JPS6150640A - メタン含有ガス製造用触媒 - Google Patents

メタン含有ガス製造用触媒

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JPS6150640A
JPS6150640A JP59170031A JP17003184A JPS6150640A JP S6150640 A JPS6150640 A JP S6150640A JP 59170031 A JP59170031 A JP 59170031A JP 17003184 A JP17003184 A JP 17003184A JP S6150640 A JPS6150640 A JP S6150640A
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JP
Japan
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catalyst
nickel
oxide
methanol
weight
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JP59170031A
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Tetsuya Imai
哲也 今井
Hiroshi Fujita
浩 藤田
Akira Shirohana
城鼻 明
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • 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
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  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はメタン含有ガス製造用触媒に関するものである
更に詳しくは、メタノール又はメタノールと水の混合物
を原料としてメタン含有ガスに改質する方法において、
メタンを選択的に生成させ、低温で高活性かつ長寿命の
触媒を提供するものである。
(従来の技術) 従来、メタンを含有する高発熱量ガスは、ナフサ、ブタ
ン等の炭化水素をNl系触媒により接触分解させて得て
いる。しかしながら、この従来の方法は下記の欠点を有
している。
(1)接触分解に先立ち原料の脱硫を必要とするため、
脱硫装置の設置及びその運転管理が必要となりコスト高
となる。
(ii)  N i 系触媒は、低温域では触媒活性を
示さないので、高温度で接触反応を行う必要があり、こ
れは生成ガスの高発熱量化には不利である。
010  高温度でガス化させるため、外部熱源による
原料の予熱が必要であり、これはプロセス全体の熱効率
を低下させる原因となる。
また、最近では液化天然ガスの導入が進められているが
、液化天然ガスは貯蔵と輸送の面で技術的な制約があり
、巨額の投資を必要とするという問題点がある。
以上のような情勢から、天然ガス又は石炭などt1重比
重において、まず水蒸気によって水素及び−酸化炭素と
からなる合成ガスに分解し、ついで触媒上でメタノール
に転化させ、このメタノールを輸送し、消費地でそのま
ま燃料として、またメタノールをメタンに転化してガス
燃料として用いる方法などが検討されている。
このメタノールをメタン含有ガスに転化する触媒として
は、従来、下記のような触媒が提案されている。
(])活性アルミニウム及び/又は珪藻土な担体とした
ニッケル触媒(特開昭51−122102号)、 (2)ニッケルを25〜50重貴チ、アルミナ熔融セメ
ントを少なくとも5重量%、二酸化ジルコニウム又は二
酸化チタンを少なくとも5重量%含有する触媒(特開昭
53−55702号、54−111503号) (発明が解決しようとする問題点) 上記の触媒は低温活性に乏しく、耐熱性がない、また生
成ガス中のメタン含有量が小さい、など現在までのとこ
ろ多くの問題点を残しているO 上記従来の触媒の中で、例えばγ−A40.にニッケル
を担持した触媒については、目的の反応■のみでな(、
水素、−酸化炭素、エーテル、アルデヒド及びカーボン
青の生成する副反応■が起こりやすいという問題かある
反応■ 4CH,OH→3CH,+2H,0+Co。
反応■ CI、OIl   →CO+2H。
CH,OH+H,0→ CO2+5HzL’H,OH−
+14CH,,0CH5+1/2H,0CI4.OH−
+ HeHO−)H。
CH,○)]   →C+H,十〇、 02CO→ C
+CO。
上記反応のうち■は原料メタノール1モルごまたつのメ
タン収率が最も高い反応であり、水又   1は炭酸カ
スの除去が容易に行われうるため、最も高発熱菫のガス
が得られる。
また、反応■のうちカーボン生成反応は触媒の劣化ある
いはりアクタ−の閉塞などをきたし長期安定操業の妨げ
となる。
(問題点を解決するための手段) 本発明者らは、上m己の問題を解決すべく、アルカリ土
類金属元素、希土類元素、アルカリ金属元素の2棟以上
の元素の酸化物を含有する担体が塩基性であることKよ
り、エーテル生成などの副反応が抑制されること、また
上記担体に担持したニッケル又はニッケルの酸化物が、
担体との間のスピネル化合物生成反応ケ起こさず、非常
に安定化されることに注目し、種々の実験検討を重ねた
結果、本発明を完成するに至った0すなわち本発明は、
アルカリ土類金属元素、希土類元素、アルカリ全編元素
からなる群の2柚以上の元素の酸化物を含有する相体上
に、ニッケル又はニック°ルの酸化物を担持させたこと
を特徴とするメタノール又はメタノールと水の混合物を
原料としたメタン含有ガス製造用触媒に関するものであ
る。
本発明触媒しま、メタノール又はメタノールと水の混合
物からのメタン含有ガス生成反応において、活性、選択
性とも極めて優れるものである。
ここでアルカリ土類金属元素、希土類元素、アルカリ金
属元素からなる群の2種以上の元素の酸化物(以下、塩
基性混合酸化物と呼ぶ)を含有する担体とは、アルカリ
土類金属元素の酸化物、希土類元素の酸化物、アルカリ
金属元素の酸化物の2柚又は6種の混合物で、各酸化物
を少くとも001重責重責上(以下、各酸化物の含有量
は担体全量基準で表示する)、好ましくは0.1〜95
重i%含有する担体で、上記酸化物以外の物質としてア
ルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカその他バインダ
ー成分などを含有するものをさす。なお、酸化物の含有
量を0.01重重チ以上としたのは、これ以下では酸化
物の効果が発現されないからである。
上記担体の調製法としては、通常担体として用いられ℃
いるアルミナ、チタニアなどを塩基性混合酸化物で被覆
する方法、塩基性混合酸化物とアルミナ、チタニアなど
を物理混合する方法、又はアルカリ土類金屑元素、希土
類元素、アルカリ金属元素の化合物の混合水溶液とアル
ミニウム化合物含有水溶液の混合液(アルカリを加えて
沈殿を作り焼成する方法などが適用できる。
ここで、アルカリ土類金属元素の酸化物の例としては、
酸化マグネシウム(MgO)、酸化カルシウム(C!a
o)、酸化バリウム(Bad)又はこれらの混合物など
があり、アルカリ金属元素の酸化物の例としては酸化カ
リウム(XZO)、酸化ナトリウム(Nano)又はこ
れらの混合物などがある。また希土類元素の酸化物とは
周期律表のlqa族の希土類元素の酸化物であり、例え
ば酸化ランタン(La1O,) 、酸化セリウム(Ce
Ol)、酸化ネオジウム(Nd20s )又はこれ! 
   らの酸化物などがある。
塩基性混合酸化物を含有する担体の一例としては、La
1O3−CaO−A40B 、 La1O1−MgO−
A403゜La203−に2O−A401.CeO,−
CaO−A403 、Ce0l−Ba 0−Al2O,
、Nd20g −に2O−A403 、 La2O3−
Ca O−Na20−Ti02 、 CeO,−MgO
−に、0−ZrO2などの組み合わせがある。
La103−Ca O−At20B 担体な一例として
a製法を説明すると、 (1)  アルミナを硝酸ランタン、硝酸カルシウム水
溶液に浸漬する。
(2)  アルミナを硝酸ランタン、硝酸カルシウム水
溶液KN漬し、炭酸ソーダなどのアルカリを加えて沈殿
を作る。
(3)  La103 、 CaOの粉末混合物をアル
ミナゾルと混合する。
(4)  ランタン化合物、カルシウム化合物を含有す
る水溶液とアルミニウム化合物含有水溶液の混合液に炭
酸ソーダなどのアルカリを加えて沈殿を作る。
工程の後、乾燥、焼成することによって容易に得られる
次に、このようにして得られた担体にニッケル又はニッ
ケルの酸化物を担持させる方法は、従来から用いられて
いる方法で問題なく、例えばニッケルの硝酸塩、硫酸塩
、塩化物、酢酸塩、ギ酸塩などの化合物の水溶液に担体
を浸漬した後、乾燥焼成することによりニッケルの酸化
物を担持した触媒が、さらにこれを水素処理など罠より
還元すればニッケルを担持した触媒が得られる。ここで
、ニッケル又はニッケルの酸化物の担持量(以下、担持
量は、触媒全量基準でN1又はN10として表示)は、
ニッケルの場合は少くとも0.08重量−以上、好まし
くは0.8〜72重i−の範囲、ニッケルの酸化物の場
合は少(とも0.01重j1%以上、好ましくは1〜9
0重量%の範囲である。なお、ニッケルの場合α08重
量%以下であると活性が殆んどなく、ニッケルの酸化物
の場合もα01重量%以下であると活性が殆んどない。
以上の触媒は、メタノール又はメタノールと水の混合物
を原料としてメタン含有ガスに改質する反応に対し、高
選択性でかつ活性が高く、耐久性にも極めて優れた性能
を有するものである。なお、この反応は、一般に温度1
50’C以上、好ましくは200〜60o℃、加圧力O
kg/crn2以上、好ましくは0〜11] Okl/
/cm” Gで行われる。またメタノールと水の混合物
′jfI:涼科とす原料合は、メタノール100重蓋部
に対して水1〜1o o o M置部と丁りことが好ま
しい。
水を1重量部以上とするのはカーボン析出防止効果χ得
るためであり、またi ooo重量部以下とするのは、
これ以上であると水が多すぎて熱効率が低下するからで
あ6゜ (実施例) 実施例1 粒径2〜4taaのγ−A40.からなるベレツトを硝
酸セリウム及び硝酸カルシウムの水溶液に浸漬後、乾燥
し、500℃で6時間焼成してアルミニウムに対してC
eO2,CaOが各々5重量%相持された相体を得た。
このようにして得られた相体を硝酸ニッケルの水溶液に
浸漬し、戟燥後500℃で3時間焼成して10重量%(
触媒全重讐基準)の酸化ニッケルを担持した触媒1を調
製した。
この触媒を400℃で3時間4チ水素気流中で還元し、
表1に示す条件で活性評価試験を行い、表2の結果を得
た。
なお比較触媒として、従来のγ−A40.担体に10重
量%の酸化ニッケルを担持した触媒を調製し、反応温度
400℃とした以外は表1に示す条件で活性評価試験を
行い、この結果を表2に示した。
また、N10のまま(上記の水素還元をしない)で−上
糺と同様の活性評価を行ったところ、反応生成物の)]
、、COKより還元されて反応開始後1時間には−1−
記の予め水素還元処理した場合と同様の性能が得られた
表  1 表  2 表2及び以下の分解カス組成は、水を除外した乾ガス基
準で表示する。
実施例2 実施例1で調製した触媒1と同じ方法でCe O,。
CaOの濃度(相体金蓋基準)それぞれo5゜2.5,
10,25.45重量%になるよう担体を調製し、これ
を硝酸ニッケルの水溶液圧浸漬し、焼成することKよっ
て酸化ニッケルが10重量%になるよ51CJji持し
た触媒2〜6を調製    1した。
これらの触媒につい℃、反応温度Y400℃した以外は
実施例1と同じ条件で、水素還元処理仮活性粁価試験を
行い、表6の結果を得た。
また、NiOのまま(上記の水素還元をしない)で上記
と同様の活1士評価を行ったところ、反応生成物のH,
、COKより還元されて反応開始後1時間には上Hdの
予め水素還元処理した場合と同様の性能か得られた。
実施例3 粒径2〜4晴のγ−A403からなるペレットを硝酸ラ
ンタン、及び硝酸マグネシウムの水溶液VC,浸漬後、
乾燥し、500℃で3時間焼成してアルミニウムに対し
てLa103 、 MgOが各々5重itチ担持された
担体な得た。この担体に実施例1と同じ方法で酸化ニッ
ケル濃度5,20゜50.80重量%になるよう担持し
た触媒7〜10をPA製した。
また、塩化ニッケル、酢酸ニッケルの各水溶液に上記担
体を浸漬し、乾燥後500℃で3時間焼成して、酸化ニ
ッケルとして10重量%に、   なるよう相持した触
媒11.12を調製した。
また、上記担体を硝酸ニッケルの水溶液Kv潰し、アル
カリ(沈殿剤)とし℃アンモニア水、炭酸ソーダ水溶液
をそれぞれ添加し、担体の表面に水酸化ニッケルの沈殿
を生成させた後、乾燥焼成を行い、10重量−の酸化ニ
ッケルを担持した触媒13(アンモニア水使用)、14
(炭酸ソーダ水溶液使用)を調製した。
これらの触媒について水素還元処理後、表4に示す条件
で活性評価試験を行い、表5の結果を得た。
表 4 表  5 また、NiOのまま(上記の水素還元をしない)で上記
と同様の活性評価を行ったところ、反応生成物のH,、
Co  により還元されて反応開始後1時間には上記の
予め水素還元処理した場合と同様の性能が得られた。
実施例4 r−A/403の代わりにチタニア又はジルコニアを用
いた以外は実施例1の触媒1と同じ方法でチタニア、ジ
ルコニア各々に対してNd、03及びに、Oが各々5重
量%担持された担体1,2を得た。各相体に20重量%
の酸化ニッケルを担持した触媒15.16をfA製した
また、硝酸塩水浴液を出発原料とし炭酸ソーダ水溶液を
添加する。沈殿法により陶製した表6に示す組成の担体
5〜6を硝酸ニッケルの水溶液に浸漬し、乾燥、焼成す
ることにより20重量%の酸化ニッケルを担持した触媒
17〜20を調製した。
これらの触媒について、水素還元処理後、表4に示す条
件で活性評価試験を行い、表6の結果を得た。
また、N10のまま(上記の水素還元をしない)で上記
と同様の活性評価を行ったところ、反応生成物のH,、
Co  により還元されて反応開始後1時間には上記の
予め水素還元処理した場合と同様の性能が得られた。
実施例5 実施例1で調製した触媒1(水素還元したもの)及び比
較触媒をステンレス製の反応管に10cc  充てんし
、400℃でメタノールを20cc/hで連続供給し、
5000時間の耐久性試験を行った。
この結果、表7に示すように、比較触媒はカーボン析出
が多(劣化が激しいが、本発明の触媒1はメタノール反
応率及び分解ガス組成とも初期と殆んど変化がなく、触
媒表面へのカーボン析出もないことを確認した。
3000時間後の触媒上のカーボン析出量は次の通りで
あった。
触媒1の場合   02重量% 比較触媒の場合   9重量% また、上記触媒1につきNiOのまま(水素還元をしな
い)で上記と同様の活性評価を行ったところ、反応生成
物のH,、Co  により還元されて反応開始後1時間
には予め水嵩還元処理した場合と同様の性能が得られた
実施例では粒状触媒について記述しであるが、触媒の形
状を特に限定するものではなく、ハニカム状などの形状
で用いて良いことは言うまでもない。
復代理人  内 1)  明 復代理人  萩 原 亮 −

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. アルカリ土類金属元素、希土類元素、アルカリ金属元素
    からなる群の2種以上の元素の酸化物を含有する担体上
    に、ニッケル又はニッケルの酸化物を担持させたことを
    特徴とするメタノール又はメタノールと水の混合物を原
    料としたメタン含有ガス製造用触媒。
JP59170031A 1984-08-16 1984-08-16 メタン含有ガス製造用触媒 Granted JPS6150640A (ja)

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JPS6150640A true JPS6150640A (ja) 1986-03-12
JPH0361494B2 JPH0361494B2 (ja) 1991-09-20

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1053599C (zh) * 1994-05-16 2000-06-21 北京化工大学 乙二醇系列单醚类醋酸酯合成中的锆基固体催化剂
CN1053598C (zh) * 1994-05-16 2000-06-21 北京化工大学 乙二醇系列单醚类醋酸酯合成中的锆氧化物催化剂
JP2007283209A (ja) * 2006-04-17 2007-11-01 Takuma Co Ltd ガス化触媒とその製造方法およびガス化処理システム
JP2010240621A (ja) * 2009-04-09 2010-10-28 Gunma Univ 触媒及びその製造方法
JP2011255375A (ja) * 2011-07-21 2011-12-22 Takuma Co Ltd ガス化触媒の製造方法およびガス化処理システム

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