 4.

이러한 구리를 포함하는 스피넬 구조의 금속 산화물은 구리를 포함하는 비스피넬 구조의 것에 비해 내열성이 우수하고, 또한 산소 함유 탄화수소의 개질에 이용하는 경우, 단위 표면적당 촉매 활성이 훨씬 높다.The metal oxide of the spinel structure containing copper is excellent in heat resistance compared with the bispinel structure containing copper, and when used for reforming an oxygen-containing hydrocarbon, the catalytic activity per unit surface area is much higher.

한편, 본 발명의 개질 촉매에서는, 본 발명의 목적이 손상되지 않는 범위에서, 구리를 포함하는 금속 산화물로서, 비스피넬 구조의 구리를 포함하는 화합물을 원한다면 함유하는 것도 사용할 수 있다.On the other hand, in the reforming catalyst of the present invention, as long as the object of the present invention is not impaired, as the metal oxide containing copper, a compound containing copper having a bispinel structure can be used if desired.

다음으로, 본 발명의 개질 촉매에 이용되는 구리를 포함하는 스피넬 구조의 금속 산화물의 제조 방법의 일례로서, CuMn2O4 스피넬을 제조하는 경우를 예로 들어 설명한다.Next, as an example of the production method of the metal oxide of spinel structure containing copper for use in a reforming catalyst of the present invention will be described for the case of producing the CuMn 2 O 4 spinel example.

우선, 구리원으로서 질산 구리 등의 수용성 구리염을, 망간원으로서 질산망간 등의 수용성 망간염을 이용하고, 이들을 실질상 화학 양론적인 비율, 즉, Cu와 Mn의 몰비가 실질상 1:2가 되도록 포함하는 수용액을 제조한다. 이어서, 이 수용액에 시트르산 등의 킬레이트제를 첨가한 후, 가열하여 물을 증발시켜 겔을 생성시킨다. 다음으로, 이 겔을 가열 처리하여, 겔 중의 질산근이나 시트르산 등을 분해 시켜 얻어진 산화물 미분말을 공기 중에서 300 내지 500 ℃ 정도의 온도에서 1 내지 5 시간 정도 하소한 후, 추가로 500 내지 1,000 ℃ 정도의 온도에서 5 내지 15 시간 정도 소성함으로써, CuMn2O4 스피넬이 얻어진다. 또한, 700 ℃ 이상의 고온에서 소성한 경우에는 Mn2O3나 Mn3O4와 Cu1 .5Mn1 .5O4 스피넬의 혼합물이 된다고 한다.First, water-soluble copper salts, such as copper nitrate, are used as a copper source, and water-soluble manganese salts, such as manganese nitrate, are used as a manganese source, and these are actually a stoichiometric ratio, ie, the molar ratio of Cu and Mn is 1: 1: Prepare an aqueous solution containing as much as possible. Subsequently, a chelating agent such as citric acid is added to the aqueous solution, followed by heating to evaporate water to form a gel. Next, the gel is subjected to heat treatment, and the oxide fine powder obtained by decomposing the nitrate, citric acid and the like in the gel is calcined in air at a temperature of about 300 to 500 ° C. for about 1 to 5 hours, and then about 500 to 1,000 ° C. By baking at the temperature of about 5 to 15 hours, CuMn 2 O 4 spinel is obtained. Further, when baked at a high temperature more than 700 ℃ is said to be a mixture of Mn 2 O 3 or Mn 3 O 4 and Cu 1 .5 Mn 1 .5 O 4 spinel.

이 방법에서는 Cu가 Mn에 대하여 화학 양론적인 비율보다 과잉이 되도록 구리원을 사용할 수 있다. 이 경우, 얻어진 금속 산화물은 구리 산화물(Cu2O 또는 CuO, 또는 이들의 혼합물)과 스피넬형 산화물의 혼합물이 된다.In this method, a copper source can be used so that Cu is excess than the stoichiometric ratio with respect to Mn. In this case, the obtained metal oxide becomes a mixture of copper oxide (Cu 2 O or CuO, or a mixture thereof) and a spinel oxide.

또한, CuFe2O4 스피넬을 제조하는 경우에는, 상기 망간원 대신에 질산철 등의 수용성 철염 등의 철원을 이용하면 바람직하다. 또한, 상기 망간원 대신에 철원과 망간원의 혼합물을 이용함으로써, Cu(FeMn)2O4 스피넬을 포함하는 금속 산화물을 얻을 수 있다.In the case of preparing a CuFe 2 O 4 spinel, it is desirable to use a water-soluble iron salt, such as Cheorwon such as iron nitrate instead of the manganese source. In addition, by using a mixture of an iron source and a manganese source instead of the manganese source, a metal oxide containing Cu (FeMn) 2 O 4 spinel can be obtained.

본 발명의 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매는 상기 구리를 포함하는 스피넬 구조의 금속 산화물과 함께 제올라이트를 함유하는 것이다. 제올라이트로는 ZSM-5, 모데나이트, X형, Y형, A형, L형, 베타형, 페리에라이트 등을 들 수 있지만, 촉매 활성 및 내구성 면에서 모데나이트 및 ZSM-5가 바람직하고, 특히 ZSM-5가 바람직하다. The reforming catalyst of the oxygen-containing hydrocarbon of the present invention is one containing zeolite together with the metal oxide of the spinel structure containing copper. Examples of zeolites include ZSM-5, mordenite, X-type, Y-type, A-type, L-type, beta-type, ferriterite, etc., but mordenite and ZSM-5 are preferred in terms of catalytic activity and durability. Especially ZSM-5 is preferable.

상기 모데나이트 및 ZSM-5로서는 촉매 활성 면에서 양이온 교환형보다는 전부 또는 일부가 양성자 교환된 타입이 바람직하다. As the mordenite and the ZSM-5, all or part of the proton exchange type is preferable than the cation exchange type in terms of catalytic activity.

Cu-Mn형 스피넬과 제올라이트의 혼합 비율은 바람직하게는 질량비로 1:1 내지 100:1, 더욱 바람직하게는 2:1 내지 50:1이다. 이보다도 제올라이트의 혼합 비율이 작으면 촉매 활성이 저하되고, 크면 촉매 열화의 원인이 되는 코크스 생성량이 증가하기 때문에 바람직하지 않다.The mixing ratio of Cu-Mn type spinel and zeolite is preferably 1: 1 to 100: 1 by mass ratio, more preferably 2: 1 to 50: 1. If the zeolite mixture ratio is smaller than this, the catalytic activity decreases, and if the zeolite mixture is large, the amount of coke generated which causes catalyst deterioration increases, which is not preferable.

구리를 포함하는 스피넬 구조의 금속 산화물과 제올라이트를 함유하는 본 발명의 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매는 이하에 나타내는 방법에 의해 제조할 수 있다. 즉, 구리를 포함하는 스피넬 구조의 금속 산화물 분말과 제올라이트 분말을 균질하게 혼합한 후에 적당한 크기의 펠릿형으로 성형하는 방법, 또는 구리를 포함하는 스피넬 구조의 금속 산화물을 포함하는 적당한 크기의 펠릿과 적당한 크기의 제올라이트 펠릿을 혼합하는 방법 등에 의해 본 발명의 개질 촉매를 제조할 수 있다.The reforming catalyst of the oxygen containing hydrocarbon of this invention containing the metal oxide of a spinel structure containing copper, and a zeolite can be manufactured by the method shown below. That is, a method of forming a pellet of a suitable size after homogeneously mixing the metal oxide powder and the zeolite powder of the spinel structure containing copper, or a pellet of a suitable size containing the metal oxide of the spinel structure containing copper The reforming catalyst of the present invention can be prepared by, for example, mixing zeolite pellets of size.

구리를 포함하는 스피넬 구조의 금속 산화물과 제올라이트에 함유시키는 알루미나로서는, 시판되는 α, β, γ, η, θ, κ, χ 중 어느 결정 형태의 것도 사용할 수 있다. 또한, 보에마이트, 히알라이트, 깁사이트 등의 알루미나 수화물을 소성한 것도 사용할 수 있다. 그 밖에, 질산알루미늄에 pH가 8 내지 10 정도인 알칼리 완충액을 첨가하여 수산화물의 침전을 생성시키고, 이를 소성한 것을 사용할 수도 있고, 염화알루미늄을 소성할 수도 있다. 또한, 알루미늄이소프로폭시드 등의 알콕시드를 2-프로판올 등의 알코올에 용해시키고, 가수분해용 촉매로서 염산 등의 무기산을 첨가하여 알루미나겔을 제조하고, 이를 건조 및 소성하는 졸-겔법에 의해 제조한 것을 사용할 수도 있다.As the alumina to be contained in the metal oxide and zeolite of the spinel structure containing copper, any of crystalline forms of commercially available α, β, γ, η, θ, κ and χ can be used. Moreover, what calcined alumina hydrates, such as boehmite, hyallite, and a gibbsite, can also be used. In addition, an alkali buffer having a pH of about 8 to 10 is added to aluminum nitrate to generate a precipitate of hydroxide, and a calcined product may be used, or aluminum chloride may be calcined. In addition, alkoxides such as aluminum isopropoxide are dissolved in alcohols such as 2-propanol, and inorganic acids such as hydrochloric acid are added as a catalyst for hydrolysis to prepare alumina gel, which is dried and calcined by a sol-gel method. You may use what was manufactured.

알루미나 함유량은 구리를 포함하는 스피넬 구조의 금속 산화물, 제올라이트 및 알루미나의 전체 혼합물에 대하여 알루미나가 5 내지 50 질량%, 바람직하게는 8 내지 40 질량%, 더욱 바람직하게는 10 내지 30 질량%이다. 알루미나를 5 내지 50 질량% 함유시킴으로써 활성을 크게 저하시키지 않고 코크스 생성량 억제 효과가 얻어진다.The alumina content is 5-50 mass%, preferably 8-40 mass%, More preferably, 10-30 mass% of alumina with respect to the whole mixture of the metal oxide, zeolite, and alumina of a spinel structure containing copper. By containing 5-50 mass% of alumina, the effect of suppressing coke production is obtained without significantly reducing the activity.

알루미나의 첨가는 구리를 포함하는 스피넬 산화물과 제올라이트의 혼합시에 동시에 첨가할 수도 있고, 구리를 포함하는 스피넬 산화물과 제올라이트의 혼합 전후에 첨가할 수도 있다.The addition of alumina may be simultaneously added at the time of mixing the spinel oxide containing zeolite and the zeolite, or may be added before or after mixing the spinel oxide containing zeolite and the zeolite.

상기 제올라이트에 함유시키는 제8족 금속으로서는 백금, 팔라듐 등의 귀금속과, 철, 코발트 및 니켈을 들 수 있다.Examples of Group 8 metals contained in the zeolite include precious metals such as platinum and palladium, and iron, cobalt and nickel.

귀금속으로서는 백금, 팔라듐, 루테늄, 로듐 및 이리듐을 들 수 있지만, 특히 백금이 바람직하다. Precious metals include platinum, palladium, ruthenium, rhodium and iridium, but platinum is particularly preferred.

백금 성분원인 백금 화합물로서는, 예를 들면 PtCl4, H2PtCl6, Pt(NH3)4Cl2, (NH4)2PtCl2, H2PtBr6, NH4[Pt(C2H4)Cl3], Pt(NH3)4(OH)2, Pt(NH3)2(NO2)2 등을 들 수 있다. Examples of the platinum compound which is a platinum component source include PtCl 4 , H 2 PtCl 6 , Pt (NH 3 ) 4 Cl 2 , (NH 4 ) 2 PtCl 2 , H 2 PtBr 6 , NH 4 [Pt (C 2 H 4 ) Cl 3 ], Pt (NH 3 ) 4 (OH) 2 , Pt (NH 3 ) 2 (NO 2 ) 2 , and the like.

이들 백금 화합물을 1종 단독으로 또는 2종 이상을 병용할 수 있다. 이하의 팔라듐 화합물, 루테늄 화합물, 로듐 화합물 및 이리듐 화합물에 대해서도 마찬가지이다.These platinum compounds can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. The same applies to the following palladium compounds, ruthenium compounds, rhodium compounds and iridium compounds.

팔라듐 성분원인 팔라듐 화합물로서는, 예를 들면 (NH4)2PdCl6, (NH4)2 PdCl4, Pd(NH3)4Cl2, PdCl2, Pd(NO3)2 등을 들 수 있다.As the palladium component cause the palladium compound, for example, (NH 4) there may be mentioned 2 PdCl 6, (NH 4) 2 PdCl 4, Pd (NH 3) 4 Cl 2, PdCl 2, Pd (NO 3) 2 and the like.

루테늄 성분원인 루테늄 화합물로서는, 예를 들면 RuCl3·nH2O, Ru(NO3)3, Ru2(OH)2Cl4·7NH3·3H2O, K2(RuCl5(H2O)), (NH4)2(RuCl5(H2O)), Ka(RuCl5(NO)), RuBr3·nH2O, Na2RuO4, Ru(NO)(NO3)3, (Ru3O(OAc)6(H2O)3)OAc·nH2O, K4(Ru(CN)6)·nH2O, K2(Ru(NO2)4(OH)(NO)), (Ru(NH3)6)Cl3, (Ru(NH3)6)Br3, (Ru(NH3)6)Cl2, (Ru(NH3)6)Br2, (Ru3O2(NH3)14)Cl6·H2O, (Ru(NO)(NH3)5)Cl3, (Ru(OH)(NO)(NH3)4)(NO3)2, RuCl2(PPh3)3, RuCl2(PPh3)4, (RuClH(PPh3)3, ·C7H8, RuH2(PPh3)4, RuClH(CO)(PPh3)3, RuH2(CO)(PPh3)3, (RuCl2(cod))n, Ru(CO)12, Ru(acac)3, (Ru(HCOO)(CO)2)n, Ru2I4(p-cymene)2 등의 루테늄염을 들 수 있다. 이들 루테늄 화합물 중에서, 바람직하게는 취급상의 면에서 RuCl3·nH2O, Ru(NO3)3, Ru2(OH)2Cl4·7NH3·3H2O가 이용된다. As a ruthenium compound which is a ruthenium component source, for example, RuCl 3 · nH 2 O, Ru (NO 3 ) 3 , Ru 2 (OH) 2 Cl 4 · 7NH 3 · 3H 2 O, K 2 (RuCl 5 (H 2 O) ), (NH 4 ) 2 (RuCl 5 (H 2 O)), Ka (RuCl 5 (NO)), RuBr 3 nH 2 O, Na 2 RuO 4 , Ru (NO) (NO 3 ) 3 , (Ru 3 O (OAc) 6 (H 2 O) 3 ) OAc nH 2 O, K 4 (Ru (CN) 6 ) nH 2 O, K 2 (Ru (NO 2 ) 4 (OH) (NO)), (Ru (NH 3 ) 6 ) Cl 3 , (Ru (NH 3 ) 6 ) Br 3 , (Ru (NH 3 ) 6 ) Cl 2 , (Ru (NH 3 ) 6 ) Br 2 , (Ru 3 O 2 ( NH 3) 14) Cl 6 · H 2 O, (Ru (NO) (NH 3) 5) Cl 3, (Ru (OH) (NO) (NH 3) 4) (NO 3) 2, RuCl 2 (PPh 3 ) 3 , RuCl 2 (PPh 3 ) 4 , (RuClH (PPh 3 ) 3 , C 7 H 8 , RuH 2 (PPh 3 ) 4 , RuClH (CO) (PPh 3 ) 3 , RuH 2 (CO) ( PPh 3 ) 3 , (RuCl 2 (cod)) n , Ru (CO) 12 , Ru (acac) 3 , (Ru (HCOO) (CO) 2 ) n , Ru 2 I 4 (p-cymene) 2, etc. Ruthenium salt Among these ruthenium compounds, RuCl 3 · nH 2 O, Ru (NO 3 ) 3 , Ru 2 (OH) 2 Cl 4 · 7NH 3 · 3H 2 O are preferably used in terms of handling. do.

로듐 성분원인 로듐 화합물로서는, 예를 들면 Na3RhCl6, (NH4)2RhCl6, Rh(NH3)5Cl3, RhCl3 등을 들 수 있다. As rhodium component causes rhodium compound includes, for example, such as Na 3 RhCl 6, (NH 4 ) 2 RhCl 6, Rh (NH 3) 5 Cl 3, RhCl 3.

이리듐 성분원인 이리듐 화합물로서는, 예를 들면 (NH4)2IrCl6, IrCl3, H2IrCl6 등을 들 수 있다.As the iridium component causes the iridium compounds, such as (NH 4), and the like 2 IrCl 6, IrCl 3, H 2 IrCl 6.

귀금속 성분의 담지량은 개질 반응에서의 코크스의 생성 억제 효과 및 경제성의 균형 면 등에서, 제올라이트 100 질량부에 대하여 바람직하게는 0.01 내지 10 질량부, 보다 바람직하게는 0.1 내지 5 질량부이다.The loading amount of the noble metal component is preferably 0.01 to 10 parts by mass, more preferably 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the zeolite in terms of balance between the effect of suppressing the formation of coke in the reforming reaction and economical efficiency.

제올라이트에 귀금속 성분을 담지시키는 방법으로서는 특별히 제한되지 않는다. 2 성분 이상을 담지하는 경우에는 각 성분을 축차 담지시킬 수도 있고, 동시에 담지시킬 수도 있다. 귀금속 성분의 담지 조작으로서는 가열 함침법, 진공 함침법, 상압 함침법, 증발 건고법, 포어 필링법, 초기 함침(incipient wetness)법 등의 각종 함침법, 침지법, 분무법, 이온 교환법 등의 방법을 채용할 수 있지만, 포어 필링법, 초기 함침법에 의한 함침법 및 이온 교환법이 바람직하다.The method of supporting the precious metal component in the zeolite is not particularly limited. When carrying two or more components, each component may be carried one by one and it may carry simultaneously. As the supporting operation of the precious metal component, various methods such as heating impregnation method, vacuum impregnation method, atmospheric impregnation method, evaporation drying method, pore filling method, incipient wetness method, etc., impregnation method, spray method, ion exchange method, etc. Although it can employ | adopt, the pore filling method, the impregnation method by an initial impregnation method, and the ion exchange method are preferable.

상기 제올라이트에 함유시키는 귀금속 이외의 제8족 금속 성분으로서는 Fe, Ni 및 Co 성분을 들 수 있다. Fe, Ni 및 Co 성분의 원료로서 사용되는 화합물로서는 특별히 한정되지 않지만, 수용성의 것이 바람직하고, 질산염이 일반적으로 사용된다.Fe, Ni, and Co components are mentioned as group 8 metal components other than the noble metal contained in the said zeolite. Although it does not specifically limit as a compound used as a raw material of Fe, Ni, and Co component, A water-soluble thing is preferable and nitrate is generally used.

제올라이트로의 Fe, Ni, Co의 담지·첨가 방법으로서는 특별히 제한은 없다. 담지 조작으로서는 상기 귀금속 성분에서 기재한 방법 외에, 추가로 제올라이트 합성 초기부터의 첨가 등의 방법을 채용할 수 있다. 특히 이온 교환법에 의한 담지나, 다음에 기재하는 방법에 의한 제올라이트 합성 초기부터의 첨가가 바람직하다.There is no restriction | limiting in particular as a supporting method of Fe, Ni, Co to a zeolite. As the supporting operation, in addition to the method described in the above noble metal component, a method such as addition from the initial stage of zeolite synthesis can be adopted. In particular, it is preferable to carry | support by ion exchange method and the addition from the beginning of zeolite synthesis | combination by the method of following description.

Fe, Ni, Co 성분의 함유량은 제올라이트에 대하여 0.05 내지 20 질량%, 바람직하게는 0.1 내지 10 질량%이다. 제올라이트를 0.05 내지 20 질량% 함유시킴으로써 경제적으로 유리하게 첨가 효과가 얻어진다.Content of Fe, Ni, and Co component is 0.05-20 mass% with respect to zeolite, Preferably it is 0.1-10 mass%. The addition effect is obtained economically advantageously by containing 0.05-20 mass% of zeolite.

상기 Fe, Ni, Co 성분을 첨가한 제올라이트는 환원함으로써, 예를 들면 수소 함유 기류하에 200 내지 800 ℃, 바람직하게는 400 ℃ 정도의 온도에서 30분 이상 환원시킴으로써 첨가 효과가 더욱 향상된다.The addition effect is further improved by reducing the zeolite to which the Fe, Ni, and Co components are added, for example, by reducing at least 30 minutes at a temperature of 200 to 800 ° C, preferably 400 ° C, under a hydrogen-containing air stream.

제올라이트 합성 초기부터 Fe, Ni, Co를 첨가하는 경우에서의 제올라이트의 합성 방법으로서는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 제조 원료 중에 테트라프로필암모늄염, 알코올류 등의 유기 화합물을 첨가하여 행하는 방법이나, 제조 원료 중에 유기 화합물을 첨가하지 않고 모데나이트 등의 시드 결정을 첨가하는 방법 등을 적용할 수 있다. Although there is no restriction | limiting in particular as a synthesis | combining method of a zeolite in the case of adding Fe, Ni, and Co from the beginning of zeolite synthesis, For example, the method of adding and carrying out organic compounds, such as tetrapropylammonium salt and alcohol, in a manufacturing raw material, and a manufacturing raw material The method of adding seed crystals, such as mordenite, etc. can be applied, without adding an organic compound in the inside.

제조 원료인 수열 합성전의 겔, 졸 또는 용액에는 각종 실리카원, 알루미나원, 알칼리 금속원, 결정화제(템플릿) 외에, pH를 조정하기 위한 황산, 질산, 수산화나트륨, 추가로 결정화 촉진제인 염화나트륨 등의 화합물을 첨가할 수도 있다.Gels, sols or solutions before hydrothermal synthesis as raw materials for production include various silica sources, alumina sources, alkali metal sources, crystallization agents (templates), sulfuric acid, nitric acid, sodium hydroxide for adjusting pH, and sodium chloride, which is a crystallization promoter. Compounds may also be added.

이 때의 실리카원으로서는, 예를 들면 규산나트륨, 물 유리, 실리카 분말, 규산, 수성 콜로이드형 실리카 등을 들 수 있고, 특히 수성 반응 혼합물 중의 겔 입자 제어, 알칼리 양이온원의 공급 및 원료 가격 측면에서 물 유리, 콜로이드형 실리카 등이 바람직하다. 물 유리로서는 일본 공업 규격 제3호로서 규정되어 있는 것이 적합하다.Examples of the silica source at this time include sodium silicate, water glass, silica powder, silicic acid, aqueous colloidal silica, and the like. Particularly, in terms of gel particle control in an aqueous reaction mixture, supply of an alkali cation source, and raw material price, Water glass, colloidal silica, etc. are preferable. As water glass, what is prescribed | regulated as Japanese Industrial Standard No. 3 is suitable.

또한, 알루미나원으로서는 알루민산나트륨, 황산알루미늄, 활성 알루미나, 알루미나 수화물 등을 사용할 수 있지만, 특히 알루민산나트륨, 황산알루미늄 등이 바람직하다.As the alumina source, sodium aluminate, aluminum sulfate, activated alumina, alumina hydrate and the like can be used, but sodium aluminate, aluminum sulfate and the like are particularly preferable.

알칼리 금속원으로서는 물 유리, 콜로이드형 실리카 등의 실리카원 또는 알루민산나트륨 등의 알루미나원과 함께 공급할 수 있지만, 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 수산화 알칼리를 들 수 있다. 특히, 수산화나트륨을 이용하는 것이 바람 직하다.As an alkali metal source, although it can supply with silica sources, such as water glass and colloidal silica, or an alumina source, such as sodium aluminate, alkali hydroxides, such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, are mentioned. In particular, it is preferable to use sodium hydroxide.

결정화제(템플릿)로는 유기 질소 화합물, 상세하게는 탄소수 2 내지 10의 제1, 제2, 제3 아민, 모노에탄올아민, 모노프로판올아민, 디글리콜아민, 테트라프로필암모늄, 테트라에틸암모늄 및 이들의 암모늄염, 콜린, 피롤리딘, 에틸렌디아민, 디아미노프로판 등이 이용되고, 특히 디글리콜아민, 테트라프로필암모늄 브로미드가 바람직하다.The crystallizing agent (template) is an organic nitrogen compound, specifically, 1, 2, 3 amine, monoethanolamine, monopropanolamine, diglycolamine, tetrapropylammonium, tetraethylammonium and the like having 2 to 10 carbon atoms Ammonium salts, choline, pyrrolidine, ethylenediamine, diaminopropane and the like are used, and diglycolamine and tetrapropylammonium bromide are particularly preferable.

각 산화물의 몰비로서 Si2/Al2O3비는 10 내지 300, 바람직하게는 20 내지 100이다. 이보다도 작으면 결정화가 진행되지 않거나 또는 결정성이 나쁘고, 많으면 산량이 적기 때문에 활성이 나쁘다. 또한, Al/M(M은 Fe·Ni·Co를 나타냄) 몰비는 0.5 내지 20, 바람직하게는 1 내지 10이다. 이보다도 작으면 M 성분의 일부가 결정 외부로 석출되거나 또는 결정성이 나쁘고, 크면 효과가 작다.A mole ratio of each oxide is Si 2 / Al 2 O 3 ratio is 10 to 300, preferably from 20 to 100. If it is smaller than this, crystallization does not progress or the crystallinity is bad, and if it is large, the activity is bad because there is little acid amount. The molar ratio of Al / M (M represents Fe.Ni.Co) is 0.5 to 20, preferably 1 to 10. When smaller than this, a part of M component precipitates out of a crystal | crystallization, or a crystallinity is bad, and when larger, an effect is small.

제올라이트에 포함되는 희토류 원소 성분으로서 Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu를 들 수 있다. 이들 희토류 원소의 성분원으로서는 특별히 한정되지 않는다. 수용성 또는 메탄올, 에탄올 용해성이면 바람직하고, 질산염이 일반적으로 이용된다.Examples of the rare earth element included in the zeolite include Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu. It does not specifically limit as a component source of these rare earth elements. Water solubility or methanol or ethanol solubility is preferable, and nitrate is generally used.

희토류 원소 성분의 담지 방법으로서는 특별히 제한은 없다. 2 성분 이상을 담지하는 경우에는 각 성분의 수용액 또는 메탄올, 에탄올 용액을 축차 담지시킬 수도 있고, 동시에 담지시킬 수도 있다. 담지 조작으로서는 가열 함침법, 상온 함침법, 진공 함침법, 상압 함침법, 증발 건고법, 포어 필링법, 초기 함침법 등의 각 종 함침법, 침지법, 분무법, 이온 교환법 등의 방법을 채용할 수 있다. 수용액에 의한 함침에서는 포어 필링법, 초기 함침법이 효과적이고, 메탄올 및 에탄올 용액에 의한 함침에서는 또한 증발 건고법도 바람직하다.There is no restriction | limiting in particular as a supporting method of a rare earth element component. When supporting two or more components, the aqueous solution of each component, methanol, or ethanol solution may be carried one by one, and you may carry them simultaneously. As the supporting operation, various methods such as heating impregnation method, room temperature impregnation method, vacuum impregnation method, atmospheric impregnation method, evaporation drying method, pore filling method, initial impregnation method, impregnation method, spraying method, ion exchange method, etc. may be employed. Can be. In the impregnation with an aqueous solution, the pore peeling method and the initial impregnation method are effective, and in the impregnation with methanol and ethanol solutions, the evaporation drying method is also preferable.

희토류 원소 성분의 담지량은 0.1 내지 20 질량%, 바람직하게는 1 내지 10 질량%이다. 0.1 내지 20 질량%로 함으로써, 경제적으로 유리하게 희토류 원소 담지 효과가 얻어진다.The supported amount of the rare earth element component is 0.1 to 20 mass%, preferably 1 to 10 mass%. By setting it as 0.1-20 mass%, the rare earth element carrying effect is obtained economically advantageous.

본 발명에서는 상기 개질 촉매를 환원함으로써 더욱 활성을 향상시킬 수 있다. 환원 처리는 수소를 포함하는 기류 중에서 처리하는 기상 환원 방법과, 환원제로 처리하는 습식 환원 방법이 있다. 전자의 환원 처리는 통상적으로 수소를 포함하는 기류하에 150 내지 500 ℃, 바람직하게는 200 내지 300 ℃의 온도에서 30분 내지 24 시간, 바람직하게는 1 내지 10 시간 실시한다. 수소 가스이외에, 질소, 헬륨, 아르곤 등의 불활성 가스를 공존시킬 수도 있다.In the present invention, the activity can be further improved by reducing the reforming catalyst. The reduction treatment includes a gas phase reduction method to be treated in an air stream containing hydrogen and a wet reduction method to be treated with a reducing agent. The reduction treatment of the former is usually carried out for 30 minutes to 24 hours, preferably 1 to 10 hours at a temperature of 150 to 500 ° C, preferably 200 to 300 ° C, under an air stream containing hydrogen. In addition to hydrogen gas, an inert gas such as nitrogen, helium or argon may coexist.

후자의 습식 환원법으로서는 액체 암모니아/알코올/Na, 액체 암모니아/알코올/Li를 이용하는 버치(Birch) 환원, 메틸아민/Li 등을 이용하는 밴캐서(Benkeser) 환원, Zn/HCl, Al/NaOH/H2O, NaH, LiAlH4 또는 그의 치환체, 히드로실란류, 수소화붕소나트륨 또는 그의 치환체, 디보란, 포름산, 포르말린, 히드라진 등의 환원제로 처리하는 방법이 있다. 이 경우, 통상적으로 실온 내지 100 ℃에서 10분 내지 24 시간, 바람직하게는 30분 내지 10 시간 행하는 것이다.The latter wet reduction methods include liquid ammonia / alcohol / Na, Birch reduction using liquid ammonia / alcohol / Li, Bankeser reduction using methylamine / Li, Zn / HCl, Al / NaOH / H 2 There is a method of treatment with a reducing agent such as O, NaH, LiAlH 4 or a substituent thereof, hydrosilanes, sodium borohydride or a substituent thereof, diborane, formic acid, formalin, hydrazine and the like. In this case, the temperature is usually 10 minutes to 24 hours, preferably 30 minutes to 10 hours at room temperature to 100 ° C.

또한, 반응 원료를 흘림으로써, 생성된 수소나 CO에 의해 반응 중에도 촉매 는 환원된다.In addition, by flowing the reaction raw material, the catalyst is reduced even during the reaction by the generated hydrogen or CO.

본 발명에서는 촉매는 환원전 처리 또는 생성 가스에 의해 환원됨으로써 Cu 또는 다른 원소가 스피넬 구조로부터 이탈하여, 스피넬 구조는 일부 또는 전부가 유지되지 않은 상태로 되어 있지만, 처음에 스피넬 구조를 갖는 Cu 촉매를 사용하는 것이 본 발명의 중요한 점이다.In the present invention, the catalyst is reduced by the pre-reduction treatment or the product gas, so that Cu or other elements are separated from the spinel structure, and the spinel structure remains in a state where some or all of them are not retained. Use is an important point of the present invention.

본원의 제2 발명에서의 수소 또는 합성 가스의 제조 방법에서는 상술한 본 발명의 개질 촉매를 이용하여 디메틸에테르 등의 산소 함유 탄화수소를 (1) 수증기 개질, (2) 자기열 개질, (3) 부분 산화 개질 또는 (4) 이산화탄소 개질함으로써 수소 또는 합성 가스를 제조한다.In the method for producing hydrogen or syngas according to the second invention of the present application, oxygen-containing hydrocarbons such as dimethyl ether are subjected to (1) steam reforming, (2) self-heat reforming, and (3) moieties using the reforming catalyst of the present invention described above. Hydrogen or synthesis gas is produced by oxidation reforming or (4) carbon dioxide reforming.

다음으로, 각 개질 방법에 대하여 디메틸에테르를 이용한 경우를 예로 들어 설명한다.Next, the case where dimethyl ether is used for each reforming method is demonstrated as an example.

[수증기 개질][Steam Reforming]

본 발명의 개질 촉매를 이용하는 경우, 디메틸에테르의 수증기 개질은 이하에 나타내는 반응식에 따라서 반응이 진행되는 것으로 생각된다.In the case of using the reforming catalyst of the present invention, the steam reforming of dimethyl ether is considered to proceed with the reaction according to the reaction formula shown below.

CH3OCH3+H2O→2CH3OHCH 3 OCH 3 + H 2 O → 2CH 3 OH

2CH3OH+2H2O→2CO2+6H2 2CH 3 OH + 2H 2 O → 2CO 2 + 6H 2

2CO2+2H2→2CO+2H2O2CO 2 + 2H 2 → 2CO + 2H 2 O

따라서, 수소를 제조하는 경우에는 상기 (3)의 반응이 진행되기 어렵도록, 즉, 하기 반응식의 반응이 발생하도록 반응 조건을 선택하면 바람직하다.Therefore, when producing hydrogen, it is preferable to select reaction conditions so that reaction of said (3) may not progress easily, ie, reaction of the following Reaction Formula occurs.

CH3OCH3+3H2O→2CO3+6H2 CH 3 OCH 3 + 3H 2 O → 2CO 3 + 6H 2

한편, 합성 가스를 제조하는 경우에는 상기 반응식 1, 2 및 3의 반응이 생기도록, 즉, 하기 반응식의 반응이 발생하도록 반응 조건을 선택하면 바람직하다.On the other hand, in the case of producing the synthesis gas, it is preferable to select the reaction conditions such that the reactions of the reaction formulas 1, 2 and 3 occur, that is, the reaction of the following reaction formula occurs.

CH3OCH3+H2O→2CO+4H2 CH 3 OCH 3 + H 2 O → 2CO + 4H 2

수소를 제조하는 경우, 수증기/디메틸에테르의 몰비는 이론적으로는 3이지만, 3 내지 6 정도가 바람직하고, 한편 합성 가스를 제조하는 경우, 수증기/디메틸에테르의 몰비는 이론적으로는 1이지만, 1 내지 2 정도가 바람직하다.In the case of producing hydrogen, the molar ratio of water vapor / dimethyl ether is theoretically 3, but about 3 to 6 is preferred. On the other hand, in the case of producing synthesis gas, the molar ratio of water vapor / dimethyl ether is theoretically 1, but 1 to 1. 2 degree is preferable.

반응 온도는 통상적으로 200 내지 500 ℃, 바람직하게는 250 내지 450 ℃의 범위에서 선정된다. 이 온도가 200 ℃ 미만이면 디메틸에테르의 전환율이 낮아질 우려가 있고, 500 ℃를 초과하면 촉매의 활성 열화가 생기는 원인이 된다. GHSV(가스 시공간 속도)는 디메틸에테르 기준으로 100 내지 10,000 h-1의 범위가 바람직하다. 이 GHSV가 100 h-1 미만이면 생산 효율이 낮아 실용적으로 바람직하지 않고, 10,000 h-1을 초과하면 디메틸에테르의 전환율이 너무 낮아져 실용적으로 바람직하 지 않다. 또한, 반응 압력은 통상적으로 상압 내지 1 MPa 정도이다. 이 압력이 너무 높으면 디메틸에테르의 전환율이 저하되는 경향이 있다. The reaction temperature is usually selected in the range of 200 to 500 ° C, preferably 250 to 450 ° C. When this temperature is less than 200 degreeC, the conversion rate of dimethyl ether may become low, and when it exceeds 500 degreeC, it will become the cause of active deterioration of a catalyst. GHSV (gas space-time velocity) preferably ranges from 100 to 10,000 h −1 on a dimethylether basis. If the GHSV is less than 100 h −1, the production efficiency is low and practically undesirable. If the GHSV is more than 10,000 h −1 , the conversion of dimethyl ether is too low, which is not practically desirable. In addition, the reaction pressure is usually about atmospheric pressure to about 1 MPa. When this pressure is too high, there exists a tendency for the conversion rate of a dimethyl ether to fall.

[자기열 개질][Magnetic modification]

자기열 개질 반응에서는 디메틸에테르의 산화 반응과 수증기의 반응이 동일 반응기 내에서 또는 연속된 반응기 내에서 발생한다. 이 경우, 수소 제조와 합성 가스 제조에서는 반응 조건은 약간 다르지만, 일반적으로는 산소/디메틸에테르 몰비는 바람직하게는 0.1 내지 1의 범위에서 선정되고, 수증기/디메틸에테르 몰비는 바람직하게는 0.5 내지 3의 범위에서 선정된다. 산소/디메틸에테르 몰비가 0.1 미만이면 발열에 의한 반응열의 공급을 충분히 할 수 없는 경우가 있고, 한편 1을 초과하면 완전 산화가 발생하여 수소 농도가 저하될 우려가 생긴다. 또한, 수증기/디메틸에테르 몰비가 0.5 미만이면 수소 농도가 저하되는 경우가 있고, 한편 3을 초과하면 발열의 공급이 충분하지 않게 될 우려가 생긴다.In the autothermal reforming reaction, the oxidation of dimethyl ether and the reaction of steam occur in the same reactor or in a continuous reactor. In this case, the reaction conditions are slightly different in hydrogen production and synthesis gas production, but in general, the oxygen / dimethyl ether molar ratio is preferably selected in the range of 0.1 to 1, and the water vapor / dimethyl ether molar ratio is preferably 0.5 to 3 Is selected from the range. When the oxygen / dimethyl ether molar ratio is less than 0.1, the supply of reaction heat by exotherm may not be sufficient. On the other hand, when the oxygen / dimethyl ether molar ratio exceeds 1, complete oxidation occurs and there is a fear that the hydrogen concentration is lowered. On the other hand, when the water vapor / dimethyl ether molar ratio is less than 0.5, the hydrogen concentration may decrease. On the other hand, when the water vapor / dimethyl ether molar ratio exceeds 3, there is a fear that the supply of exothermic heat is insufficient.

반응 온도는 통상적으로 200 내지 800 ℃, 바람직하게는 250 내지 500 ℃의 범위에서 선정된다. 또한, GHSV 및 반응 압력에 대해서는 상기 수증기 개질의 경우와 마찬가지이다.The reaction temperature is usually selected in the range of 200 to 800 ° C, preferably 250 to 500 ° C. In addition, about GHSV and reaction pressure, it is the same as that of the said steam reforming.

[부분 산화 개질][Partial oxidation reforming]

부분 산화 개질 반응은 디메틸에테르의 부분 산화 반응이 발생하고, 수소 제조와 합성 가스 제조에서는 반응 조건이 약간 다르지만, 일반적으로는 산소/디메틸에테르의 몰비는 바람직하게는 0.3 내지 1.5의 범위에서 선정된다. 이 산소/디메틸에테르의 몰비가 0.3 미만이면 디메틸에테르의 전환율이 충분히 높아지지 않는 경우가 있고, 한편 1.5를 초과하면 완전 산화가 발생하여 수소 농도가 저하되는 원인이 된다. 반응 온도는 통상적으로 200 내지 900 ℃, 바람직하게는 250 내지 600 ℃의 범위에서 선정된다. 또한, GHSV 및 반응 압력에 대해서는 상기 수증기 개질의 경우와 마찬가지이다.In the partial oxidation reforming reaction, partial oxidation reaction of dimethyl ether occurs, and reaction conditions are slightly different in hydrogen production and synthesis gas production, but in general, the molar ratio of oxygen / dimethyl ether is preferably selected in the range of 0.3 to 1.5. If the molar ratio of oxygen / dimethyl ether is less than 0.3, the conversion rate of dimethyl ether may not be sufficiently high. On the other hand, if it exceeds 1.5, complete oxidation occurs, causing a decrease in hydrogen concentration. The reaction temperature is usually selected in the range of 200 to 900 ° C, preferably 250 to 600 ° C. In addition, about GHSV and reaction pressure, it is the same as that of the said steam reforming.

[이산화탄소 개질][CO2 Reform]

이산화탄소 개질 반응은 디메틸에테르와 이산화탄소의 반응이 발생하고, 수소 제조와 합성 가스 제조에서는 반응 조건은 약간 다르지만, 일반적으로는 CO2/디메틸에테르의 몰비는 바람직하게는 0.8 내지 2, 보다 바람직하게는 0.9 내지 1.5의 범위에서 선정된다. 이 CO2/디메틸에테르의 몰비가 0.8 미만이면 디메틸에테르의 전환율이 충분히 높아지지 않을 우려가 있고, 한편, 상기 몰비가 2를 초과하면 생성물 중에 CO2가 많이 남아 수소의 분압이 저하되는 원인이 될 뿐만 아니라, CO2의 제거가 필요한 경우가 있어 바람직하지 않다. 이 반응에서는 수증기를 도입할 수 있고, 이 도입에 의해 수소 농도를 높이는 것이 가능해진다. 또한, 반응 온도, GHSV 및 반응 압력에 대해서는 상기 수증기 개질의 경우와 마찬가지이다.In the carbon dioxide reforming reaction, a reaction of dimethyl ether and carbon dioxide occurs, and reaction conditions are slightly different in hydrogen production and synthesis gas production, but in general, the molar ratio of CO 2 / dimethyl ether is preferably 0.8 to 2, more preferably 0.9 To 1.5. If the molar ratio of CO 2 / dimethyl ether is less than 0.8, the conversion of dimethyl ether may not increase sufficiently. On the other hand, if the molar ratio exceeds 2 , a large amount of CO 2 remains in the product, which may cause the partial pressure of hydrogen to decrease. In addition, the removal of CO 2 may be necessary, which is undesirable. In this reaction, water vapor can be introduced, and the hydrogen concentration can be increased by this introduction. In addition, reaction temperature, GHSV, and reaction pressure are the same as that of the said steam reforming.

본원의 제3 발명은 상술한 개질 촉매를 구비하는 개질기와, 상기 개질기에 의해 제조되는 수소를 연료로 하는 연료 전지를 갖는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템으로서, 도 1에 의해 설명한다. A third invention of the present application is a fuel cell system comprising a reformer having the above-described reforming catalyst and a fuel cell using hydrogen as a fuel produced by the reformer, which will be described with reference to FIG. 1.

연료 탱크(21) 내의 연료는 탈황기(23)에 도입된다. 통상, 산소 함유 탄화수소로서 적합한 디메틸에테르 등을 사용하는 경우에는 황은 함유되지 않지만, 착 취제 등으로서 황 함유 화합물을 포함하는 경우 등에 탈황기가 유효하다. 탈황기(23)에는 예를 들면 활성탄, 제올라이트 또는 금속계의 흡착제 등을 충전할 수 있다. 탈황기(23)에서 탈황된 연료는 물탱크로부터 물 펌프(24)를 거친 물과 혼합한 후 기화기(1)에 도입되어 기화되고, 개질기(31)로 이송된다. 개질기(31)에는 상술한 개질 촉매가 충전되어 있고, 개질기(31)로 이송된 연료 혼합물(산소 함유 탄화수소 및 수증기)로부터 상술한 수증기 개질 반응에 의해 수소가 제조된다.The fuel in the fuel tank 21 is introduced into the desulfurizer 23. Usually, when using dimethyl ether etc. which are suitable as an oxygen containing hydrocarbon, sulfur is not contained but a desulfurization group is effective in the case of containing a sulfur containing compound as a complexing agent etc. The desulfurizer 23 may be filled with, for example, activated carbon, zeolite, or a metal adsorbent. The fuel desulfurized in the desulfurizer 23 is mixed with water passed through the water pump 24 from the water tank, introduced into the vaporizer 1, vaporized, and transferred to the reformer 31. The reformer 31 is filled with the above-described reforming catalyst, and hydrogen is produced by the above-described steam reforming reaction from the fuel mixture (oxygen-containing hydrocarbon and steam) transferred to the reformer 31.

이와 같이 하여 제조된 수소는 CO 변성기(32), CO 선택 산화기(33)를 통해 CO 농도가 연료 전지의 특성에 미치지 않는 정도까지 감소된다. 이들 반응기에 이용하는 촉매예로서는, CO 변성기(32)에는 철-크롬계 촉매, 구리-아연계 촉매 또는 귀금속계 촉매를 들 수 있고, CO 선택 산화기(33)에는 루테늄계 촉매, 백금계 촉매 또는 이들의 혼합 촉매를 들 수 있다. 개질 반응으로 제조된 수소 중의 CO 농도가 낮은 경우, CO 변성기(32)를 부착하지 않을 수도 있다.The hydrogen thus produced is reduced to the extent that the CO concentration does not reach the characteristics of the fuel cell through the CO transformer 32 and the CO selective oxidizer 33. Examples of catalysts used in these reactors include iron-chromium catalysts, copper-zinc catalysts, or noble metal catalysts in the CO modifier 32, and ruthenium catalysts, platinum catalysts, or the like in the CO selective oxidizer 33. The mixed catalyst of the is mentioned. If the CO concentration in the hydrogen produced by the reforming reaction is low, the CO modifier 32 may not be attached.

연료 전지(34)는 부극(34A)과 정극(34B) 사이에 고분자 전해질(34C)을 구비한 고체 고분자형 연료 전지의 예이다. 부극측에는 상기 방법으로 얻어진 수소 풍부 가스가, 정극측에는 공기 블로워(35)로부터 이송되는 공기가, 각각 필요하면 적당한 가습 처리를 행한 후(가습 장치는 도시하지 않음)에 도입된다.The fuel cell 34 is an example of a solid polymer fuel cell having a polymer electrolyte 34C between the negative electrode 34A and the positive electrode 34B. The hydrogen-rich gas obtained by the above method on the negative electrode side is introduced into the positive electrode side after the appropriate humidification treatment (not shown in the humidifier), respectively, if necessary.

이 때, 부극측에서는 수소 가스가 양성자가 되어 전자를 방출하는 반응이 진행되고, 정극측에서는 산소 가스가 전자와 양성자를 얻어 물이 되는 반응이 진행되며, 양극(34A, 34B) 사이에 직류 전류가 발생한다. 그 경우, 부극에는 백금흑 또는 활성탄 담지의 Pt 촉매 또는 Pt-Ru 합금 촉매 등이 사용되고, 정극에는 백금흑 또는 활성탄 담지의 Pt 촉매 등이 사용된다. At this time, a reaction in which the hydrogen gas becomes a proton and releases electrons proceeds on the negative electrode side, and a reaction in which oxygen gas acquires electrons and protons into water proceeds on the positive electrode side, and a DC current is generated between the anodes 34A and 34B. do. In that case, a platinum black or activated carbon supported Pt catalyst or a Pt-Ru alloy catalyst is used as the negative electrode, and the positive electrode uses a platinum black or activated carbon supported Pt catalyst or the like.

부극(34A) 측에 개질기(31)의 버너(31A)를 접속하고 남은 수소를 연료로 할 수 있다. 또한, 정극(34B) 측에 기수 분리기(36)를 접속하고, 정극(34B) 측에 공급된 공기 중의 산소와 수소의 결합에 의해 생긴 물과 배기 가스를 분리하고, 물을 수증기의 생성에 이용할 수 있다. 연료 전지(34)에서는 발전에 수반하여 열이 발생하기 때문에, 배기열 회수 장치(37)를 부설하여 이 열을 회수하여 유효하게 이용할 수 있다. 배기열 회수 장치(37)는 연료 전지(34)에 부설되어 반응시에 생긴 열을 빼앗는 열 교환기(37A), 이 열 교환기(37A)에서 빼앗은 열을 물과 열 교환하기 위한 열 교환기(37B), 냉각기(37C), 및 이들 열 교환기(37A, 37B) 및 냉각기(37C)로 냉매를 순환시키는 펌프(37D)를 구비하며, 열 교환기(37B)에서 얻어지는 온수는 다른 설비 등에서 유효하게 이용할 수 있다.The burner 31A of the reformer 31 is connected to the negative electrode 34A side, and the remaining hydrogen can be used as the fuel. In addition, the water separator 36 is connected to the positive electrode 34B side, water and exhaust gas generated by the combination of oxygen and hydrogen in the air supplied to the positive electrode 34B side are separated, and the water is used to generate water vapor. Can be. In the fuel cell 34, since heat is generated with power generation, an exhaust heat recovery device 37 is provided so that this heat can be recovered and used effectively. The exhaust heat recovery device 37 is a heat exchanger 37A attached to the fuel cell 34 to take heat generated during the reaction, a heat exchanger 37B for exchanging heat from the heat exchanger 37A with water, The cooler 37C and the pump 37D which circulates a refrigerant | coolant to these heat exchangers 37A and 37B and the cooler 37C are provided, and the hot water obtained by the heat exchanger 37B can be utilized effectively in other facilities.

다음으로, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 의해 아무런 한정도 되지 않는다.Next, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited at all by these examples.

한편, 이하의 각 실시예 및 비교예에 있어서 촉매 중의 Si, Al, Pt, 제8족 금속(Fe, Ni, Co) 및 희토류 금속(La, Ce, Sm)는 ICP 발광 분광 분석 장치를 이용하여 다음 방법으로 측정하였다. In each of the following Examples and Comparative Examples, Si, Al, Pt, Group 8 metals (Fe, Ni, Co) and rare earth metals (La, Ce, Sm) in the catalyst were prepared using an ICP emission spectrometer. It measured by the following method.

(ICP의 전처리)(Pretreatment of ICP)

1. ZSM-5 중의 Si 및 Al의 용해 방법1. Dissolution of Si and Al in ZSM-5

시료 약 0.05 g을 백금 접시에 취하고, 사붕산리튬과 불화리튬의 혼합물(질 량비 9:1)을 약 0.5 g 첨가하여 잘 혼합한다. 925 ℃ 전기로에서 20분간 용융시킨 후, 실온까지 방냉한다. 여기에, 1 L 증류수에 타르타르산 5 g과 염산 40 mL를 용해시킨 혼합 용액 40 mL를 첨가하여 가열 용해시키고, 다시 실온까지 방냉한 후, 증류수 50 mL로 정용(定容)한다. 이 용액 중의 Si, Al을 ICP로 정량한다.About 0.05 g of the sample is taken in a platinum dish, and about 0.5 g of a mixture of lithium tetraborate and lithium fluoride (mass ratio 9: 1) is added and mixed well. After melt | dissolving for 20 minutes in an 925 degreeC electric furnace, it is cooled to room temperature. To this, 40 mL of a mixed solution in which 5 g of tartaric acid and 40 mL of hydrochloric acid were dissolved was added to 1 L of distilled water, and dissolved by heating. After cooling to room temperature, the mixture was defined as 50 mL of distilled water. Si and Al in this solution are quantified by ICP.

2. ZSM-5 중의 Pt 용해 방법2. Pt dissolution method in ZSM-5

시료 약 1 g을 알루미나 도가니에 취하고, 900 ℃에서 60분간 가열 처리한 후, 테플론(등록상표) 용기에 시료 0.1 g을 취하고, 불화수소산 1 mL 및 왕수 4 mL를 첨가하여 가열 건고한다. 다음으로 염산 1 mL를 첨가하고, 시계 접시에서 뚜껑을 덮으면서 가온하고, 방냉한 후, 내부 표준액으로서 1000 ppm의 Y 표준 용액 0.2 mL를 첨가하고 50 mL로 정용한다. 이 용액 중의 Pt를 ICP로 정량한다. Pt의 검량선 용액에도 상기와 동일한 Y 표준 용액을 첨가하여 측정한다. About 1 g of a sample is taken in an alumina crucible, heat-processed at 900 degreeC for 60 minutes, 0.1 g of samples are taken to a Teflon (trademark) container, 1 mL of hydrofluoric acid and 4 mL of aqua regia are added, and it heat-drys. Next, 1 mL of hydrochloric acid is added, warmed with a lid on a watch plate, and allowed to cool, then 0.2 mL of 1000 ppm of Y standard solution is added as an internal standard solution, and the volume is 50 mL. Pt in this solution is quantified by ICP. It is measured by adding the same Y standard solution to the calibration curve solution of Pt.

3. ZSM-5 중의 희토류 금속 및 제8족 금속(Fe, Ni, Co)의 용해 방법3. Dissolution of Rare Earth Metals and Group 8 Metals (Fe, Ni, Co) in ZSM-5

시료 약 0.04 g을 백금 접시에 취하고, 이온 교환수 3 mL와 불화수소산 0.5 mL 및 황산 0.5 mL, 염산 1 mL를 첨가하고, 하얀 연기가 나올 때까지 가열한다. 방냉 후, 이온 교환수 10 mL를 첨가하여 추가로 가열한다. 용액이 투명해지면 가열을 중지하고, 방냉한 후, 50 mL로 정용한다. 이 용액 중의 희토류 금속(La, Ce, Sm) 및 제8족 금속(Fe, Ni, Co)을 ICP로 정량한다.About 0.04 g of sample is taken into a platinum dish, 3 mL of ion exchanged water, 0.5 mL of hydrofluoric acid, 0.5 mL of sulfuric acid, and 1 mL of hydrochloric acid are added, and heated until white smoke is produced. After cooling, 10 mL of ion-exchanged water is added to further heat. When the solution becomes clear, stop the heating, allow it to cool, and allow it to stand at 50 mL. Rare earth metals (La, Ce, Sm) and Group 8 metals (Fe, Ni, Co) in this solution are quantified by ICP.

(ICP 측정 방법)(ICP measurement method)

1. 분석 기기1. Analytical Instruments

분석에는 ICP JIS K 0116에 규정하는 다원소 동시형 ICP 발광 분광 분석 장 치인 세이코 인스트루먼트(주) 제조의 SPS-5100형을 사용하였다.For analysis, the SPS-5100 type manufactured by Seiko Instruments Co., Ltd., a multi-element simultaneous ICP emission spectroscopic apparatus specified in ICP JIS K 0116, was used.

2. 측정 조건2. Measurement condition

출력: 1.3 kWOutput: 1.3 kW

아르곤 가스 유량: 플라즈마 가스 … 16 L/분Argon gas flow rate: plasma gas... 16 L / min

보조 가스 … 0.2 L/분                  Auxiliary gas… 0.2 L / min

운반 가스 … 0.4 내지 0.5 L/분(압력: 2.2 kg/㎠)                  Carrier gas… 0.4 to 0.5 L / min (pressure: 2.2 kg / cm 2)

측광 높이: 12 ㎜(워크 코일 상)Metering height: 12 mm (on work coil)

측정 파장: 214.423 ㎚(Pt), 333.749 ㎚(La), 418.659 ㎚(Ce), 359.259 ㎚(Sm), 251.618 ㎚(Si), 396.152 ㎚(Al), 238.204(Fe), 231.604 ㎚(Ni), 238.892 ㎚(Co)Measurement wavelength: 214.423 nm (Pt), 333.749 nm (La), 418.659 nm (Ce), 359.259 nm (Sm), 251.618 nm (Si), 396.152 nm (Al), 238.204 (Fe), 231.604 nm (Ni), 238.892 nm (Co)

(촉매의 평가)(Evaluation of catalyst)

각 실시예 및 비교예 등에서 얻어진 촉매의 평가는, 디메틸에테르(DME라 기재함)의 수증기 개질 반응에 의해 다음과 같이 행하였다.Evaluation of the catalyst obtained by each Example, a comparative example, etc. was performed by the steam reforming reaction of dimethyl ether (it describes as DME) as follows.

(1) 각 실시예 및 비교예 등에서 얻어진 촉매를 16 내지 32 메쉬로 성형하고, 반응기에 충전한다.(1) The catalysts obtained in the examples, the comparative examples and the like are formed into 16 to 32 meshes and charged into the reactor.

(2) 수증기 개질 반응 전에 수소 가스(H2: 100%) 중에서 1 시간 동안 250 ℃로 가열하여 환원을 행한다.(2) Reduction is carried out by heating to 250 ° C. for 1 hour in hydrogen gas (H 2 : 100%) before the steam reforming reaction.

(3) 활성 평가는 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 2에서는 스팀/DME 몰비 5, DME 기준의 GHSV(가스 시공간 속도)를 900 h-1, 전체 가스(DME+H2O) 기준의 GHSV를 5400 h-1, 반응 온도 250 ℃에서의 DME 전환율(초기 활성) 및 18 시간 후에서의 코킹률을 평가하였다. 또한, 실시예 1, 3, 14 내지 36 및 비교예 3 내지 4에서는 스팀/DME 몰비 5.0, DME 기준의 GHSV(가스 시공간 속도)를 333 h-1, 전체 가스(DME+H2O) 기준의 GHSV를 2000 h-1, 반응 온도 280 ℃에서의 DME 전환율(초기 활성) 및 18 시간 후에서의 코킹률을 평가하였다.(3) In the activity evaluation, in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 and 2, the steam / DME molar ratio of 5, the GHSV (gas space-time velocity) based on DME was 900 h −1 , and the GHSV based on total gas (DME + H 2 O). The DME conversion (initial activity) at 5400 h −1 , reaction temperature 250 ° C. and coking rate after 18 hours were evaluated. In Examples 1, 3, 14 to 36 and Comparative Examples 3 to 4, GHSV (gas space time velocity) based on steam / DME molar ratio 5.0, DME was set to 333 h −1 and GHSV based on total gas (DME + H 2 O). The DME conversion (initial activity) at 2000 h −1 , reaction temperature 280 ° C. and coking rate after 18 hours were evaluated.

DME 전환율은 반응기 출구 가스 조성으로부터 다음 수학식 1로 표시되는 수치로 하였다.The DME conversion was set to a value expressed by the following equation 1 from the reactor outlet gas composition.

DME 전환율(%)=(A/B)×100DME conversion rate (%) = (A / B) × 100

A: CO 몰농도+CO2 몰농도+CH4 몰농도A: CO molarity + CO 2 molarity + CH 4 molarity

B: CO 몰농도+CO2 몰농도+CH4 몰농도+(DME 몰농도×2)B: CO molarity + CO 2 molarity + CH 4 molarity + (DME molarity x 2)

코킹률(%)은 다음 수학식 2로 표시되는 수치로 하였다.Caulking rate (%) was made into the numerical value represented by following formula (2).

코킹률(%)=(D/C)×100Caulking rate (%) = (D / C) x 100

C: 반응 온도 250 ℃에서 18 시간 반응 후에 생성된 코크스 질량도 포함하는 촉매 질량(g) C: catalyst mass (g) including also the coke mass produced after 18 hours reaction at a reaction temperature of 250 ° C

D: 반응 온도 250 ℃에서 18 시간 반응 후의 코크스 생성량(코크스 질량: g) D: Coke formation amount (coke mass: g) after reaction for 18 hours at 250 degreeC of reaction temperature.

(4) 내구성 평가는 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 2에서는 스팀/DME 몰 비 5, DME 기준의 GHSV(가스 시공간 속도)를 333 h-1, 전체 가스(DME+H2O) 기준의 GHSV를 2000 h-1, 반응 온도 250 ℃에서 최대 250 시간의 반응을 행하고, DME 전환율이 95%를 하회하기까지 요하는 시간을 내구 시간으로 하였다. 또한, 실시예 3, 10 내지 14, 17, 20, 21, 24 및 비교예 3에서는 스팀/DME 몰비 5.0, DME 기준의 GHSV(가스 시공간 속도)를 333 h-1, 전체 가스(DME+H2O) 기준의 GHSV를 2000 h-1, 반응 온도 280 ℃에서 400 시간 후에서의 활성 저하율〔(초기 DME 전환율-400 시간 후의 DME 전환율)/초기 DME 전환율〕×100 및 상기 코킹률(%)에 의해 평가하였다.(4) For durability evaluation, in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 and 2, the steam / DME molar ratio of 5, the GHSV (gas space time velocity) based on the DME, 333 h −1 , and the GHSV based on the total gas (DME + H 2 O) Was performed at 2000 h −1 and a reaction temperature of 250 ° C. for up to 250 hours, and the time required for the DME conversion to be less than 95% was defined as endurance time. Further, in Examples 3, 10 to 14, 17, 20, 21, 24, and Comparative Example 3, the GHSV (gas space-time velocity) based on steam / DME molar ratio 5.0, DME was set to 333 h −1 and the total gas (DME + H 2 O). The GHSV of the reference was evaluated by the activity reduction rate ((initial DME conversion rate-DME conversion rate after 400 hours) / initial DME conversion rate) × 100 at 2000 h −1 and reaction temperature of 280 ° C. and the coking rate (%). It was.

실시예 1 (Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-ZSM-5의 질량비 2:1 혼합 촉매)Example 1 (mass ratio 2: 1 mixed catalyst of Cu-Mn spinel type oxide and H-ZSM-5)

1 리터의 비이커에서 질산 구리[나카라이테스크사 제조, 99.5 질량% Cu(NO3)2·3H2O] 13.28 g(55 밀리몰)과 질산망간[시그마 알드리치 재팬 제조, 98.0 질량% Mn(NO3)2·6H2O] 31.55 g(108 밀리몰)에 증류수 300 밀리리터를 첨가하고, 60 ℃에서 2시간 교반하였다. 이어서, 이 용액에 시트르산제1수화물[시그마 알드리치 재팬 제조] 34.65 g(165 밀리몰)을 첨가하고, 60 ℃에서 1 시간 교반한 후, 80 ℃로 승온시켜 물을 증발시켰다.13.28 g (55 mmol) of copper nitrate [manufactured by Nakarayesque Co., Ltd., 99.5% by mass Cu (NO 3 ) 2 .3H 2 O] and manganese nitrate [manufactured by Sigma Aldrich Japan, 98.0% by mass Mn (NO 3 ) in a 1-liter beaker ) 2 .6H 2 O] 300 milliliters of distilled water was added to 31.55 g (108 mmol), and the mixture was stirred at 60 ° C for 2 hours. Then, 34.65 g (165 mmol) of citric acid monohydrate (manufactured by Sigma Aldrich Japan) was added to this solution, and the mixture was stirred at 60 ° C for 1 hour, and then heated to 80 ° C to evaporate water.

이와 같이 하여 생성된 겔을 140 ℃에서 7 시간 가열하고, 질산근 및 시트르산을 분해시켜 산화물 미분말을 얻은 후, 공기 중에서 400 ℃에서 2 시간 하소하고, 추가로 소성로에서 공기 중에 900 ℃에서 10 시간 소성을 행하였다. 소성 후, 얻어진 Cu-Mn 스피넬형 산화물(Cu1 .5Mn1 .5 스피넬과 Mn2O3의 혼합물) 10 g과 H-ZSM-5(지오리스트사 제조, CBV3020E) 5 g을 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-ZSM-5의 질량비 2:1 혼합 촉매를 제조하였다. 얻어진 촉매의 활성 평가 및 내구성 평가 결과를 표 1에 나타내었다.The gel thus produced is heated at 140 ° C. for 7 hours, the nitric acid and citric acid are decomposed to obtain an oxide fine powder, and then calcined at 400 ° C. in air for 2 hours, and further calcined at 900 ° C. for 10 hours in air in a kiln. Was performed. After firing, Cu-Mn-spinel type oxide obtained (Cu 1 .5 1 .5 Mn spinel as a mixture of Mn 2 O 3) 10 g and H-ZSM-5 (manufactured by Geo list, CBV3020E) mixing a mortar 5 g of This produced the mass ratio 2: 1 mixed catalyst of Cu-Mn spinel-type oxide and H-ZSM-5. Table 1 shows the results of activity evaluation and durability evaluation of the obtained catalyst.

실시예 2 (Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-모데나이트의 질량비 2:1 혼합 촉매)Example 2 (mass ratio 2: 1 mixed catalyst of Cu-Mn spinel type oxide and H-mordenite)

H-모데나이트(도소사 제조, HSZ-640NAA)를 1몰/리터의 질산암모늄으로 60 ℃의 온욕 중에서 4 시간 이온 교환하고, 120 ℃에서 하룻밤 건조한 후, 소성로에서 500 ℃에서 3 시간 소성하여 H형 모데나이트를 얻었다. 실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 10 g과 얻어진 H형 모데나이트 5 g을 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H형 모데나이트의 질량비 2:1 혼합 촉매를 제조하였다. 얻어진 촉매의 활성 평가 결과를 표 1에 나타내었다. H-mordenite (HSZ-640NAA manufactured by Tosoh Corporation) was ion-exchanged with 1 mol / liter of ammonium nitrate in a 60 DEG C. warm bath for 4 hours, dried overnight at 120 DEG C, and calcined at 500 DEG C in a kiln for 3 hours. Obtained mold mordenite. By mixing 10 g of the Cu-Mn spinel oxide prepared in the same manner as in Example 1 and 5 g of the obtained H-type mordenite by induction, a mixed catalyst of mass ratio 2: 1 of Cu-Mn spinel-type oxide and H-type mordenite was prepared. Prepared. Table 1 shows the results of the activity evaluation of the obtained catalyst.

비교예 1 (Cu-Mn 스피넬형 산화물과 알루미나의 질량비 2:1 혼합 촉매)Comparative Example 1 (mass ratio 2: 1 mixed catalyst of Cu-Mn spinel oxide and alumina)

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 10 g과 알루미나(스미토모 가가꾸 고교사 제조, AKP-G015) 5 g을 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 알루미나의 질량비 2:1 혼합 촉매를 제조하였다. 얻어진 촉매의 활성 평가의 결과를 표 1에 나타내었다. 10 g of Cu-Mn spinel oxide prepared in the same manner as in Example 1 and 5 g of alumina (AKP-G015, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) were mixed in a morbidity to give a mass ratio of Cu-Mn spinel oxide and alumina. A mixed catalyst was prepared. Table 1 shows the results of the activity evaluation of the obtained catalyst.

비교예 2 (Cu-Zn-Al 촉매와 H-ZSM-5의 질량비 2:1 혼합 촉매)Comparative Example 2 (mass ratio 2: 1 mixed catalyst of Cu-Zn-Al catalyst and H-ZSM-5)

시판되는 Cu-Zn-Al 촉매(수드 케미 쇼꾸바이사 제조, MDC-3) 10 g과 H-ZSM-5(지오리스트사 제조, CBV3020E) 5 g을 유발로 혼합함으로써, Cu-Zn-Al 촉매와 H- ZSM-5의 질량비 2:1 혼합 촉매를 제조하였다. 얻어진 촉매의 활성 평가 결과를 표 1에 나타내었다. Cu-Zn-Al catalyst by mixing 10 g of a commercially available Cu-Zn-Al catalyst (manufactured by Sud Chemi Shokubai, MDC-3) and 5 g of H-ZSM-5 (manufactured by Geolist, CBV3020E) with a mortar. And a mass ratio of 2: 1 mixed catalyst of H-ZSM-5 were prepared. Table 1 shows the results of the activity evaluation of the obtained catalyst.

실시예 3 (Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-ZSM-5의 질량비 8:1 혼합 촉매)Example 3 (mass ratio 8: 1 mixed catalyst of Cu-Mn spinel type oxide and H-ZSM-5)

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 20 g과 H-ZSM-5(지오리스트사 제조, CBV3020E) 2.5 g을 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-ZSM-5의 질량비 8:1 혼합 촉매를 제조하였다. 얻어진 촉매의 활성 평가 결과를 표 1에 나타내었다.Cu-Mn spinel-type oxide and H-ZSM- were mixed by 20 g of Cu-Mn spinel-type oxide prepared in the same manner as in Example 1 and 2.5 g of H-ZSM-5 (CBV3020E manufactured by Geolist). A mass catalyst of 8: 1 mixed catalyst of 5 was prepared. Table 1 shows the results of the activity evaluation of the obtained catalyst.

실시예 4 (Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-ZSM-5의 질량비 32:1 혼합 촉매)Example 4 (mass ratio 32: 1 mixed catalyst of Cu-Mn spinel type oxide and H-ZSM-5)

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 32 g과 H-ZSM-5(지오리스트사 제조, CBV3020E) 1 g을 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-ZSM-5의 질량비 32:1 혼합 촉매를 제조하였다. 얻어진 촉매의 내구성 평가 결과를 표 1에 나타내었다.Cu-Mn spinel-type oxide and H-ZSM- by mixing 32 g of Cu-Mn spinel oxide prepared in the same manner as in Example 1 and 1 g of H-ZSM-5 (CBV3020E manufactured by Geolist). A mass ratio 32: 1 mixed catalyst of 5 was prepared. The durability evaluation results of the obtained catalysts are shown in Table 1.

실시예 5 (Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-ZSM-5의 질량비 1:2 혼합 촉매)Example 5 (mass ratio 1: 2 mixed catalyst of Cu-Mn spinel type oxide and H-ZSM-5)

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 5 g과 H-ZSM-5(지오리스트사 제조, CBV3020E) 10 g을 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-ZSM-5의 질량비 1:2 혼합 촉매를 제조하였다. 얻어진 촉매의 내구성 평가 결과를 표 1에 나타내었다.Cu-Mn spinel-type oxide and H-ZSM- were mixed by 5 g of Cu-Mn spinel-type oxide prepared in the same manner as in Example 1 and 10 g of H-ZSM-5 (CBV3020E manufactured by Geolist). A mass catalyst of 1: 2 mixed catalyst of 5 was prepared. The durability evaluation results of the obtained catalysts are shown in Table 1.

실시예 6 (Cu-Mn 스피넬형 산화물과 0.1 질량% Pt/H-ZSM-5의 질량비 2:1 혼합 촉매)Example 6 (mass ratio 2: 1 mixed catalyst of Cu-Mn spinel type oxide and 0.1 mass% Pt / H-ZSM-5)

염화백금산 6수화물[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 98.5 질량% H2PtCl6·6 H2O] 0.27 g(0.51 밀리몰)을 증류수 35 밀리리터에 용해시키고, H-ZSM-5(지오리스트사 제조, CBV3020E) 10 g에 함침하고, 120 ℃에서 3 시간 건조하고, 400 ℃에서 3 시간 소성을 행하여 0.1 질량% Pt/H-ZSM-5를 제조하였다.Chloroplatinic acid hexahydrate [Wako Pure Chemical Kogyo manufacture, 98.5 wt% H 2 PtCl 6 · 6 H 2 O] 0.27 g (0.51 mmol) was dissolved in distilled water to 35 milliliters, H-ZSM-5 (Geo list manufactured, CBV3020E) was impregnated with 10 g, dried at 120 ° C for 3 hours, and calcined at 400 ° C for 3 hours to prepare 0.1% by mass of Pt / H-ZSM-5.

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 10 g과 상기 0.1 질량% Pt/H-ZSM-5를 5 g 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 0.1 질량% Pt/H-ZSM-5의 질량비 2:1 혼합 촉매를 제조하였다. 얻어진 촉매의 활성 평가 결과를 표 1에 나타내었다.By mixing 10 g of Cu-Mn spinel oxide prepared in the same manner as in Example 1 and the above 0.1 mass% Pt / H-ZSM-5 with 5 g induction, the Cu-Mn spinel oxide and 0.1 mass% Pt / H A mass ratio 2: 1 mixed catalyst of -ZSM-5 was prepared. Table 1 shows the results of the activity evaluation of the obtained catalyst.

실시예 7 (Cu-Mn 스피넬형 산화물과 0.1 질량% Pt/H-ZSM-5의 질량비 8:1 혼합 촉매)Example 7 (mass ratio 8: 1 mixed catalyst of Cu-Mn spinel type oxide and 0.1 mass% Pt / H-ZSM-5)

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 16 g과 0.1 질량% Pt/H-ZSM-5를 2 g 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 0.1 질량% Pt/H-ZSM-5의 질량비 8:1 혼합 촉매를 제조하였다. 얻어진 촉매의 활성 평가 및 내구성 평가 결과를 표 1에 나타내었다.16 g of Cu-Mn spinel-type oxide prepared in the same manner as in Example 1 and 0.1 g of 0.1 mass% Pt / H-ZSM-5 were mixed with 2 g induction so that the Cu-Mn spinel-type oxide and 0.1 mass% Pt / H- A mass ratio 8: 1 mixed catalyst of ZSM-5 was prepared. Table 1 shows the results of activity evaluation and durability evaluation of the obtained catalyst.

실시예 8 (Cu-Mn 스피넬형 산화물과 0.1 질량% Pt-ZSM-5의 질량비 2:1 혼합 촉매)Example 8 (mass ratio 2: 1 mixed catalyst of Cu-Mn spinel type oxide and 0.1 mass% Pt-ZSM-5)

염화테트라암민백금(고지마 가가꾸 야꾸힌사 제조, Pt(NH3)4Cl2) 0.086 g(0.26 밀리몰)를 증류수 300 밀리리터에 첨가하고, 80 ℃ 온욕 중에서 교반하였다. 이어서, 이 용액 중에 H-ZSM-5(지오리스트사 제조, CBV3020E)를 50 g 첨가하 고, 80 ℃ 온욕 중에서 9 시간 이온 교환하고, 120 ℃에서 하룻밤 건조한 후, 소성로에서 400 ℃에서 3 시간 소성하여 0.1 질량% Pt-ZSM-5를 얻었다.0.086 g (0.26 mmol) of tetrachloramine platinum (manufactured by Kojima Chemical Co., Ltd., Pt (NH 3 ) 4 Cl 2 ) was added to 300 milliliters of distilled water and stirred in an 80 ° C. warm bath. Subsequently, 50 g of H-ZSM-5 (Giolist Co., CBV3020E) was added to the solution, ion-exchanged for 9 hours in an 80 ° C hot bath, dried overnight at 120 ° C, and then calcined at 400 ° C in a firing furnace for 3 hours. 0.1 mass% Pt-ZSM-5 was obtained.

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 10 g과 상기 0.1 질량% Pt-ZSM-5를 5 g 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 0.1 질량% Pt-ZSM-5의 질량비 2:1의 혼합 촉매를 제조하였다. 얻어진 촉매의 활성 평가 결과를 표 1에 나타내었다.By mixing 10 g of Cu-Mn spinel oxide prepared in the same manner as in Example 1 and the above 0.1 mass% Pt-ZSM-5 with 5 g induction, the Cu-Mn spinel oxide and 0.1 mass% Pt-ZSM-5 A mixed catalyst having a mass ratio of 2: 1 was prepared. Table 1 shows the results of the activity evaluation of the obtained catalyst.

실시예 9 (Cu-Mn 스피넬형 산화물과 0.1 질량% Pt-ZSM-5의 질량비 8:1 혼합 촉매)Example 9 (mass ratio 8: 1 mixed catalyst of Cu-Mn spinel type oxide and 0.1 mass% Pt-ZSM-5)

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 16 g과 실시예 8과 동일하게 하여 제조한 0.1 질량% Pt-ZSM-5를 2 g 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 0.1 질량% Pt-ZSM-5의 질량비 8:1 혼합 촉매를 제조하였다. 얻어진 촉매의 활성 평가 및 내구성 평가 결과를 표 1에 나타내었다. 16 g of Cu-Mn spinel oxide prepared in the same manner as in Example 1 and 0.1 mass% Pt-ZSM-5 prepared in the same manner as in Example 8 were mixed with 2 g of Cu-Mn spinel oxide to A mass ratio 8: 1 mixed catalyst of 0.1 mass% Pt-ZSM-5 was prepared. Table 1 shows the results of activity evaluation and durability evaluation of the obtained catalyst.

Figure 112007035661080-PCT00001
Figure 112007035661080-PCT00001

표 1의 활성 평가 결과로부터, Cu-Mn 스피넬형 산화물에 H-ZSM-5, H-모데나이트 등의 제올라이트를 혼합한 촉매는 Cu-Mn 스피넬형 산화물과 알루미나를 혼합한 촉매보다도 DME 수증기 개질 활성이 높고, 또한 종래의 Cu계 촉매와 H-ZSM-5의 혼합 촉매와 비교하더라도 동등 이상의 DME 수증기 개질 활성을 나타내고, 또한 반응 후의 코크스의 생성량이 적음을 알 수 있다(실시예 1 내지 2, 비교예 1 내지 2).From the results of the activity evaluation in Table 1, a catalyst in which zeolites such as H-ZSM-5 and H-mordenite were mixed with Cu-Mn spinel-type oxide was higher in DME steam reforming activity than a catalyst in which Cu-Mn spinel-type oxide and alumina were mixed. Even when compared with the conventional mixed catalyst of Cu-based catalyst and H-ZSM-5, it shows that the DME steam reforming activity is equal or more, and that the amount of coke generated after the reaction is small (Examples 1 to 2, comparison). Examples 1-2.

또한, 표 1에서 Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-ZSM-5의 혼합비를 1:2 내지 32:1까지 변화시켜 촉매의 내구성을 평가한 결과로부터, 혼합비 1:2에서는 코킹에 의해 내구성은 불과 5 시간이었음에 반해, 2:1 내지 32:1에서는 모두 내구성이 250 시간 이상으로서, 제올라이트에 대한 Cu-Mn 스피넬형 산화물의 혼합비를 1 이상으로 하는 것이 바람직함을 알 수 있다(실시예 3 내지 5).In Table 1, the durability of the catalyst was evaluated by changing the mixing ratio of Cu-Mn spinel-type oxide and H-ZSM-5 to 1: 2 to 32: 1. While it was 5 hours, in both 2: 1 and 32: 1, the durability is 250 hours or more, and it can be seen that it is preferable to set the mixing ratio of Cu-Mn spinel oxide to zeolite to 1 or more (Examples 3 to 3). 5).

또한, 표 1의 활성 평가 결과로부터, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 귀금속(Pt)을 함유하는 제올라이트를 혼합한 촉매는 귀금속을 함유하지 않는 제올라이트의 경우와 비교하여 더욱 활성이 향상되었고, 또한 코킹률이 저하되었음을 알 수 있다(실시예 6, 8과 실시예 1의 비교, 및 실시예 7, 9와 실시예 3의 비교)In addition, from the activity evaluation results of Table 1, the catalyst in which the Cu-Mn spinel-type oxide and the zeolite containing the noble metal (Pt) was mixed further improved the activity compared to the case of the zeolite containing no noble metal, and the coking rate It can be seen that the degradation (comparison of Examples 6, 8 and Example 1, and Example 7, 9 and Example 3)

실시예 10 (Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-ZSM-5의 질량비 8:1 혼합 촉매에 알루미나 5 질량% 첨가)Example 10 (addition of 5% by mass of alumina to a mixed catalyst of mass ratio 8: 1 of Cu-Mn spinel oxide and H-ZSM-5)

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 16 g, H-ZSM-5(지오리스트사 제조, CBV3020E) 2 g, 및 알루미나(스미토모 가가꾸 고교사 제조, AKP-G015) 0.95 g을 유발로 혼합함으로써, 알루미나를 5 질량% 첨가한 Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-ZSM-5의 혼합 촉매(8:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 내구성 평가 결과를 표 2에 나타내었다.16 g of Cu-Mn spinel oxide prepared in the same manner as in Example 1, 2 g of H-ZSM-5 (manufactured by Geolist, CBV3020E), and 0.95 g of alumina (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., AKP-G015) The mixed catalyst (8: 1) of the Cu-Mn spinel type oxide and H-ZSM-5 which added 5 mass% of alumina was obtained by mixing by induction. Table 2 shows the results of evaluating the durability of the obtained catalyst.

실시예 11 (Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-ZSM-5의 질량비 8:1 혼합 촉매에 알루미나 8 질량% 첨가)Example 11 (addition of 8% by mass of alumina to a mixed catalyst of mass ratio 8: 1 of Cu-Mn spinel oxide and H-ZSM-5)

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 16 g, H-ZSM-5(지오리스트사 제조, CBV3020E) 2 g, 및 알루미나(스미토모 가가꾸 고교사 제조 AKP-G015) 1.6 g을 유발로 혼합함으로써, 알루미나를 8 질량% 첨가한 Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-ZSM-5의 혼합 촉매(8:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 내구성 평가 결과를 표 2에 나타내었다.16 g of Cu-Mn spinel oxide prepared in the same manner as in Example 1, 2 g of H-ZSM-5 (Giolist, CBV3020E), and 1.6 g of alumina (AKP-G015 manufactured by Sumitomo Chemical Industries, Ltd.) By mixing by induction, a mixed catalyst (8: 1) of Cu-Mn spinel type oxide and H-ZSM-5 to which 8 mass% of alumina was added was obtained. Table 2 shows the results of evaluating the durability of the obtained catalyst.

실시예 12 (Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-ZSM-5의 질량비 8:1 혼합 촉매에 알루미나 20 질량% 첨가)Example 12 (20 mass% of alumina was added to the 8: 1 mixed catalyst of mass ratio of Cu-Mn spinel-type oxide and H-ZSM-5)

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 16 g, H-ZSM-5(지오리스트사 제조, CBV3020E) 2 g, 및 알루미나(스미토모 가가꾸 고교사 제조, AKP-G015) 4.5 g을 유발로 혼합함으로써, 알루미나를 20 질량% 첨가한 Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-ZSM-5의 혼합 촉매(8:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 내구성 평가 결과를 표 2에 나타내었다.16 g of Cu-Mn spinel oxide prepared in the same manner as in Example 1, 2 g of H-ZSM-5 (manufactured by Geolist, CBV3020E), and 4.5 g of alumina (manufactured by Sumitomo Chemical Industries, Ltd., AKP-G015) The mixed catalyst (8: 1) of Cu-Mn spinel type oxide and H-ZSM-5 to which 20 mass% of alumina was added was obtained by mixing by induction. Table 2 shows the results of evaluating the durability of the obtained catalyst.

실시예 13 (Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-ZSM-5의 질량비 8:1 혼합 촉매에 알루미나 50 질량% 첨가)Example 13 (50% by mass of alumina was added to a 8: 1 mixed catalyst having a mass ratio of Cu-Mn spinel oxide and H-ZSM-5)

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 16 g, H-ZSM-5(지오리스트사 제조, CBV3020E) 2 g, 및 알루미나(스미토모 가가꾸 고교사 제조, AKP-G015) 18 g을 유발로 혼합함으로써, 알루미나를 50 질량% 첨가한 Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-ZSM-5의 혼합 촉매(8:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 내구성 평가 결과를 표 2에 나타내었다.16 g of Cu-Mn spinel oxide prepared in the same manner as in Example 1, 2 g of H-ZSM-5 (manufactured by Geolist, CBV3020E), and 18 g of alumina (manufactured by Sumitomo Chemical Industries, Ltd., AKP-G015) The mixed catalyst (8: 1) of Cu-Mn spinel type oxide and H-ZSM-5 which added 50 mass% of alumina was obtained by mixing by induction. Table 2 shows the results of evaluating the durability of the obtained catalyst.

비교예 3 (Cu-Zn-Al 촉매와 H-ZSM-5의 질량비 8:1 혼합 촉매)Comparative Example 3 (mass ratio 8: 1 mixed catalyst of Cu-Zn-Al catalyst and H-ZSM-5)

시판되는 Cu-Zn-Al 촉매(수드 케미 쇼꾸바이사 제조, MDC-3) 16 g과 H-ZSM-5(지오리스트사 제조, CBV3020E) 2 g을 유발로 혼합함으로써, Cu-Zn-Al 촉매와 H-ZSM-5의 질량비 8:1 혼합 촉매를 제조하였다. 얻어진 촉매의 내구성 평가 결과를 표 2에 나타내었다.Cu-Zn-Al catalyst by mixing 16 g of a commercially available Cu-Zn-Al catalyst (manufactured by Sud Chemi Shokubai, MDC-3) and 2 g of H-ZSM-5 (manufactured by Geolist, CBV3020E) with a mortar. And a mass ratio 8: 1 mixed catalyst of H-ZSM-5 were prepared. Table 2 shows the results of evaluating the durability of the obtained catalyst.

Figure 112007035661080-PCT00002
Figure 112007035661080-PCT00002

한편, 실시예 10 내지 13과 동일한 방법에 의한 내구성 평가를 실시예 3에서 행한 경우의 결과도 표 2에 나타내었다. 실시예 10 내지 13과 실시예 3의 결과로부터, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-ZSM-5의 혼합 촉매에 알루미나를 첨가함으로써 활성 저하가 적고, 코킹률도 저하되는 것이 확인되었다.On the other hand, Table 2 also shows the results when the durability evaluation by the same method as in Examples 10 to 13 was performed in Example 3. From the results of Examples 10 to 13 and Example 3, it was confirmed that the addition of alumina to the mixed catalyst of Cu-Mn spinel oxide and H-ZSM-5 reduced the activity and decreased the coking rate.

실시예 14 (Cu-Mn 스피넬형 산화물+1 질량% Fe/H-ZSM-5(Si-Al, 함침 담지) 촉매(질량비 8:1))Example 14 (Cu-Mn spinel type oxide +1 mass% Fe / H-ZSM-5 (Si-Al, impregnated and supported) catalyst (mass ratio 8: 1))

질산철 9수화물[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 99 질량% Fe(NO3)3·9H2O] 1.47 g(3.6 밀리몰)을 증류수 11 밀리리터에 용해시키고, H-ZSM-5(지오리스트사 제조, CBV3020E) 20 g에 함침하고, 120 ℃에서 3 시간 건조한 후, 400 ℃에서 3 시간 소성을 행하여 1 질량% Fe/H-ZSM-5(Si-Al)를 얻었다. 얻어진 1 질량% Fe/H-ZSM-5(Si-Al)는, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 혼합하기 전에, 500 ℃에서 3 시간 수소 환원 처리를 행하였다.1.47 g (3.6 mmol) of iron nitrate hydrate [manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 99 mass% Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O] was dissolved in 11 milliliters of distilled water, and H-ZSM-5 (manufactured by Geolist) , CBV3020E) was impregnated with 20 g, dried at 120 ° C. for 3 hours, and then calcined at 400 ° C. for 3 hours to obtain 1% by mass of Fe / H-ZSM-5 (Si-Al). The obtained 1 mass% Fe / H-ZSM-5 (Si-Al) was hydrogen-reduced at 500 degreeC for 3 hours, before mixing with Cu-Mn spinel type oxide.

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 16 g과 상기 절차에서 얻은 수소 환원 처리 완료된 1 질량% Fe/H-ZSM-5(Si-Al) 2 g을 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물+1 질량% Fe/H-ZSM-5(Si-Al, 함침 담지) 촉매(질량비 8:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 활성 평가 및 내구성 평가 결과를 표 3에 나타내었다.16 g of Cu-Mn spinel-type oxide prepared in the same manner as in Example 1 and 2 g of hydrogen reduction-treated 1 mass% Fe / H-ZSM-5 (Si-Al) obtained in the above procedure were mixed with a mortar. A -Mn spinel oxide + 1% by mass Fe / H-ZSM-5 (Si-Al, impregnated and supported) catalyst (mass ratio 8: 1) was obtained. Table 3 shows the results of activity evaluation and durability evaluation of the obtained catalyst.

실시예 15 (Cu-Mn 스피넬형 산화물+1 질량% Ni/H-ZSM-5(Si-Al, 함침 담지) 촉매(질량비 8:1))Example 15 (Cu-Mn spinel type oxide + 1 mass% Ni / H-ZSM-5 (Si-Al, impregnated and supported) catalyst (mass ratio 8: 1))

질산니켈 6수화물[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 98% Ni(NO3)2·6H2O] 1.02 g(3.4322 밀리몰)을 증류수 11 밀리리터에 용해시키고, H-ZSM-5(지오리스트사 제조, CBV3020E) 20 g에 함침하고, 120 ℃에서 3 시간 건조한 후, 400 ℃에서 3 시간 소성을 행하여 1 질량% Ni/H-ZSM-5(Si-Al)를 얻었다. 얻어진 1 질량% Ni/H-ZSM-5(Si-Al)는, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 혼합하기 전에, 500 ℃에서 3 시간 수소 환원 처리를 행하였다.1.02 g (3.4322 mmol) of nickel nitrate hexahydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 98% Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O) was dissolved in 11 milliliters of distilled water, and H-ZSM-5 (manufactured by Geolist Co., Ltd.) CBV3020E) was impregnated with 20 g, dried at 120 ° C for 3 hours, and calcined at 400 ° C for 3 hours to obtain 1% by mass of Ni / H-ZSM-5 (Si-Al). The obtained 1 mass% Ni / H-ZSM-5 (Si-Al) was hydrogen-reduced at 500 degreeC for 3 hours, before mixing with Cu-Mn spinel-type oxide.

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 16 g과 상기 절차에서 얻은 수소 환원 처리 완료된 1 질량% Ni/H-ZSM-5(Si-Al) 2 g을 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물+1 질량% Ni/H-ZSM-5(Si-Al, 함침 담지) 촉매(질량비 8:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 활성 평가 결과를 표 3에 나타내었다.16 g of Cu-Mn spinel oxide prepared in the same manner as in Example 1 and 2 g of 1 mass% Ni / H-ZSM-5 (Si-Al) that had been subjected to the hydrogen reduction treatment obtained in the above procedure were mixed with a mortar. -Mn spinel type oxide +1 mass% Ni / H-ZSM-5 (Si-Al, impregnation supported) catalyst (mass ratio 8: 1) was obtained. Table 3 shows the results of activity evaluation of the obtained catalyst.

실시예 16 (Cu-Mn 스피넬형 산화물+1 질량% Co/H-ZSM-5(Si-Al, 함침 담지) 촉매(질량비 8:1))Example 16 (Cu-Mn spinel type oxide +1 mass% Co / H-ZSM-5 (Si-Al, impregnation supported) catalyst (mass ratio 8: 1))

질산코발트 6수화물[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 98% Co(NO3)2·6H2O] 1.02 g(3.4 밀리몰)을 증류수 11 밀리리터에 용해시키고, H-ZSM-5(지오리스트사 제조, CBV3020E) 20 g에 함침하고, 120 ℃에서 3 시간 건조한 후, 400 ℃에서 3 시간 소성을 행하여 1 질량% Co/H-ZSM-5(Si-Al)를 얻었다. 얻어진 1 질량% Co/H-ZSM-5(Si-Al)는, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 혼합하기 전에, 500 ℃에서 3 시간 수소 환원 처리를 행하였다.1.02 g (3.4 mmol) of cobalt nitrate hexahydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 98% Co (NO 3 ) 2 .6H 2 O) was dissolved in 11 milliliters of distilled water, and H-ZSM-5 (manufactured by Geolist Co., Ltd.) CBV3020E) was impregnated with 20 g, dried at 120 ° C for 3 hours, and calcined at 400 ° C for 3 hours to obtain 1% by mass of Co / H-ZSM-5 (Si-Al). The obtained 1 mass% Co / H-ZSM-5 (Si-Al) was subjected to hydrogen reduction treatment at 500 ° C. for 3 hours before mixing with Cu—Mn spinel oxide.

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 16 g과 상기 절차에서 얻은 수소 환원 처리 완료된 1 질량% Ni/H-ZSM-5(Si-Al) 2 g을 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물+1 질량% Co/H-ZSM-5(Si-Al, 함침 담지) 촉매(질량비 8:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 활성 평가 결과를 표 3에 나타내었다.16 g of Cu-Mn spinel oxide prepared in the same manner as in Example 1 and 2 g of 1 mass% Ni / H-ZSM-5 (Si-Al) that had been subjected to the hydrogen reduction treatment obtained in the above procedure were mixed with a mortar. -Mn spinel oxide +1 mass% Co / H-ZSM-5 (Si-Al, impregnated and supported) catalyst (mass ratio 8: 1) was obtained. Table 3 shows the results of activity evaluation of the obtained catalyst.

실시예 17 (Cu-Mn 스피넬형 산화물+0.1 질량% Fe-H-ZSM-5(Si-Al, 이온 교환 담지) 촉매(질량비 8:1))Example 17 (Cu-Mn spinel type oxide +0.1 mass% Fe-H-ZSM-5 (Si-Al, ion exchange supported) catalyst (mass ratio 8: 1))

질산철 9수화물[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 99 질량% Fe(NO3)3·9H2O] 0.365 g(0.89 밀리몰)을 증류수 300 밀리리터에 가하고, 80 ℃ 온욕 중에서 교반하였다. 이어서, 이 용액 중에 H-ZSM-5(지오리스트사 제조, CBV3020E)를 50 g 첨가하고, 80 ℃ 온욕 중에서 9 시간 이온 교환하고, 냉각한 후, 5 리터의 증류수로 흡인 여과를 행하였다. 다시 상기 이온 교환, 흡인 여과를 행하고, 120 ℃에서 하룻밤 건조 후, 소성로에서 400 ℃에서 3 시간 소성하여 0.1 질량% Fe-H-ZSM-5(Si-Al)를 얻었다. 얻어진 0.1 질량% Fe-H-ZSM-5(Si-Al)는, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 혼합하기 전에, 500 ℃에서 3 시간 수소 환원 처리를 행하였다.0.365 g (0.89 mmol) of iron nitrate hexahydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 99 mass% Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O) was added to 300 milliliters of distilled water and stirred in an 80 ° C. warm bath. Subsequently, 50 g of H-ZSM-5 (Giolist Co., CBV3020E) was added to this solution, ion-exchanged for 9 hours in an 80 degreeC warm bath, and after cooling, suction filtration was performed with 5 liters of distilled water. The ion exchange and suction filtration were further performed, and the resultant was dried overnight at 120 ° C., and then calcined at 400 ° C. for 3 hours in a calcination furnace to obtain 0.1 mass% Fe-H-ZSM-5 (Si-Al). The obtained 0.1 mass% Fe-H-ZSM-5 (Si-Al) was subjected to hydrogen reduction treatment at 500 ° C. for 3 hours before mixing with Cu—Mn spinel oxide.

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 16 g과 상기 절차에서 얻은 수소 환원 처리 완료된 0.1 질량% Fe-H-ZSM-5(Si-Al) 2 g을 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 0.1 질량% Fe-H-ZSM-5 혼합 촉매(질량비 8:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 활성 평가 및 내구성 평가 결과를 표 3에 나타내었다.16 g of Cu-Mn spinel oxide prepared in the same manner as in Example 1 and 2 g of 0.1 mass% Fe-H-ZSM-5 (Si-Al), which had been subjected to the hydrogen reduction treatment obtained in the above procedure, were mixed with a mortar. A -Mn spinel oxide and a 0.1 mass% Fe-H-ZSM-5 mixed catalyst (mass ratio 8: 1) were obtained. Table 3 shows the results of activity evaluation and durability evaluation of the obtained catalyst.

실시예 18 (Cu-Mn 스피넬형 산화물+0.1 질량% Ni-H-ZSM-5(Si-Al, 이온 교환 담지) 촉매(질량비 8:1))Example 18 (Cu-Mn spinel type oxide +0.1 mass% Ni-H-ZSM-5 (Si-Al, ion exchange supported) catalyst (mass ratio 8: 1))

질산니켈 6수화물[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 98 질량% Ni(NO3)2·6H2O] 0.253 g(0.85 밀리몰)을 증류수 300 밀리리터에 첨가하고, 80 ℃ 온욕 중에서 교반하였다. 이어서, 이 용액 중에 H-ZSM-5(지오리스트사 제조, CBV3020E)를 50 g 첨가하고, 80 ℃ 온욕 중에서 9 시간 이온 교환하고, 냉각한 후, 5 리터의 증류수로 흡인 여과를 행하였다. 다시 상기 이온 교환, 흡인 여과를 행하고, 120 ℃에서 하룻밤 건조한 후, 소성로에서 400 ℃에서 3 시간 소성하고, 0.1 질량% Ni-H-ZSM-5(Si-Al)를 얻었다. 얻어진 0.1 질량% Ni-H-ZSM-5(Si-Al)는, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 혼합하기 전에, 500 ℃에서 3 시간 수소 환원 처리를 행하였다.0.253 g (0.85 mmol) of nickel nitrate hexahydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 98 mass% Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O) was added to 300 milliliters of distilled water, and stirred in an 80 ° C warm bath. Subsequently, 50 g of H-ZSM-5 (Giolist Co., CBV3020E) was added to this solution, ion-exchanged for 9 hours in an 80 degreeC warm bath, and after cooling, suction filtration was performed with 5 liters of distilled water. The ion exchange and suction filtration were further performed, and the resultant was dried overnight at 120 ° C., and then calcined at 400 ° C. for 3 hours in a calcination furnace to obtain 0.1 mass% Ni-H-ZSM-5 (Si-Al). The obtained 0.1 mass% Ni-H-ZSM-5 (Si-Al) was subjected to a hydrogen reduction treatment at 500 ° C for 3 hours before mixing with Cu-Mn spinel oxide.

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 16 g과 상기 절차에서 얻은 수소 환원 처리 완료된 0.1 질량% Ni-H-ZSM-5(Si-Al) 2 g을 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 0.1 질량% Ni-H-ZSM-5 혼합 촉매(질량비 8:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 활성 평가 결과를 표 3에 나타내었다.16 g of Cu-Mn spinel oxide prepared in the same manner as in Example 1 and 2 g of 0.1 mass% Ni-H-ZSM-5 (Si-Al), which had been subjected to the hydrogen reduction treatment obtained in the above procedure, were mixed with a mortar. A -Mn spinel oxide and a 0.1 mass% Ni-H-ZSM-5 mixed catalyst (mass ratio 8: 1) were obtained. Table 3 shows the results of activity evaluation of the obtained catalyst.

실시예 19 (Cu-Mn 스피넬형 산화물+0.1 질량% Co-H-ZSM-5(Si-Al, 이온 교환 담지) 촉매(질량비 8:1))Example 19 (Cu-Mn spinel type oxide +0.1 mass% Co-H-ZSM-5 (Si-Al, ion exchange supported) catalyst (mass ratio 8: 1))

질산코발트 6수화물[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 98 질량% Co(NO3)2·6H2O] 0.252 g(0.85 밀리몰)을 증류수 300 밀리리터에 첨가하고, 80 ℃ 온욕 중에서 교반하였다. 이어서, 이 용액 중에 H-ZSM-5(지오리스트사 제조, CBV3020E)를 50 g 첨가하고, 80 ℃ 온욕 중에서 9 시간 이온 교환하고, 냉각한 후, 5 리터의 증류수로 흡인 여과를 행하였다. 다시 상기 이온 교환, 흡인 여과을 행하고, 120 ℃에서 하룻밤 건조 후, 소성로에서 400 ℃에서 3 시간 소성하여 0.1 질량% Co-H-ZSM-5(Si-Al)를 얻었다. 얻어진 0.1 질량% Co-H-ZSM-5(Si-Al)는, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 혼합하기 전에, 500 ℃에서 3 시간 수소 환원 처리를 행하였다.0.252 g (0.85 mmol) of cobalt nitrate hexahydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 98 mass% Co (NO 3 ) 2 .6H 2 O) was added to 300 milliliters of distilled water and stirred in an 80 ° C warm bath. Subsequently, 50 g of H-ZSM-5 (Giolist Co., CBV3020E) was added to this solution, ion-exchanged for 9 hours in an 80 degreeC warm bath, and after cooling, suction filtration was performed with 5 liters of distilled water. The ion exchange and suction filtration were further performed, and the resultant was dried overnight at 120 ° C., and then calcined at 400 ° C. for 3 hours in a calcination furnace to obtain 0.1 mass% Co-H-ZSM-5 (Si-Al). The obtained 0.1 mass% Co-H-ZSM-5 (Si-Al) was subjected to a hydrogen reduction treatment at 500 ° C for 3 hours before mixing with Cu-Mn spinel oxide.

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 16 g과 상기 절차에서 얻은 수소 환원 처리 완료된 0.1 질량% Co-H-ZSM-5(Si-Al) 2 g을 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 0.1 질량% Co-H-ZSM-5 혼합 촉매(질량비 8:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 활성 평가 결과를 표 3에 나타내었다. 16 g of Cu-Mn spinel oxide prepared in the same manner as in Example 1 and 2 g of 0.1 mass% Co-H-ZSM-5 (Si-Al), which had been subjected to the hydrogen reduction treatment obtained in the above procedure, were mixed by induction. A -Mn spinel oxide and a 0.1 mass% Co-H-ZSM-5 mixed catalyst (mass ratio 8: 1) were obtained. Table 3 shows the results of activity evaluation of the obtained catalyst.

실시예 20 (Cu-Mn 스피넬형 산화물+H-ZSM-5(Si-Al-Fe, Al:Fe=5:5, ZSM-5 합성시에 Fe 첨가) 촉매(질량비 8:1))Example 20 (Cu-Mn spinel oxide + H-ZSM-5 (Si-Al-Fe, Al: Fe = 5: 5, Fe addition at the time of ZSM-5 synthesis) catalyst (mass ratio 8: 1))

황산알루미늄[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 99.5 질량% Al2(SO4)3·18H2O] 9.15 g(13.7 밀리몰), 질산철 9수화물[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 99 질량% Fe(NO3)3·9H2O] 11.2 g(27.4 밀리몰), 황산[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 97% H2SO4] 10 g(99.0 밀리몰), 테트라프로필암모늄 브로미드[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 98 질량%(CH3CH2CH2)4NBr] 26.8 g(98.9 밀리몰) 및 증류수 250 밀리리터를 혼합하고, 얻어진 균일 용액을 A액으로 하였다. 한편, 물 유리(닛본 가가꾸 고교사 제조의 JIS 3호, SiO2: 29 질량%, Na2O: 9.4 질량%, 물: 61.6 질량%) 215 g과 증류수 60 g을 혼합하고, 얻어진 균일 용액을 B액으로 하였다. 또한, 염화나트륨[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 99.5 질량% NaCl] 40.2 g(684 밀리몰)과 증류수 120 밀리리터를 혼합하고, 얻어진 균일 용액을 C액으로 하였다.Aluminum sulfate [Wako Pure Chemical Kogyo manufacture, 99.5 wt% Al 2 (SO 4) 3 · 18H 2 O] 9.15 g (13.7 mmol) of ferric nitrate nonahydrate [Wako Pure Chemical Kogyo prepared, 99 mass% Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O] 11.2 g (27.4 mmol), sulfuric acid [manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 97% H 2 SO 4 ] 10 g (99.0 mmol), tetrapropylammonium bromide [manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) , 98 mass% (CH 3 CH 2 CH 2 ) 4 NBr] 26.8 g (98.9 mmol) and 250 milliliters of distilled water were mixed to prepare a homogeneous solution as an A solution. On the other hand, water glass (Nippon Kagaku and JIS 3 call the teacher prepared, SiO 2: 29 mass%, Na 2 O: 9.4% by mass, water: 61.6% by mass), the homogeneous solution mixture of 215 g and distilled water 60 g, and the resulting Was made into B liquid. In addition, 40.2 g (684 mmol) of sodium chloride [Wakko Pure Chemical Industries, Ltd., 99.5 mass% NaCl] and 120 milliliters of distilled water were mixed, and the obtained homogeneous solution was used as C liquid.

이 C액을 교반하면서, C액 중에 상기 A액 및 B액을 동시에 서서히 적하하고, 혼합하였다. 이 원료 혼합물에 황산[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 97 질량% H2SO4] 2.0 g(19.8 밀리몰)을 첨가하여 pH 9.5로 조정하고, 얻어진 혼합물을 내용적 1 리터의 오토클레이브에 넣어 회전수 300 rpm으로 교반하면서, 170 ℃에서 자기 압력하에 20 시간 반응시켰다. 반응 후, 혼합물을 실온까지 냉각한 후, 가압 여과에 의해 고형 생성물을 여액이 pH9.5 이하가 될 때까지 여과 세정하였다. 이렇게 해서 회수한 고형물을 120 ℃에서 6 시간 건조하고, 이어서 공기 중에서 550 ℃에서 6 시간 소성하였다.While stirring this C liquid, the said A liquid and B liquid were dripped simultaneously, and mixed in C liquid. 2.0 g (19.8 mmol) of sulfuric acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 97 mass% H 2 SO 4 ) was added to this raw material mixture to adjust the pH to 9.5. The reaction was carried out at 170 ° C. for 20 hours while stirring at 300 rpm. After the reaction, the mixture was cooled to room temperature, and then the solid product was filtered and washed by pressure filtration until the filtrate became pH9.5 or less. The solid thus recovered was dried at 120 ° C. for 6 hours, and then calcined at 550 ° C. for 6 hours in air.

다음으로, 상기 소성물에 대하여 상기 소성물 1 g당 10 밀리리터의 1몰/L 질산암모늄 수용액을 이용하여 60 ℃에서 4 시간의 이온 교환을 행하고, 냉각한 후, 증류수로 흡인 여과를 행하였다. 다시 상기 이온 교환, 흡인 여과 세정을 행하고, 얻어진 이온 교환물을 120 ℃에서 6 시간 건조한 후, 400 ℃에서 3 시간 소성하여 H-ZSM-5(Si-Al-Fe, Al:Fe=5:5, ZSM-5 합성시에 Fe 첨가)를 얻었다. 소성물은 ICP에 의해 SiO2/Al2O3=57.7, Al/Fe=1.11, 또한 XRD에 의해 ZSM-5 구조인 것이 확인되었다. 얻어진 H-ZSM-5(Si-Al-Fe, Al:Fe=5:5)는, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 혼합하기 전에, 500 ℃에서 3 시간 수소 환원 처리를 행하였다.Next, the calcined product was ion exchanged at 60 ° C. for 4 hours using 10 milliliters of 1 mol / L ammonium nitrate aqueous solution per 1 g of the calcined product, and cooled, followed by suction filtration with distilled water. The ion exchange and suction filtration were washed again, and the obtained ion exchanged product was dried at 120 ° C. for 6 hours, and then calcined at 400 ° C. for 3 hours to obtain H-ZSM-5 (Si-Al-Fe, Al: Fe = 5: 5. , Fe addition at the time of ZSM-5 synthesis). The fired product was confirmed to have a ZSM-5 structure by SiO 2 / Al 2 O 3 = 57.7, Al / Fe = 1.11 by XCP, and XRD. The obtained H-ZSM-5 (Si-Al-Fe, Al: Fe = 5: 5) was subjected to hydrogen reduction treatment at 500 ° C. for 3 hours before mixing with Cu—Mn spinel oxide.

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 16 g과 상기 절차에서 얻은 수소 환원 처리 완료된 H-ZSM-5(Si-Al-Fe, Al:Fe=5:5) 2 g을 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-ZSM-5(Si-Al-Fe, Al:Fe=5:5)의 혼합 촉매(질량비 8:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 활성 평가 및 내구성 평가 결과를 표 3에 나타내었다.16 g of Cu-Mn spinel oxide prepared in the same manner as in Example 1 and 2 g of H-ZSM-5 (Si-Al-Fe, Al: Fe = 5: 5) which had been subjected to the hydrogen reduction treatment obtained in the above procedure were induced. By mixing with, a mixed catalyst (mass ratio 8: 1) of Cu-Mn spinel oxide and H-ZSM-5 (Si-Al-Fe, Al: Fe = 5: 5) was obtained. Table 3 shows the results of activity evaluation and durability evaluation of the obtained catalyst.

실시예 21 (Cu-Mn 스피넬형 산화물+H-ZSM-5(Si-Al-Fe, Al:Fe=9:1, ZSM-5 합성시에 Fe 첨가) 촉매(질량비 8:1))Example 21 (Cu-Mn spinel type oxide + H-ZSM-5 (Si-Al-Fe, Al: Fe = 9: 1, Fe addition at the time of ZSM-5 synthesis) catalyst (mass ratio 8: 1))

황산알루미늄[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 99.5 질량% Al2(SO4)3·18H2O] 16.5 g(24.6 밀리몰), 질산철 9수화물[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 99 질량% Fe(NO3)3·9H2O] 2.23 g(5.47 밀리몰), 황산[와코 쥰야구 고교사 제조, 97 질량% H2SO4] 10 g(99.0 밀리몰), 테트라프로필암모늄 브로미드[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 98 질량%(CH3CH2CH2)4NBr] 26.8 g(98.9 밀리몰) 및 증류수 250 밀리리터를 혼합하고, 얻어진 균일 용액을 A액으로 하였다. B액 및 C액은 실시예 20과 동일하게 제조하였다.Aluminum sulfate [Wako Pure Chemical Kogyo manufacture, 99.5 wt% Al 2 (SO 4) 3 · 18H 2 O] 16.5 g (24.6 mmol) of ferric nitrate nonahydrate [Wako Pure Chemical Kogyo prepared, 99 mass% Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O] 2.23 g (5.47 mmol), sulfuric acid [manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 97 mass% H 2 SO 4 ] 10 g (99.0 mmol), tetrapropylammonium bromide [Wako Pure Chemical Industries, Ltd.] prepared, 98 mass% (CH 3 CH 2 CH 2 ) 4 mixed NBr] 26.8 g (98.9 mmol) and 250 ml of distilled water, which was obtained as a homogeneous solution a solution. Liquid B and liquid C were prepared in the same manner as in Example 20.

이 C액을 교반하면서, C액 중에 상기 A액 및 B액을 동시에 서서히 적하하고, 혼합하였다. 이 원료 혼합물에 황산[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 97 질량% H2SO4] 1.4 g(13.9 밀리몰)을 첨가하고 pH 9.5로 조정하였다. 이하, 실시예 20과 동일하게 제조하고, H-ZSM-5(Si-Al-Fe, Al:Fe=9:1, ZSM-5 합성시에 Fe 첨가)를 얻었다. 소성물은 ICP에 의해 SiO2/Al2O3=35.7, Al/Fe=9.11, 또한 XRD에 의해 ZSM-5 구조인 것이 확인되었다. 얻어진 H-ZSM-5(Si-Al-Fe, Al:Fe=9:1)는, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 혼합하기 전에, 500 ℃에서 3 시간 수소 환원 처리를 행하였다.While stirring this C liquid, the said A liquid and B liquid were dripped simultaneously, and mixed in C liquid. 1.4 g (13.9 mmol) of sulfuric acid (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 97 mass% H 2 SO 4 ) was added to the raw material mixture, and the pH was adjusted to 9.5. Hereinafter, it produced like Example 20 and obtained H-ZSM-5 (Si-Al-Fe, Al: Fe = 9: 1, Fe addition at the time of ZSM-5 synthesis | combination). The fired product was confirmed to have a ZSM-5 structure by SiO 2 / Al 2 O 3 = 35.7, Al / Fe = 9.11 by XCP, and XRD. The obtained H-ZSM-5 (Si-Al-Fe, Al: Fe = 9: 1) was subjected to a hydrogen reduction treatment at 500 ° C for 3 hours before mixing with Cu-Mn spinel oxide.

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 16 g과 상기 절차에서 얻은 수소 환원 처리 완료된 H-ZSM-5(Si-Al-Fe, Al:Fe=9:1) 2 g을 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-ZSM-5(Si-Al-Fe, Al:Fe=9:1)의 혼합 촉매(질량비 8:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 활성 평가 및 내구성 평가 결과를 표 3에 나타내었다.Induced 16 g of Cu-Mn spinel oxide prepared in the same manner as in Example 1 and 2 g of H-ZSM-5 (Si-Al-Fe, Al: Fe = 9: 1) which had been subjected to the hydrogen reduction treatment obtained in the above procedure. By mixing with, a mixed catalyst (mass ratio 8: 1) of Cu-Mn spinel oxide and H-ZSM-5 (Si-Al-Fe, Al: Fe = 9: 1) was obtained. Table 3 shows the results of activity evaluation and durability evaluation of the obtained catalyst.

실시예 22 (Cu-Mn 스피넬형 산화물+H-ZSM-5(Si-Al-Ni, Al:Ni=9:1, ZSM-5 합성시에 Ni 첨가) 촉매(질량비 8:1))Example 22 (Cu-Mn spinel type oxide + H-ZSM-5 (Si-Al-Ni, Al: Ni = 9: 1, Ni added at the time of ZSM-5 synthesis) catalyst (mass ratio 8: 1))

황산알루미늄[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 99.5 질량% Al2(SO4)3·18H2O] 16.5 g(24.6 밀리몰), 질산니켈 6수화물[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 98 질량% Ni(NO3)2·6H2O] 1.62 g(5.47 밀리몰), 황산[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 97% H2SO4] 10 g(99.0 밀리몰), 테트라프로필암모늄 브로미드[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 98 질량%(CH3CH2CH2)4NBr] 26.8 g(98.9 밀리몰) 및 증류수 250 밀리리터를 혼합하고, 얻어진 균일 용액을 A액으로 하였다. B액 및 C액은 실시예 20과 동일하게 제조하였다.Aluminum sulfate [Wako Pure Chemical Kogyo manufacture, 99.5 wt% Al 2 (SO 4) 3 · 18H 2 O] 16.5 g (24.6 mmol), nickel nitrate hexahydrate [Wako Pure Chemical Kogyo prepared, 98 mass% Ni (NO 3) 2 · 6H 2 O] 1.62 g (5.47 mmol), sulfuric acid [Wako Pure Chemical Kogyo produced, 97% H 2 SO 4] 10 g (99.0 mmol), tetrapropylammonium bromide [Wako Pure Chemical Kogyo Preparation , 98 mass% (CH 3 CH 2 CH 2 ) 4 NBr] 26.8 g (98.9 mmol) and 250 milliliters of distilled water were mixed to prepare a homogeneous solution as an A solution. Liquid B and liquid C were prepared in the same manner as in Example 20.

상기 C액을 교반하면서, C액 중에 상기 A액 및 B액을 동시에 서서히 적하하고, 혼합하였다. 이 원료 혼합물에 황산[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 97 질량% H2SO4] 2.4 g(23.8 밀리몰)을 첨가하고 pH9.5로 조정하였다. 이하, 실시예 20과 동일하게 제조하고, H-ZSM-5(Si-Al-Ni, Al:Ni=9:1, ZSM-5 합성시에 Ni 첨가)를 얻었다. 소성물은 ICP에 의해 SiO2/Al2O3=35.1, Al/Ni=9.06인 것이 확인되었다. 얻어진 H-ZSM-5(Si-Al-Ni, Al:Ni=9:1)는, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 혼합하기 전에, 500 ℃에서 3 시간 수소 환원 처리를 행하였다.While stirring the said C liquid, the said A liquid and B liquid were dripped simultaneously, and mixed in C liquid. 2.4 g (23.8 mmol) of sulfuric acid (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 97 mass% H 2 SO 4 ) was added to the raw material mixture, and the pH was adjusted to pH9.5. Hereinafter, it produced like Example 20 and obtained H-ZSM-5 (Si-Al-Ni, Al: Ni = 9: 1, Ni addition at the time of ZSM-5 synthesis | combination). The fired product was found to have SiO 2 / Al 2 O 3 = 35.1 and Al / Ni = 9.06 by ICP. The obtained H-ZSM-5 (Si-Al-Ni, Al: Ni = 9: 1) was subjected to a hydrogen reduction treatment at 500 ° C. for 3 hours before mixing with Cu—Mn spinel oxide.

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 16 g과 상기 절차에서 얻은 수소 환원 처리 완료된 H-ZSM-5(Si-Al-Ni, Al:Ni=9:1) 2 g을 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-ZSM-5(Si-Al-Ni, Al:Ni=9:1)의 혼합 촉매(질량비 8:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 활성 평가 결과를 표 3에 나타내었다.Induced 16 g of Cu-Mn spinel oxide prepared in the same manner as in Example 1 and 2 g of H-ZSM-5 (Si-Al-Ni, Al: Ni = 9: 1) which had been subjected to the hydrogen reduction treatment obtained in the above procedure. By mixing with, a mixed catalyst (mass ratio 8: 1) of Cu-Mn spinel oxide and H-ZSM-5 (Si-Al-Ni, Al: Ni = 9: 1) was obtained. Table 3 shows the results of activity evaluation of the obtained catalyst.

실시예 23 (Cu-Mn 스피넬형 산화물+H-ZSM-5(Si-Al-Co, Al:Co=9:1, ZSM-5 합성시에 Co 첨가) 촉매(질량비 8:1))Example 23 (Cu-Mn spinel type oxide + H-ZSM-5 (Si-Al-Co, Al: Co = 9: 1, Co addition at the time of ZSM-5 synthesis) catalyst (mass ratio 8: 1))

황산알루미늄[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 99.5 질량% Al2(SO4)3·18H2O] 16.5 g(24.6 밀리몰), 질산코발트 6수화물[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 98 질량% Co(NO3)2·6H2O] 1.62 g(5.47 밀리몰), 황산[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 97% H2SO4] 10 g(99.0 밀리몰), 테트라프로필암모늄 브로미드[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 98 질량%(CH3CH2CH2)4NBr] 26.8 g(98.9 밀리몰) 및 증류수 250 밀리리터를 혼합하고, 얻어진 균일 용액을 A액으로 하였다. B액 및 C액은 실시예 20과 동일하게 제조하였다.Aluminum sulfate [Wako Pure Chemical Kogyo manufacture, 99.5 wt% Al 2 (SO 4) 3 · 18H 2 O] 16.5 g (24.6 mmol), cobalt nitrate hexahydrate [Wako Pure Chemical Kogyo prepared, 98 wt% Co (NO 3) 2 · 6H 2 O] 1.62 g (5.47 mmol), sulfuric acid [Wako Pure Chemical Kogyo produced, 97% H 2 SO 4] 10 g (99.0 mmol), tetrapropylammonium bromide [Wako Pure Chemical Kogyo Preparation , 98 mass% (CH 3 CH 2 CH 2 ) 4 NBr] 26.8 g (98.9 mmol) and 250 milliliters of distilled water were mixed to prepare a homogeneous solution as an A solution. Liquid B and liquid C were prepared in the same manner as in Example 20.

상기 C액을 교반하면서, C액 중에 상기 A액 및 B액을 동시에 서서히 적하하고, 혼합하였다. 이 원료 혼합물에 황산[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 97 질량% H2SO4] 2.2 g(21.8 밀리몰)을 첨가하고 pH 9.5로 조정하였다. 이하, 실시예 20과 동일하게 제조하고, H-ZSM-5(Si-Al-Co, Al:Co=9:1, ZSM-5 합성시에 Co 첨가)를 얻었다. 소성물은 ICP에 의해 SiO2/Al2O3=35.9, Al/Co=9.10인 것이 확인되었다. 얻어진 H-ZSM-5(Si-Al-Co, Al:Co=9:1)는, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 혼합하기 전에, 500 ℃에서 3 시간 수소 환원 처리를 행하였다.While stirring the said C liquid, the said A liquid and B liquid were dripped simultaneously, and mixed in C liquid. 2.2 g (21.8 mmol) of sulfuric acid [Wako Pure Chemical Industries Ltd., 97 mass% H 2 SO 4 ] was added to this raw material mixture, and it adjusted to pH 9.5. Hereinafter, it manufactured like Example 20 and obtained H-ZSM-5 (Si-Al-Co, Al: Co = 9: 1, Co addition at the time of ZSM-5 synthesis | combination) was obtained. The calcined product was found to have SiO 2 / Al 2 O 3 = 35.9 and Al / Co = 9.10 by ICP. The obtained H-ZSM-5 (Si-Al-Co, Al: Co = 9: 1) was subjected to a hydrogen reduction treatment at 500 ° C for 3 hours before mixing with Cu-Mn spinel oxide.

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 16 g과 상기 절차에서 얻은 수소 환원 처리 완료된 H-ZSM-5(Si-Al-Co, Al:Co=9:1) 2 g을 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-ZSM-5(Si-Al-Co, Al:Co=9:1)의 혼합 촉매(질량비 8:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 활성 평가의 결과를 표 3에 나타내었다. 16 g of Cu-Mn spinel oxide prepared in the same manner as in Example 1 and 2 g of H-ZSM-5 (Si-Al-Co, Al: Co = 9: 1) obtained by the above-described hydrogen reduction treatment were induced. By mixing with, a mixed catalyst (mass ratio 8: 1) of Cu-Mn spinel oxide and H-ZSM-5 (Si-Al-Co, Al: Co = 9: 1) was obtained. Table 3 shows the results of the activity evaluation of the obtained catalyst.

Figure 112007035661080-PCT00003
Figure 112007035661080-PCT00003

한편, 실시예 3에서의 활성 평가 및 내구성 평가 결과도 표 3에 나타내었다. 이 결과로부터, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-ZSM-5의 혼합 촉매에 제8족 금속을 첨가함으로써 코크스 생성이 억제되어 내구성이 더욱 향상되는 것이 확인된다.On the other hand, the results of activity evaluation and durability evaluation in Example 3 are also shown in Table 3. From this result, it is confirmed that coke formation is suppressed by adding a Group 8 metal to the mixed catalyst of Cu-Mn spinel type oxide and H-ZSM-5, whereby durability is further improved.

실시예 24 (Cu-Mn 스피넬형 산화물+5 질량% La/H-ZSM-5 촉매(질량비 8:1))Example 24 (Cu-Mn spinel type oxide +5 mass% La / H-ZSM-5 catalyst (mass ratio 8: 1))

질산란탄 6수화물[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 99.9% La(NO3)3·6H2O] 1.64 g(3.380 밀리몰)을 에탄올[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 99.5 질량% C2H5OH] 75 밀리리터에 용해시키고, 여기에 H-ZSM-5(지오리스트사 제조 CBV3020E) 10 g을 첨가하고, 30 ℃ 온욕 중에서 증발기로 에탄올을 비산 제거하고, 40 ℃에서 하룻밤 건조한 후, 추가로 120 ℃에서 3 시간 건조하고, 500 ℃에서 10 시간 소성을 행하여 5 질량% La/H-ZSM-5를 얻었다.1.64 g (3.380 mmol) of lanthanum nitrate hexahydrate [manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 99.9% La (NO 3 ) 3 .6H 2 O] to ethanol [manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 99.5 mass% C 2 H 5 OH] It was dissolved in 75 milliliters, and 10 g of H-ZSM-5 (CBV3020E manufactured by Geolist) was added thereto, ethanol was removed by an evaporator in a 30 ° C warm bath, dried at 40 ° C overnight, and further at 120 ° C. It dried for 3 hours, baked at 500 degreeC for 10 hours, and obtained 5 mass% La / H-ZSM-5.

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 16 g과 상기 절차에서 얻은 5 질량% La/H-ZSM-5를 2 g 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 5 질량% La/H-ZSM-5의 혼합 촉매(8:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 활성 평가 및 내구성 평가 결과를 표 4에 나타내었다.16 g of Cu-Mn spinel-type oxide prepared in the same manner as in Example 1 and 5 g of 5 mass% of Cu-Mn spinel-type oxide by mixing 2 g of 5 mass% La / H-ZSM-5 obtained in the above procedure. A mixed catalyst (8: 1) of La / H-ZSM-5 was obtained. Table 4 shows the results of activity evaluation and durability evaluation of the obtained catalyst.

실시예 25 (Cu-Mn 스피넬형 산화물+5 질량% Ce/H-ZSM-5 촉매(질량비 8:1))Example 25 (Cu-Mn spinel type oxide +5 mass% Ce / H-ZSM-5 catalyst (mass ratio 8: 1))

질산세륨 6수화물[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 98 질량% Ce(NO3)3·6H2O] 1.66 g(3.91 밀리몰)을 에탄올[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 99.5 질량% C2H5OH] 75 밀리리터에 용해시키고, 여기에 H-ZSM-5(지오리스트사 제조 CBV3020E) 10 g을 첨가하고, 30 ℃ 온욕 중에서 증발기로 에탄올을 비산 제거하고, 40 ℃에서 하룻밤 건조한 후, 추가로 120 ℃에서 3 시간 건조하고, 500 ℃에서 10 시간 소성을 행하여 5 질량% Ce/H-ZSM-5를 얻었다.1.66 g (3.91 mmol) of cerium nitrate hexahydrate [manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 98 mass% Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O] was added to ethanol [manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 99.5 mass% C 2 H 5 OH ] Dissolved in 75 milliliters, 10 g of H-ZSM-5 (CBV3020E manufactured by Geolist) was added, ethanol was removed by an evaporator in a 30 ° C. warm bath, dried overnight at 40 ° C., and further 120 ° C. It dried for 3 hours, and baked at 500 degreeC for 10 hours, and obtained 5 mass% Ce / H-ZSM-5.

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 16 g과 상기 절차에서 얻은 5 질량% Ce/H-ZSM-5를 2 g 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 5 질량% Ce/H-ZSM-5의 혼합 촉매(8:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 활성 평가의 결과를 표 4에 나타내었다.16 g of Cu-Mn spinel-type oxide prepared in the same manner as in Example 1 and 5 g of 5 mass% of Cu-Mn spinel-type oxide by mixing 2 g of 5 mass% Ce / H-ZSM-5 obtained in the above procedure. A mixed catalyst (8: 1) of Ce / H-ZSM-5 was obtained. Table 4 shows the results of the activity evaluation of the obtained catalyst.

실시예 26 (Cu-Mn 스피넬형 산화물+5 질량% Sm/H-ZSM-5 촉매(질량비 8:1))Example 26 (Cu-Mn spinel type oxide +5 mass% Sm / H-ZSM-5 catalyst (mass ratio 8: 1))

질산사마륨 6수화물[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 99.5 질량% Sm(NO3)3·6 H2O] 1.56 g(3.54 밀리몰)을 에탄올[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 99.5 질량% C2H5OH] 75 밀리리터에 용해시키고, 여기에 H-ZSM-5(지오리스트사 제조, CBV3020E) 10 g을 첨가하고, 30 ℃ 온욕 중에서 증발기로 에탄올을 비산 제거하고, 40 ℃에서 하룻밤 건조한 후, 추가로 120 ℃에서 3 시간 건조하고, 500 ℃에서 10 시간 소성을 행하여 5 질량% Sm/H-ZSM-5를 얻었다.1.56 g (3.54 mmol) of samarium nitrate hexahydrate [manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 99.5 mass% Sm (NO 3 ) 3 .6 H 2 O] to ethanol [manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 99.5 mass% C 2 H 5 OH] was dissolved in 75 milliliters, and 10 g of H-ZSM-5 (Giolist Co., CBV3020E) was added thereto, ethanol was removed by an evaporator in a 30 ° C. warm bath, dried at 40 ° C. overnight, and further It dried at 120 degreeC for 3 hours, and baked at 500 degreeC for 10 hours, and obtained 5 mass% Sm / H-ZSM-5.

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 16 g과 상기 절차에서 얻은 5 질량% Sm/H-ZSM-5를 2 g 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 5 질량% Sm/H-ZSM-5의 혼합 촉매(8:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 활성 평가 결과를 표 4에 나타내었다. 16 g of Cu-Mn spinel-type oxide prepared in the same manner as in Example 1 and 5 g of 5 mass% of Cu-Mn spinel-type oxide by mixing 2 g of 5 mass% Sm / H-ZSM-5 obtained in the above procedure. A mixed catalyst (8: 1) of Sm / H-ZSM-5 was obtained. Table 4 shows the results of the activity evaluation of the obtained catalyst.

실시예 27 (Cu-Mn 스피넬형 산화물+1 질량% La/H-ZSM-5 촉매(질량비 2:1))Example 27 (Cu-Mn spinel type oxide +1 mass% La / H-ZSM-5 catalyst (mass ratio 2: 1))

질산란탄 6수화물[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 99.9% La(NO3)3·6H2O] 0.32 g(0.73 밀리몰)을 에탄올[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 99.5 질량% C2H5OH] 75 밀리리터에 용해시키고, 여기에 H-ZSM-5(지오리스트사 제조 CBV3020E) 10 g을 첨가하고, 30 ℃ 온욕 중에서 증발기로 에탄올을 비산 제거하고, 40 ℃에서 하룻밤 건조한 후, 추가로 120 ℃에서 3 시간 건조하고, 500 ℃에서 10 시간 소성을 행하여 1 질량% La/H-ZSM-5를 얻었다.0.32 g (0.73 mmol) of lanthanum nitrate hexahydrate [manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 99.9% La (NO 3 ) 3 .6H 2 O] to ethanol [manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 99.5 mass% C 2 H 5 OH] It was dissolved in 75 milliliters, and 10 g of H-ZSM-5 (CBV3020E manufactured by Geolist) was added thereto, ethanol was removed by an evaporator in a 30 ° C warm bath, dried at 40 ° C overnight, and further at 120 ° C. It dried for 3 hours, baked at 500 degreeC for 10 hours, and obtained 1 mass% La / H-ZSM-5.

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 10 g과 상기 절차에서 얻은 1 질량% La/H-ZSM-5를 5 g 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 1 질량% La/H-ZSM-5의 혼합 촉매(2:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 활성 평가 결과를 표 4에 나타내었다.1 mass% of Cu-Mn spinel-type oxide by mixing 10 g of Cu-Mn spinel-type oxide prepared in the same manner as in Example 1 with 5 g of 1 mass% La / H-ZSM-5 obtained in the above procedure. A mixed catalyst (2: 1) of La / H-ZSM-5 was obtained. Table 4 shows the results of the activity evaluation of the obtained catalyst.

실시예 28 (Cu-Mn 스피넬형 산화물+10 질량% La/H-ZSM-5 촉매(질량비 2:1))Example 28 (Cu-Mn spinel type oxide +10 mass% La / H-ZSM-5 catalyst (mass ratio 2: 1))

질산란탄 6수화물[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 99.9% La(NO3)3·6H2O] 3.47 g(8.02 밀리몰)을 에탄올[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 99.5 질량% C2H5OH] 75 밀리리터에 용해시키고, 여기에 H-ZSM-5(지오리스트사 제조 CBV3020E) 10 g을 첨가하여, 30 ℃ 온욕 중에서 증발기로 에탄올을 비산 제거하고, 40 ℃에서 하룻밤 건조한 후, 추가로 120 ℃에서 3 시간 건조하고, 500 ℃에서 10 시간 소성을 행하여 10 질량% La/H-ZSM-5를 얻었다.3.47 g (8.02 mmol) of lanthanum nitrate hexahydrate [manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 99.9% La (NO 3 ) 3 .6H 2 O] to ethanol [manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 99.5 mass% C 2 H 5 OH] It was dissolved in 75 milliliters, and 10 g of H-ZSM-5 (CBV3020E manufactured by Geolist Co., Ltd.) was added thereto, and ethanol was removed by an evaporator in a 30 ° C warm bath, dried overnight at 40 ° C, and further at 120 ° C. It dried for 3 hours, baked at 500 degreeC for 10 hours, and obtained 10 mass% La / H-ZSM-5.

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 10 g과 상기 절차에서 얻은 10 질량% La/H-ZSM-5를 5 g 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 10 질량% La/H-ZSM-5의 혼합 촉매(2:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 활성 평가 결과를 표 4에 나타내었다. 10 mass% of Cu-Mn spinel-type oxide by mixing 10 g of Cu-Mn spinel-type oxide prepared in the same manner as in Example 1 with 10 g of 10 mass% La / H-ZSM-5 obtained in the above procedure with 5 g induction. A mixed catalyst (2: 1) of La / H-ZSM-5 was obtained. Table 4 shows the results of the activity evaluation of the obtained catalyst.

실시예 29 (Cu-Mn 스피넬형 산화물+5 질량% La/H-ZSM-5 촉매(질량비 2:1))Example 29 (Cu-Mn spinel type oxide +5 mass% La / H-ZSM-5 catalyst (mass ratio 2: 1))

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 10 g과 실시예 24와 동일하게 하여 제조한 5 질량% La/H-ZSM-5를 5 g 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 5 중량% La/H-ZSM-5의 혼합 촉매(2:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 활성 평가 결과를 표 4에 나타내었다.Cu-Mn spinel type by mixing 10 g of Cu-Mn spinel oxide prepared in the same manner as in Example 1 and 5 mass% La / H-ZSM-5 prepared in the same manner as in Example 24 with 5 g induction A mixed catalyst (2: 1) of an oxide and 5 wt% La / H-ZSM-5 was obtained. Table 4 shows the results of the activity evaluation of the obtained catalyst.

실시예 30 (Cu-Mn 스피넬형 산화물+5 질량% La/H-ZSM-5 촉매(질량비 2:1 수용액 함침))Example 30 (Cu-Mn spinel type oxide +5 mass% La / H-ZSM-5 catalyst (mass ratio 2: 1 aqueous solution impregnation))

질산란탄 6수화물[와코 쥰야쿠 고교사 제조, 99.9% La(NO3)3·6H2O] 3.28 g(7.59 밀리몰)을 증류수 11 밀리리터에 용해시키고, H-ZSM-5(지오리스트사 제조 CBV3020E) 20 g에 함침하고, 120 ℃에서 3 시간 건조한 후, 500 ℃에서 10 시간 소성을 행하여 5 중량% La/H-ZSM-5를 제조하였다. 3.28 g (7.59 mmol) of lanthanum nitrate hexahydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 99.9% La (NO 3 ) 3 .6H 2 O) was dissolved in 11 milliliters of distilled water, and H-ZSM-5 (CBV3020E manufactured by Geolist) ) 20 g was dried, dried at 120 ° C. for 3 hours, and calcined at 500 ° C. for 10 hours to prepare 5% by weight of La / H-ZSM-5.

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 10 g과 상기 절차에서 얻은 5 질량% La/ZSM-5를 5 g 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 5 중량% La/H-ZSM-5의 혼합 촉매(2:1, 수용액 함침)를 얻었다. 얻어진 촉매의 활성 평가 결과를 표 4에 나타내었다.10 g of Cu-Mn spinel-type oxide prepared in the same manner as in Example 1 and 5 mass% La / ZSM-5 obtained in the above procedure were mixed with 5 g induction, thereby yielding 5 wt% La / A mixed catalyst (2: 1, aqueous solution impregnation) of H-ZSM-5 was obtained. Table 4 shows the results of the activity evaluation of the obtained catalyst.

실시예 31 (Cu-Mn 스피넬형 산화물+5 질량% Ce/H-ZSM-5 촉매(질량비 2:1))Example 31 (Cu-Mn spinel type oxide +5 mass% Ce / H-ZSM-5 catalyst (mass ratio 2: 1))

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 10 g과 실시예 25와 동일하게 하여 제조한 5 질량% Ce/H-ZSM-5를 5 g 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 5 질량% Ce/H-ZSM-5의 혼합 촉매(2:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 활성 평가 결과를 표 4에 나타내었다.Cu-Mn spinel type by mixing 10 g of Cu-Mn spinel oxide prepared in the same manner as in Example 1 and 5 mass% Ce / H-ZSM-5 prepared in the same manner as in Example 25 with 5 g induction A mixed catalyst (2: 1) of an oxide and 5 mass% Ce / H-ZSM-5 was obtained. Table 4 shows the results of the activity evaluation of the obtained catalyst.

실시예 32 (Cu-Mn 스피넬형 산화물+5 질량% Sm/H-ZSM-5 촉매(질량비 2:1))Example 32 (Cu-Mn spinel type oxide +5 mass% Sm / H-ZSM-5 catalyst (mass ratio 2: 1))

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 10 g과 실시예 26과 동일하게 하여 제조한 5 질량% Sm/H-ZSM-5를 5 g 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 5 질량% Sm/H-ZSM-5의 혼합 촉매(2:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 활성 평가 결과를 표 4에 나타내었다.Cu-Mn spinel type by mixing 10 g of Cu-Mn spinel oxide prepared in the same manner as in Example 1 with 5 mass% Sm / H-ZSM-5 prepared in the same manner as in Example 26 A mixed catalyst (2: 1) of an oxide and 5 mass% Sm / H-ZSM-5 was obtained. Table 4 shows the results of the activity evaluation of the obtained catalyst.

실시예 33 (Cu-Mn 스피넬형 산화물+5 질량% La/H-ZSM-5 촉매(질량비 1:1))Example 33 (Cu-Mn spinel type oxide +5 mass% La / H-ZSM-5 catalyst (mass ratio 1: 1))

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 10 g과 실시예 24와 동일하게 하여 제조한 5 질량% La/H-ZSM-5를 10 g 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 5 질량% La/H-ZSM-5의 혼합 촉매(1:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 활성 평가 결과를 표 5에 나타내었다.Cu-Mn spinel type by mixing 10 g of Cu-Mn spinel oxide prepared in the same manner as in Example 1 and 5 mass% La / H-ZSM-5 prepared in the same manner as in Example 24 with 10 g induction A mixed catalyst (1: 1) of an oxide and 5 mass% La / H-ZSM-5 was obtained. Table 5 shows the results of the activity evaluation of the obtained catalyst.

실시예 34 (Cu-Mn 스피넬형 산화물+5 질량% Ce/H-ZSM-5 촉매(질량비 1:1))Example 34 (Cu-Mn spinel type oxide +5 mass% Ce / H-ZSM-5 catalyst (mass ratio 1: 1))

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 10 g과 실시예 25와 같이 하여 제조한 5 질량% Ce/H-ZSM-5를 10 g 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 5 질량% Ce/H-ZSM-5의 혼합 촉매(1:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 활성 평가 결과를 표 5에 나타내었다.Cu-Mn spinel oxide prepared by mixing 10 g of Cu-Mn spinel oxide prepared in the same manner as in Example 1 with 5 mass% Ce / H-ZSM-5 prepared in the same manner as in Example 25 with 10 g induction. And 5 mass% Ce / H-ZSM-5 mixed catalyst (1: 1) were obtained. Table 5 shows the results of the activity evaluation of the obtained catalyst.

실시예 35 (Cu-Mn 스피넬형 산화물+5 질량% Sm/H-ZSM-5 촉매(질량비 1:1))Example 35 (Cu-Mn spinel type oxide +5 mass% Sm / H-ZSM-5 catalyst (mass ratio 1: 1))

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 10 g과 실시예 26과 동일하게 하여 제조한 5 질량% Sm/H-ZSM-5를 10 g 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 5 질량% Sm/H-ZSM-5의 혼합 촉매(1:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 활성 평가 결과를 표 5에 나타내었다.Cu-Mn spinel type by mixing 10 g of Cu-Mn spinel oxide prepared in the same manner as in Example 1 with 5 mass% Sm / H-ZSM-5 prepared in the same manner as in Example 26 A mixed catalyst (1: 1) of an oxide and 5 mass% Sm / H-ZSM-5 was obtained. Table 5 shows the results of the activity evaluation of the obtained catalyst.

실시예 36 (Cu-Mn 스피넬형 산화물+H-ZSM-5 촉매(질량비 1:1))Example 36 (Cu-Mn spinel type oxide + H-ZSM-5 catalyst (mass ratio 1: 1))

실시예 1과 동일하게 하여 제조한 Cu-Mn 스피넬형 산화물 10 g과 H-ZSM-5(지오리스트사 제조 CBV3020E) 10 g을 유발로 혼합함으로써, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-ZSM-5의 혼합 촉매(1:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 활성 평가 결과를 표 5에 나타내었다. 10 g of Cu-Mn spinel oxide prepared in the same manner as in Example 1 and 10 g of H-ZSM-5 (CBV3020E manufactured by Geolist Co., Ltd.) were mixed in a mortar to thereby suppress the Cu-Mn spinel oxide and H-ZSM-5. A mixed catalyst (1: 1) was obtained. Table 5 shows the results of the activity evaluation of the obtained catalyst.

비교예 4 (Cu-Zn-Al+H-ZSM-5 촉매(질량비 8:1))Comparative Example 4 (Cu-Zn-Al + H-ZSM-5 Catalyst (Mass Ratio 8: 1))

시판되는 Cu-Zn-Al 촉매(수드 케미사 제조, MDC-3) 16 g과 H-ZSM-5(지오리스트사 제조, CBV3020E) 2 g을 유발로 혼합함으로써, Cu-Zn-Al과 H-ZSM-5의 혼합 촉매(8:1)를 얻었다. 얻어진 촉매의 활성 평가 결과를 표 5에 나타내었다. By mixing 16 g of a commercially available Cu-Zn-Al catalyst (manufactured by Sud Chemi Corporation, MDC-3) and 2 g of H-ZSM-5 (manufactured by Geolist, CBV3020E), Cu-Zn-Al and H- A mixed catalyst (8: 1) of ZSM-5 was obtained. Table 5 shows the results of the activity evaluation of the obtained catalyst.

Figure 112007035661080-PCT00004
Figure 112007035661080-PCT00004

Figure 112007035661080-PCT00005
Figure 112007035661080-PCT00005

한편, 실시예 1 및 실시예 3에서의 활성 평가 결과도 상기 표 4, 표 5에 나타내었다. 실시예 24 내지 26, 비교예 4 및 실시예 3의 결과로부터, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-ZSM-5의 혼합 촉매는 Cu-Zn-Al과 H-ZSM-5의 혼합 촉매와 비교하여 DME(디메틸에테르) 전환율이 향상되어 코킹률이 낮고, 추가로 희토류 원소를 첨가함으로써 코킹이 더욱 억제되었음이 확인되었다. 또한, 실시예 27 내지 32와 실시예 1, 실시예 33 내지 35와 실시예 36의 비교로부터, Cu-Mn 스피넬형 산화물과 H-ZSM-5의 혼합 촉매에 희토류 원소를 첨가함으로써 코킹이 억제되었음이 확인되었다.On the other hand, the results of activity evaluation in Example 1 and Example 3 are also shown in Table 4 and Table 5. From the results of Examples 24 to 26, Comparative Examples 4 and 3, the mixed catalyst of Cu-Mn spinel type oxide and H-ZSM-5 was compared with the mixed catalyst of Cu-Zn-Al and H-ZSM-5. It was confirmed that coking rate was lowered because the conversion rate of DME (dimethyl ether) was improved, and that the rare earth element was further added. In addition, from the comparison of Examples 27 to 32 with Examples 1, 33 and 35, and Example 36, coking was suppressed by adding a rare earth element to the mixed catalyst of Cu-Mn spinel oxide and H-ZSM-5. This was confirmed.

본 발명의, 구리를 포함하면서 스피넬 구조를 갖는 금속 산화물과 제올라이트를 함유하는 촉매는 구리를 포함하면서 스피넬 구조를 갖는 금속 산화물과 알루미나를 함유하는 종래의 촉매와 비교하더라도, 디메틸에테르 등의 산소 함유 탄화수소의 수증기 개질의 활성이 높고, 또한 종래의 구리계 촉매와 제올라이트의 혼합 촉매보다도 촉매 열화의 원인이 되는 코크스의 생성량이 적다. 또한, 구리를 포함하면서 스피넬 구조를 갖는 금속 산화물과 제올라이트를 함유하는 촉매에 추가로 알루미나, 또는 제8족 금속, 희토류 원소를 함유시킴으로써, 산소 함유 탄화수소의 개질에 있어서 코크스의 생성량을 보다 한층 억제할 수 있다.The catalyst containing the metal oxide and the zeolite of the present invention including copper and having a spinel structure has an oxygen-containing hydrocarbon such as dimethyl ether even when compared to a conventional catalyst containing copper and a metal oxide having a spinel structure. The activity of steam reforming is higher, and the amount of coke that causes catalyst deterioration is smaller than that of conventional mixed catalysts of copper catalysts and zeolites. In addition, by adding alumina, a Group 8 metal, and a rare earth element to the catalyst containing a metal oxide having a spinel structure and a zeolite and containing a copper, the amount of coke produced can be further suppressed in the modification of the oxygen-containing hydrocarbon. Can be.

따라서, 본 발명의 개질 촉매를 이용하여 산소 함유 탄화수소에 각종 개질을 실시하여 수소 또는 합성 가스를 장기간 안정적으로 효율적으로 제조할 수 있다. 또한, 이러한 우수한 개질 촉매를 구비한 개질기와, 상기 개질기에 의해 제조되는 수소를 연료로 하는 연료 전지를 갖는 우수한 연료 전지 시스템을 구축할 수 있다.Therefore, various reforming of the oxygen-containing hydrocarbon can be carried out using the reforming catalyst of the present invention to produce hydrogen or syngas efficiently stably for a long time. Further, an excellent fuel cell system can be constructed having a reformer having such an excellent reforming catalyst and a fuel cell fueled by hydrogen produced by the reformer.

Claims (15)

구리를 포함하면서 스피넬 구조를 갖는 금속 산화물과 제올라이트를 함유하는 것을 특징으로 하는 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매. A reforming catalyst for an oxygen-containing hydrocarbon comprising copper and a metal oxide having a spinel structure and zeolite. 제1항에 있어서, 구리를 포함하면서 스피넬 구조를 갖는 금속 산화물과 제올라이트의 함유 비율이 질량 기준으로 1:1 내지 100:1인 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매. The catalyst for reforming an oxygen-containing hydrocarbon according to claim 1, wherein the content ratio of the metal oxide and zeolite containing copper and the spinel structure is 1: 1 to 100: 1 by mass. 제1항 또는 제2항에 있어서, 구리를 포함하면서 스피넬 구조를 갖는 금속 산화물이 Cu-Mn형 스피넬인 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매. 3. The reforming catalyst of an oxygen-containing hydrocarbon according to claim 1 or 2, wherein the metal oxide containing copper and having a spinel structure is Cu-Mn type spinel. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제올라이트가 ZSM-5인 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매. The reforming catalyst of any one of claims 1 to 3, wherein the zeolite is ZSM-5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 구리를 포함하면서 스피넬 구조를 갖는 금속 산화물, 제올라이트 및 알루미나를 함유시켜 이루어지는 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매. The oxygen-reforming hydrocarbon reforming catalyst according to any one of claims 1 to 4, comprising a metal oxide, zeolite, and alumina having a spinel structure while containing copper. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제올라이트에 제8족 금속 및(또 는) 희토류 원소를 함유시켜 이루어지는 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매.The reforming catalyst for an oxygen-containing hydrocarbon according to any one of claims 1 to 5, wherein the zeolite contains a Group 8 metal and / or a rare earth element. 제6항에 있어서, 제8족 금속이 Pt, Pd, lr, Rh 및 Ru에서 선택된 1종 이상의 금속인 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매. 7. The reforming catalyst of an oxygen-containing hydrocarbon according to claim 6, wherein the Group 8 metal is at least one metal selected from Pt, Pd, lr, Rh and Ru. 제6항에 있어서, 제8족 금속이 Fe, Ni 및 Co에서 선택된 1종 이상의 금속인 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매. 7. The reforming catalyst of an oxygen-containing hydrocarbon as claimed in claim 6, wherein the Group 8 metal is at least one metal selected from Fe, Ni and Co. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 개질 촉매를 환원함으로써 얻어지는 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매. A reforming catalyst of an oxygen-containing hydrocarbon obtained by reducing the reforming catalyst according to any one of claims 1 to 8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 산소 함유 탄화수소가 디메틸에테르 및 메틸에틸에테르에서 선택된 1종 이상인 산소 함유 탄화수소의 개질 촉매.The reforming catalyst of any one of claims 1 to 6, wherein the oxygen-containing hydrocarbon is at least one selected from dimethyl ether and methyl ethyl ether. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 개질 촉매를 이용하여 산소 함유 탄화수소를 수증기 개질하는 것을 특징으로 하는 수소 또는 합성 가스의 제조 방법. The process for producing hydrogen or synthesis gas, wherein the oxygen-containing hydrocarbon is steam reformed using the reforming catalyst according to any one of claims 1 to 10. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 개질 촉매를 이용하여 산소 함유 탄화수소를 자기열 개질(autothermal reforming)하는 것을 특징으로 하는 수소 또 는 합성 가스의 제조 방법. A method for producing hydrogen or synthesis gas, wherein the oxygen-containing hydrocarbon is subjected to autothermal reforming using the reforming catalyst according to any one of claims 1 to 10. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 개질 촉매를 이용하여 산소 함유 탄화수소를 부분 산화 개질하는 것을 특징으로 하는 수소 또는 합성 가스의 제조 방법. A method for producing hydrogen or synthesis gas, wherein the oxygen-containing hydrocarbon is partially oxidized using the reforming catalyst according to any one of claims 1 to 10. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 개질 촉매를 이용하여 산소 함유 탄화수소를 이산화탄소 개질하는 것을 특징으로 하는 수소 또는 합성 가스의 제조 방법. A method for producing hydrogen or synthesis gas, wherein the oxygen-containing hydrocarbon is carbon dioxide reformed using the reforming catalyst according to any one of claims 1 to 10. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 개질 촉매를 구비하는 개질기와, 상기 개질기에 의해 제조되는 수소를 연료로 하는 연료 전지를 갖는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템. A fuel cell system comprising a reformer comprising the reforming catalyst according to any one of claims 1 to 10, and a fuel cell using hydrogen produced by the reformer as a fuel.
KR1020077010991A 2004-11-16 2005-11-14 Reforming catalyst for oxygen-containing hydrocarbon, method for producing hydrogen or synthesis gas using same, and fuel cell system KR20070084220A (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2004-00331422 2004-11-16
JP2004331422 2004-11-16
JPJP-P-2005-00276270 2005-09-22
JP2005276270 2005-09-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20070084220A true KR20070084220A (en) 2007-08-24

Family

ID=36407070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020077010991A KR20070084220A (en) 2004-11-16 2005-11-14 Reforming catalyst for oxygen-containing hydrocarbon, method for producing hydrogen or synthesis gas using same, and fuel cell system

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JPWO2006054527A1 (en)
KR (1) KR20070084220A (en)
TW (1) TW200633777A (en)
WO (1) WO2006054527A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4965945B2 (en) * 2006-09-15 2012-07-04 株式会社東芝 Hydrogen production catalyst, hydrogen production apparatus, and hydrogen production method
JP5428103B2 (en) * 2007-02-21 2014-02-26 国立大学法人 大分大学 Catalyst for low-temperature hydrogen production, its production method and hydrogen production method
JP7028868B2 (en) 2016-10-17 2022-03-02 サビック グローバル テクノロジーズ ベスローテン フェンノートシャップ Process for producing BTX from C5-C12 hydrocarbon mixture
WO2023199557A1 (en) * 2022-04-15 2023-10-19 古河電気工業株式会社 Catalyst for liquefied petroleum gas synthesis, and method for producing liquefied petroleum gas

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4022615B2 (en) * 2002-05-01 2007-12-19 独立行政法人産業技術総合研究所 Catalyst for water gas shift reaction and methanol steam reforming reaction

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006054527A1 (en) 2006-05-26
TW200633777A (en) 2006-10-01
JPWO2006054527A1 (en) 2008-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5421770B2 (en) Catalyst precursor material and catalyst using the same
KR101280200B1 (en) Reforming catalyst for hydrocarbon, method for producing hydrogen using such reforming catalyst, and fuel cell system
JP2008221200A (en) Reforming catalyst of oxygen-containing hydrocarbon, manufacturing method of hydrogen or synthetic gas using it and fuel cell system
KR101016891B1 (en) Oxyhydrocarbon reforming catalyst, process for producing hydrogen or synthetic gas therewith and fuel cell system
WO2006101079A1 (en) Desulfurizing agent and method of desulfurization with the same
KR20070084220A (en) Reforming catalyst for oxygen-containing hydrocarbon, method for producing hydrogen or synthesis gas using same, and fuel cell system
US6916458B2 (en) Process for producing hydrogen-containing gas
JP4724973B2 (en) Dimethyl ether reforming catalyst and method for producing hydrogen-containing gas using the catalyst
JP2004344721A (en) Reforming catalyst for oxygen -containing hydrocarbon, method for producing hydrogen or synthesis gas using it and fuel cell system
EP1312412A2 (en) Process for producing hydrogen-containing gas
US11795055B1 (en) Systems and methods for processing ammonia
KR101486095B1 (en) Catalyst for reforming oxygen-containing hydrocarbon, and hydrogen or synthetic gas production method and fuel cell system using the catalyst
JP3796745B2 (en) CO selective oxidation catalyst in hydrogen gas, method for producing the same, and method for removing CO in hydrogen gas
JP4328941B2 (en) Method for producing hydrogen-containing gas
JP2010005498A (en) Co modification catalyst for dss operation of fuel cell, method of manufacturing the same, and fuel cell system
JP2006043587A (en) Reforming catalyst of oxygen-containing hydrocarbon, reforming method of oxygen-containing hydrocarbon using it, and fuel cell system
JP4335505B2 (en) Dimethyl ether reforming catalyst and dimethyl ether reforming system
JP2009119307A (en) Catalyst regeneration method
US11866328B1 (en) Systems and methods for processing ammonia
JP4815231B2 (en) Dimethyl ether steam reforming catalyst and method for producing hydrogen-containing gas using the same
JP4106519B2 (en) Method for producing hydrogen-containing gas
JP2002059005A (en) Methanol modifying catalyst, method for manufacturing the same and methanol modifying method
JP2008279357A (en) Carbon monoxide selective oxidation catalyst and its manufacturing method
JP4359748B2 (en) Method for producing hydrogen-containing gas
JP2007137749A (en) Apparatus for producing hydrogen from oxygen-containing hydrocarbon compound, method for producing hydrogen using the producing apparatus and fuel cell system

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid