JP2003526590A - 水素含有ガス流の生産プロセスとそのための触媒 - Google Patents

水素含有ガス流の生産プロセスとそのための触媒

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JP2003526590A JP2000579529A JP2000579529A JP2003526590A JP 2003526590 A JP2003526590 A JP 2003526590A JP 2000579529 A JP2000579529 A JP 2000579529A JP 2000579529 A JP2000579529 A JP 2000579529A JP 2003526590 A JP2003526590 A JP 2003526590A
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Abstract

(57)【要約】 水蒸気改質が水蒸気改質触媒(望ましくは粒子支持材に支持されるもの)の使用で達成され、このような支持触媒はコーティングとしてまたはメッシュのすきまに捕捉されたメッシュに支持される。選択肢として、メッシュは水蒸気改質触媒から形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】
本出願は1998年11月5日出願された合衆国暫定出願番号第60/107
,127号の優先権を主張する。
【0002】 本発明は炭化水素供給材料の触媒改質による水素含有ガスの生産に関する。
【0003】
【背景技術】
水素含有ガスを生産する炭化水素供給材料の触媒改質において、一般にこのよ
うな改質は例えば水蒸気およびまたは二酸化炭素、とりわけ適切な改質触媒の存
在下では水蒸気の使用で達成される。一般に、このような供給材料はメタンと妥
協し、また水素含有ガスは水素と一酸化炭素を含んでおり、このようなガスはし
ばしば従来の技術では「合成ガス」として引用される。
【0004】 水蒸気改質反応は吸熱性であり、平衡が水素の生産を促進するために高温で運
転される。吸熱改質反応で必要とされる熱は供給材料を予熱しまた改質プロセス
の間加熱することにより供給される。とりわけ改質反応は従来技術で水蒸気改質
装置としてしばしば引用される改質装置で達成される。一般に水蒸気改質装置は
管が加熱炉で加熱される管式反応器である。しかし他の反応器構成も、例えば非
加熱管式反応器または予熱断熱充填層などで可能である。
【0005】
【発明の開示】
本発明は炭化水素供給材料を合成ガスに転換するための水蒸気改質プロセスを
改良することに指向する。
【0006】 本発明の一つの見地に従って、合成ガス(水素を含みまた一酸化炭素も含むガ
ス)は水蒸気改質触媒の存在下で水蒸気と炭化水素、炭化水素が望ましくはメタ
ンである炭化水素とを反応させて生産され、ここで水蒸気改質触媒はメッシュま
たはメッシュ状材料に支持され、または触媒がメッシュの形態にあり、すなわち
メッシュが触媒材料で作られる。
【0007】 「メッシュに支持される」という用法は、メッシュの上での触媒のコーティン
グならびにメッシュのすきまでの触媒の捕捉を含む。望ましい実施例でメッシュ
に支持される触媒は、メッシュ上で支持される支持水蒸気改質触媒で粒子支持材
に支持される水蒸気改質触媒よりなる。
【0008】 より詳細には、メッシュ状材料は繊維またはワイヤ、例えばワイヤメッシュま
たは繊維メッシュ、金属フェルトまたは金属ガーゼ、金属繊維フィルターその他
より成る。メッシュ状構造は単層、例えば編みワイヤ構造または織ワイヤ構造よ
りなり、あるいは一つ以上の層のワイヤを含み、また望ましくは材料の三次元網
状組織を形成するために複数の層のワイヤより成る。望ましい実施例において、
支持構造は層で無作為に配向された繊維の複数の層よりなる。1個またはそれ以
上の金属は金属メッシュを生産するのに使用される。選択肢として、メッシュ繊
維は金属のみよりもまたは金属と組合せた金属以外の材料から形成されるあるい
はそれを含むことができる。それは炭素または金属酸化物あるいはセラミックで
ある。望ましい実施例において、メッシュは金属を含む。メッシュが触媒を支持
する場合、メッシュを形成する材料は望ましくは水蒸気改質と関連して非触媒的
である。前に記載の通り、ある実施例では、メッシュを構成する材料は水蒸気改
質触媒である。
【0009】 メッシュ状構造が材料の三次元網状組織を形成する繊維の複数の層よりなる望
ましい実施例においては、そのような支持材の厚みは少なくとも5ミクロンであ
り、また一般に10ミリメートルを越えない。望ましい実施例に基づいて、網状
組織の厚みは少なくとも50ミクロンであり、望ましくは少なくとも100ミク
ロンであり一般に2ミリメートルを越えない。
【0010】 一般に繊維の複数の層を形成する繊維の厚みまたは径は約500ミクロン以下
であり、望ましくは約150ミクロン以下であり、より望ましくは約30ミクロ
ン以下である。望ましい実施例において、繊維の厚みまたは径は約8ミクロン乃
至約25ミクロンである。
【0011】 三次元メッシュ状構造は合衆国特許番号5,304,330号;5,080,
962号,5,102,745号,あるいは5,096,663号に記載の通り
生産される。しかしこのようなメッシュ状構造は前記特許に記載のもの以外の手
順で形成できることも理解されねばならない。
【0012】 メッシュ状構造が粒子支持材上で水蒸気改質触媒を支持する望ましい実施例に
おいては、粒子触媒支持材は多孔支持材であり、また望ましい実施例においては
、1m2/g以上の表面積を持ち、また望ましくは5m2/gの表面積を持つ。殆
んどの場合、表面積は100m2/gを越えることはない。表面積はブルナウア
ー・エメットおよびテラー(BET)法で測定される。支持材は耐熱性の多孔支
持材である、そのような支持材の代表的例としては、アルミナ、炭化ケイ素、シ
リカ、ジルコニア、チタニア、アルミン酸カルシウム、アルミン酸チタン酸カル
シウム、シリカ/アルミナ支持材等の多孔支持材である。
【0013】 水蒸気改質触媒が支持される触媒支持材は粒子形態にある支持材である(その
ような支持触媒はメッシュ状構造に支持される)。ここで使用される粒子という
用語は球形粒子、細長粒子、繊維等を含む。一般に粒子支持材は少なくとも0.
5ミクロンで20ミクロン以下の平均粒子径を持ち、もち論より大きな粒子も使
用できる。ある場合には、粒子径は0.002ミクロン並の小さなものもある。
支持粒子が捕捉されると、粒子は300μm以下となり、望ましくは200μm
以下であり、もっと望ましくは100μm以下である。触媒をメッシュにコーテ
ィングする時、殆んどの場合粒子支持材は10ミクロンを越えない。
【0014】 水蒸気触媒改質は従来の技術の型のものである。一般に、このような触媒はア
ルカリ金属などの助触媒ありまたはなしでニッケル、ルテニウムまたはロジウム
などを含む。
【0015】 本発明の一見地に従って、(支持材ありまたはなしで)水蒸気改質触媒は、メ
ッシュ、触媒およびもし存在するならは粒子支持材に基づきすべて重量%で少な
くとも5%で望ましくは少なくとも10%の量で、また一般に60%を越えずよ
り一般には50%を越えない触媒量でメッシュ状構造に支持される。
【0016】 本発明の一実施例において、水蒸気改質触媒から形成され、およびまたは水蒸
気改質触媒のための支持材として機能する(メッシュ状構造は望ましくは粒子支
持材で支持される水蒸気改質触媒を支持する)メッシュ状構造は、水蒸気改質管
で触媒上を流動するガス相の乱流を提供する成形構造充填物の形態にある。メッ
シュ構造は乱流の増加を提供するために適当な波形を配設される。選択肢として
、メッシュ状構造は乱流を提供するためにタブまたは渦発生器を含む。乱流発生
器の存在は半径(および縦)方向での混合を可能にし、また従来公知のプロセス
と比較して壁面での熱伝導の改良を可能にする。
【0017】 これは壁に接触する構造に乱流発生器を加えて実行することができる。例えば
構造充填物は1個またはそれ以上のシートのロールのようなモジュールの形態を
とることができ、これはモジュールにあるチャンネルが管の縦方向をたどるよう
に反応器の管に配置される。ロールは平形、波形、波状またはそれらを組合せた
シートよりなることができ、またシートは混合を増すためにひれまたは穴を含む
ことができる。シートはまた管のサイズに正確に適合する平形シートで分離され
、また溶接、ワイヤ、円筒形平形シートまたはそれらの組合せにより保持される
波形ストリップに形成することができる。
【0018】 水蒸気改質触媒から形成されあるいは(水蒸気改質触媒で粒子支持材に指示さ
れまたは支持されない)水蒸気改質触媒を支持するメッシュは構造シートとして
以外の形態で採用されることも理解されねばならない。例えば、メッシュはリン
グ、粒子、リボン等に形成され、更に充填層として管に採用される。一つの実施
例において、粒子の寸法は従来公知の充填層粒子のものよりもより小さい。かく
して、構造充填物として使用されまたはされないに拘らずメッシュ上の支持触媒
は望ましくは充填層として採用される。
【0019】 メッシュ状構造で支持される水蒸気改質触媒はメッシュ状構造を形成し、およ
びまたはメッシュ状構造のすきまに存在し保持されるワイヤまたは繊維へのコー
ティングとしてメッシュ状構造に存在する。
【0020】 一つの実施例では、粒子支持材に支持される水蒸気改質触媒がメッシュへのコ
ーティングとして存在する場合、メッシュは始めは粒子支持材と共にコーティン
グされ、続けてメッシュへのコーティングとして存在する粒子支持材に対する水
蒸気改質触媒の追加が行われる。選択肢として粒子支持材で支持される触媒はメ
ッシュにコーティングされる。触媒ありまたはなしでの粒子支持材は各種の方法
、例えば浸漬または噴霧などによりメッシュにコーティングされる。
【0021】 支持触媒粒子は、コーティング組成物がメッシュ状構造に入りまたは吐出する
ようにしおよびメッシュ構造の内部および外部の両方で多孔コーティングを形成
するような条件の下で液に分散された粒子を含む(望ましくはコーティング浴の
形で)液状コーティング組成物にメッシュ状構造を接触することによりメッシュ
状構造に適用される。
【0022】 選択肢として、メッシュ状構造は活性触媒を含む粒子支持材でコーティングさ
れ、またはメッシュ状構造は触媒前駆物質の粒子でコーティングされる。
【0023】 望ましい実施例において、液状コーティング組成物は175センチストーク以
下の動粘性率と300ダイン/cm以下の表面張力を持つ。
【0024】 一つの実施例で、支持触媒または触媒支持材は浸漬コーティングによりメッシ
ュにコーティングされる。望ましい実施例では、三次元メッシュ状材料がコーテ
ィングの前に酸化され、例えば大気中で300℃乃至700℃の温度で加熱され
る。ある場合には、もしもメッシュ状材料が有機材料で汚染される場合には、メ
ッシュ状材料は例えばアセトンなどの有機溶媒で洗浄するように酸化の前に清浄
化される。
【0025】 コーティング浴は望ましくは粒子が分散される有機溶媒と水との混合溶媒シス
テムである。溶媒システムの極性は触媒の高い溶解度を防ぎまたコーティングの
ための良質のスラリを得るために、望ましくは水の極性よりも低いものである。
溶媒システムは水、アミド、エステル、およびアルコールの混合物である。コー
ティング浴の動粘性率は望ましくは175センチストーク以下でありまたその表
面張力は望ましくは300ダイン/cm以下である。
【0026】 望ましい本発明の実施例で、コーティングされるメッシュ状構造は金属ワイヤ
または繊維を含み、コーティングされる金属ワイヤまたは繊維は「化学における
進歩、43巻、接触角・湿潤度と付着力、アメリカン・ケミカル・ソサイエティ
、1964年」に記載の方法で定義されるように、その表面張力が50ダイン/
cm以上になるようなやり方で選択され処理される。
【0027】 金属繊維を含むメッシュ状構造をコーティングする際に、液状コーティング組
成物はT・C.パットン「塗料流動性と顔料分散」第2販、ワイリー・インター
サイエンス、1979年、223ページに記載されるように毛管法での測定で約
50乃至300ダイン/cmより望ましくは約50乃至150ダイン/cmの表
面張力を持つ。同じく液状コーティング組成物は、P・Cヒーメンズ「コロイド
の原理と界面化学」第2販、マーセル・デッカー・インコーポレイテッド、19
86年、182ページに記載されるように細管粘度計での測定で175センチス
トーク以下の動粘性率を持つ。
【0028】 このような一実施例で、コーティングされる金属の表面張力は液状コーティン
グ組成物の粘度と表面張力とで調整され、そのため液状コーティング組成物はメ
ッシュ状構造への粒子コーティングを生産するために構造の内部に取り込まれる
。コーティングされる金属は、液がメッシュの内部に液の自発的湿潤性と浸透を
得るために、50ダイン/cm以上、望ましくは液状コーティング組成物の表面
張力以上の表面張力を持っている。
【0029】 コーティングされる構造の金属が望ましい表面張力を持たない場合には、構造
は望ましい表面張力を産出するように熱処理される。
【0030】 液状コーティング組成物は構造への粒子コーティングの付着力を生じさせる結
合剤または接着剤なしで調製することができる。
【0031】 コーティングされる構造の表面はコーティングを形成する表面と粒子の間の吸
引力を増加するために化学的、物理的に修飾される。例えば表面の熱処理または
化学的修飾である。
【0032】 コーティング浴の固形分は約2%乃至約50%、望ましくは約5%乃至約30
%である。
【0033】 浴はまた界面活性剤、分散剤等の添加剤を含む。一般にコーティング浴での粒
子に対する添加剤の重量比は0.0001乃至0.4でより望ましくは0.00
1乃至0.1である。
【0034】 メッシュ状材料は望ましくはメッシュ状材料をコーティング浴に1回またはそ
れ以上浸漬してコーティングし、一方浸漬と浸漬の間に乾燥またはカ焼が行われ
る浴の温度は望ましくは室温であるが、浴の液の沸点よりも十分下でなければな
らない。
【0035】 コーティングの後、複数の粒子よりなる多孔コーティングを含むメッシュ状材
料は望ましくはその材料を垂直位置において乾燥される。乾燥は望ましくは20
℃乃至150℃より望ましくは100℃乃至150℃の温度で流動ガス(大気な
ど)と接触して達成される。乾燥後、コーティングされたメッシュ状材料は例え
ば250℃乃至800℃望ましくは300℃乃至500℃、もっとも望ましくは
約400℃で望ましくはカ焼される。望ましい実施例では、温度と大気流は例え
ば亀裂、孔の閉塞等の触媒コーティングに逆に作用しない乾燥速度を産出するた
めに適切に調整される。多くの場合、より緩やかな温度が望ましい。
【0036】 形成されるコーティングの厚みは変化する。一般に厚みは少なくとも1ミクロ
ンで、また一般に100ミクロン以下である。典型的には、コーティング厚みは
50ミクロンを越えず、またより典型的には30ミクロン以下である。
【0037】 コーティングされるメッシュ材料の内部は多孔性であり、それはコーティング
が三次元網状組織内に浸透しあるいは移動することを含むことを粒子にさせるの
に十分なものとなる。かくして、三次元材料の孔径とコーティングを含む粒子の
粒子径は、材料の網状組織内部に付着できるコーティングの量と均一性、および
または網状組織でのコーティング厚みを事実上決定する。孔径が大きければ大き
いだけ本発明に基づき均一にコーティングできるコーティング厚みは大きくなる
【0038】 粒子が触媒前駆物質の形態にある場合には、製品は粒子の付着後に触媒前駆物
質を活性触媒に転換するために処理される。材料の三次元網状組織に付着する粒
子が触媒支持材である場合には、活性触媒または触媒前駆物質は次いで例えば噴
霧、浸漬、または含浸などによりそのような支持材に適用される。
【0039】 コーティング浴を使用する場合に、ある場合コーティング浴は添加剤を含む。
これらの添加剤はコーティング浴の物理的特性、とりわけ粘度と表面張力を変化
させ、そのためメッシュの浸漬の間にメッシュの浸透が起こり、メッシュの内部
と外部での均質な分布でのコーティングを得ることができる。ゾルはコーティン
グ浴の物性を変更するだけでなく、また結合剤として作用する。付着後に粒子は
乾燥されカ焼される。
【0040】 代表的な安定剤として言及されるものは、ポリマー状ポリアクリル酸、アクリ
ルアミン、有機第四アンモニウム化合物、または粒子に基づいて選択される他の
特殊混合物である。選択肢として、有機溶媒が同じ目的に使用できる。このよう
な有機溶媒の例はアルコールまたは液状パラフィンである。例えばHNO3の追加に
よるスラリのpH制御はコーティングスラリの粘度と表面張力の変化についての
もう一つの方法である。
【0041】 メッシュが金属繊維の複数の層よりなる望ましい実施例において、触媒ありま
たはなしでの粒子支持材は、1998年9月17日出願された合衆国出願連続番
号09/156,023号に記載されたように電気泳動コーティング手順により
メッシュにコーティングされる。このような手順では、ワイヤメッシュが電極の
一つとして採用され、また触媒ありまたはなしでの必要粒子径のアルミナ支持材
のような粒子触媒(望ましくはより大きな粒子のワイヤメッシュへの付着を促進
するためにゾル形態でのアルミナをふくむもの)はコーティング浴に懸濁される
。その一つが繊維の複数の層から形成されるメッシュである電極と交差して電位
が適用され、またメッシュは触媒ありまたはなしでアルミナ支持材に電気泳動で
コーティングされる。もしアルミナ支持材が触媒を含まなければ、望ましくは1
個またはそれ以上の助触媒ありまたはなしでニッケル粒子よりなる水蒸気改質触
媒が、ニッケル触媒および望ましくは1個またはそれ以上の助触媒を含む適切な
溶液に(アルミナコーティングを含む)触媒構造を浸漬しあるいは含浸させるこ
とにより触媒構造に加えられる。実施例は電気泳動コーティングによる触媒の調
製を示す。
【0042】 前に記載したように、(粒子支持材ありまたはなしでの)水蒸気改質触媒はメ
ッシュのすきまに捕捉されまたは保持されることでメッシュ材料に支持される。
例えば、無作為に配向された繊維の複数の層よりなるメッシュを生産する際に、
粒子支持材はメッシュを生産するのに使用される混合物に含まれ、それによりメ
ッシュのすきまに保持される粒子支持材を持つメッシュが生産される。例えばこ
のようなメッシュは前記の特許に記載されたように生産することができ、また適
切なアルミナ支持材がセルロースなどの繊維と結合剤を含むメッシュに加えられ
る。このように生産されたメッシュはメッシュに保持されるアルミナ粒子を含む
。メッシュに保持された粒子支持材は次いで従来公知の手順でニッケルで含浸さ
れる。
【0043】 ここで使用される「層空隙容積」という用語はメッシュが占めていない反応域
(例えば水蒸気改質触媒の管)の部分にあるオープンスペースを意味し、ここで
メッシュにある開口部または孔とメッシュ上のいずれかの触媒または粒子支持材
にある開口部または孔はメッシュにより占められていると見なされる。かくして
「層空隙容積」を定義するに際して、メッシュは閉鎖シートであると見なされま
たメッシュ上のいずれかの触媒と粒子支持材は孔がないものと見なされる。
【0044】 「メッシュ触媒空隙容積」という用語はメッシュにあるオープンスペースとメ
ッシュ上のいずれかの粒子支持材と触媒にあるオープンスペースとの合計を意味
する。
【0045】 「層空隙容積パーセント」はメッシュが100倍される反応域の部分の全量に
対する層空隙容積の比率である。
【0046】 「メッシュ触媒容積パーセント」はメッシュの全量つまり100倍されるメッ
シュ、粒子支持材および触媒(孔と開口部を含む)に対するメッシュ粒子支持材
および触媒でのオープンスペースの量の比率である。
【0047】 「メッシュ空隙容積パーセント」は100倍される(孔または開口部を含む)
メッシュ粒子支持材および触媒の全量で割ったメッシュ、粒子支持材および触媒
の空隙容積の比率である。
【0048】 本発明で採用される(メッシュ上の触媒およびまたは粒子支持材なしでの)メ
ッシュ状構造は少なくとも45%、また望ましくは少なくとも55%、より望ま
しくは少なくとも65%および更に望ましくは少なくとも約85パーセントまた
は90%のメッシュ空隙容積パーセントを持つ。一般にメッシュ空隙容積パーセ
ントは約98%を超えない。一般に、平均空隙開口部は少なくとも10ミクロン
であり、望ましくは少なくとも20ミクロンである。
【0049】 水蒸気改質反応は一般に水蒸気改質炉としてしばしば引用される管形炉で行わ
れ、この炉は炉内で適切に加熱される複数の管を含む。本発明の望ましい見地に
したがって、(水蒸気改質触媒であるワイヤメッシュの形態または粒子支持材あ
りまたはなしでの水蒸気改質触媒を支持するメッシュの形態での)メッシュ触媒
が層空隙容積パーセントが少なくとも70%になるような量で反応域(例えば炉
内の管)で採用される。大抵の場合層空隙容積パーセントは97%を越えない。
水蒸気改質触媒が粒子支持材に支持される場合には、触媒は一般に触媒と粒子支
持材に対して重量で3%乃至20%の量で粒子支持材に存在する。
【0050】 水蒸気改質は一般に少なくとも700℃の出口温度で行われ、出口温度は大抵
の場合900℃を越えない。水蒸気改質への入口温度は少なくとも500℃のオ
ーダーにあり一般に600℃を越えない。水蒸気改質触媒を含む管の出口圧力は
一般に約15乃至60バールのオーダーにあり、管を経由する圧力低下は一般に
管長の0.42バール/メートルを越えず、望ましくは0.31バール/メート
ルを越えない。水蒸気改質供給材料は一般に炭化水素(望ましくはメタン)と水
蒸気であり、炭化水素に対する水蒸気の比率は一般に少なくとも1.5であり望
ましくは一般に6:1を越えない。
【0051】 水蒸気改質反応は各種の水蒸気改質炉の一つで行われ、他のプロセス例えば水
素の量を増加し一酸化炭素成分を減少する転化反応と組合せられる。
【0052】 別個の実施例で、水蒸気改質は多段階で行われ、ここでその段階の一つで生成
される熱は他の段階で必要とされる熱を提供しまたは補充する。これは熱ガスで
加熱される管形装置でまたは断熱装置への供給材料を予備加熱する熱ガスを使用
することのどちらかで行うことができる。
【0053】 本発明は下記の実施例と関連して更に詳細に説明される。しかし発明の範囲は
それにより限定されないことは理解されねばならない。
【0054】 実施例1 ワイヤメッシュでのニッケル含有水蒸気含有触媒の小規模調合 5×5cmの支持材は12mm径のステンレススチール繊維で0.8mm厚の
金属メッシュであり、メッシュ空隙容積パーセントは90%であり、金属メッシ
ュは金属繊維の複数の層よりなる。メッシュはスラリを含む浴で垂直に配置され
る。水性スラリは約10m2/gの表面積で10重量パーセントのアルミナ触媒
支持材、0.11重量パーセントのナイアゴルTM20%アルミナゾル、0.05
5重量%の商業用塩化第四アンモニウム剤を含有する。スラリのpHは希釈HNO3
で5.5に調節された。メッシュは電源の陰極に接続され、電源の陽極に接続さ
れる2個の垂直金属電極の間で平行に配置される。5Vの電位が2分適用されそ
の間アルミナがメッシュに付着する。サンプルは大気中で500℃で60分カ焼
される。メッシュに付着する触媒支持材の量は組合されたメッシュ支持材と触媒
の重量に対して25.1パーセントである。被覆ワイヤメッシュは20重量%の
Ni(NO326H2O含有水溶液1.10gに初期湿潤点まで含浸される。含
浸サンプルはNi(NO32をNiOに転換するために大気中で525℃で60
分加熱される。カ焼の後支持材のアルミナは15重量%のNiOを含む。
【0055】 実施例2 蒸留水内でアルミニウム酸カルシウムに対し20重量パーセントの酸化ニッケ
ルが<3ミクロンの平均粒子径のスラリを得るために更にアイガーミルで粉砕さ
れた。分散剤ストックハウゼンの1%の十分の一を、0.1重量パーセントの水
で20%アルミナゾル(ナイアコールTM)が加えられ磁気攪拌器で十分に混合さ
れた。このスラリは更に浸漬コーティングのために蒸留水で10重量パーセント
まで希釈された。
【0056】 USフィルター・インコーポレイテッドのインコネル600繊維メッシュ材料
で作られた3個のモノリス構造充填物(1″径×1″長)がアセトンで洗浄され
350℃で1時間熱処理された。各構造は調合スラリに浸漬され、次いで空気ハ
ンマーで15分空気乾燥、125℃で1時間オーブン乾燥で余分のスラリが除去
された。この操作は更に4回繰返された。各浸漬後の平均重量増加はそれぞれ6
.1、11.4、16.1、21.1および24.7重量%であった。これらの
被覆モノリスは最後に合成ガス反応での検査の前に1時間400℃でカ焼された
。触媒の平均負荷は21.6重量%であった。
【0057】 実施例3 実施例1と2と同じスラリとモノリス調合の同じ手順が使用された。浸漬コー
ティング手順も、より高い触媒負荷を達成するために3個のモノリス構造に対し
2回の追加連続コーティングが行われたこと以外は同じであった。各浸漬後の重
量増加はそれぞれ6.5、12.2、17.4、22.3、25.7、29.1
および31.8重量パーセントであった。触媒負荷は500℃で1時間のカ焼の
後28.2重量%であると決定された。
【0058】 本発明は職場以内での質量輸送制約が高多孔繊維状金属メッシュの表面に触媒
のコーティングを適用することで減少することで特に有利なものである。従って
水蒸気改質触媒の量を減少してなお従来の技術のプロセスでの圧力低下がより低
くても水蒸気改質を実行することが可能となる。
【0059】 加えて、本発明は例えば望ましくは壁と接触する乱流発生器を持つ構造充填物
として、あるいは従来の技術によるプロセスで適用されるものと比較してより小
さい寸法の充填層としてメッシュを使用することにより、改良された伝熱で反応
を実行することが可能となる。特殊な熱流束で圧力低下当たりの改良された伝熱
と改良された質量輸送が水蒸気改質プロセスを低い壁温度で運転できるようにし
、それは管寿命を延長する。より低い温度は触媒でのコークス形成を減少し、従
って従来技術のプロセスより低い水蒸気/炭素比(典型的には3以下)の使用を
可能にする。これは分離費用ダウンストリームの減少を生む。高い容量活性と改
良伝熱は更に、高いメタン転換が必要とされる場合にとりわけ有用である壁を通
じての高い熱流束を可能にする。
【0060】 本発明の数多くの修飾および変形が前期の技術の光の下で可能である。従って
冒頭の請求項の範囲内で本発明は特に記載されたもの以外にも適用可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B01J 37/34 B01J 23/74 321M (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI,GB ,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID,IL, IN,IS,JP,KE,KG,KR,KZ,LC,L K,LR,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG ,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT, RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,T J,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,UZ,VN ,YU,ZA,ZW (72)発明者 プラットブート,アーウィン,エム. アメリカ合衆国,07030 ニュージャージ ー,ホーボーケン,ワシントン ストリー ト 127,アパートメント #4 (72)発明者 トラバック,ロバート,イー. アメリカ合衆国,07450 ニュージャージ ー,リッジウッド,バーテル プレイス 614 (72)発明者 バン デア プイル,ネレッケ アメリカ合衆国,07030 ニュージャージ ー,ホーボーケン,モンロー ストリート 305 Fターム(参考) 4G040 EA03 EA06 EB12 EB18 EB23 EC02 EC05 EC08 4G069 AA03 AA08 BA01B BB04B BB06B BC68A BC68B BC70A BC71A CC17 DA06 EA03X EA03Y EA12 EB15X EB15Y EB18X EB18Y FA01 FA02 FA04 FA06 FB11 FB14 FB23 FB58 FC08 4G140 EA03 EA06 EB12 EB18 EB23 EC02 EC05 EC08

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 合成ガスを生産する一つのプロセスであって、蒸気改質触媒
    で形成されるメッシュと蒸気改質触媒を支持するメッシュよりなるグループから
    選択されるメッシュの存在下で蒸気改質反応域で炭化水素と蒸気を反応させるこ
    とを含むことを特徴とするプロセス。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のプロセスであって、ここでメッシュが蒸気改
    質触媒であり、反応域が少なくとも75%で97%を越えない層空隙容積パーセ
    ントを持つことを特徴とするプロセス。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のプロセスであって、ここでメッシュが蒸気改
    質触媒を支持するメッシュであり、反応域が少なくとも70%の層空隙容積パー
    セントを持ち、またメッシュ触媒空隙容積パーセントが少なくとも50%である
    ことを特徴とするプロセス。
  4. 【請求項4】 請求項3記載のプロセスであって、ここで蒸気改質触媒が粒
    子支持材で支持され、粒子支持材はメッシュに支持されることを特徴とするプロ
    セス。
  5. 【請求項5】 請求項4記載のプロセスであって、ここで触媒と粒子支持材
    が重量で少なくとも5%の量でメッシュに存在することを特徴とするプロセス。
  6. 【請求項6】 請求項4記載のプロセスであって、ここで触媒がニッケル、
    ロジウム、ルテニウムの少なくとも1個を含むことを特徴とするプロセス。
  7. 【請求項7】 請求項6記載のプロセスであって、ここでメッシュが金属繊
    維の複数の層を含むことを特徴とするプロセス。
  8. 【請求項8】 請求項7記載のプロセスであって、ここで支持触媒がメッシ
    ュにコーティングされることを特徴とするプロセス。
  9. 【請求項9】 請求項7記載のプロセスであって、ここで支持触媒がメッシ
    ュのすきまに捕捉されることを特徴とするプロセス。
  10. 【請求項10】 請求項4記載のプロセスであって、ここで蒸気改質触媒と
    粒子支持材の組合せが触媒、粒子支持材およびメッシュに対し重量で少なくとも
    5%で60%を越えない量で存在することを特徴とするプロセス。
  11. 【請求項11】 請求項10記載のプロセスであって、ここで触媒を含む反
    応域の部分を通じる圧力低下が0.42バール/m以下であることを特徴とする
    プロセス。
  12. 【請求項12】 請求項10記載のプロセスであって、ここで触媒が触媒と
    粒子支持材の重量に対し重量で3%乃至20%の量で粒子支持材に存在すること
    を特徴とするプロセス。
  13. 【請求項13】 請求項1記載のプロセスであって、ここで蒸気改質触媒が
    メッシュに支持される粒子支持材に支持されることを特徴とするプロセス。
  14. 【請求項14】 請求項13記載のプロセスであって、ここでメッシュが構
    造充填物の形態にある事を特徴とするプロセス。
  15. 【請求項15】 請求項13記載のプロセスであって、ここで支持材の平均
    粒子径が200ミクロン以下であることを特徴とするプロセス。
  16. 【請求項16】 請求項15記載のプロセスであって、ここで支持材の平均
    粒子径が20ミクロン以下であることを特徴とするプロセス。
  17. 【請求項17】 請求項15記載のプロセスであって、ここでメッシュが少
    なくとも5ミクロンで2mm以下の厚みを持ち、また金属繊維の複数の層よりな
    ることを特徴とするプロセス。
  18. 【請求項18】 請求項17記載のプロセスであって、ここで反応域が少な
    くとも60%で97%を越えない層空隙容積パーセントを持つことを特徴とする
    プロセス。
  19. 【請求項19】 請求項18記載のプロセスであって、ここで反応域が管形
    反応域である事を特徴とするプロセス。
  20. 【請求項20】 メッシュに支持される水蒸気改質触媒を含む一つの触媒で
    あって、前記メッシュは金属繊維の複数の層を含み、前記金属繊維は30ミクロ
    ン以下の厚みを持つことをと特徴とする触媒。
  21. 【請求項21】 請求項20記載の触媒であって、ここで水蒸気改質触媒が
    粒子支持材の活性触媒と妥協し支持材がメッシュにコーティングされることを特
    徴とする触媒。
  22. 【請求項22】 請求項20記載の触媒であって、ここで粒子支持材が20
    ミクロン以下の平均粒子径を持つことを特徴とする触媒。
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