JP3510404B2 - メタノール合成触媒 - Google Patents
メタノール合成触媒Info
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- 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
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- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は水素(H2 )及び一
酸化炭素(CO)を主成分とするガスよりメタノールを
合成する触媒に関する。 【0002】 【従来の技術】メタノール合成触媒の開発研究は古くか
ら行われており、酸化亜鉛−酸化クロム、酸化銅−酸化
亜鉛などの組成を有する触媒を共沈法などで調製してい
る。とりわけ、酸化銅−酸化亜鉛−酸化アルミニウム及
び/又は酸化クロムよりなる三元または四元系触媒が高
いメタノール合成活性を有しており、広く用いられてい
る。一方、メタノールはMTBE(メチルターシャリー
ブチルエーテル)、ガソリン、石油化学中間製品、さら
に水素、一酸化炭素、都市ガスの製造などの原料とし
て、また燃料用としても今後ますます需要が多くなると
考えられ、全世界にて大型のメタノール合成プラントが
建設される見通しである。また、現在メタノールは天然
ガスの水蒸気改質反応によって製造される水素、及び一
酸化炭素を主成分とするガスを原料として、上記三元ま
たは四元系触媒などと接触させることにより製造されて
いる。 【0003】前記の三元または四元系触媒以外に、酸化
銅−酸化亜鉛−酸化マンガンよりなる触媒(特公昭56
−9376号公報)、酸化銅−酸化亜鉛−酸化ケイ素よ
りなる触媒(特公昭63−39287号公報)、酸化銅
−酸化亜鉛−酸化ガリウムよりなる触媒(特開平6−3
12138号公報)などが提案されているが、メタノー
ル合成活性が低く、さらに寿命も十分であると言い難い
ため、高性能なメタノール合成触媒の開発が待ち望まれ
ている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】酸化銅−酸化亜鉛−酸
化アルミニウム及び/又は酸化クロムからなる触媒はメ
タノール合成活性は高いが、活性が経時的に低下すると
いう問題があり、酸化銅−酸化亜鉛−酸化マンガン、酸
化銅−酸化亜鉛−酸化ケイ素、酸化銅−酸化亜鉛−酸化
ガリウムよりなる触媒は、前述したようにメタノール合
成活性が低く、さらに寿命も十分であるとは云えないと
いう問題がある。本発明は上記技術水準に鑑み、高活性
で、かつ耐久性にも優れたメタノール合成触媒を提供し
ようとするものである。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明者らは既存のメタ
ノール合成触媒の性能を上回る触媒の開発研究を鋭意実
施した結果、メタノール合成活性の最も重要な役割をす
る銅を高分散化させ、かつ活性低下の小さいメタノール
合成触媒を見い出し、本発明を完成するに至った。すな
わち、本発明は水素及び一酸化炭素及び/又は炭酸ガス
を主成分とする合成ガスからメタノールを合成する触媒
として、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、アルミニウム(A
l)の各酸化物、およびガリウム(Ga)、マンガン
(Mn)、インジウム(In)の一種以上の金属(α)
の酸化物からなり、その組成比(原子比)がCu:Z
n:Al:α=100:10〜200:1〜20:1〜
20であることを特徴とするメタノール合成触媒を提供
するものである。 【0006】 【発明の実施の形態】本発明のメタノール合成触媒の組
成比(原子比)はCu:Zn:Al:α=100:10
〜200:1〜20:1〜20である。ここで、αはG
a、Mn、Inの一種以上の金属を示す。 【0007】以下、本発明のメタノール合成触媒の製造
方法の一例を更に詳述する。先ず、沈殿剤水溶液を保温
し攪拌しながらGa、Mn、Inの一種以上の金属及び
AlとZnの各金属塩を含んだ水溶液を滴下して沈殿物
を析出させ、滴下後次にCu塩を含んだ水溶液を滴下し
て沈殿物を生成する。なお滴下終了時のpHが4以上
で、滴下した金属イオンがほとんど全て沈殿物として析
出する。 【0008】沈殿剤水溶液はアルカリ溶液であり、通
常、0.1〜10M濃度のNa2 CO 3 水溶液、NaH
CO3 水溶液、NaOH水溶液、K2 CO3 水溶液、N
H3 水溶液などが用いられ、とりわけNa2 CO3 水溶
液が好ましい。また、沈殿を生成する際の溶液の温度を
15〜90℃の範囲に保つことが好ましい。 【0009】さらに、Cu、Zn、Al及びGa、M
n、Inの各金属塩は硝酸塩、塩化物、硫酸塩、酢酸塩
の形で0.01〜1.0M濃度の水溶液として用い、と
りわけ硝酸塩として用いられるのが好ましい。また、滴
下時間、熟成時間は特に触媒のメタノール合成活性に影
響はないが、均一に金属イオンが分散し沈殿物が析出す
る条件であればよく、通常、滴下時間:1分〜3時間、
熟成時間:1分〜3時間の範囲で実施される。得られた
沈殿物は種々の結晶種を有するが、アルカリ金属イオン
や陰イオンを十分洗浄除去した後、200〜400℃の
範囲で焼成することによりメタノール合成触媒を得る。 【0010】本発明の触媒を用いることにより、メタノ
ール合成反応の原料の合成ガスとして、H2 とCOまた
はH2 とCOとCO2 を含有するガスを使用し、圧力:
200kg/cm2 G以下、温度:100〜300℃の
範囲で、長期的に、かつ安定した性能でメタノールを合
成することができる。 【0011】 【実施例】以下の実施例にて、本発明をさらに具体的に
説明し、本発明触媒の効果を明らかにするが、本発明の
本質を損なわない限り実施例の記載には制限されるもの
ではない。 【0012】(実施例1)炭酸ナトリウム:2.5mo
lを水:2リットルに溶かし60℃で保温する。このア
ルカリ水溶液を溶液Aとする。硝酸亜鉛:0.18mo
lと硝酸アルミニウム:0.03mol及び硝酸ガリウ
ム:0.03molを水:600ccに溶かして60℃
に保温し、この酸性溶液を溶液Bとする。さらに、硝酸
銅:0.3molを水:300ccに溶かして60℃に
保温し、この酸性溶液を溶液Cとする。 【0013】先ず、攪拌しながら溶液Aに溶液Bを30
分にわたって均一に滴下し懸濁液を得る。次に溶液Cを
前記懸濁液に30分にわたって一定速度で滴下し、沈殿
物を得る。滴下後、2時間の熟成を行い、次に沈殿物の
ろ過及びNaイオン、NO3イオンが検知されないよう
洗浄する。さらに100℃24時間乾燥し、その後30
0℃、3時間焼成することによりメタノール合成触媒を
得る。この触媒を触媒1とする。 【0014】(実施例2)B液に硝酸亜鉛:0.3mo
l、硝酸アルミニウム:0.05mol、硝酸インジウ
ム:0.03molを使用する以外は、実施例1と同様
の調製方法でメタノール合成触媒を調製した。この触媒
を触媒2とする。さらに、B液に硝酸亜鉛:0.15m
ol、硝酸アルミニウム:0.015mol、硝酸マン
ガン:0.015molを、またB液に硝酸亜鉛:0.
15mol、硝酸アルミニウム:0.006mol、硝
酸ガリウム:0.006molを使用する以外は実施例
1と同様に調製し、触媒3、触媒4を得た。 【0015】(実施例3)実施例1の触媒1と同様の組
成の溶液A、B、Cを用いて、溶液BとCの混合液を溶
液Aに滴下したこと以外は実施例1と同様の方法で触媒
5を得た。 【0016】(実施例4)B液に硝酸亜鉛:0.15m
ol、硝酸アルミニウム:0.009mol、硝酸ガリ
ウム:0.006mol、硝酸マンガン:0.006m
olを使用する以外は実施例1と同様の調製方法でメタ
ノール合成触媒を調製した。この触媒を触媒6とする。
さらに、B液に硝酸亜鉛:0.15mol、硝酸アルミ
ニウム:0.009mol、硝酸マンガン:0.006
mol、硝酸インジウム:0.006molを使用する
以外は実施例1と同様の調製方法でメタノール合成触媒
を調製した。この触媒を触媒7とする。 【0017】(比較例)実施例1の調製方法において、
硝酸ガリウムまたは硝酸アルミニウムを添加しなかった
こと以外は同様の方法で、組成がCuO−ZnO−Al
2 O3 (Cu:Zn:Al=100:60:10)の触
媒8と、CuO−ZnO−Ga2 O3 (Cu:Zn:G
a=100:60:10)の触媒9を調製した。また実
施例1の調製方法において、硝酸ガリウムの代わりに、
シリカゾルまたは硝酸アルミニウムを用いたこと以外は
同様の方法で、組成がCuO−ZnO−SiO2 (C
u:Zn:Si=100:60:10)の触媒10と、
CuO−ZnO−MnOx(Cu:Zn:Mn=10
0:60:10)の触媒11を調製した。 【0018】(実験例1)実施例1〜4、比較例にて得
られた触媒1〜11のメタノール合成反応の活性評価試
験を下記表1に示す条件にて行った。 【0019】 【表1】 【0020】触媒は16〜28メッシュに整粒したもの
を2ccマイクロリアクタに充填し、H2 :3%/N2
ベースガスにて還元処理した後、原料ガスを供給し初期
活性評価を行った。各触媒の初期活性評価結果を表2に
示す。 【0021】 【表2】なお、反応生成物は全てメタノールと水であった。表2
に示すように、本発明にて調製した触媒は従来触媒8〜
11に比べてメタノール合成活性が高いことがわかっ
た。 【0022】(実験例2)初期活性評価に供した触媒
1、触媒8を耐久性試験用触媒に供した。反応条件は反
応圧力以外は実験例5と同様とし、活性結果を表3に示
す。 【0023】 【表3】なお、反応生成物は全てメタノールと水であった。表3
に示すように、本発明にて調製した触媒は従来触媒に比
べてメタノール合成活性が高く、かつ耐久性に優れてい
ることが判明した。 【0024】 【発明の効果】本発明のメタノール合成触媒はメタノー
ル合成活性が高くかつ長期にわたって活性維持ができる
ので、効率よくメタノールを合成することができる。
酸化炭素(CO)を主成分とするガスよりメタノールを
合成する触媒に関する。 【0002】 【従来の技術】メタノール合成触媒の開発研究は古くか
ら行われており、酸化亜鉛−酸化クロム、酸化銅−酸化
亜鉛などの組成を有する触媒を共沈法などで調製してい
る。とりわけ、酸化銅−酸化亜鉛−酸化アルミニウム及
び/又は酸化クロムよりなる三元または四元系触媒が高
いメタノール合成活性を有しており、広く用いられてい
る。一方、メタノールはMTBE(メチルターシャリー
ブチルエーテル)、ガソリン、石油化学中間製品、さら
に水素、一酸化炭素、都市ガスの製造などの原料とし
て、また燃料用としても今後ますます需要が多くなると
考えられ、全世界にて大型のメタノール合成プラントが
建設される見通しである。また、現在メタノールは天然
ガスの水蒸気改質反応によって製造される水素、及び一
酸化炭素を主成分とするガスを原料として、上記三元ま
たは四元系触媒などと接触させることにより製造されて
いる。 【0003】前記の三元または四元系触媒以外に、酸化
銅−酸化亜鉛−酸化マンガンよりなる触媒(特公昭56
−9376号公報)、酸化銅−酸化亜鉛−酸化ケイ素よ
りなる触媒(特公昭63−39287号公報)、酸化銅
−酸化亜鉛−酸化ガリウムよりなる触媒(特開平6−3
12138号公報)などが提案されているが、メタノー
ル合成活性が低く、さらに寿命も十分であると言い難い
ため、高性能なメタノール合成触媒の開発が待ち望まれ
ている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】酸化銅−酸化亜鉛−酸
化アルミニウム及び/又は酸化クロムからなる触媒はメ
タノール合成活性は高いが、活性が経時的に低下すると
いう問題があり、酸化銅−酸化亜鉛−酸化マンガン、酸
化銅−酸化亜鉛−酸化ケイ素、酸化銅−酸化亜鉛−酸化
ガリウムよりなる触媒は、前述したようにメタノール合
成活性が低く、さらに寿命も十分であるとは云えないと
いう問題がある。本発明は上記技術水準に鑑み、高活性
で、かつ耐久性にも優れたメタノール合成触媒を提供し
ようとするものである。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明者らは既存のメタ
ノール合成触媒の性能を上回る触媒の開発研究を鋭意実
施した結果、メタノール合成活性の最も重要な役割をす
る銅を高分散化させ、かつ活性低下の小さいメタノール
合成触媒を見い出し、本発明を完成するに至った。すな
わち、本発明は水素及び一酸化炭素及び/又は炭酸ガス
を主成分とする合成ガスからメタノールを合成する触媒
として、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、アルミニウム(A
l)の各酸化物、およびガリウム(Ga)、マンガン
(Mn)、インジウム(In)の一種以上の金属(α)
の酸化物からなり、その組成比(原子比)がCu:Z
n:Al:α=100:10〜200:1〜20:1〜
20であることを特徴とするメタノール合成触媒を提供
するものである。 【0006】 【発明の実施の形態】本発明のメタノール合成触媒の組
成比(原子比)はCu:Zn:Al:α=100:10
〜200:1〜20:1〜20である。ここで、αはG
a、Mn、Inの一種以上の金属を示す。 【0007】以下、本発明のメタノール合成触媒の製造
方法の一例を更に詳述する。先ず、沈殿剤水溶液を保温
し攪拌しながらGa、Mn、Inの一種以上の金属及び
AlとZnの各金属塩を含んだ水溶液を滴下して沈殿物
を析出させ、滴下後次にCu塩を含んだ水溶液を滴下し
て沈殿物を生成する。なお滴下終了時のpHが4以上
で、滴下した金属イオンがほとんど全て沈殿物として析
出する。 【0008】沈殿剤水溶液はアルカリ溶液であり、通
常、0.1〜10M濃度のNa2 CO 3 水溶液、NaH
CO3 水溶液、NaOH水溶液、K2 CO3 水溶液、N
H3 水溶液などが用いられ、とりわけNa2 CO3 水溶
液が好ましい。また、沈殿を生成する際の溶液の温度を
15〜90℃の範囲に保つことが好ましい。 【0009】さらに、Cu、Zn、Al及びGa、M
n、Inの各金属塩は硝酸塩、塩化物、硫酸塩、酢酸塩
の形で0.01〜1.0M濃度の水溶液として用い、と
りわけ硝酸塩として用いられるのが好ましい。また、滴
下時間、熟成時間は特に触媒のメタノール合成活性に影
響はないが、均一に金属イオンが分散し沈殿物が析出す
る条件であればよく、通常、滴下時間:1分〜3時間、
熟成時間:1分〜3時間の範囲で実施される。得られた
沈殿物は種々の結晶種を有するが、アルカリ金属イオン
や陰イオンを十分洗浄除去した後、200〜400℃の
範囲で焼成することによりメタノール合成触媒を得る。 【0010】本発明の触媒を用いることにより、メタノ
ール合成反応の原料の合成ガスとして、H2 とCOまた
はH2 とCOとCO2 を含有するガスを使用し、圧力:
200kg/cm2 G以下、温度:100〜300℃の
範囲で、長期的に、かつ安定した性能でメタノールを合
成することができる。 【0011】 【実施例】以下の実施例にて、本発明をさらに具体的に
説明し、本発明触媒の効果を明らかにするが、本発明の
本質を損なわない限り実施例の記載には制限されるもの
ではない。 【0012】(実施例1)炭酸ナトリウム:2.5mo
lを水:2リットルに溶かし60℃で保温する。このア
ルカリ水溶液を溶液Aとする。硝酸亜鉛:0.18mo
lと硝酸アルミニウム:0.03mol及び硝酸ガリウ
ム:0.03molを水:600ccに溶かして60℃
に保温し、この酸性溶液を溶液Bとする。さらに、硝酸
銅:0.3molを水:300ccに溶かして60℃に
保温し、この酸性溶液を溶液Cとする。 【0013】先ず、攪拌しながら溶液Aに溶液Bを30
分にわたって均一に滴下し懸濁液を得る。次に溶液Cを
前記懸濁液に30分にわたって一定速度で滴下し、沈殿
物を得る。滴下後、2時間の熟成を行い、次に沈殿物の
ろ過及びNaイオン、NO3イオンが検知されないよう
洗浄する。さらに100℃24時間乾燥し、その後30
0℃、3時間焼成することによりメタノール合成触媒を
得る。この触媒を触媒1とする。 【0014】(実施例2)B液に硝酸亜鉛:0.3mo
l、硝酸アルミニウム:0.05mol、硝酸インジウ
ム:0.03molを使用する以外は、実施例1と同様
の調製方法でメタノール合成触媒を調製した。この触媒
を触媒2とする。さらに、B液に硝酸亜鉛:0.15m
ol、硝酸アルミニウム:0.015mol、硝酸マン
ガン:0.015molを、またB液に硝酸亜鉛:0.
15mol、硝酸アルミニウム:0.006mol、硝
酸ガリウム:0.006molを使用する以外は実施例
1と同様に調製し、触媒3、触媒4を得た。 【0015】(実施例3)実施例1の触媒1と同様の組
成の溶液A、B、Cを用いて、溶液BとCの混合液を溶
液Aに滴下したこと以外は実施例1と同様の方法で触媒
5を得た。 【0016】(実施例4)B液に硝酸亜鉛:0.15m
ol、硝酸アルミニウム:0.009mol、硝酸ガリ
ウム:0.006mol、硝酸マンガン:0.006m
olを使用する以外は実施例1と同様の調製方法でメタ
ノール合成触媒を調製した。この触媒を触媒6とする。
さらに、B液に硝酸亜鉛:0.15mol、硝酸アルミ
ニウム:0.009mol、硝酸マンガン:0.006
mol、硝酸インジウム:0.006molを使用する
以外は実施例1と同様の調製方法でメタノール合成触媒
を調製した。この触媒を触媒7とする。 【0017】(比較例)実施例1の調製方法において、
硝酸ガリウムまたは硝酸アルミニウムを添加しなかった
こと以外は同様の方法で、組成がCuO−ZnO−Al
2 O3 (Cu:Zn:Al=100:60:10)の触
媒8と、CuO−ZnO−Ga2 O3 (Cu:Zn:G
a=100:60:10)の触媒9を調製した。また実
施例1の調製方法において、硝酸ガリウムの代わりに、
シリカゾルまたは硝酸アルミニウムを用いたこと以外は
同様の方法で、組成がCuO−ZnO−SiO2 (C
u:Zn:Si=100:60:10)の触媒10と、
CuO−ZnO−MnOx(Cu:Zn:Mn=10
0:60:10)の触媒11を調製した。 【0018】(実験例1)実施例1〜4、比較例にて得
られた触媒1〜11のメタノール合成反応の活性評価試
験を下記表1に示す条件にて行った。 【0019】 【表1】 【0020】触媒は16〜28メッシュに整粒したもの
を2ccマイクロリアクタに充填し、H2 :3%/N2
ベースガスにて還元処理した後、原料ガスを供給し初期
活性評価を行った。各触媒の初期活性評価結果を表2に
示す。 【0021】 【表2】なお、反応生成物は全てメタノールと水であった。表2
に示すように、本発明にて調製した触媒は従来触媒8〜
11に比べてメタノール合成活性が高いことがわかっ
た。 【0022】(実験例2)初期活性評価に供した触媒
1、触媒8を耐久性試験用触媒に供した。反応条件は反
応圧力以外は実験例5と同様とし、活性結果を表3に示
す。 【0023】 【表3】なお、反応生成物は全てメタノールと水であった。表3
に示すように、本発明にて調製した触媒は従来触媒に比
べてメタノール合成活性が高く、かつ耐久性に優れてい
ることが判明した。 【0024】 【発明の効果】本発明のメタノール合成触媒はメタノー
ル合成活性が高くかつ長期にわたって活性維持ができる
ので、効率よくメタノールを合成することができる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭57−7256(JP,A)
特開 平6−312138(JP,A)
特開 昭63−209754(JP,A)
特開 平6−254414(JP,A)
国際公開94/021376(WO,A1)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
B01J 21/00 - 38/74
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】銅(Cu)、亜鉛(Zn)、アルミニウム
(Al)の各酸化物、およびガリウム(Ga)、マンガ
ン(Mn)、インジウム(In)の一種以上の金属
(α)の酸化物からなり、その組成比(原子比)がC
u:Zn:Al:α=100:10〜200:1〜2
0:1〜20であることを特徴とするメタノール合成触
媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30423095A JP3510404B2 (ja) | 1995-11-22 | 1995-11-22 | メタノール合成触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30423095A JP3510404B2 (ja) | 1995-11-22 | 1995-11-22 | メタノール合成触媒 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09141100A JPH09141100A (ja) | 1997-06-03 |
| JP3510404B2 true JP3510404B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=17930576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30423095A Expired - Fee Related JP3510404B2 (ja) | 1995-11-22 | 1995-11-22 | メタノール合成触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3510404B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101811053A (zh) * | 2010-05-10 | 2010-08-25 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种用于低温液相合成甲醇的铜基催化剂及其制备方法 |
| WO2013022057A1 (ja) * | 2011-08-11 | 2013-02-14 | 日本電気硝子株式会社 | 透明導電材料、透明導電層付基板及び透明導電層付基板の製造方法 |
| CN119368190B (zh) * | 2024-09-27 | 2025-11-14 | 天津大学 | 一种用于富二氧化碳合成气制甲醇的CuZnAlGa类水滑石衍生催化剂的制备方法 |
-
1995
- 1995-11-22 JP JP30423095A patent/JP3510404B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09141100A (ja) | 1997-06-03 |
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