Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPH064135B2 - Hydrocarbon steam reforming catalyst - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPH064135B2 - Hydrocarbon steam reforming catalyst - Google Patents

Hydrocarbon steam reforming catalyst

Info

Publication number
JPH064135B2
JPH064135B2 JP63194751A JP19475188A JPH064135B2 JP H064135 B2 JPH064135 B2 JP H064135B2 JP 63194751 A JP63194751 A JP 63194751A JP 19475188 A JP19475188 A JP 19475188A JP H064135 B2 JPH064135 B2 JP H064135B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
steam reforming
carrier
rhodium
yttrium
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
Application number
JP63194751A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0243950A (en
Inventor
哲 五十嵐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP63194751A priority Critical patent/JPH064135B2/en
Priority to EP89104197A priority patent/EP0333037B1/en
Priority to EP19920105353 priority patent/EP0495534A3/en
Priority to DE68916285T priority patent/DE68916285D1/en
Priority to CA000593355A priority patent/CA1333278C/en
Publication of JPH0243950A publication Critical patent/JPH0243950A/en
Priority to US07/636,006 priority patent/US5130114A/en
Publication of JPH064135B2 publication Critical patent/JPH064135B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • 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
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements 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] 本発明は、炭化水素の水蒸気改質用触媒に関し、さらに
詳しくは、触媒活性が高く、耐熱性および機械的強度が
高く、しかも触媒寿命の長いなどの優れた特性を有し、
たとえば、燃料電池用の水素製造プラント、小型水素製
造プラント等に好適に利用することができる、炭化水素
の水蒸気改質用触媒に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hydrocarbon steam reforming catalyst, and more specifically, it has high catalytic activity, high heat resistance and mechanical strength, and has a long catalyst life. It has excellent characteristics such as long,
For example, the present invention relates to a hydrocarbon steam reforming catalyst that can be suitably used in a hydrogen production plant for a fuel cell, a small hydrogen production plant, and the like.

[従来の技術および発明が解決しようとする課題] 炭化水素と水蒸気とを反応させて、水素、一酸化炭素、
メタン、および二酸化炭素に転化する水蒸気改質反応を
促進する触媒として以前はニッケル系のものが主流であ
ったが、最近は、貴金属系のもの、特にロジウムやルテ
ニウム系のものが注目されている(たとえば、特開昭
56-91844号公報、特開昭57-4232号公報、五十嵐
ら、第58回触媒討論会、4連B12、名古屋)。
[Problems to be Solved by the Related Art and Invention] By reacting a hydrocarbon with steam, hydrogen, carbon monoxide,
Previously, nickel-based catalysts were the mainstream for accelerating the steam reforming reaction that converts into methane and carbon dioxide, but recently, precious metal-based catalysts, especially rhodium and ruthenium-based catalysts, have been receiving attention. (For example,
56-91844, JP-A-57-4232, Igarashi et al., 58th catalyst debate, 4 series B12, Nagoya).

特開昭56-91844号公報に記載された触媒系はロジウム
と酸化ジルコニウムとからなる触媒である。
The catalyst system described in JP-A-56-91844 is a catalyst composed of rhodium and zirconium oxide.

特開昭57-4232号公報に記載された触媒系は、シリカ
含有量が0.5〜10重量%であり、かつアルカリ金属およ
びアルカリ土類金属の含有量が酸化物換算で1重量%以
下である活性アルミナにルテニウムを0.05〜20重量%担
持させたものである。
The catalyst system described in JP-A-57-4232 has a silica content of 0.5 to 10% by weight and an alkali metal and alkaline earth metal content of 1% by weight or less in terms of oxide. It is an activated alumina on which 0.05 to 20% by weight of ruthenium is supported.

そして、上記に記載されている本発明者らが提案した
触媒は、ロジウム金属を酸化ジルコニウム担体に担持し
てなる触媒系であり、この触媒は、高活性でしかも触媒
上でのカーボン生成量を抑制することのできる、炭化水
素の水蒸気改質に有効な触媒である。
The catalyst proposed by the present inventors described above is a catalyst system in which a rhodium metal is supported on a zirconium oxide carrier, and this catalyst has a high activity and produces a large amount of carbon on the catalyst. It is a catalyst that can be suppressed and is effective for steam reforming of hydrocarbons.

上記のやの例に見られるように、最近、担体として
酸化ジルコニウム(ジルコニア)が有効であることが示
されている。
As can be seen in the above examples of zirconium, zirconium oxide (zirconia) has recently been shown to be effective as a carrier.

しかしながら、このジルコニア担体を焼成により製造す
る際に、焼成温度を高くすると、表面積が著しく低下
し、触媒活性が低下する;収縮等により機械的強度が
低下し、また、粉化等により触媒層の圧力損失が上昇
し、運転が困難となる;などの問題点があった。
However, when the zirconia carrier is produced by calcination, if the calcination temperature is increased, the surface area is remarkably reduced and the catalytic activity is reduced; the mechanical strength is reduced due to shrinkage and the like, and the catalyst layer is pulverized and the like. There is a problem that the pressure loss increases and the operation becomes difficult;

本発明の目的は、前記問題点を解消し、触媒活性が高
く、かつ耐熱性および機械的強度に優れ、安定性、改質
能力および触媒寿命が改善されているなどの優れた利点
を有する炭化水素の水蒸気改質用触媒を提供することに
ある。
The object of the present invention is to eliminate the above problems, carbonization having high advantages such as high catalytic activity, excellent heat resistance and mechanical strength, and improved stability, reforming ability and catalyst life. It is to provide a catalyst for steam reforming of hydrogen.

[前記課題を解決するための手段] 本発明者は、前記課題を解決するために鋭意研究を重ね
た結果、活性金属種としてロジウムおよび/またはルテ
ニウムを用い、その担体として、部分安定化ジルコニ
ア、特に酸化イットリウム成分、酸化マグネシウム成分
または酸化セリウム成分を安定化剤として有する部分安
定化ジルコニアを用いることにより、該担体の高い耐熱
性および機械的強度、たとえば、500℃以上という高温
においても表面積の低下が有効に防止することができる
とともに安定に使用することができるなど優れた性質等
により該活性金属種の改質触媒としての機能を十分にか
つ安定に発揮することができ、安定性、改質能力および
寿命が著しく改善された触媒を得ることができること等
を見出し、その知見に基づいて本発明を完成するに至っ
た。
[Means for Solving the Problems] The inventors of the present invention have conducted extensive studies to solve the problems, and as a result, use rhodium and / or ruthenium as the active metal species, and use partially stabilized zirconia as the carrier. In particular, by using a partially stabilized zirconia having a yttrium oxide component, a magnesium oxide component or a cerium oxide component as a stabilizer, high heat resistance and mechanical strength of the carrier, for example, reduction of the surface area even at a high temperature of 500 ° C. or higher. Can be effectively prevented and can be stably used, and due to its excellent properties and the like, it can sufficiently and stably exhibit the function of the active metal species as a reforming catalyst. It was discovered that a catalyst having significantly improved ability and life can be obtained, and the present invention was completed based on the findings. It came to be achieved.

すなわち、本発明は、部分安定化ジルコニア担体にロジ
ウムまたはルテニウムを担持してなることを特徴とする
炭化水素の水蒸気改質用触媒である。
That is, the present invention is a hydrocarbon steam reforming catalyst comprising a partially stabilized zirconia carrier carrying rhodium or ruthenium.

本発明について以下に詳述する。The present invention will be described in detail below.

部分安定化ジルコニア担体 本発明において担体として部分安定化ジルコニア担体を
選択したことは特に重要である。
Partially stabilized zirconia carrier It is particularly important to select a partially stabilized zirconia carrier as a carrier in the present invention.

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からである。
This partially stabilized zirconia carrier has a particularly high reactivity of zirconia itself with water, aims to improve the steam reforming ability of hydrocarbons, and is originally excellent as a carrier such as suppressing carbon deposition generated on the catalyst. In addition to the above properties, it also has excellent properties as a partially stabilized zirconia produced by the addition of a stabilizer, that is, it has excellent heat resistance and mechanical strength. It 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 the zirconia component by adding a stabilizer.

この部分安定化ジルコニア担体のジルコニア成分の調製
原料として使用するジルコニウム源としては、酸化ジル
コニウム、あるいは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(ジルコニア成分)に転化可能な
物質を使用することができる。
As the zirconium source used as a raw material for preparing the zirconia component of the partially stabilized zirconia carrier, zirconium oxide or a substance that can be converted to zirconium oxide (zirconia component) during catalyst preparation or steam reforming reaction can be used. .

前記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。
A commercially available product can be used as the zirconium oxide.

また、触媒調製時あるいは水蒸気改質反応時に酸化ジル
コニウムに転化する物質として、たとえば水酸化ジルコ
ニウム、ハロゲン化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、
硝酸ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、シュウ酸ジルコ
ニウム、ジルコニウムテトラメトキシド、ジルコニウム
テトラエトキシド、ジルコニウムテトライソプロポキシ
ド等のジルコニウムアルコキシド、オキシ塩化ジルコニ
ウム、有機ジルコニウム化合物等を挙げることができ
る。
Further, as a substance which is converted into zirconium oxide during catalyst preparation or steam reforming reaction, for example, zirconium hydroxide, zirconium halide, zirconium nitrate,
Examples thereof include zirconium nitrate, zirconium acetate, zirconium oxalate, zirconium tetramethoxide, zirconium tetraethoxide, zirconium alkoxides such as tetraisopropoxide, zirconium oxychloride, and organic zirconium compounds.

これらの中でも、特にジルコニウムアルコシキド等を好
適に使用することができる。
Among these, zirconium alkoxide and the like can be preferably used.

なお、難溶性の化合物は、適宜にアルコールや酸などを
加えて可溶化して使用することもできる。
The sparingly soluble compound can also be used after being solubilized by appropriately adding alcohol or acid.

前記各種のジルコニウム化合物は一種単独で使用するこ
ともできるし、二種以上を併用することもできる。
The various zirconium compounds may be used alone or in combination of two or more.

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、各種の材料分野において知られてい
る所謂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である限り特に制限がなく、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
セリウム成分がある。
The stabilizer used as a component of the partially stabilized zirconia carrier is not particularly limited as long as it is a known various oxide used as a stabilizing component of so-called stabilized zirconia known in various material fields. There is no yttrium oxide component, magnesium oxide component and cerium oxide component.

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、これらの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は、形式的に、それぞ
れ、Y2O3、MgOおよびCeO2と表すことができる。
The yttrium oxide component, the magnesium oxide component, and the cerium oxide component can be formally expressed as Y 2 O 3 , MgO, and CeO 2 , respectively.

前記酸化イットリウム成分の調製原料として使用するイ
ットリウム源としては、酸化イットリウム、あるいは触
媒調製時もしくは、水蒸気改質反応時に酸化イットリウ
ム(酸化イットリウム成分)に転化可能な物質を使用す
ることができる。
As the yttrium source used as a raw material for preparing the yttrium oxide component, yttrium oxide or a substance that can be converted into yttrium oxide (yttrium oxide component) during catalyst preparation or steam reforming reaction can be used.

その酸化イットリウム成分に転化する物質として、たと
えば、水酸化イットリウム、ハロゲン化イットリウム、
オキシハロゲン化イットリウム、硝酸イットリウム、炭
酸イットリウム、酢酸イットリウム、シュウ酸イットリ
ウム、イットリウムトリメトキシド、イットリウムトリ
エトキシド、イットリウムトリプロポキシド、イットリ
ウムトリイソプロポキシド、イットリウムトリブトキシ
ド等のイットリウムアルコキシドなどを挙げることがで
きる。
As the substance converted to the yttrium oxide component, for example, yttrium hydroxide, yttrium halide,
Yttrium oxyhalide, yttrium nitrate, yttrium carbonate, yttrium acetate, yttrium oxalate, yttrium trimethoxide, yttrium triethoxide, yttrium tripropoxide, yttrium triisopropoxide, yttrium alkoxide such as yttrium tributoxide You can

これらの中でも、特にイットリウムアルコキシド等が好
適に使用することができる。
Among these, particularly yttrium alkoxide can be preferably used.

前記酸化マグネシウム成分の調製原料として使用するマ
グネシウム源としては、酸化マグネシウム、あるいは触
媒調製時もしくは、水蒸気改質反応時に酸化マグネシウ
ム(酸化マグネシウム成分)に転化可能な物質を使用す
ることができる。
As the magnesium source used as a raw material for preparing the magnesium oxide component, magnesium oxide or a substance that can be converted into magnesium oxide (magnesium oxide component) during catalyst preparation or steam reforming reaction can be used.

その酸化マグネシウム成分に転化する物質として、たと
えば、水酸化マグネシウム、ハロゲン化マグネシウム、
オキシハロゲン化マグネシウム、硝酸マグネシウム、炭
酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、シュウ酸マグネシ
ウム、マグネシウムメトキシド、マグネシウムエトキシ
ド、マグネシウムプロポキシド、マグネシウムイソプロ
ポキシド、マグネシウムブトキシド等のマグネシウムア
ルコキシドなどを挙げることができる。
As a substance that is converted to the magnesium oxide component, for example, magnesium hydroxide, magnesium halide,
Examples thereof include magnesium oxyhalide, magnesium nitrate, magnesium carbonate, magnesium acetate, magnesium oxalate, magnesium methoxide, magnesium ethoxide, magnesium propoxide, magnesium isopropoxide, magnesium alkoxide such as magnesium butoxide, and the like.

これらの中でも、特にマグネシウムアルコキシド等が好
適に使用することができる。
Among these, magnesium alkoxide and the like can be preferably used.

前記酸化セリウム成分の調製原料として使用するセリウ
ム源としては、酸化セリウム、あるいは触媒調製時もし
くは、水蒸気改質反応時に酸化セリウム(酸化セリウム
成分)に転化可能な物質を使用することができる。その
酸化セリウム成分に転化する物質として、たとえば、水
酸化セリウム、ハロゲン化セリウム、オキシハロゲン化
セリウム、硝酸セリウム、炭酸セリウム、酢酸セリウ
ム、シュウ酸セリウム、セリウムメトキシド、セリウム
エトキシド、セリウムプロポキシド、セリウムイソプロ
ポキシド、セリウムブトキシド等のセリウムアルコキシ
ドなどを挙げることができる。
As the cerium source used as a raw material for preparing the cerium oxide component, cerium oxide or a substance that can be converted to cerium oxide (cerium oxide component) during catalyst preparation or steam reforming reaction can be used. As a substance that is converted into the cerium oxide component, for example, cerium hydroxide, cerium halide, cerium oxyhalide, cerium nitrate, cerium carbonate, cerium acetate, cerium oxalate, cerium methoxide, cerium ethoxide, cerium propoxide, Examples thereof include cerium alkoxides such as cerium isopropoxide and cerium butoxide.

これらの中でも、特にセリウムアルコキシド等を好適に
使用することができる。
Among these, cerium alkoxide and the like can be preferably used.

これらの、イットリウム化合物、マグネシウム化合物お
よびセリウム化合物は、一種単独で使用することができ
るし、あるいは、二種以上を併用することもできる。
These yttrium compounds, magnesium compounds and cerium compounds can be used alone or in combination of two or more.

なお、難溶性の化合物は、適宜にアルコールや酸などを
加えて可溶化して使用することもできる。
The sparingly soluble compound can also be used after being solubilized by appropriately adding alcohol or acid.

なお、本発明においては、本発明の目的を阻害しない限
り、部分安定化ジルコニア担体は、他の担体との混合物
もしくは組成物として使用することもできる。
In the present invention, the partially-stabilized zirconia carrier can be used as a mixture or a composition with another carrier as long as it does not impair the object of the present invention.

そのような他の担体として、ジルコニア、シリカ、アル
ミナ、ゼオライト等を挙げることができる。
Examples of such other carriers include zirconia, silica, alumina and zeolite.

部分安定化ジルコニア担体の形状については、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とすることがで
きる。
The shape of the partially stabilized zirconia carrier is not particularly limited, and for example, fine powder, beads, pellets,
Any shape such as a plate shape, a film shape, and a monolith shape can be used.

部分安定化ジルコニア担体の調製 本発明の炭化水素の水蒸気改質用触媒に担体として使用
される部分安定化ジルコニア担体の調製方法としては、
特に制限されるものではなく、たとえば、共沈法、湿式
混練法、乾式混練法およびこれらの組み合わせ等を適宜
採用することができるが、好適な調製方法の例を挙げる
と以下の通りである。
Preparation of partially stabilized zirconia carrier As a method for preparing a partially stabilized zirconia carrier used as a carrier in the hydrocarbon steam reforming catalyst of the present invention,
The method is not particularly limited and, for example, a coprecipitation method, a wet kneading method, a dry kneading method, a combination thereof, or the like can be appropriately used. Examples of suitable preparation methods are as follows.

すなわち、調製原料としては、前記のジルコニウム源、
イットリウム源、マグネシウム源、セリウム源、たとえ
ばこれらのアルコキシ化合物を用い、これらを、通常、
触媒調製分野において、複合酸化物の調製に使用される
アルコキシド加水分解法により微細な一次粒子からなる
表面積の大きい複合酸化物もしくはその水和物として沈
殿せしめ、得られた沈殿物を適宜洗浄後、乾燥し、しか
るのちに所定の温度において焼成することにより得るこ
とができる。
That is, as the preparation raw material, the zirconium source,
An yttrium source, a magnesium source, a cerium source, for example, an alkoxy compound thereof is used, and these are usually
In the field of catalyst preparation, a complex oxide having a large surface area consisting of fine primary particles or a hydrate thereof is precipitated by an alkoxide hydrolysis method used for preparing a complex oxide, and the obtained precipitate is appropriately washed, It can be obtained by drying, and then calcining at a predetermined temperature.

ここで、焼成温度としては、通常、400〜1,000℃、好ま
しくは500〜850℃程度の範囲内とするのが適当である。
Here, the firing temperature is usually 400 to 1,000 ° C., preferably 500 to 850 ° C.

焼成雰囲気としては、通常、空気等が好適に使用するこ
とができる。
Usually, air or the like can be preferably used as the firing atmosphere.

なお、所望により、上記の焼成工程は省略することも可
能である。
If desired, the above firing step can be omitted.

担持金属;ルテニウム このような担体に担持される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。
Supported metal: ruthenium As the ruthenium source supported on such a carrier, ruthenium iodide, ruthenium chloride and other halogenated ruthenium, ammonium chloride ruthenate such as ruthenate, and ruthenium chloride such as ruthenium halide. Examples thereof include acid, ruthenium hydroxide, ruthenium dioxide, ruthenium oxide such as ruthenium tetraoxide, ruthenate such as potassium ruthenate, and organic ruthenium compounds such as ruthenium carbonyl.

このようなルテニウム源は一種単独を採用することがで
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 ruthenium sources can be used alone or in combination of two or more.

好ましいのは、三塩化ルテニウムである。Preferred is ruthenium trichloride.

担持金属;ロジウム 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(I
V)、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を挙げることができる。
Supported metal; rhodium As a rhodium source for supporting the rhodium metal,
Rhodium halides such as rhodium chloride, sodium rhodium chloride, halogenated rhodates such as ammonium chloride, rhodium chloride such as rhodium chloride, rhodium (III) hydroxide, rhodium hydroxide (I
V), rhodium nitrate, rhodium oxide, organic rhodium compounds such as rhodium carbonyl, and the like.

このようなロジウム源は一種単独を採用することができ
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 rhodium sources can be used alone or in combination of two or more.

本発明の水蒸気改質用触媒におけるルテニウムもしくは
ロジウムまたはルテニウムとロジウムとの合計の担持量
は、ジルコニア担体に対して、通常、0.1〜5重量%で
あり、好ましくは0.3〜3重量%である。
The total supported amount of ruthenium or rhodium or ruthenium and rhodium in the steam reforming catalyst of the present invention is usually 0.1 to 5% by weight, preferably 0.3 to 3% by weight, based on the zirconia carrier.

この場合、過度に担持量を増やすと、担持金属による担
体の被覆を生じ、その担持量に見合った効果を得ること
ができないことがある。
In this case, if the supported amount is excessively increased, the carrier may be coated with the supported metal, and the effect corresponding to the supported amount may not be obtained.

触媒調製 本発明の水蒸気改質用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、湿式
吸着法、乾式吸着法、CVD法、溶媒蒸発法、乾式混合
法、湿式混合法、スプレー塗布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のであるが、好適
な触媒調製例を挙げると以下の通りである。
Catalyst Preparation The method for preparing the steam reforming catalyst of the present invention is not particularly limited and includes, for example, an impregnation method, an immersion method, a wet adsorption method, a dry adsorption method, a CVD method, a solvent evaporation method, a dry mixing method, A wet mixing method, a spray coating method, a combination thereof, or the like can be appropriately adopted, and a stationary method, a stirring method, a solution flow method, a solvent reflux method, or the like can be used as an operation method for supporting. However, the preferred catalyst preparation examples are as follows.

すなわち前記の調製例等により得られた部分安定化ジル
コニア担体を前記ルテニウム化合物および/またはロジ
ウム化合物の溶液あるいはコロイド状分散液に通常0.1
〜10時間、好ましくは0.5〜5時間含浸し、混合ないし
混練し、蒸発、乾固し、次いで10〜200℃において0.1〜
24時間かけて乾燥した後に、空気中あるいは窒素気流中
で500〜850℃の温度で0.1〜20時間焼成する。そして、
要すれば、たとえば、打錠成形法等を用いて所望形状に
成形した後に、還元処理をして本発明の水蒸気改質用触
媒を得ることができる。
That is, the partially stabilized zirconia carrier obtained by the above Preparation Examples or the like is usually added to a solution or colloidal dispersion of the ruthenium compound and / or rhodium compound in an amount of 0.1
~ 10 hours, preferably 0.5 ~ 5 hours, mixing or kneading, evaporating to dryness, then 0.1 ~ at 10 ~ 200 ° C.
After drying for 24 hours, it is baked in air or nitrogen stream at a temperature of 500 to 850 ° C. for 0.1 to 20 hours. And
If necessary, for example, the steam reforming catalyst of the present invention can be obtained by performing reduction treatment after molding into a desired shape using a tableting molding method or the like.

前記ルテニウム化合物および/またはロジウム化合物の
溶液あるいはコロイド状分散液に使用する溶媒として
は、前記ルテニウム化合物および/またはロジウム化合
物を溶解し、あるいは均一なコロイド溶液として安定に
保持することができるものであれば特に制限がなく、水
系溶媒、非水系溶媒、あるいはこれらの混合系溶媒を使
用することができる。
The solvent used for the solution or colloidal dispersion of the ruthenium compound and / or the rhodium compound may be one that can dissolve the ruthenium compound and / or the rhodium compound or can be stably maintained as a uniform colloidal solution. There is no particular limitation, and an aqueous solvent, a non-aqueous solvent, or a mixed solvent thereof can be used.

なお、前記含浸に際して、前記ルテニウム化合物および
/またはロジウム化合物の溶液あるいはコロイド状分散
液に、必要に応じて、各種の酸、塩基、塩、酸化剤、還
元剤、pH調節剤、制御剤、および溶解促進剤等を添加し
ても良い。
In the impregnation, a solution or colloidal dispersion of the ruthenium compound and / or rhodium compound, if necessary, various acids, bases, salts, oxidizing agents, reducing agents, pH adjusting agents, control agents, and A dissolution accelerator or the like may be added.

前記還元処理としては、通常、反応管に充填した触媒前
駆体に水素を加熱しながら接触させるのが良い。
As the reduction treatment, it is usually preferable to bring hydrogen into contact with the catalyst precursor filled in the reaction tube while heating.

炭化水素の水蒸気改質反応 本発明の水蒸気改質用触媒は、炭化水素の水蒸気改質反
応の促進に使用される。
Hydrocarbon Steam Reforming Reaction The steam reforming catalyst of the present invention is used for promoting a hydrocarbon steam reforming reaction.

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, for example, methane,
Linear or branched saturated aliphatic hydrocarbons such as ethane, propane, butane, pentane, hexane, heptane, octane, nonane, decane, and alicyclic saturated hydrocarbons such as cyclohexane, methylcyclohexane, cyclooctane, etc. Can be mentioned.

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
各種石油留分であっても良い。
The hydrocarbon may be one kind of the above-mentioned various kinds alone or a mixture of two or more kinds thereof, and may be various refined petroleum fractions.

炭化水素と反応させる水蒸気としては特に制限がない。There is no particular limitation on the steam that reacts with the hydrocarbon.

前記炭化水素は水蒸気と以下のような反応式に従って反
応すると考えられる。
It is considered that the hydrocarbon reacts with water vapor according to the following reaction formula.

nm+nH2O→nCO+(n+m/2)H2 (I) Cnm+2nH2O→nCO2+(2n+m/2)H2 (II) [但し、式(I)および式(II)中のnは、1以上の実
数を表し、mは2以上の実数を表す。] また、上記のほか、炭化水素の水素化分解等によるCH4
の発生反応(III)、さらには次ぎの平衡化反応 CH4+H2OCO+3H2 (IV) CO+H2OCO2+ H2 (V) の併発も考えられる。
C n H m + nH 2 O → nCO + (n + m / 2) H 2 (I) C n H m + 2nH 2 O → nCO 2 + (2n + m / 2) H 2 (II) [where the formula (I ) And n in the formula (II) represent a real number of 1 or more, and m represents a real number of 2 or more. ] In addition to the above, CH 4 due to hydrocracking of hydrocarbons, etc.
The generation reaction (III), and the subsequent equilibration reaction CH 4 + H 2 OCO + 3H 2 (IV) CO + H 2 OCO 2 + H 2 (V) may occur simultaneously.

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)〜(V)に従うように化学量論量を以て
決定することができるのであるが、本発明の触媒を使用
する場合、スチーム/カーボン比が1〜12、好ましく
は3〜8となるように炭化水素量と水蒸気量とを決定す
るのが良い。
Therefore, theoretically, the amounts of the hydrocarbon and steam used can be determined by the stoichiometric amount so as to follow the above reaction formulas (I) to (V), but when the catalyst of the present invention is used, It is preferable to determine the amount of hydrocarbons and the amount of water vapor so that the steam / carbon ratio is 1 to 12, preferably 3 to 8.

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特に効率よく、安定に得ること
ができる。
By adopting such a steam / carbon ratio, a hydrogen-rich gas can be obtained particularly efficiently and stably.

反応温度は、通常300〜950℃であり、好ましくは400〜8
50℃である。
The reaction temperature is usually 300 to 950 ° C, preferably 400 to 8
It is 50 ° C.

本発明の触媒は500℃以下の反応温度であっても、充分
に高い触媒活性を有しており、担体として特定の部分安
定化ジルコニア担体を用いているので、その高い耐熱性
および機械的強度等の優れた性質により、たとえば、50
0℃という高温においても、担体ひいては触媒自体の表
面積の低下および粉化等による破壊が有効に防止され
て、高い触媒活性を安定に維持しつつ長時間の運転を行
うことができることは、注目に値する。
The catalyst of the present invention has a sufficiently high catalytic activity even at a reaction temperature of 500 ° C. or lower, and since it uses a specific partially stabilized zirconia carrier as a carrier, its high heat resistance and mechanical strength Due to its excellent properties such as
It should be noted that even at a high temperature of 0 ° C., the reduction of the surface area of the carrier and thus the catalyst itself and the destruction due to pulverization, etc. are effectively prevented, and long-time operation can be performed while stably maintaining a high catalytic activity. Deserve.

反応圧力は、通常、0〜50kg/cm2G、好ましくは0〜20
kg/cm2Gである。
The reaction pressure is usually 0 to 50 kg / cm 2 G, preferably 0 to 20
It is kg / 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。
The reaction system may be either a continuous flow system or a batch system, but the continuous flow system is preferred.

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
1,000〜40,000h-1、好ましくは2,000〜20,000h-1であ
る。
When the continuous flow system is adopted as the reaction system, the gas space velocity (GHSV) of the mixed gas of hydrocarbon and steam is usually
It is 1,000 to 40,000 h -1 , preferably 2,000 to 20,000 h -1 .

本発明の触媒を使用すると、注目すべきことは、このよ
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。
With the catalyst of the present invention, it should be noted that continuous operation is possible even at such high gas hourly space velocities.

反応形式としては、特に制限がなく、固定床式、移動床
式、流動床式などを挙げることができる。
The reaction system is not particularly limited and may be a fixed bed system, a moving bed system, a fluidized bed system or the like.

反応器の形式としても特に制限がなく、たとえば、管型
反応器等を採用することができる。
The type of reactor is not particularly limited, and for example, a tubular reactor or the like can be adopted.

このようにして、本発明の触媒の存在下に前記炭化水素
と水蒸気とを反応させると、通常、主として、前記反応
式(I)に従って反応が進行するのであるが、前記反応
式(II)の反応や生成する一酸化炭素と水とが反応して
二酸化炭素と水素とが生成する平衡反応(V)および一
酸化炭素と水素とが反応してメタンと水とが生成する平
衡反応(IV)などが同時に惹起しているので、結果とし
て、水素、メタン、一酸化炭素および二酸化炭素の混合
物が得られる。もっとも、主生成物は水素である。
In this way, when the hydrocarbon is reacted with steam in the presence of the catalyst of the present invention, the reaction usually proceeds mainly according to the reaction formula (I). Equilibrium reaction (V) in which carbon monoxide and water are reacted to form carbon dioxide and hydrogen and equilibrium reaction (IV) in which carbon monoxide and hydrogen are reacted to form methane and water Etc. are simultaneously triggered, resulting in a mixture of hydrogen, methane, carbon monoxide and carbon dioxide. However, the main product is hydrogen.

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 directly used for various purposes, or can be separated into each gas component and provided for each purpose.

[実施例] 次ぎに本発明の実施例を示す。[Examples] Next, examples of the present invention will be described.

(実施例1〜5) 部分安定化ジルコニア担体の調製例 ジルコニア成分(形式的にZrO2)のジルコニウム源とし
て、ジルコニウムアルコキシドを用い、その安定化剤と
しての酸化イットリウム成分(形式的にY2O3)、酸化マ
グネシウム成分(形式的にMgO)または酸化セリウム成
分(形式的にCeO2)に対応するイットリウム源、マグネ
シウム源、セリウム源として、これらのアルコキシドを
用い、これらをそれぞれイソプロピルアルコールに溶解
して充分に攪拌しながら水を注加して加水分解し、一次
粒子径0.03μm以下の超微粒子からなる表面積の大きい
複合酸化物(水和物)として沈殿せしめ、得られた沈殿
物を洗浄後、120℃で一昼夜乾燥し、しかるのちに空気
中で、3時間焼成し、第1表に記載の部分安定化ジルコ
ニア担持触媒の担体としての所定の組成の部分安定化ジ
ルコニア担体を得た。
(Examples 1 to 5) Preparation Example of Partially Stabilized Zirconia Support A zirconium alkoxide was used as a zirconium source of a zirconia component (formally ZrO 2 ), and a yttrium oxide component (formally Y 2 O) was used as a stabilizer thereof. 3 ), these alkoxides are used as the yttrium source, magnesium source, and cerium source corresponding to the magnesium oxide component (formally MgO) or the cerium oxide component (formally CeO 2 ) and dissolved in isopropyl alcohol. And hydrolyze by adding water with sufficient stirring to precipitate as a complex oxide (hydrate) with a large surface area consisting of ultrafine particles with a primary particle size of 0.03 μm or less, and after washing the resulting precipitate , Dried at 120 ° C for a whole day and then calcined in air for 3 hours to obtain a carrier for the partially stabilized zirconia-supported catalyst shown in Table 1. A partially stabilized zirconia carrier having a predetermined composition was obtained.

触媒調製例 上記で得た、それぞれの部分安定化ジルコニア担体にRu
Cl3またはRhCl3を、それぞれ、金属として0.5重量%担
持させ、反応管内で水素による還元処理をして第1表に
記載のそれぞれの部分安定化ジルコニア担持水蒸気改質
用触媒を調製した。
Catalyst Preparation Example Each partially stabilized zirconia support obtained above was added with Ru.
0.5 wt% of Cl 3 or RhCl 3 was supported as a metal, respectively, and reduction treatment with hydrogen was carried out in the reaction tube to prepare each partially stabilized zirconia-supported steam reforming catalyst shown in Table 1.

上記で調製したそれぞれの触媒を用いて、反応装置とし
て常圧固定床流通式反応装置を使用し、反応原料として
n−ブタンを使用し、反応条件として反応温度を450
℃、反応時間因子を822.7(g-cat・分/nブタン モ
ル)、スチーム/カーボン比(スチームとn−ブタンの
供給割合、モル比から換算)を12にし、水蒸気改質反応
を行なった。
Using each of the catalysts prepared above, an atmospheric fixed bed flow reactor was used as a reactor, n-butane was used as a reaction raw material, and a reaction temperature was set at 450.
The steam reforming reaction was carried out at a reaction temperature factor of 822.7 (g-cat · min / n-butane mole) and a steam / carbon ratio (feed ratio of steam and n-butane, converted from the molar ratio) of 12 ° C.

連続ガスクロマトグラフィーで分析した結果、反応開始
後10時間経過した後の触媒活性(総転化率)および生成
ガスの組成(一酸化炭素、メタン、二酸化炭素および水
素)として、第1表に示す結果を得た。
As a result of analysis by continuous gas chromatography, the results shown in Table 1 as the catalytic activity (total conversion rate) and the composition of the produced gas (carbon monoxide, methane, carbon dioxide and hydrogen) after 10 hours from the start of the reaction Got

(比較例1および2) ZrO2・xH2Oを空気中、500℃で、1時間調製して得たZrO
2担体に、RuCl3またはRhCl3を、それぞれ、金属として
0.5重量%となるように含浸・担持し第1表に記載の触
媒、Ru/ZrO2およびRh/ZrO2を得た。
(Comparative Examples 1 and 2) ZrO 2 .xH 2 O prepared by preparing ZrO 2 · xH 2 O in air at 500 ° C. for 1 hour
2 Support, RuCl 3 or RhCl 3 as metal, respectively
The catalysts shown in Table 1 were Ru / ZrO 2 and Rh / ZrO 2 impregnated and supported so as to be 0.5% by weight.

これらのそれぞれの触媒を用いて、実施例1と同様にし
て反応を行った。
A reaction was carried out in the same manner as in Example 1 using each of these catalysts.

結果は、第1表に示す。The results are shown in Table 1.

(実施例6および比較例3) 第2表に示すように、実施例1および比較例1で用いた
ものと同様の触媒をそれぞれ用いて、実施例1と同様の
条件で長期寿命試験を行った。
(Example 6 and Comparative Example 3) As shown in Table 2, a long-term life test was conducted under the same conditions as in Example 1 using the same catalysts as those used in Example 1 and Comparative Example 1, respectively. It was

その際の、反応初期および1000時間後の総転化率、触媒
層の圧損(相対値)および触媒のBET法による表面積
の変化を第2表に示す。
Table 2 shows the total conversion rates at the initial stage of the reaction and after 1000 hours, the pressure loss of the catalyst layer (relative value) and the change in the surface area of the catalyst by the BET method.

第1表および第2表は、結果の例を示したものである
が、これらの結果等から、本発明の部分安定化ジルコニ
ア担体を用いた触媒は、従来のジルコニア担体を用いた
触媒に比較して、触媒活性に優れ、かつ耐熱性および機
械的強度にも優れ、高温においても表面積の低下が少な
く、収縮等による触媒の粉化や破壊がきわめて起りにく
く、安定性、改質能力および触媒寿命が向上した優れた
炭化水素の水蒸気改質用触媒であることが確認された。
Tables 1 and 2 show examples of the results. From these results, the catalyst using the partially stabilized zirconia carrier of the present invention is compared with the catalyst using the conventional zirconia carrier. In addition, it has excellent catalytic activity, excellent heat resistance and mechanical strength, has a small decrease in surface area even at high temperatures, and is extremely resistant to powdering and destruction of the catalyst due to shrinkage, etc. It was confirmed that the catalyst was an excellent hydrocarbon steam reforming catalyst having an improved life.

[発明の効果] 本発明によると、触媒担体として部分安定化ジルコニア
担体という特定の担体を使用しているので、触媒活性が
高く、かつ耐熱性および機械的強度に優れ、安定性、改
質能力および触媒寿命が改質されているなどの優れた利
点を有する炭化水素の水蒸気改質用触媒を提供すること
ができる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, since a specific carrier called a partially stabilized zirconia carrier is used as a catalyst carrier, the catalyst activity is high, the heat resistance and the mechanical strength are excellent, and the stability and the reforming ability are high. Also, it is possible to provide a catalyst for steam reforming of hydrocarbons, which has excellent advantages such as improved catalyst life.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】部分安定化ジルコニア担体にロジウムまた
はルテニウムを担持してなることを特徴とする炭化水素
の水蒸気改質用触媒。
1. A catalyst for steam reforming of hydrocarbon, comprising rhodium or ruthenium supported on a partially stabilized zirconia carrier.
【請求項2】部分安定化ジルコニア担体が、ジルコニア
成分と、その安定化剤として酸化イットリウム成分、酸
化マグネシウム成分または酸化セリウム成分を有するも
のである請求項1に記載の炭化水素の水蒸気改質用触
媒。
2. The steam reforming of hydrocarbon according to claim 1, wherein the partially stabilized zirconia carrier has a zirconia component and a yttrium oxide component, a magnesium oxide component or a cerium oxide component as a stabilizer thereof. catalyst.
JP63194751A 1983-08-04 1988-08-04 Hydrocarbon steam reforming catalyst Expired - Lifetime JPH064135B2 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63194751A JPH064135B2 (en) 1988-08-04 1988-08-04 Hydrocarbon steam reforming catalyst
EP89104197A EP0333037B1 (en) 1988-03-12 1989-03-09 Process for steam reforming of hydrocarbon
EP19920105353 EP0495534A3 (en) 1988-03-12 1989-03-09 Catalyst for steam reforming of hydrocarbon
DE68916285T DE68916285D1 (en) 1988-03-12 1989-03-09 Process for the steam reforming of hydrocarbons.
CA000593355A CA1333278C (en) 1988-03-12 1989-03-10 Catalyst for steam reforming of hydrocarbon
US07/636,006 US5130114A (en) 1983-08-04 1991-01-03 Catalyst for steam reforming of hydrocarbon

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63194751A JPH064135B2 (en) 1988-08-04 1988-08-04 Hydrocarbon steam reforming catalyst

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0243950A JPH0243950A (en) 1990-02-14
JPH064135B2 true JPH064135B2 (en) 1994-01-19

Family

ID=16329626

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63194751A Expired - Lifetime JPH064135B2 (en) 1983-08-04 1988-08-04 Hydrocarbon steam reforming catalyst

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH064135B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2086215A1 (en) * 1991-12-31 1993-07-01 Alexander P. Varghese Method and apparatus for insulating cryogenic devices
GB9806199D0 (en) * 1998-03-24 1998-05-20 Johnson Matthey Plc Catalytic generation of hydrogen

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2625170B2 (en) * 1988-03-12 1997-07-02 東燃株式会社 Steam reforming catalyst for fuel cells

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0243950A (en) 1990-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5130114A (en) Catalyst for steam reforming of hydrocarbon
EP0406896B1 (en) Catalyst for reforming hydrocarbon with steam
US6693060B2 (en) Modified θ-Al2O3-supported nickel reforming catalyst and its use for producing synthesis gas from natural gas
EP1093852A1 (en) Catalyst and process for reforming hydrocarbon
JPWO1998046525A1 (en) Method for producing synthesis gas by autothermal reforming
JPWO1998046524A1 (en) Syngas production method
JP3667801B2 (en) Method for producing ruthenium catalyst and method for steam reforming hydrocarbon using the catalyst
KR20130074843A (en) Catalyst for reforming of methane with the enhanced stability for sulfur components, preparing method thereof and methane reforming method using the catalyst
JP2000084410A (en) Autothermal reforming catalyst and method for producing hydrogen or synthesis gas
US7169376B2 (en) Method for making hydrogen using a gold containing water-gas shift catalyst
CA2085315A1 (en) Process for the preparation of synthetic gases
JP4226684B2 (en) Method for producing synthesis gas by partial oxidation method
KR101421189B1 (en) The modified catalyst for co2 conversion
JP3365657B2 (en) Catalyst for steam reforming of hydrocarbons
KR100336968B1 (en) Modified Zirconia-supported nickel reforming catalysts and its use for producing synthesis gas from natural gas
JPH1052639A (en) Ruthenium catalyst on alumina
JPH0929097A (en) Catalyst for steam reforming of hydrocarbons
JP2559715B2 (en) Heat resistant catalyst for catalytic combustion reaction and method for producing the same
JPH064135B2 (en) Hydrocarbon steam reforming catalyst
JP3590654B2 (en) Hydrocarbon steam reforming method
JPH0822378B2 (en) Hydrocarbon steam reforming catalyst
JPH03109942A (en) Catalyst for steam reforming of hydrocarbon
JP4163292B2 (en) Hydrocarbon reforming catalyst and reforming method
JP3365660B2 (en) Impregnation liquid for producing ruthenium catalyst and method for producing ruthenium catalyst
JPH022879A (en) Catalyst for steam reforming of hydrocarbon

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090119

Year of fee payment: 15

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090119

Year of fee payment: 15