JP2716092B2 - Hydrocarbon steam reforming method - Google Patents
Hydrocarbon steam reforming methodInfo
- Publication number
- JP2716092B2 JP2716092B2 JP1121799A JP12179989A JP2716092B2 JP 2716092 B2 JP2716092 B2 JP 2716092B2 JP 1121799 A JP1121799 A JP 1121799A JP 12179989 A JP12179989 A JP 12179989A JP 2716092 B2 JP2716092 B2 JP 2716092B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst
- ruthenium
- steam
- supported
- reaction
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、炭化水素の水蒸気改質方法に関し、さら
に詳しくは特定の金属成分を担持した触媒層を特定割合
で組み合わせた触媒層によって、低スチーム・カーボン
比で炭化水素を水蒸気で改質反応する方法に関する。Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for steam reforming of hydrocarbons, and more particularly, to a method in which a catalyst layer carrying a specific metal component is combined in a specific ratio to reduce the amount of the catalyst. The present invention relates to a method for reforming hydrocarbons with steam at a steam / carbon ratio.
[従来の技術と発明が解決しようとする課題] 従来、炭化水素と水蒸気とを反応させて、主として水
素および一酸化炭素に転化する炭化水素の水蒸気改質反
応はニッケル系触媒や貴金属系触媒を用いて行なわれて
来た。[Problems to be Solved by the Related Art and the Invention] Conventionally, a steam reforming reaction of hydrocarbons, which mainly reacts with hydrocarbons and steam to convert them into hydrogen and carbon monoxide, uses a nickel-based catalyst or a noble metal-based catalyst. It has been done with.
例えば特公昭53-12917号公報の記載によると、金属ニ
ッケル等を触媒活性成分とし、アルミナ担体に担持した
ニッケル系触媒を用いる方法が開示され、特公昭39-294
35号公報や特開昭56-91844号公報の記載によると、ロジ
ウムやルテニウム、白金などをアルミナやジルコニアな
どの担体に担持した貴金属系触媒を用いる方法が開示さ
れている。For example, Japanese Patent Publication No. 53-12917 discloses a method using a nickel-based catalyst supported on an alumina carrier using metal nickel or the like as a catalytic active component.
No. 35 and JP-A-56-91844 disclose a method using a noble metal catalyst in which rhodium, ruthenium, platinum or the like is supported on a carrier such as alumina or zirconia.
ニッケル系触媒を用いる反応では、スチーム・カーボ
ン比(H2Oモル/C原子)を3.0〜6.0と高比率にして反応
させなければカーボンの析出が大となり、触媒寿命が短
くなると言う欠点を有する。また、貴金属系触媒を用い
る反応では、スチール・カーボン比を低い値の1.5〜3.0
にすることができ、カーボン析出を少なくして、しかも
触媒寿命を長くすることができると言う利点があるが、
貴金属系触媒は非常に高価でコストが高くなると言う欠
点を有する。In a reaction using a nickel-based catalyst, if the reaction is not performed at a high steam-carbon ratio (H 2 O mole / C atom) of 3.0 to 6.0, the precipitation of carbon becomes large and the catalyst life is shortened. . In the reaction using a noble metal catalyst, the steel-carbon ratio is set to a low value of 1.5 to 3.0.
However, there is an advantage that the carbon deposition can be reduced and the catalyst life can be extended.
Noble metal based catalysts have the disadvantage of being very expensive and costly.
また、これらの触媒を使用する炭化水素の水蒸気改質
装置には次のような問題点がある。Further, the hydrocarbon steam reformer using these catalysts has the following problems.
すなわち、 (1)、触媒層の流れ方向に対し、入口部分で改質反応
の大半が起り、カーボン析出の可能性が大であり、触媒
は最も過酷な状況にさらされてコーキングが起る。That is, (1), most of the reforming reaction occurs at the inlet portion with respect to the flow direction of the catalyst layer, and the possibility of carbon deposition is large, and the catalyst is exposed to the most severe conditions and coking occurs.
(2)、カーボン析出により触媒の性能が低下すると、
改質反応による生成量を維持するために反応温度を上げ
ねばならない。そうすると、触媒ばかりでなく高価な反
応チューブの寿命が加速的に短くなる。(2) When the performance of the catalyst decreases due to carbon deposition,
The reaction temperature must be increased in order to maintain the amount produced by the reforming reaction. Then, the life of not only the catalyst but also the expensive reaction tube is rapidly shortened.
(3)、貴金属系(ロジウム、ルテニウム等)触媒はニ
ッケル系触媒に比べて高活性でカーボンの析出が少なく
て優れているが、反応装置に貴金属系触媒を全量充填す
るとコストが非常に高価になる欠点がある。したがっ
て、この方法は工業的ではない。(3) Noble metal (rhodium, ruthenium, etc.) catalysts have higher activity and less carbon deposition than nickel-based catalysts and are excellent. However, if the reaction device is fully filled with the noble metal-based catalyst, the cost becomes extremely high. There are disadvantages. Therefore, this method is not industrial.
(4)、カーボン析出を低減する為にスチーム・カーボ
ン比を高くすると、燃料やスチームの消費量が大きくな
り運転の用役費が莫大になる。(4) If the steam / carbon ratio is increased to reduce carbon deposition, the consumption of fuel and steam increases, and the operating cost for driving becomes enormous.
ところで、特公昭40-22743号公報によると、ニッケル
系触媒を用いる場合に、目的の反応に応じて触媒層の上
流側と下流側とで、ニッケル含量および助触媒のカリウ
ム等のアルカリ金属含量を異ならせ、このような触媒層
を使用することにより、カーボン析出を低減せしめる改
良法が提案されている。By the way, according to Japanese Patent Publication No. 40-22743, when a nickel-based catalyst is used, the nickel content and the alkali metal content such as potassium of the co-catalyst are determined on the upstream and downstream sides of the catalyst layer according to the target reaction. On the other hand, there has been proposed an improved method for reducing carbon deposition by using such a catalyst layer.
しかしながら、この方法においてもスチーム・カーボ
ン比が依然として高いものである。However, even in this method, the steam carbon ratio is still high.
この発明の目的は、前記課題を解決することにある。 An object of the present invention is to solve the above problems.
この発明は、ニッケル系触媒を使用する場合よりも低
いスチーム・カーボン比でありながら、カーボンの析出
を少なくすることのできる、また、貴金属触媒を使用し
たのと同等の高活性で長寿命である触媒を使用すること
による、工業的な炭化水素の水蒸気改質方法を提供する
ものである。The present invention can reduce carbon deposition while having a lower steam-to-carbon ratio than when a nickel-based catalyst is used, and has the same high activity and long life as when a noble metal catalyst is used. The present invention provides an industrial method for steam reforming of hydrocarbons by using a catalyst.
[問題点を解決するための手段] 前記課題を解決するこの発明は、触媒層に炭化水素と
水蒸気とを供給して炭化水素を改質する炭化水素の水蒸
気改質方法において、前記触媒層が、ルテニウムまたは
ロジウムをジルコニア担体に担持した触媒を全触媒の容
量比で0.1〜0.5の割合で充填した上流側触媒層と、ニッ
ケル担持触媒を全触媒の容量比で0.9〜0.5の割合で充填
した下流側触媒層とからなることを特徴とする炭化水素
の水蒸気改質方法である。[Means for Solving the Problems] The present invention for solving the above-mentioned problems is directed to a method for reforming hydrocarbons by supplying hydrocarbons and steam to a catalyst layer. An upstream catalyst layer filled with a catalyst in which ruthenium or rhodium is supported on a zirconia carrier at a volume ratio of 0.1 to 0.5, and a nickel-supported catalyst was filled at a ratio of 0.9 to 0.5, based on the volume ratio of all catalysts. A steam reforming method for hydrocarbons, comprising a downstream catalyst layer.
以下にこの発明の方法について詳述する。 Hereinafter, the method of the present invention will be described in detail.
反応装置に触媒を充填した状態は、従来の反応装置で
は、第2図に示すように反応装置1の全体にニッケル担
持触媒3′を充填するが、この発明では第1図に示すよ
うに反応装置1の触媒層を2層に分け、上流側触媒層に
ルテニウムまたはロジウムをジルコニア担体に担持した
触媒(以下、ルテニウム等担持触媒という)2を充填
し、下流側触媒層にニッケル担持触媒3を充填するもの
である。またルテニウム等担持触媒2を全触媒の容量比
で0.1〜0.5、特に0.2〜0.33、ニッケル担持触媒3を全
触媒の容量比で0.9〜0.5、特に0.8〜0.67になるように
充填する。In the state where the catalyst is filled in the reactor, in the conventional reactor, as shown in FIG. 2, the entirety of the reactor 1 is filled with the nickel-carrying catalyst 3 ', but in the present invention, the reaction is carried out as shown in FIG. The catalyst layer of the apparatus 1 is divided into two layers, and the upstream catalyst layer is filled with a catalyst (hereinafter, referred to as a ruthenium-supported catalyst) 2 in which ruthenium or rhodium is supported on a zirconia carrier, and the nickel-supported catalyst 3 is loaded in the downstream catalyst layer. It is to be filled. Further, the catalyst 2 loaded with ruthenium or the like is packed so that the volume ratio of the total catalyst is 0.1 to 0.5, particularly 0.2 to 0.33, and the nickel supported catalyst 3 is 0.9 to 0.5, particularly 0.8 to 0.67 in terms of the volume ratio of all catalysts.
このルテニウム等担持触媒2の充填量が容量比で0.1
よりも少ないと、低スチーム・カーボン比の運転でカー
ボン析出を十分に抑制することができず、またルテニウ
ム等担持触媒2の充填量が容量比で0.5よりも大きい
と、カーボン析出の抑制効果はそれ以上には奏されず、
かえって触媒コストが高くなる。The loading amount of the supported catalyst 2 such as ruthenium is 0.1% by volume.
If the amount is less than the above, the carbon deposition cannot be sufficiently suppressed by the operation at a low steam-carbon ratio, and if the loading amount of the supported catalyst 2 such as ruthenium is larger than 0.5 by volume ratio, the effect of suppressing the carbon deposition is reduced. It will not be played any more,
On the contrary, the catalyst cost increases.
したがって、この発明の方法によると、触媒トータル
として低スチーム・カーボン比で運転してもカーボン析
出を減少させることができ、燃料やスチーム等の用役費
を低減して運転コストを削減することができるうえ、触
媒コストも低く抑えることができるので、工業的に有利
な方法である。Therefore, according to the method of the present invention, carbon deposition can be reduced even when the catalyst is operated at a low steam-to-carbon ratio as a whole, and the operating cost can be reduced by reducing the utility cost of fuel and steam. This is an industrially advantageous method because the cost can be reduced and the catalyst cost can be kept low.
触媒 この発明において用いる触媒は、(A)ルテニウム等
担持触媒と(B)ニッケル担持触媒とを組み合わせてな
る。Catalyst The catalyst used in the present invention is a combination of (A) a supported catalyst such as ruthenium and (B) a nickel supported catalyst.
(A)ルテニウム等担持触媒 (A)ルテニウム等担持触媒は、ルテニウム化合物ま
たはロジウム化合物をジルコニア担体に含浸あるいは混
合して、焼成することにより、これら金属成分を担体に
対して0.1〜5重量%の割合で担持させ、任意形状に成
型したものが好適に用いられる。(A) Ruthenium-supported catalyst (A) Ruthenium-supported catalyst is prepared by impregnating or mixing a ruthenium compound or a rhodium compound into a zirconia carrier and calcining the metal component so that the content of the metal component is 0.1 to 5% by weight based on the carrier. Those supported in a ratio and molded into an arbitrary shape are suitably used.
ルテニウムを担持させるためのルテニウム源として
は、ヨウ化ルテニウム、塩化ルテニウム等のハロゲン化
ルテニウム、塩化ルテニウム酸アンモニウム等のハロゲ
ン化ルテニウム酸塩、塩化ルテニウム酸等のハロゲン化
ルテニウム酸、水酸化ルテニウム、二酸化ルテニウム、
四酸化ルテニウム等の酸化ルテニウム、ルテニウム酸カ
リウム等のルテニウム酸塩、ルテニウムカルボニル等の
有機ルテニウム化合物などを挙げることができる。好ま
しいものはハロゲン化ルテニウムである。Ruthenium sources for supporting ruthenium include ruthenium iodide, ruthenium halides such as ruthenium chloride, ruthenium halides such as ammonium ruthenate, ruthenium halides such as ruthenic chloride, ruthenium hydroxide, ruthenium hydroxide, and dioxide. ruthenium,
Examples thereof include ruthenium oxides such as ruthenium tetroxide, ruthenates such as potassium ruthenate, and organic ruthenium compounds such as ruthenium carbonyl. Preferred is ruthenium halide.
このようなルテニウム源はその一種単独を採用するこ
ともできるし、またその二種以上を同時に採用すること
もできる。Such a ruthenium source can be used alone or in combination of two or more.
特に好ましいものは三塩化ルテニウムである。 Particularly preferred is ruthenium trichloride.
また、ロジウム金属を担持させるためのロジウム源と
しては、塩化ロジウム等のハロゲン化ロジウム、塩化ロ
ジウム酸ナトリウム、塩化ロジウム酸アンモニウム等の
ハロゲン化ロジウム酸塩、塩化ロジウム酸等のハロゲン
化ロジウム酸、水酸化ロジウム(III)、水酸化ロジウ
ム(IV)、硝酸ロジウム、酸化ロジウム、ロジウムカル
ボニル等の有機ロジウム化合物等挙げることができる。
好ましいものはハロゲン化ロジウムである。Rhodium sources for supporting the rhodium metal include rhodium halides such as rhodium chloride, rhodium halides such as sodium rhodate and ammonium rhodate, rhodium acids such as rhodium chloride, and water. Organic rhodium compounds such as rhodium (III) oxide, rhodium (IV) hydroxide, rhodium nitrate, rhodium oxide and rhodium carbonyl can be mentioned.
Preferred is rhodium halide.
このようなロジウム源はその一種単独を採用すること
もできるし、またその二種以上を同時に採用することも
できる。Such a rhodium source may be used alone or in combination of two or more.
特に好ましいものは三塩化ロジウムである。 Particularly preferred is rhodium trichloride.
また、担体としては通常、酸化ジルコニウムを使用す
る。この酸化ジルコニウムとしては市販品を使用するこ
とができる。Further, zirconium oxide is usually used as the carrier. A commercially available product can be used as the zirconium oxide.
もっとも、この発明においては、場合により、触媒調
製時もしくは水蒸気改質反応時に酸化ジルコニウムに転
化可能な物質、たとえば水酸化ジルコニウムや硝酸ジル
コニウム等を担体として使用することもできる。However, in the present invention, a substance which can be converted to zirconium oxide during catalyst preparation or steam reforming reaction, such as zirconium hydroxide or zirconium nitrate, can be used as a carrier in some cases.
また、担体として部分安定化ジルコニアを用いること
もできる。Also, partially stabilized zirconia can be used as the carrier.
この部分安定化ジルコニア担体は、ジルコニア自体の
水との反応性が特に高く、炭化水素の水蒸気改質能力の
向上を図り、触媒上に生成するカーボン析出を抑制する
等の担体としての本来の優れた性質に加えて、安定化剤
の添加により生起される部分安定化ジルコニアとしての
特有の性質すなわち耐熱性および機械的強度に優れ、た
とえば、500℃以上という高温においても表面積の低下
が少なく、安定に使用することができる。This partially stabilized zirconia carrier has particularly high reactivity with water of zirconia itself, improves the steam reforming ability of hydrocarbons, and suppresses carbon deposition generated on the catalyst. In addition to the properties described above, the unique properties of partially stabilized zirconia caused by the addition of a stabilizer, that is, excellent in heat resistance and mechanical strength, for example, there is little decrease in surface area even at a high temperature of 500 ° C. or more, and stable. Can be used for
このような部分安定化ジルコニア担体は、ジルコニア
成分を安定化剤の添加により変性・安定化することによ
り得ることができる。Such a partially stabilized zirconia carrier can be obtained by modifying and stabilizing a zirconia component by adding a stabilizer.
前記部分安定化ジルコニア担体の成分として用いられ
る安定化剤としては、たとえば、酸化イットリウム成
分、酸化マグネシウム成分、酸化セリウム成分あるい
は、各種の材料分野において知られているいわゆる安定
化ジルコニアの安定化成分として用いられている公知の
各種の酸化物成分などを挙げることができる。Examples of the stabilizer used as a component of the partially stabilized zirconia carrier include, for example, an yttrium oxide component, a magnesium oxide component, a cerium oxide component, or a so-called stabilized zirconia stabilizer known in various material fields. Examples include various known oxide components used.
これらの中でも、酸化イットリウム成分、酸化マグネ
シウム成分および酸化セリウム成分を特に好適に使用す
ることができる。Among these, the yttrium oxide component, the magnesium oxide component, and the cerium oxide component can be particularly preferably used.
なお、このルテニウム等担持触媒においては、この発
明の目的を阻害しない範囲で、前記担体として、ジルコ
ニアの外にシリカ、アルミナ、ゼオライト等を含んでい
てもよい。The ruthenium-supported catalyst may contain silica, alumina, zeolite, or the like, in addition to zirconia, as long as the object of the present invention is not impaired.
前記ルテニウム等担持触媒の調製法については特に制
限されるものではなく、たとえば、含浸法、浸漬法、乾
式混合法、湿式混合法、スプレー法、およびこれらの組
合わせ等を適宜に採用することができ、また担持に際し
ての操作法としても静置法、攪拌法、溶液流通法、溶媒
リフラックス法等を採用することができる。The method of preparing the supported catalyst such as ruthenium is not particularly limited.For example, an impregnation method, an immersion method, a dry mixing method, a wet mixing method, a spray method, and a combination thereof may be appropriately adopted. It is also possible to employ a stationary method, a stirring method, a solution flowing method, a solvent reflux method, or the like as an operation method for carrying.
また、かくして得られる貴金属担持触媒の形状につい
ては特に制限がなく、たとえば、微粉末状、ビーズ状、
ペレット状、板状、膜状、モノリス状等の任意の形状を
採用することができる。There is no particular limitation on the shape of the noble metal-supported catalyst thus obtained, for example, fine powder, beads,
Any shape such as a pellet shape, a plate shape, a film shape, and a monolith shape can be adopted.
(B)ニッケル担持触媒 (B)ニッケル担持触媒としては、ニッケルをアルミ
ナ、シリカ、シリカ−アルミナ、ゼオライト等の担体に
7〜20重量%担持させた通常用いられている触媒を使用
することができる。(B) Nickel-Supported Catalyst As the nickel-supported catalyst, a commonly used catalyst in which nickel is supported on a carrier such as alumina, silica, silica-alumina, or zeolite in an amount of 7 to 20% by weight can be used. .
炭化水素の水蒸気改質反応 炭化水素の水蒸気改質反応は、反応装置の上流側に前
記ルテニウム等担持触媒を、下流側にニッケル担持触媒
をそれぞれ充填してなる触媒層に、上流側から炭化水素
と水蒸気とを供給することにより行なう。Hydrocarbon steam reforming reaction The hydrocarbon steam reforming reaction is carried out by filling the above-mentioned catalyst such as ruthenium or the like supported on the upstream side of the reactor and the nickel-supported catalyst on the downstream side of the catalyst layer. And water vapor are supplied.
前記炭化水素としては、特に制限はなく、たとえばメ
タン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサ
ン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン等の直鎖状も
しくは分枝状の飽和脂肪族炭化水素、シクロブタン、シ
クロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサ
ン、シクロオクタン等の脂環族飽和炭化水素等を挙げる
ことができる。The hydrocarbon is not particularly limited, and may be, for example, a linear or branched saturated aliphatic hydrocarbon such as methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, heptane, octane, nonane, and decane, cyclobutane, and cyclobutane. Examples thereof include alicyclic saturated hydrocarbons such as pentane, cyclohexane, methylcyclohexane, and cyclooctane.
また、炭化水素は、前記各種のものの内一種単独であ
っても二種以上の混合物であっても良く、また、精製し
た各種の石油留分であっても良い。Further, the hydrocarbon may be one kind alone or a mixture of two or more kinds of the above various kinds, and may be various refined petroleum fractions.
この発明においては、炭化水素として、ナフサ等が好
適である。In the present invention, naphtha or the like is preferable as the hydrocarbon.
炭化水素と反応させる水蒸気としては特に制限がな
い。The steam to be reacted with the hydrocarbon is not particularly limited.
前記炭化水素は水蒸気と以下のような反応式にしたが
って反応するものと推定される。It is presumed that the hydrocarbon reacts with water vapor according to the following reaction formula.
CO+H2OCO2+H2 (発熱)(II) CH4+H2OCO+3H2 (吸熱)(III) (ただし、式(I)中、nは1以上の実数を表し、mは
2以上の実数を表わす。) したがって、理論的には炭化水素と水蒸気の使用量は
前記反応式(I)〜(III)に従うように化学量論量を
以って決定することができるが、上流側触媒層にルテニ
ウム等担持触媒、下流側触媒層にニッケル担持触媒を充
填することにより、スチーム・カーボン比を1.0〜3.0、
好ましくは1.5〜2.5のように低くすることができる。 CO + H 2 OCO 2 + H 2 ( exothermic) (II) CH 4 + H 2 OCO + 3H 2 ( endothermic) (III) (In the formula (I), n denotes one or more real, m represents 2 or more real Therefore, theoretically, the amounts of use of hydrocarbons and steam can be determined by stoichiometric amounts according to the above-mentioned reaction formulas (I) to (III). By loading the supported catalyst and the nickel-supported catalyst in the downstream catalyst layer, the steam-carbon ratio is 1.0 to 3.0,
Preferably it can be as low as 1.5-2.5.
このようなスチーム/カーボン比を採用することによ
り、水素リッチなガスを効率よく、安定に得ることがで
きる。By employing such a steam / carbon ratio, a hydrogen-rich gas can be obtained efficiently and stably.
この場合、反応温度は、通常、300〜950℃であり、好
ましくは400〜850℃である。反応圧力は、通常、0〜50
kg/cm2・G、好ましくは0〜20kg/cm2・Gである。In this case, the reaction temperature is usually from 300 to 950 ° C, preferably from 400 to 850 ° C. The reaction pressure is usually 0 to 50
kg / cm 2 · G, preferably 0~20kg / cm 2 · G.
反応方式としては、連続流通式、回分式等のいずれの
方式であっても良いが。連続流通式が好適である。反応
方式として連続流通式を採用する場合、炭化水素および
水蒸気の混合ガスのガス空間速度(GHSV)は、通常10,0
00〜15,000h-1のように高いガス空間速度であっても連
続運転が可能である。また反応装置としては、固定床式
の塔型反応器や管型反応器が好ましいが、移動床式、流
動床式でも上流側触媒層と下流側触媒層に分離できる型
式の反応容器を用いることもできる。As the reaction system, any system such as a continuous flow system and a batch system may be used. A continuous flow system is preferred. When a continuous flow method is adopted as the reaction method, the gas hourly space velocity (GHSV) of the mixed gas of hydrocarbon and water vapor is usually 10,0
Continuous operation is possible even at a high gas space velocity such as 00 to 15,000 h -1 . As the reaction apparatus, a fixed bed tower reactor or a tube reactor is preferable, but a moving bed type or a fluidized bed type reactor that can be separated into an upstream catalyst layer and a downstream catalyst layer is used. Can also.
このようにして上流側触媒層のルテニウム等担持触媒
と下流側触媒層のニッケル担持触媒層からなる触媒の存
在下で、炭化水素と水蒸気とを反応させると活性の高い
ルテニウム等担持触媒により主として反応式(I)にし
たがって反応が進行し、また生成される一酸化炭素と水
とが二酸化炭素と水素に転化する平衡反応(II)、およ
び副生されるメタンと水とが一酸化炭素と水素とに転化
する平衡反応(III)等が同時に惹起する。In this way, when hydrocarbons and steam are reacted in the presence of a catalyst comprising a ruthenium-supported catalyst in the upstream catalyst layer and a nickel-supported catalyst layer in the downstream catalyst layer, the reaction is mainly carried out by the highly active ruthenium-supported catalyst. The reaction proceeds in accordance with the formula (I), and the equilibrium reaction (II) in which the produced carbon monoxide and water are converted into carbon dioxide and hydrogen, and the by-produced methane and water are converted into carbon monoxide and hydrogen. And the equilibrium reaction (III) and the like are simultaneously induced.
したがって結果として主として水素および一酸化炭
素、ならびに割合の小さい二酸化炭素およびメタン等の
混合ガスが得られ、特に反応成分を化学量論量的に適宜
に決定して水素リッチガスを得ることができる。Therefore, as a result, a mixed gas of mainly hydrogen and carbon monoxide, and a small proportion of carbon dioxide and methane is obtained. In particular, a hydrogen-rich gas can be obtained by appropriately determining the reaction components stoichiometrically.
得られる混合ガスはそのまま種々の用途に供すること
もできるし、また各ガス成分に分離してそれぞれを各用
途に提供することもできる。The obtained mixed gas can be used for various applications as it is, or can be separated into each gas component and provided for each application.
[実施例] (実施例1〜6、比較例1および2) 反応装置として流通式触媒活性試験機を使用し、反応
原料としてライトナフサ(初留点28.5℃、終点104℃、
平均分子量79)を使用した。[Examples] (Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 and 2) A flow-type catalytic activity tester was used as a reactor, and light naphtha (initial boiling point 28.5 ° C, end point 104 ° C,
An average molecular weight of 79) was used.
反応装置に充填した上流側触媒層としては、三塩化ル
テニウムをジルコニアに混練して含浸させたのち、500
℃で焼成し、打錠成型して得たルテニウム含量が0.5重
量%のものを用いた。また、ロジウム担持触媒について
は、三塩化ロジウムを同様に担持し、ロジウム含量0.5
重量%としたものを用いた。下流側触媒層のニッケル担
持触媒は、ニッケル含量が12重量%となるようアルミナ
上に担持したものを用いた。As the upstream catalyst layer filled in the reactor, ruthenium trichloride was kneaded with zirconia and impregnated, then 500
It was used at a ruthenium content of 0.5% by weight. For the rhodium-supported catalyst, rhodium trichloride was similarly supported, and the rhodium content was 0.5.
What was used for weight% was used. As the nickel-supported catalyst of the downstream catalyst layer, one supported on alumina so that the nickel content was 12% by weight was used.
これら触媒を、第1表に示す割合で用いた。いずれの
場合も触媒全量は20mlとした。ライトナフサと水蒸気と
を、反応温度800℃、圧力0.3kg/cm2・G、LHSV2.8h-1の
条件の下に前記触媒層に供給することにより、改質反応
を行なった。These catalysts were used in the proportions shown in Table 1. In each case, the total amount of the catalyst was 20 ml. The reforming reaction was performed by supplying light naphtha and steam to the catalyst layer under the conditions of a reaction temperature of 800 ° C., a pressure of 0.3 kg / cm 2 · G, and an LHSV of 2.8 h −1 .
スチーム・カーボン比によるカーボン析出を試みるた
めに、スチーム・カーボン比を5.5から1.5に下げて行
き、コーキングにより運転不能となったスチーム・カー
ボン比を運転許容限界値として、各実施例における運転
許容限界値を第1表に示す。In order to try carbon deposition by steam carbon ratio, lower the steam carbon ratio from 5.5 to 1.5, and set the steam carbon ratio that became inoperable due to coking as the operation allowable limit value, and the operation allowable limit in each example The values are shown in Table 1.
また比較例1として触媒層全体をニッケル担持触媒、
および比較例2として触媒層全体をルテニウム担持触媒
にして改質反応を行なった場合も示す。As Comparative Example 1, the entire catalyst layer was a nickel-supported catalyst,
Also, as Comparative Example 2, a case where a reforming reaction was performed using the entire catalyst layer as a ruthenium-supported catalyst is also shown.
実施例1〜6は、上流側触媒としてRu/ZrO2、Rh/ZrO2
を10〜50容量%、下流側触媒としてNi/Al2O3を50〜90容
量%を用いた場合であり、運転許容限界のスチーム・カ
ーボン比を1.5〜2.5にすることができ、これに対し、比
較例1ではNi/Al2O3を使用しているので、スチーム・カ
ーボン比が3.0である。 In Examples 1 to 6, Ru / ZrO 2 and Rh / ZrO 2 were used as upstream catalysts.
10-50% by volume, a case of using the 50 to 90 volume% of the Ni / Al 2 O 3 as a downstream side catalyst, the steam-carbon ratio of the operation allowable limit can be 1.5 to 2.5, in which On the other hand, in Comparative Example 1, since Ni / Al 2 O 3 was used, the steam carbon ratio was 3.0.
(実施例7) 反応装置として実施例1に使用した試験機を使用し、
原料のライトナフサの水蒸気改質反応について、実施例
2に用いた上流側触媒層がRu/ZrO2であり、下流側触媒
層がNi/Al2O3である触媒(容量比1:2)を用いて長時間
の運転を行ない、触媒の寿命を試験した。(Example 7) The tester used in Example 1 was used as a reactor,
Regarding the steam reforming reaction of light naphtha as a raw material, a catalyst in which the upstream catalyst layer used in Example 2 was Ru / ZrO 2 and the downstream catalyst layer was Ni / Al 2 O 3 (volume ratio 1: 2) , And the life of the catalyst was tested.
反応条件は温度800℃、圧力0.3kg/cm2・G、LHSV2.8h
-1、スチーム・カーボン比2である。The reaction conditions are temperature 800 ° C, pressure 0.3kg / cm 2 · G, LHSV2.8h
-1 , the steam carbon ratio is 2.
第3図に反応時間に対するナフサ転化率を示し、曲線
1は実施例2のRu/ZrO2‐Ni/Al2O3を示し、曲線2は比
較例1のNi/Al2O3、曲線3は比較例2のRu/ZrO2を示
す。FIG. 3 shows the naphtha conversion with respect to the reaction time. Curve 1 shows Ru / ZrO 2 —Ni / Al 2 O 3 of Example 2, curve 2 shows Ni / Al 2 O 3 of Comparative Example 1, and curve 3 Represents Ru / ZrO 2 of Comparative Example 2.
第3図より、この発明のRu/ZrO2‐Ni/Al2O3は比較例
1のNi/Al2O3よりも長時間運転においてナフサ転化率は
低下することがなく、カーボン析出が大巾に少ないこと
が分り、また比較例2の全量Ru/ZrO2の場合のナフサ転
化率と略々同程度であることがわかる。From Figure 3, without naphtha conversion decreases in long-term operation than Ru / ZrO 2 -Ni / Al 2 O 3 is Ni / Al 2 O 3 of Comparative Example 1 of the present invention, the carbon deposition is large It can be seen that the width is small, and that the naphtha conversion in the case of the total amount of Ru / ZrO 2 of Comparative Example 2 is almost the same.
[発明の効果] この発明の炭化水素の水蒸気改質方法は、低スチーム
・カーボン比で運転が可能となるので、改質反応を行な
う際の用役費を低減することができる。また触媒寿命を
延ばして触媒交換頻度を少くし、操作稼動率を向上でき
る。さらに、触媒コストを従来の貴金属触媒層を用いる
方法よりも、かなり低く抑えることができる。[Effect of the Invention] The hydrocarbon steam reforming method of the present invention can be operated at a low steam-carbon ratio, so that the utility cost when performing the reforming reaction can be reduced. Further, the life of the catalyst can be extended, the frequency of replacing the catalyst can be reduced, and the operation rate can be improved. Further, the catalyst cost can be significantly lower than the conventional method using a noble metal catalyst layer.
第1図はこの発明の反応装置にルテニウムまたはロジウ
ムをジルコニア担体に担持した触媒とニッケル担持触媒
とを充填した状態、第2図は従来のニッケル担持触媒を
充填した状態を示す。第3図は触媒の寿命試験の結果を
示す。1……反応装置、2……ルテニウム等担持触媒、
3……ニッケル担持触媒。FIG. 1 shows a state in which a catalyst in which ruthenium or rhodium is supported on a zirconia carrier and a nickel-supported catalyst are packed in the reactor of the present invention, and FIG. 2 shows a state in which a conventional nickel-supported catalyst is packed. FIG. 3 shows the results of a catalyst life test. 1 ... reaction device, 2 ... supported catalyst such as ruthenium,
3. Nickel supported catalyst.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松下 行雄 千葉県君津郡袖ケ浦町上泉1280番地 出 光興産株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−161133(JP,A) 特公 昭46−12297(JP,B1) 特公 昭46−6482(JP,B1) 特公 昭44−14703(JP,B1) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yukio Matsushita 1280 Kamiizumi, Sodegaura-cho, Kimitsu-gun, Chiba Pref. Idemitsu Kosan Co., Ltd. -12297 (JP, B1) JP 466482 (JP, B1) JP 44-14703 (JP, B1)
Claims (1)
化水素を改質する炭化水素の水蒸気改質方法において、
前記触媒層が、ルテニウムまたはロジウムをジルコニア
担体に担持した触媒を全触媒の容量比で0.1〜0.5の割合
で充填した上流側触媒層と、ニッケル担持触媒を全触媒
の容量比で0.9〜0.5の割合で充填した下流側触媒層とか
らなることを特徴とする炭化水素の水蒸気改質方法。1. A hydrocarbon steam reforming method for reforming hydrocarbons by supplying hydrocarbons and steam to a catalyst layer,
The catalyst layer, an upstream catalyst layer filled with a catalyst in which ruthenium or rhodium is supported on a zirconia support at a ratio of 0.1 to 0.5 in terms of a volume ratio of the entire catalyst, and a nickel-supported catalyst having a volume ratio of 0.9 to 0.5 in a total catalyst volume ratio of 0.9 to 0.5. 1. A method for steam reforming of hydrocarbons, comprising: a downstream catalyst layer filled in a proportion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1121799A JP2716092B2 (en) | 1989-05-16 | 1989-05-16 | Hydrocarbon steam reforming method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1121799A JP2716092B2 (en) | 1989-05-16 | 1989-05-16 | Hydrocarbon steam reforming method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02302304A JPH02302304A (en) | 1990-12-14 |
| JP2716092B2 true JP2716092B2 (en) | 1998-02-18 |
Family
ID=14820210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1121799A Expired - Lifetime JP2716092B2 (en) | 1989-05-16 | 1989-05-16 | Hydrocarbon steam reforming method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2716092B2 (en) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08217403A (en) * | 1995-02-14 | 1996-08-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Reformer |
| GB9806199D0 (en) * | 1998-03-24 | 1998-05-20 | Johnson Matthey Plc | Catalytic generation of hydrogen |
| JP2001342004A (en) * | 2000-03-29 | 2001-12-11 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Method for steam reforming of hydrocarbons |
| JP2005060182A (en) * | 2003-08-18 | 2005-03-10 | Shikoku Electric Power Co Inc | Method for producing hydrogen, and hydrogen production device used therefor |
| JP4681265B2 (en) * | 2004-08-24 | 2011-05-11 | 千代田化工建設株式会社 | Syngas production method and synthesis gas production reactor. |
| JP4783240B2 (en) * | 2006-08-29 | 2011-09-28 | Jx日鉱日石エネルギー株式会社 | Steam reforming catalyst, hydrogen production apparatus and fuel cell system |
| JP5135605B2 (en) * | 2007-12-20 | 2013-02-06 | コスモ石油株式会社 | Stationary hydrogen production reformer |
| CN105435623B (en) * | 2015-12-17 | 2018-08-14 | 盘锦北方沥青股份有限公司 | A kind of desulfurizing agent filling structure and its loading method for desulfurization reactor |
-
1989
- 1989-05-16 JP JP1121799A patent/JP2716092B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02302304A (en) | 1990-12-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100596286B1 (en) | Catalyst and process for reforming hydrocarbon | |
| US7771702B2 (en) | Sulfur-tolerant catalysts and related precursors and processes | |
| Trimm et al. | Onboard fuel conversion for hydrogen-fuel-cell-driven vehicles | |
| CN1036913C (en) | Method for partial catalytic oxidation of hydrocarbons | |
| Hindermann et al. | Mechanistic aspects of the formation of hydrocarbons and alcohols from CO hydrogenation | |
| US7226548B2 (en) | Syngas catalysts and their method of use | |
| Cobo et al. | Steam reforming of ethanol over bimetallic RhPt/La2O3: Long-term stability under favorable reaction conditions | |
| JPWO1998046523A1 (en) | Catalyst for producing synthesis gas and method for producing carbon monoxide | |
| WO1998046523A1 (en) | Catalyst for preparation of synthesis gas and process for preparing carbon monoxide | |
| JPH0413025B2 (en) | ||
| CN1033580A (en) | Sulfur-tolerant catalysts for the production of methane or methane-containing gas mixtures | |
| JP2716092B2 (en) | Hydrocarbon steam reforming method | |
| JP2000084410A (en) | Autothermal reforming catalyst and method for producing hydrogen or synthesis gas | |
| US5989457A (en) | Process for the production of synthesis gas | |
| JP2009297715A (en) | Catalytic reduction and oxidation method | |
| US20050025701A1 (en) | Steam reforming catalyst composition and process | |
| JPS5929633B2 (en) | Low-temperature steam reforming method for hydrocarbons | |
| US4166077A (en) | Method of production of ethane by selective hydrogenolysis of alkane | |
| Gao et al. | Mechanisms and energetics of complete ethylene oxidation on a PdAu bimetallic catalyst from a theoretical perspective | |
| EP1567254A2 (en) | Novel syngas catalysts and their method of use | |
| JP2007516825A (en) | Reforming catalyst | |
| Soloviev | Oxidative reforming of methane on structured Ni-Al2O3/cordierite catalysts | |
| Agafonov et al. | The impact of indium and manganese modifiers on the catalytic properties of zinc-alumina propane dehydrogenation catalysts | |
| JPH10192708A (en) | Catalyst for reforming carbon dioxide and reforming method | |
| KR100448683B1 (en) | POX reforming catalysts of gasoline for fuel-cell powered vehicles applications and methods for preparing catalysts |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071107 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081107 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081107 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091107 Year of fee payment: 12 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091107 Year of fee payment: 12 |