JP4163292B2 - Hydrocarbon reforming catalyst and reforming method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭化水素改質用触媒及びそれを用いる炭化水素の改質方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
炭化水素を改質することによって得られる合成ガスは、水素と一酸化炭素からなる混合ガスで、アンモニア、メタノール、酢酸等の工業製品の合成原料として広く利用されている。一般に、合成ガスは、炭化水素に触媒の存在下でスチーム及び/又は炭酸ガスを反応させることによって製造することができる(特開平5-208801号、特開平6-279003号、特開平9-168740号等)。しかしながら、この反応に於いては、その副反応として、炭素析出反応が起こって炭素が析出し、この析出炭素によって触媒被毒が生じるという問題がある。この改質反応において、貴金属を触媒金属として使用すると、Ni等の遷移金属に比べ、炭素析出が抑制され易いことは良く知られているが、この場合、貴金属が非常に高価であるため、なるべく少量の金属の担持量で十分なる反応活性を有するとともに、炭素析出活性の抑制された安価な触媒の開発が望まれていた。また、USP.5,336,655号明細書には、RhあるいはRuを担持した酸化マグネシウム、又は、RhあるいはRuを担持した酸化アルミニウムに、シリカを添加する方法が示されている。しかし、シリカ添加すると、炭化水素の炭酸ガスリフォーミングにおいて、炭素抑制の効果があるとの記載があるが、還元ガス(水素、一酸化炭素)やスチームの存在する、高温、高圧のリフォーミング条件で、シリカのような揮散し易い元素が触媒中に存在すると、反応中に揮散に伴う触媒の粉化が起こり、リアクターの閉塞等の問題が生じる。従って、本発明では、担体MgO中にシリカを添加することなく、また、MgOの酸量を規定することにより炭素析出を抑制することが可能となる。さらに、担体MgOの比表面積及び担持金属量を正確にコントロールすることにより、工業的に有用な高圧下(10kg/cm2G以上)で、リホーミング活性を十分に有し、かつ炭素析出を起こさない、実用的な触媒を得ることが可能となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、貴金属の担持量が少なく、しかも使用に際しての炭素析出量が少なく、かつ粉化を生じることのない炭化水素改質用触媒及びそれを用いる炭化水素の改質方法を提供することをその課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。即ち、本発明によれば、担体酸化マグネシウムにロジウム及び/又はルテニウムからなる触媒金属を担持させた触媒であって、(i) 酸化マグネシウムが1000℃以上の高温で焼成されたものであってその純度が99.9%wt以上であること、 (ii) 比表面積が0.01〜5m2/gであること、(iii) 酸強度(H0)が2以上の酸点のみであってその含量が0.03mmol/g以下であること、(iv) 触媒金属の担持量が、担体酸化マグネシウムに対し、10〜5000wtppmの割合であること、を特徴とする炭化水素改質用触媒が提供される。また、本発明によれば、炭化水素を触媒の存在下において500〜1200℃の温度及び10kg/cm2G以上の加圧条件下で炭酸ガス及び/又はスチームと反応させる方法において、該触媒として前記炭化水素改質用触媒を用いることを特徴とする炭化水素の改質方法が提供される。
【0005】
【発明の実施の形態】
本発明においては、触媒担体として酸化マグネシウム(以下、単にMgOとも言う)を用いる。炭素析出反応の抑制及び触媒粉化防止のためには、純度が99.9wt%以上である酸化マグネシウムを担体として使用することが必要である。鉄、ニッケルは炭素析出反応の活性金属として作用する。一方、塩素は担体不純物の鉄、アルミニウムと反応してFeCl3、AlC13等の酸触媒として作用する塩化物を形成する。従って、それらの不純物は、炭素析出反応を促進するだけでなく、活性金属の分散度を低下させるためその混入が好ましくない。また、シリカは還元ガス(水素、一酸化炭素)や水蒸気が存在する高温、高圧のリフォーミング条件で、揮散が起こり、これが原因となって、反応中に触媒の粉化が起こるため、その混入は好ましくない。このような担体MgOとしては市販品を用いることができ、その形状は特に制約されず、触媒として用いられている各種の形状、例えば、粉末状、粒状、球状、柱状、筒状等の形状であることができるが、1000℃以上の高温で焼成されていることが必要である。また、MgOとしては、水酸化マグネシウムを1000〜1500℃、好ましくは1100〜1300℃で焼成して得られたものや、炭酸マグネシウム又は塩基性炭酸マグネシウムを1000〜1500℃、好ましくは1100〜1300℃で焼成して得られたものが用いられる。
【0006】
本発明の炭化水素改質用触媒(以下、単に触媒とも言う)を調製するには、先ず、第1工程(1次焼成工程)において、MgOを1000℃以上の高温で比表面積が0.01〜5m2/gのMgOになるように焼成(1次焼成)する。市販のMgOは、通常、水酸化マグネシウムや炭酸マグネシウムを1000℃より低い温度で焼成することにより製造されているが、このようなMgOは、結晶化度が低く、高比表面積のものであり、その表面に強い酸点が多量に残存するため、その酸点上で副反応である炭素析出反応が促進され、炭素が析出し、この析出炭素によって触媒被毒が生じるという問題が起こる。これに対し、MgOを1000℃以上の高温で焼成し、結晶化度を高めると、そのMgOの表面は安定化され、強酸点を極力抑えたMgOとなる。そして、このような安定化されたMgOでは、酸強度(H0)が2以上の酸点のみを有し、その量が0.03mmol/g以下のMgOが得られる。従って、1000℃以上の高温で焼成された高結晶化度のMgOを触媒金属担持用担体として用いることにより、強酸点の発現を極力抑え、炭素析出反応が抑制され安定した活性を有する触媒を得ることが可能となる。MgOを1000℃以上の温度で1次焼成する場合、この1次焼成は、得られるMgOの比表面積が0.01〜5m2/g、好ましくは0.05〜3m2/gとなるように行う。担体MgOの比表面積が前記範囲より高くなると、触媒金属の担持量が多くなり、また、触媒の酸強度が強くなりすぎて、触媒表面の酸的特性が不満足のものとなる。一方、担体MgOの比表面積が前記範囲より小さくなると、触媒金属の担持量が少なくなりすぎて、十分な活性を有する触媒が得られなくなる。酸化マグネシウムを焼成する際の雰囲気としては、通常の空気雰囲気が使用されるが、他のガス、例えば、窒素ガス等の不活性ガスであってもよい。焼成温度は1000〜1500℃、好ましくは1100〜1300℃である。焼成時間は1時間以上、好ましくは3時間以上であり、その上限値は、特に制約されないが、通常、72時間程度である。
【0007】
前記のようにして得た担体酸化マグネシウムに対しては、第2工程(触媒金属担持工程)において、触媒金属を含む溶液を用い、平衡吸着法にて触媒金属を担持させる。前記触媒金属を含む溶液は、水溶液や有機溶媒(メタノール、アセトン等)溶液であることができる。担持温度は5〜50℃、好ましくは15〜30℃である。本発明では、触媒金属としては、ロジウム及び/又はルテニウムが用いられる。
前記担持工程では、触媒金属は溶液状で担体酸化マグネシウムに担持されるが、この場合の触媒金属は可溶性化合物の形態で用いられる。このようなものとしては、ハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩、有機酸塩(酢酸塩等)、錯塩(キレート)等が挙げられる。
担体MgOに対する触媒金属溶液の担持には、平衡吸着法が採用される。この方法は、担体を触媒溶液中に浸漬し、平衡条件下で溶液中の触媒金属を担体に吸着担持させる方法である。この場合、触媒金属を担体に担持させる時間(浸漬時間)は1時間以上、好ましくは3時間以上であり、その上限は、特に制約されないが、通常、48時間程度である。この平衡吸着法の詳細は、文献「触媒調製化学」(1980年出版、講談社サイエンティフィク、P49)に記載されている。
【0008】
前記のようにして触媒水溶液を用いて触媒金属を担体MgOに担持させる場合、その触媒水溶液のpHは8以上、好ましくは8.5以上のアルカリ領域とするのがよい。その上限値は、特に制約されないが、通常、pH13程度である。その水溶液のpH調節には、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等のアルカリ性物質が用いられる。本発明においては、担体MgOに対する触媒金属の担持量は、触媒金属換算量で、担体MgOに対して10〜5000wtppm、好ましくは100〜2000wtppmの割合に規定する。触媒金属担持量が前記範囲より多くなると、触媒コストが高くなるとともに、触媒の炭素析出活性が高くなり、触媒の使用に際し、炭素析出量が多くなる。一方、前記範囲より少ないと、十分な触媒活性が得られなくなる。触媒金属担持量の調節は、担体MgOに対して触媒金属溶液を担持する際の条件、例えば、溶液中の触媒金属濃度や、担体MgOの比表面積等によって行うことができる。
【0009】
前記のようにして、担体MgOに触媒金属を溶液状で担持させることによって得られた触媒金属担持MgOは、第3工程(乾燥工程)において、35℃以下の温度で6時間以上保持して乾燥させる。好ましい乾燥温度は10〜25℃である。乾燥時間は6時間以上であればよく、好ましくは12時間以上であり、その上限値は、特に制約されないが、通常、約72時間程度である。このような乾燥処理により、MgOからの急激な溶媒の蒸発が回避され、その結果、触媒金属は凝集することなく担体MgOに高分散状態で担持される。乾燥温度や乾燥時間が前記範囲を逸脱すると、高分散性の触媒金属を含む触媒を得ることができなくなる。
【0010】
前記のようにして得られた乾燥物は、これを第4工程(2次焼成工程)において、800℃以上の高温で1時間以上焼成(2次焼成)する。この場合、焼成雰囲気としては、通常、空気が用いられるが、他のガス(不活性ガス等)であってもよい。焼成温度は800℃以上であり、好ましくは850℃以上であり、その上限値は、特に制約されないが、通常、1100℃程度である。好ましい焼成時間は2時間以上であり、その上限値は、特に制約されないが、通常、24時間程度である。この2次焼成により、触媒金属の熱安定性が高められ、熱安定性の良い触媒を得ることができる。
【0011】
触媒コストの低減化を図るには、担体に担持させる触媒金属の担持量をできるだけ低減化させると同時に、十分な反応活性を発現するように、担体に担持された触媒金属粒子の凝集化をできるだけ抑制して微粒子することが必要となる。本発明者らの研究によれば、担体MgOの結晶化を高めてその比表面積を5m2/g以下に保持するとともに、その担体MgOに対する触媒金属の担持量を10〜5000wtppmと極く少量に保持し、かつその触媒金属を担体MgOに担持させるに際し、平衡吸着法により触媒金属を平衡条件下で長時間をかけてゆっくりと溶液状で担持させ、その担持後においては、35℃以下の温度でゆっくりと乾燥するときには、均一に担持され、炭化水素改質用触媒として十分な活性を有する安価な触媒が得られることが見出された。
【0012】
前記のようにして得られる本発明触媒において、その触媒金属担持量は、担体MgOに対して、10〜5000wtppm、好ましくは100〜2000wtppmであり、その比表面積は0.01〜5m2/g、好ましくは0.05〜3m2/gである。なお、本明細書中で触媒又は担体MgOに関して言う比表面積は「BET」法により、温度15℃で測定されたものであり、その測定装置としては、柴田科学社製の「SA−100」が用いられた。
【0013】
前記のようにして得られる本発明の触媒は、炭化水素改質用触媒として好ましい酸的性質を有する。触媒表面に強い酸点が多量に存在すると、その酸点上で副反応である炭素析出反応が促進され、炭素が析出し、この析出炭素によって触媒被毒が生じるようになる。
【0014】
本発明の触媒は、一般的には、その酸強度(H0)は2より大きい、好ましくは3.3以上の酸点のみからなり、その含量は0.03mmol/gより少なく、好ましくは0.02mmol/g以下である。酸強度(H0)の調節は、担体MgOを1次焼成する際の温度及び時間により行うことができる。本発明の触媒は、強酸点の発現が抑制され、炭素析出活性が大きく抑制されたものである。
【0015】
なお、本明細書で言う酸強度(H0)は、触媒が塩基性指示薬(B-)にプロトンを与える能力として表示され、次式で表される。
0=pKa(=pKB - H +)+log[B-]/[B-+] (1)
前記式中、KB - H +は、塩基性指示薬B-と酸性点H+Bとを反応させて、塩基性指示薬の酸性体(B-+)を生成させる反応におけるその酸性体B-+の解離定数を示す。[B-]/[B-+]は、B-とB-+の濃度比を示す。
強酸点ほど、pKB - H +の小さな指示薬をより多くプロトン化するのでそのH0値は小さくなる。
【0016】
本明細書における酸強度は以下のようにして測定されたものである。
(酸強度の測定方法)
酸強度H0(ハメット指数)関数は、酸強度関数で、触媒学会編「触媒実験ハンドブック」(1986年出版、講談社サイエンティフィク)、p.172に記載の「Benesi法」により測定されたものである。触媒にpKaが分かっている指示薬を添加し、変色すると、H0がそのpKaより小さい酸点があることを示す。塩基性分子であるブチルアミンを酸点に所定量吸着させ、pKaの異なる指示薬で滴定すると、ブチルアミンの量から酸点の数が、pKaの値から酸強度が測定できる。測定温度は室温である。
【0017】
本発明の触媒を用いて炭化水素を改質するには、触媒の存在下において、炭化水素とスチーム及び/又は二酸化炭素(CO2)とを反応させればよい。炭化水素としては、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ナフサ等の低級炭化水素が用いられるが、好ましくはメタンが用いられる。本発明においては、炭酸ガスを含む天然ガス(メタンガス)を反応原料として有利に用いることができる。
メタンと二酸化炭素(CO2)とを反応させる方法(CO2リフォーミング)の場合、その反応は次式で示される。
【化1】

Figure 0004163292
メタンとスチームとを反応させる方法(スチームリフォーミング)の場合、その反応は次式で示される。
【化2】
Figure 0004163292
CO2リフォーミングにおいて、その反応温度は500〜1200℃、好ましくは600〜1000℃であり、その反応圧力は加圧であり、5〜40kg/cm2G、好ましくは5〜30kg/cm2Gである。また、この反応を固定床方式で行う場合、そのガス空間速度(GHSV)は1,000〜10,000hr-1、好ましくは2,000〜8,000hr-1である。原料炭化水素に対するCO2の使用割合を示すと、原料炭化水素中の炭素1モル当り、CO220〜0.5モル、好ましくは10〜1モルの割合である。
スチームリフォーミングにおいて、その反応温度は600〜1200℃、好ましくは600〜1000℃であり、その反応圧力は加圧であり、1〜40kg/cm2G、好ましくは5〜30kg/cm2Gである。また、この反応を固定床方式で行う場合、そのガス空間速度(GHSV)は1,000〜10,000hr-1、好ましくは2,000〜8,000hr-1以下である。原料炭化水素に対するスチーム使用割合を示すと、原料炭化水素中の炭素1モル当り、スチーム(H2O)0.5〜5モル、好ましくは1〜2モル、より好ましくは1〜1.5モルの割合である。
本発明によりスチームリフォーミングを行う場合、前記のように、原料炭化水素の炭素1モル当りのスチーム(H2O)を2モル以下に保持しても、炭素析出を抑制して、工業的に有利に合成ガス(COとH2の混合ガス)を製造することができる。従来の場合には、原料炭化水素の炭素1モル当り2〜5モルのスチームを必要としていたことを考えると、2モル以下のスチームの使用によってリフォーミング反応を円滑に進行させ得ることは、本発明触媒の工業上の大きな利点である。
本発明の触媒は、炭化水素に、スチームとCO2の混合物を反応させる際の触媒として有利に用いられる。この場合、スチームとCO2との混合割合は特に制約されないが、一般的には、H2O/CO2モル比で、0.1〜10である。
【0018】
【実施例】
次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
[実施例1]
市販の純度99.9wt%の酸化マグネシウム(MgO)を用いて形成したMgOの1/8ペレットを空気中で1060℃で3h(時間)焼成し、これを触媒担体MgO(A)として用いた。次に、3.9wt%のRhを含むロジウム(III)アセテート水溶液に26h(時間)浸漬した。その水溶液は水酸化マグネシウム水溶液を用い、pH9.7に調整した。このようにしてRhを触媒担体MgO(A)に平衡吸着させた後、濾過して、Rhを水溶液状で吸着した触媒担体MgO(A)を得た。この場合のRh担持量は、Rh金属換算量で、担体MgO(A)に対して、3750wtppmである。次に、Rhを吸着した担体MgO(A)を空気中において35℃の温度で52h乾燥した後、空気中において850℃で2h焼成し、本発明触媒(A)を得た。この触媒(A)は、RhをRh金属として担体MgOに対し3750wtppm含有するもので、その比表面積は1.2m2/gであった。また、その酸点は、酸強度(H0)が3.3以上の酸点のみからなり、その含量は0.01mmol/gであった。
【0019】
[実施例2]
市販の純度99.9wt%の酸化マグネシウム(MgO)を用いて形成したMgOの1/8ペレットを空気中で1000℃で2h(時間)焼成し、これを触媒担体MgO(B)として用いた。次に、0.1wt%のRuを含むルテニウム(III)クロライド水溶液に19h(時間)浸漬した。その水溶液は水酸化マグネシウム水溶液を用い、pHは9.7に調整した。Ruを触媒担体MgO(B)に平衡吸着させた後、濾過して、水溶液状で吸着した触媒担体MgO(B)を得た。この場合のRu担持量は、Ru金属換算量で、担体MgO(B)に対して、125wtppmである。次に、Ruを吸着した担体MgO(B)を空気中において30℃の温度で72h乾燥した後、空気中において860℃で2.5h焼成し、本発明触媒(B)を得た。この触媒(B)は、RuをRu金属として担体MgO(B)に対し125wtppmの割合で含有するもので、その比表面積は4.8m2/gであった。また、その酸点は、酸強度(H0)が3.3以上の酸点のみからなり、その含量は0.03mmol/gであった。
【0020】
[実施例3]
市販の純度99.9wt%の酸化マグネシウム(MgO)を用いて形成したMgOの1/8ペレットを空気中で1200℃で2.5h(時間)焼成し、これを触媒担体MgO(C)として用いた。次に、2.6wt%のRhを含むロジウム(III)アセテート水溶液に26h(時間)浸漬した。その水溶液には水酸化マグネシウム水溶液を用い、pHは9.7に調整した。このようにして、Rhを触媒担体MgO(C)に平衡吸着させた後、濾過して、Rhを水溶液状で吸着した触媒担体MgO(C)を得た。この場合のRh担持量は、Rh金属換算量で、担体MgO(C)に対して、1750wtppmである。次に、Rhを吸着した担体MgO(C)を空気中において20℃の温度で34h乾燥した後、空気中において950℃で3.5h焼成し、本発明触媒(C)を得た。この触媒(C)は、RhをRh金属として担体MgOに対し1750wtppm含有するもので、その比表面積は0.2m2/gであった。また、その酸点は、酸強度(H0)が3.3以上の酸点のみからなり、その含量は0.002mmol/gであった。
【0021】
[実施例4]
市販の純度99.9wt%の酸化マグネシウム(MgO)を用いて形成したMgOの1/8ペレットを空気中で1050℃で3h(時間)焼成し、これを触媒担体MgO(D)として用いた。次に、0.54wt%のRhを含むロジウム(III)アセテート水溶液に24h(時間)浸漬した。その水溶液は水酸化マグネシウム水溶液を用い、pHは9.7に調整した。このようにして、Rhを触媒担体MgO(D)に平衡吸着させた後、濾過して、Rhを水溶液状で吸着した触媒担体MgO(D)を得た。この場合のRh担持量は、Rh金属換算量で、担体MgO(D)に対して、500wtppmである。次に、Rhを吸着した担体MgO(D)を空気中において30℃の温度で18h乾燥した後、空気中において900℃で2h焼成し、本発明触媒(D)を得た。この触媒(D)は、RhをRh金属として担体MgOに対し500wtppm含有するもので、その比表面積は2.3m2/gであった。また、その酸点は、酸強度(H0)が3.3以上の酸点のみからなり、その含量は0.02mmol/gであった。
【0022】
[実施例5]
市販の純度99.9wt%の酸化マグネシウム(MgO)を用いて形成したMgOの1/8ペレットを空気中で1200℃で2h(時間)焼成し、これを触媒担体MgO(E)として用いた。次に、7.1wt%のRuを含むルテニウム(III)クロライド水溶液に19h(時間)浸漬した。その水溶液は水酸化マグネシウム水溶液を用い、pHは9.7に調整した。このようにして、Ruを触媒担体MgO(E)に平衡吸着させた後、濾過して、Ruを水溶液状で吸着した触媒担体MgO(E)を得た。この場合のRu担持量は、Ru金属換算量で、担体MgO(E)に対して、5000wtppmである。次に、Ruを吸着した担体MgO(E)を空気中において25℃の温度で20h乾燥した後、空気中において850℃で2h焼成し、本発明触媒(E)を得た。この触媒(E)は、RuをRu金属として担体MgOに対し5000wtppm含有するもので、その比表面積は0.2m2/gであった。また、その酸点は、酸強度(H0)が3.3以上の酸点のみからなり、その含量は0.002mmol/gであった。
【0023】
[実施例6]
市販の純度99.9wt%の酸化マグネシウム(MgO)を用いて形成したMgOの1/8ペレットを空気中で1100℃で2h(時間)焼成し、これを触媒担体MgO(F)として用いた。この触媒担体MgO(F)を0.66wt%のRuを含むルテニウム(III)クロライドのメタノール溶液に24h(時間)浸漬した。このようにして、Ruを触媒担体MgO(F)に平衡吸着させた後、濾過して、Ruを溶液状で吸着した触媒担体MgO(F)を得た。この場合のRu担持量は、Ru金属換算量で、担体MgO(F)に対して、500wtppmである。次に、Ruを吸着した担体MgO(F)を空気中において35℃の温度で52h乾燥した後、空気中において800℃で2.5h焼成し、本発明触媒(F)を得た。この触媒(F)は、RuをRu金属として担体MgOに対し500wtppm含有するもので、その比表面積は1.1m2/gであった。また、その酸点は、酸強度(H0)が3.3以上の酸点のみからなり、その含量は0.01mmol/gであった。
【0024】
反応例1
実施例1で調製した触媒(A)30ccを反応器に充填し、メタンのCO2リフォーミング試験を実施した。
触媒は、予めH2気流中900℃で1h還元処理を行った後、CH4:CO2モル比=1:0.4、CH4:H2Oモル比=1:0.85の原料ガスを、圧力20kg/cm2G,温度820℃,メタン基準のGHSV=4000hr-1の条件で処理した。反応開始から5h経過後のCH4転化率は、50%(実験条件下でのCH4の平衡転化率=50%)であり、また反応開始から1200h経過後のCH4の転化率は、50%であった。
ここで、CH4の転化率は、次式で定義される。
CH4の転化率(%)=(A−B)/A×100
A:原料中のCH4モル数
B:生成物中のCH4モル数
また、前記触媒は、シリカ含有量が極く微量であるため、反応中に粉化することもなかった。
【0025】
反応例2
実施例2で調製した触媒(B)30ccを反応器に充填し、メタンのCO2リフォーミング試験を実施した。
触媒は、予めH2気流中900℃で1h還元処理を行った後、CH4:CO2モル比=1:1の原料ガスを、圧力10kg/cm2G,温度840℃,メタン基準のGHSV=5000hr-1の条件で処理した。反応開始から5h経過後のCH4転化率は、65%(実験条件下でのCH4の平衡転化率=65%)であり、また反応開始から460h経過後のCH4の転化率は、65%であった。
【0026】
反応例3
実施例3で調製した触媒(C)30ccを反応器に充填し、メタンのCO2リフォーミング試験を実施した。
触媒は、予めH2気流中900℃で1h還元処理を行った後、CH4:CO2モル比=1:1の原料ガスを、圧力20kg/cm2G,温度840℃,メタン基準のGHSV=3500hr-1の条件で処理した。反応開始から5h経過後のCH4転化率は、53%(実験条件下でのCH4の平衡転化率=53%)であり、また反応開始から250h経過後のCH4の転化率は、53%であった。
【0027】
反応例4
実施例4で調製した触媒(D)30ccを反応器に充填し、メタンのCO2リフォーミング試験を実施した。
触媒は、予めH2気流中900℃で1h還元処理を行った後、CH4:CO2モル比=1:0.4、CH4:H2Oモル比=1:0.85の原料ガスを、圧力20kg/cm2G,温度850℃,メタン基準のGHSV=4000hr-1の条件で処理した。反応開始から5h経過後のCH4転化率は、57%(実験条件下でのCH4の平衡転化率=57%)であり、また反応開始から1000h経過後のCH4の転化率は、57%であった。
【0028】
反応例5
実施例5で調製した触媒(E)30ccを反応器に充填し、メタンのCO2リフォーミング試験を実施した。
触媒は、予めH2気流中900℃で1h還元処理を行った後、CH4:CO2モル比=1:1の原料ガスを、圧力10kg/cm2G,温度870℃,メタン基準のGHSV=5000hr-1の条件で処理した。反応開始から5h経過後のCH4転化率は、71%(実験条件下でのCH4の平衡転化率=71%)であり、また反応開始から690h経過後のCH4の転化率は、71%であった。
【0029】
反応例6
実施例6で調製した触媒(F)30ccを反応器に充填し、メタンのCO2リフォーミング試験を実施した。
触媒は、予めH2気流中900℃で1h還元処理を行った後、CH4:CO2モル比=1:1の原料ガスを、圧力20kg/cm2G,温度850℃,メタン基準のGHSV=6000hr-1の条件で処理した。反応開始から5h経過後のCH4転化率は、55%(実験条件下でのCH4の平衡転化率=55%)であり、また反応開始から1000h経過後のCH4の転化率は、55%であった。
【0030】
【発明の効果】
本発明によれば、触媒金属の担持量が極く少量でありながら、炭素析出活性が著しく抑制されるとともに、反応中の触媒粉化が防止された安価な炭化水素改質用触媒を得ることができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydrocarbon reforming catalyst and a hydrocarbon reforming method using the catalyst.
[0002]
[Prior art]
Syngas obtained by reforming hydrocarbons is a mixed gas composed of hydrogen and carbon monoxide, and is widely used as a raw material for synthesizing industrial products such as ammonia, methanol, and acetic acid. In general, synthesis gas can be produced by reacting hydrocarbons with steam and / or carbon dioxide gas in the presence of a catalyst (JP-A-5-208801, JP-A-6-279003, JP-A-9-18740). Issue). However, in this reaction, as a side reaction, there is a problem that a carbon deposition reaction occurs to deposit carbon, which causes catalyst poisoning. In this reforming reaction, it is well known that when a noble metal is used as a catalyst metal, carbon deposition is more easily suppressed than a transition metal such as Ni, but in this case, the noble metal is very expensive, so Development of an inexpensive catalyst having sufficient reaction activity with a small amount of supported metal and suppressing carbon deposition activity has been desired. US Pat. No. 5,336,655 discloses a method of adding silica to magnesium oxide supporting Rh or Ru or aluminum oxide supporting Rh or Ru. However, when silica is added, carbon dioxide gas reforming of hydrocarbons has been described as having an effect of carbon suppression, but under high temperature and high pressure reforming conditions where reducing gas (hydrogen, carbon monoxide) and steam are present. When an easily volatile element such as silica is present in the catalyst, the catalyst is pulverized during the reaction, causing problems such as reactor clogging. Therefore, in the present invention, it is possible to suppress carbon deposition without adding silica to the support MgO and by regulating the acid amount of MgO. Furthermore, by precisely controlling the specific surface area of the support MgO and the amount of supported metal, it has sufficient reforming activity and carbon deposition under industrially useful high pressure (10 kg / cm 2 G or more). No practical catalyst can be obtained.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention provides a hydrocarbon reforming catalyst with a small amount of noble metal supported, a small amount of carbon deposition during use, and no pulverization, and a hydrocarbon reforming method using the same. Let that be the issue.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have completed the present invention. That is, according to the present invention, there is provided a catalyst in which a catalyst metal made of rhodium and / or ruthenium is supported on a support magnesium oxide, and (i) magnesium oxide is calcined at a high temperature of 1000 ° C. or higher. purity of at 99.9% wt or more, (ii) a specific surface area to be 0.01~5m 2 / g, be only (iii) acid strength (H 0) 2 or more acid points Provided is a hydrocarbon reforming catalyst characterized in that its content is 0.03 mmol / g or less, and (iv) the supported amount of catalyst metal is 10 to 5000 wtppm with respect to the supported magnesium oxide. Is done. Further, according to the present invention, in the method of reacting a hydrocarbon with carbon dioxide and / or steam under a pressure condition of 500 to 1200 ° C. and a pressure of 10 kg / cm 2 G or more in the presence of a catalyst, There is provided a hydrocarbon reforming method using the hydrocarbon reforming catalyst.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, magnesium oxide (hereinafter also simply referred to as MgO) is used as the catalyst carrier. In order to suppress the carbon deposition reaction and prevent catalyst dusting, it is necessary to use magnesium oxide having a purity of 99.9 wt% or more as a support. Iron and nickel act as active metals for the carbon deposition reaction. Meanwhile, chlorine forms a chloride which acts as an acid catalyst such as FeCl 3, AlCl 3 reacts iron carriers impurities, and aluminum. Accordingly, these impurities not only promote the carbon deposition reaction but also reduce the dispersity of the active metal, so that their incorporation is not preferred. In addition, silica volatilizes under high temperature and high pressure reforming conditions where reducing gas (hydrogen, carbon monoxide) or water vapor is present, which causes catalyst pulverization during the reaction. Is not preferred. As such support MgO , a commercial product can be used, and the shape is not particularly limited, and various shapes used as a catalyst, for example, powder, granular, spherical, columnar, cylindrical, etc. However, it must be fired at a high temperature of 1000 ° C. or higher . Moreover, as MgO, what was obtained by baking magnesium hydroxide at 1000-1500 degreeC, Preferably it is 1100-1300 degreeC, or magnesium carbonate or basic magnesium carbonate is 1000-1500 degreeC, Preferably it is 1100-1300 degreeC. What was obtained by baking with is used.
[0006]
To prepare the hydrocarbon reforming catalyst of the present invention (hereinafter also simply referred to as catalyst), first, in the first step (primary calcination step), MgO is used at a high temperature of 1000 ° C. or higher and the specific surface area is 0.01. Calcination (primary calcination) so as to be ˜5 m 2 / g MgO. Commercially available MgO is usually produced by firing magnesium hydroxide or magnesium carbonate at a temperature lower than 1000 ° C., but such MgO has a low crystallinity and a high specific surface area . Since a large amount of strong acid sites remain on the surface, a carbon deposition reaction, which is a side reaction, is promoted on the acid sites, so that carbon is deposited and catalyst deposition is caused by the deposited carbon. On the other hand, when MgO is baked at a high temperature of 1000 ° C. or higher to increase the degree of crystallinity, the surface of MgO is stabilized and becomes MgO with a strong acid point suppressed as much as possible. In such stabilized MgO, MgO having only acid sites having an acid strength (H 0 ) of 2 or more and an amount of 0.03 mmol / g or less is obtained. Therefore, by using MgO having a high degree of crystallinity calcined at a high temperature of 1000 ° C. or higher as a support for supporting a catalytic metal, a catalyst having a stable activity is obtained by suppressing the expression of strong acid points as much as possible and suppressing the carbon deposition reaction. It becomes possible. When the primary firing of MgO is performed at a temperature of 1000 ° C. or higher, the primary firing is performed so that the specific surface area of MgO obtained is 0.01 to 5 m 2 / g, preferably 0.05 to 3 m 2 / g. Do. When the specific surface area of the support MgO is higher than the above range, the amount of the catalyst metal supported increases, and the acid strength of the catalyst becomes too strong, so that the acid characteristics of the catalyst surface become unsatisfactory. On the other hand, when the specific surface area of the support MgO is smaller than the above range, the amount of the catalyst metal supported becomes too small to obtain a catalyst having sufficient activity. A normal air atmosphere is used as an atmosphere for firing magnesium oxide, but other gases such as an inert gas such as nitrogen gas may be used. The firing temperature is 1000 to 1500 ° C, preferably 1100 to 1300 ° C. The firing time is 1 hour or longer, preferably 3 hours or longer, and the upper limit is not particularly limited, but is usually about 72 hours.
[0007]
For the carrier magnesium oxide obtained as described above, in the second step (catalyst metal supporting step), a catalyst metal is supported by an equilibrium adsorption method using a solution containing the catalyst metal. The solution containing the catalytic metal may be an aqueous solution or an organic solvent (methanol, acetone, etc.) solution. The supporting temperature is 5 to 50 ° C, preferably 15 to 30 ° C. In the present invention, rhodium and / or ruthenium is used as the catalyst metal.
In the supporting step, the catalyst metal is supported on the support magnesium oxide in the form of a solution. In this case, the catalyst metal is used in the form of a soluble compound. Examples of such compounds include halides, nitrates, sulfates, organic acid salts (such as acetates), complex salts (chelates), and the like.
An equilibrium adsorption method is adopted for supporting the catalyst metal solution on the support MgO. In this method, the support is immersed in the catalyst solution, and the catalyst metal in the solution is adsorbed and supported on the support under equilibrium conditions. In this case, the time for which the catalyst metal is supported on the carrier (immersion time) is 1 hour or more, preferably 3 hours or more, and the upper limit is not particularly limited, but is usually about 48 hours. Details of this equilibrium adsorption method are described in the document “Catalyst Preparation Chemistry” (published in 1980, Kodansha Scientific, P49).
[0008]
When the catalyst metal is supported on the carrier MgO using the catalyst aqueous solution as described above, the pH of the catalyst aqueous solution is 8 or more, preferably 8.5 or more. The upper limit is not particularly limited, but is usually about pH 13. For adjusting the pH of the aqueous solution, an alkaline substance such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide or magnesium hydroxide is used. In the present invention, the amount of the catalyst metal supported on the support MgO is defined as a catalyst metal equivalent amount of 10 to 5000 wtppm, preferably 100 to 2000 wtppm with respect to the support MgO. When the amount of the catalyst metal supported exceeds the above range, the catalyst cost increases and the carbon deposition activity of the catalyst increases, and the amount of carbon deposition increases when the catalyst is used. On the other hand, if the amount is less than the above range, sufficient catalytic activity cannot be obtained. The amount of the catalyst metal supported can be adjusted by the conditions for supporting the catalyst metal solution on the support MgO, for example, the concentration of the catalyst metal in the solution, the specific surface area of the support MgO, and the like.
[0009]
In the third step (drying step), the catalyst metal-supported MgO obtained by supporting the catalyst metal in the form of a solution on the carrier MgO as described above is held at a temperature of 35 ° C. or lower for 6 hours or more and dried. Let A preferable drying temperature is 10 to 25 ° C. The drying time may be 6 hours or more, preferably 12 hours or more, and the upper limit is not particularly limited, but is usually about 72 hours. By such a drying treatment, rapid evaporation of the solvent from MgO is avoided, and as a result, the catalyst metal is supported on the support MgO in a highly dispersed state without agglomeration. When the drying temperature or drying time is out of the above range, a catalyst containing a highly dispersible catalyst metal cannot be obtained.
[0010]
The dried product obtained as described above is baked (secondary baking) at a high temperature of 800 ° C. or higher for 1 hour or longer in the fourth step (secondary baking step). In this case, air is usually used as the firing atmosphere, but other gases (inert gas or the like) may be used. The firing temperature is 800 ° C. or higher, preferably 850 ° C. or higher, and the upper limit is not particularly limited, but is usually about 1100 ° C. The preferred firing time is 2 hours or longer, and the upper limit is not particularly limited, but is usually about 24 hours. By this secondary calcination, the thermal stability of the catalyst metal is enhanced, and a catalyst with good thermal stability can be obtained.
[0011]
In order to reduce the catalyst cost, the amount of catalyst metal supported on the support should be reduced as much as possible, and at the same time, the catalyst metal particles supported on the support should be agglomerated as much as possible so as to develop sufficient reaction activity. It is necessary to suppress and form fine particles. According to the study by the present inventors, the crystallization of the support MgO is increased to maintain the specific surface area at 5 m 2 / g or less, and the supported amount of the catalyst metal on the support MgO is reduced to a very small amount of 10 to 5000 wtppm. When the catalyst metal is supported and supported on the support MgO, the catalyst metal is slowly supported in the form of a solution under equilibrium conditions over a long period of time by the equilibrium adsorption method. It has been found that when it is slowly dried, an inexpensive catalyst is obtained which is uniformly supported and has sufficient activity as a hydrocarbon reforming catalyst.
[0012]
In the catalyst of the present invention obtained as described above, the amount of the catalyst metal supported is 10 to 5000 wtppm, preferably 100 to 2000 wtppm with respect to the support MgO, and the specific surface area is 0.01 to 5 m 2 / g, Preferably it is 0.05-3 m < 2 > / g. In this specification, the specific surface area for the catalyst or support MgO is measured at a temperature of 15 ° C. by the “BET” method. As a measuring device, “SA-100” manufactured by Shibata Kagakusha is used. Used.
[0013]
The catalyst of the present invention obtained as described above has an acidic property that is preferable as a catalyst for hydrocarbon reforming. When a large amount of strong acid sites are present on the catalyst surface, a carbon deposition reaction as a side reaction is promoted on the acid sites, carbon is deposited, and catalyst poisoning occurs due to the deposited carbon.
[0014]
In general, the catalyst of the present invention has an acid strength (H 0 ) of more than 2, preferably only 3.3 or more, and its content is less than 0.03 mmol / g, preferably 0. 0.02 mmol / g or less. The acid strength (H 0 ) can be adjusted depending on the temperature and time when the support MgO is first calcined. In the catalyst of the present invention, the expression of a strong acid point is suppressed and the carbon deposition activity is greatly suppressed.
[0015]
The acid strength (H 0 ) referred to in this specification is expressed as the ability of the catalyst to give protons to the basic indicator (B ), and is represented by the following formula.
H 0 = pKa (= pK B - H +) + log [B -] / [B - H +] (1)
In the formula, K B - H + is a basic indicator B - and the acidic sites H + B is reacted, the acid of basic indicator (B - H +) its acidic substance in the reaction to produce the B - The dissociation constant of H + is shown. [B ] / [B H + ] represents the concentration ratio of B and B H + .
The stronger the acid point, the more protonated indicator with a small pK B H + , so the H 0 value becomes smaller.
[0016]
The acid strength in this specification is measured as follows.
(Measurement method of acid strength)
The acid strength H 0 (Hammett index) function is an acid strength function, edited by the Catalysis Society of Japan, “Catalyst Experiment Handbook” (published in 1986, Kodansha Scientific), p. 172, measured by “Benesi method”. Addition of an indicator with known pKa to the catalyst and discoloration indicates that H 0 has an acid point less than its pKa. When a predetermined amount of butylamine, which is a basic molecule, is adsorbed to an acid point and titrated with an indicator having a different pKa, the number of acid points can be measured from the amount of butylamine and the acid strength can be measured from the value of pKa. The measurement temperature is room temperature.
[0017]
In order to reform the hydrocarbon using the catalyst of the present invention, the hydrocarbon may be reacted with steam and / or carbon dioxide (CO 2 ) in the presence of the catalyst. As the hydrocarbon, lower hydrocarbons such as methane, ethane, propane, butane, and naphtha are used, and methane is preferably used. In the present invention, natural gas (methane gas) containing carbon dioxide gas can be advantageously used as a reaction raw material.
In the case of a method of reacting methane and carbon dioxide (CO 2 ) (CO 2 reforming), the reaction is represented by the following formula.
[Chemical 1]
Figure 0004163292
In the case of a method of reacting methane and steam (steam reforming), the reaction is represented by the following equation.
[Chemical 2]
Figure 0004163292
In the CO 2 reforming, the reaction temperature is 500 to 1200 ° C., preferably 600 to 1000 ° C., the reaction pressure is pressurization, 5 to 40 kg / cm 2 G, preferably 5 to 30 kg / cm 2 G. It is. When this reaction is carried out in a fixed bed system, the gas space velocity (GHSV) is 1,000 to 10,000 hr −1 , preferably 2,000 to 8,000 hr −1 . The proportion of CO 2 used relative to the raw material hydrocarbon is 20 to 0.5 moles of CO 2 , preferably 10 to 1 mole per mole of carbon in the raw material hydrocarbon.
In steam reforming, the reaction temperature is 600 to 1200 ° C., preferably 600 to 1000 ° C., the reaction pressure is pressurized, 1 to 40 kg / cm 2 G, preferably 5 to 30 kg / cm 2 G. is there. When this reaction is carried out in a fixed bed system, the gas space velocity (GHSV) is 1,000 to 10,000 hr −1 , preferably 2,000 to 8,000 hr −1 or less. In terms of the steam usage ratio relative to the raw material hydrocarbon, 0.5 to 5 mol, preferably 1 to 2 mol, more preferably 1 to 1.5 mol of steam (H 2 O) per mol of carbon in the raw material hydrocarbon. Is the ratio.
When performing steam reforming according to the present invention, as described above, even if the steam (H 2 O) per mole of the raw material hydrocarbon is kept at 2 moles or less, carbon deposition is suppressed and industrially produced. Advantageously, synthesis gas (a mixed gas of CO and H 2 ) can be produced. In the conventional case, considering that 2 to 5 mol of steam is required per 1 mol of carbon of the raw material hydrocarbon, the reforming reaction can proceed smoothly by using 2 mol or less of steam. This is a great industrial advantage of the inventive catalyst.
The catalyst of the present invention is advantageously used as a catalyst for reacting a mixture of steam and CO 2 with a hydrocarbon. In this case, the mixing ratio of steam and CO 2 is not particularly limited, but is generally 0.1 to 10 in terms of H 2 O / CO 2 molar ratio.
[0018]
【Example】
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
[Example 1]
1/8 pellets of MgO formed using commercially available 99.9 wt% magnesium oxide (MgO) were calcined in air at 1060 ° C. for 3 h (hours) and used as catalyst support MgO (A). Next, it was immersed in a rhodium (III) acetate aqueous solution containing 3.9 wt% Rh for 26 h (hours). The aqueous solution was adjusted to pH 9.7 using an aqueous magnesium hydroxide solution. In this way, Rh was adsorbed on the catalyst carrier MgO (A) by equilibrium, and then filtered to obtain a catalyst carrier MgO (A) on which Rh was adsorbed in the form of an aqueous solution. The amount of Rh supported in this case is 3750 wtppm with respect to the carrier MgO (A) in terms of Rh metal. Next, the carrier MgO (A) adsorbing Rh was dried in air at a temperature of 35 ° C. for 52 h, and then calcined in air at 850 ° C. for 2 h to obtain the catalyst (A) of the present invention. This catalyst (A) contains 3750 wtppm of Rh as Rh metal with respect to the carrier MgO, and its specific surface area was 1.2 m 2 / g. Moreover, the acid point consisted only of an acid point having an acid strength (H 0 ) of 3.3 or more, and its content was 0.01 mmol / g.
[0019]
[Example 2]
A 1/8 pellet of MgO formed using commercially available 99.9 wt% magnesium oxide (MgO) was calcined in air at 1000 ° C. for 2 h (hours), and this was used as the catalyst support MgO (B). Next, it was immersed in a ruthenium (III) chloride aqueous solution containing 0.1 wt% Ru for 19 hours (hours). The aqueous solution was an aqueous magnesium hydroxide solution, and the pH was adjusted to 9.7. Ru was allowed to equilibrate to the catalyst support MgO (B) and then filtered to obtain catalyst support MgO (B) adsorbed in the form of an aqueous solution. The amount of Ru supported in this case is 125 wtppm with respect to the carrier MgO (B) in terms of Ru metal. Next, the carrier MgO (B) on which Ru was adsorbed was dried in air at a temperature of 30 ° C. for 72 h and then calcined in air at 860 ° C. for 2.5 h to obtain the catalyst (B) of the present invention. This catalyst (B) contains Ru as a Ru metal in a proportion of 125 wtppm with respect to the carrier MgO (B), and its specific surface area was 4.8 m 2 / g. Moreover, the acid point consisted only of an acid point having an acid strength (H 0 ) of 3.3 or more, and its content was 0.03 mmol / g.
[0020]
[Example 3]
1/8 pellets of MgO formed using commercially available 99.9 wt% magnesium oxide (MgO) were calcined in air at 1200 ° C. for 2.5 h (hours) and used as catalyst support MgO (C) It was. Next, it was immersed in a rhodium (III) acetate aqueous solution containing 2.6 wt% Rh for 26 h (hour). A magnesium hydroxide aqueous solution was used as the aqueous solution, and the pH was adjusted to 9.7. In this way, Rh was adsorbed on the catalyst support MgO (C) by equilibrium, and then filtered to obtain a catalyst support MgO (C) in which Rh was adsorbed in the form of an aqueous solution. The amount of Rh supported in this case is 1750 wtppm with respect to the carrier MgO (C) in terms of Rh metal. Next, the carrier MgO (C) adsorbing Rh was dried in air at a temperature of 20 ° C. for 34 h, and then calcined in air at 950 ° C. for 3.5 h to obtain the catalyst (C) of the present invention. This catalyst (C) contains 1750 wtppm of Rh as Rh metal with respect to the carrier MgO, and its specific surface area was 0.2 m 2 / g. Moreover, the acid point consisted only of an acid point having an acid strength (H 0 ) of 3.3 or more, and its content was 0.002 mmol / g.
[0021]
[Example 4]
A 1/8 pellet of MgO formed using commercially available 99.9 wt% magnesium oxide (MgO) was calcined in air at 1050 ° C. for 3 h (hours), and this was used as the catalyst support MgO (D). Next, it was immersed in an aqueous rhodium (III) acetate solution containing 0.54 wt% Rh for 24 hours (hours). The aqueous solution was an aqueous magnesium hydroxide solution, and the pH was adjusted to 9.7. In this way, Rh was adsorbed on the catalyst carrier MgO (D) by equilibrium, and then filtered to obtain a catalyst carrier MgO (D) on which Rh was adsorbed in the form of an aqueous solution. In this case, the amount of Rh supported is 500 wtppm with respect to the support MgO (D) in terms of Rh metal. Next, the carrier MgO (D) adsorbing Rh was dried in air at a temperature of 30 ° C. for 18 hours and then calcined in air at 900 ° C. for 2 hours to obtain the catalyst (D) of the present invention. This catalyst (D) contains Rh as Rh metal and 500 wtppm with respect to the carrier MgO, and its specific surface area was 2.3 m 2 / g. Moreover, the acid point consisted only of an acid point having an acid strength (H 0 ) of 3.3 or more, and its content was 0.02 mmol / g.
[0022]
[Example 5]
1/8 pellets of MgO formed using commercially available 99.9 wt% magnesium oxide (MgO) were calcined in air at 1200 ° C. for 2 hours (hours) and used as catalyst support MgO (E). Next, it was immersed in a ruthenium (III) chloride aqueous solution containing 7.1 wt% Ru for 19 hours (hours). The aqueous solution was an aqueous magnesium hydroxide solution, and the pH was adjusted to 9.7. In this way, Ru was adsorbed on the catalyst support MgO (E) in equilibrium, and then filtered to obtain a catalyst support MgO (E) on which Ru was adsorbed in the form of an aqueous solution. In this case, the amount of Ru supported is 5000 wtppm with respect to the support MgO (E) in terms of Ru metal. Next, the carrier MgO (E) having adsorbed Ru was dried in air at a temperature of 25 ° C. for 20 hours, and then calcined in air at 850 ° C. for 2 hours to obtain the catalyst (E) of the present invention. This catalyst (E) contains Ru as Ru metal and 5000 wtppm with respect to the carrier MgO, and its specific surface area was 0.2 m 2 / g. Moreover, the acid point consisted only of an acid point having an acid strength (H 0 ) of 3.3 or more, and its content was 0.002 mmol / g.
[0023]
[Example 6]
1/8 pellets of MgO formed using commercially available 99.9 wt% magnesium oxide (MgO) were calcined in air at 1100 ° C. for 2 h (hours) and used as catalyst support MgO (F). This catalyst support MgO (F) was immersed in a methanol solution of ruthenium (III) chloride containing 0.66 wt% Ru for 24 hours (hours). In this way, Ru was adsorbed on the catalyst carrier MgO (F) in equilibrium, and then filtered to obtain a catalyst carrier MgO (F) on which Ru was adsorbed in the form of a solution. In this case, the amount of Ru supported is 500 wtppm with respect to the support MgO (F) in terms of Ru metal equivalent. Next, the carrier MgO (F) on which Ru was adsorbed was dried in air at a temperature of 35 ° C. for 52 hours and then calcined in air at 800 ° C. for 2.5 hours to obtain the catalyst (F) of the present invention. This catalyst (F) contains Ru as a Ru metal in an amount of 500 wtppm with respect to the carrier MgO, and its specific surface area was 1.1 m 2 / g. The acid point was composed only of acid points having an acid strength (H0) of 3.3 or more, and the content was 0.01 mmol / g.
[0024]
Reaction example 1
30 cc of the catalyst (A) prepared in Example 1 was charged into a reactor, and a CO 2 reforming test of methane was performed.
The catalyst, after 1h reduction treatment beforehand with H 2 900 ° C. in a stream, CH 4: CO 2 molar ratio = 1: 0.4, CH 4: H 2 O molar ratio = 1: 0.85 of the raw material gas Was treated under the conditions of a pressure of 20 kg / cm 2 G, a temperature of 820 ° C., and a methane standard GHSV = 4000 hr −1 . The CH 4 conversion after 5 hours from the start of the reaction is 50% (equilibrium conversion of CH 4 under experimental conditions = 50%), and the CH 4 conversion after 1200 hours from the start of the reaction is 50%. %Met.
Here, the conversion rate of CH 4 is defined by the following equation.
CH 4 conversion (%) = (A−B) / A × 100
A: CH 4 molar number in the raw material B: CH 4 moles in the product also, the catalyst, since the silica content is very small amount, did be powdered during the reaction.
[0025]
Reaction example 2
30 cc of the catalyst (B) prepared in Example 2 was charged into a reactor, and a CO 2 reforming test of methane was performed.
The catalyst was previously reduced in an H 2 stream at 900 ° C. for 1 h, and then a raw material gas of CH 4 : CO 2 molar ratio = 1: 1 was used, a pressure of 10 kg / cm 2 G, a temperature of 840 ° C., and a methane standard GHSV. = Treated under the condition of 5000 hr -1 . The CH 4 conversion after 5 h from the start of the reaction is 65% (equilibrium conversion of CH 4 under the experimental conditions = 65%), and the CH 4 conversion after 460 h from the start of the reaction is 65%. %Met.
[0026]
Reaction example 3
30 cc of the catalyst (C) prepared in Example 3 was charged into the reactor, and a CO 2 reforming test of methane was performed.
The catalyst was previously reduced in an H 2 stream at 900 ° C. for 1 h, and then a raw material gas having a CH 4 : CO 2 molar ratio = 1: 1 was used, a pressure of 20 kg / cm 2 G, a temperature of 840 ° C., and a methane standard GHSV. = 3500 hr -1 . The CH 4 conversion after 5 hours from the start of the reaction is 53% (CH 4 equilibrium conversion under experimental conditions = 53%), and the CH 4 conversion after 250 hours from the start of the reaction is 53%. %Met.
[0027]
Reaction example 4
30 cc of the catalyst (D) prepared in Example 4 was charged into the reactor, and a CO 2 reforming test of methane was performed.
The catalyst, after 1h reduction treatment beforehand with H 2 900 ° C. in a stream, CH 4: CO 2 molar ratio = 1: 0.4, CH 4: H 2 O molar ratio = 1: 0.85 of the raw material gas Was treated under the conditions of a pressure of 20 kg / cm 2 G, a temperature of 850 ° C., and a methane standard GHSV = 4000 hr −1 . The CH 4 conversion after 5 hours from the start of the reaction was 57% (equilibrium conversion of CH 4 under the experimental conditions = 57%), and the CH 4 conversion after 1000 hours from the start of the reaction was 57%. %Met.
[0028]
Reaction example 5
30 cc of the catalyst (E) prepared in Example 5 was charged into the reactor, and a CO 2 reforming test of methane was performed.
The catalyst was previously reduced in an H 2 stream at 900 ° C. for 1 h, and then a raw material gas having a CH 4 : CO 2 molar ratio = 1: 1 was used, a pressure of 10 kg / cm 2 G, a temperature of 870 ° C., and a methane standard GHSV. = Treated under the condition of 5000 hr -1 . The CH 4 conversion after 5 hours from the start of the reaction was 71% (equilibrium conversion of CH 4 under the experimental conditions = 71%), and the CH 4 conversion after 690 h from the start of the reaction was 71 %Met.
[0029]
Reaction Example 6
30 cc of the catalyst (F) prepared in Example 6 was charged into a reactor, and a CO 2 reforming test of methane was performed.
The catalyst was previously reduced in an H 2 stream at 900 ° C. for 1 h, and then a raw material gas having a CH 4 : CO 2 molar ratio = 1: 1 was used, a pressure of 20 kg / cm 2 G, a temperature of 850 ° C., and a methane standard GHSV. = Treated under the condition of 6000 hr -1 . The CH 4 conversion after 5 hours from the start of the reaction is 55% (equilibrium conversion of CH 4 under the experimental conditions = 55%), and the CH 4 conversion after 1000 hours from the start of the reaction is 55%. %Met.
[0030]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to obtain an inexpensive hydrocarbon reforming catalyst in which carbon deposition activity is remarkably suppressed and catalyst dusting during the reaction is prevented while the amount of catalyst metal supported is extremely small. Can do.

Claims (2)

担体酸化マグネシウムにロジウム及び/又はルテニウムからなる触媒金属を担持させた触媒であって、(i) 酸化マグネシウムが1000℃以上の高温で焼成されたものであってその純度が99.9%wt以上であること、 (ii) 比表面積が0.01〜5m2/gであること、(iii) 酸強度(H0)が2以上の酸点のみであってその含量が0.03mmol/g以下であること、(iv) 触媒金属の担持量が、担体酸化マグネシウムに対し、10〜5000wtppmの割合であること、を特徴とする炭化水素改質用触媒。A catalyst supported catalytic metal of rhodium and / or ruthenium on a carrier of magnesium oxide, (i) purity 99.9% wt of a in which magnesium oxide is calcined at a high temperature of at least 1000 ° C. its it is at least, (ii) the specific surface area is 0.01~5m 2 / g, (iii) acid strength (H 0) is its content be only 2 or more acid points 0.03 mmol / g or less, (iv) loading of catalytic metal, magnesium carrier oxide to the hydrocarbon reforming catalyst which is a ratio of 10~5000Wtppm,. 炭化水素を触媒の存在下において500〜1200℃の温度及び10kg/cm2G以上の加圧条件下で炭酸ガス及び/又はスチームと反応させる方法において、該触媒として請求項1の炭化水素改質用触媒を用いることを特徴とする炭化水素の改質方法。In the method of reacting a hydrocarbon with carbon dioxide and / or steam under a pressure condition of 500 to 1200 ° C and a pressure of 10 kg / cm 2 G or more in the presence of a catalyst, the hydrocarbon reforming according to claim 1 as the catalyst. A method for reforming hydrocarbons, characterized in that a catalyst is used.
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JP3995241B2 (en) * 2001-03-02 2007-10-24 株式会社ジャパンエナジー Solid acid catalyst containing platinum group metal component and method for producing the same
JP2007325991A (en) * 2006-06-06 2007-12-20 Chiyoda Corp Pretreatment method of catalyst
CN104080530B (en) * 2012-02-10 2018-08-07 巴斯夫欧洲公司 The catalyst and reforming method containing hexa-aluminate for reforming hydrocarbon
JP6131370B1 (en) * 2016-06-10 2017-05-17 千代田化工建設株式会社 Syngas production catalyst carrier and production method thereof, synthesis gas production catalyst and production method thereof, and synthesis gas production method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP7224220B2 (en) 2019-03-25 2023-02-17 日立Astemo株式会社 Outboard motor lifting device

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