JP2010058043A - Method for manufacturing steam reforming catalyst and hydrogen - Google Patents

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安行 松村
Hideomi Ishibe
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new steam reforming catalyst capable of eliminating the problems in a steam reformation of methanol, dimethyl ether or carbon monoxide, particularly a steam reforming catalyst that scarcely deteriorates an activity in catalyst and can keep a high hydrogen production velocity for a long period of time even if a reaction is performed at a high temperature, and to provide a method for manufacturing hydrogen using the catalyst. <P>SOLUTION: The steam reforming catalyst for methanol, dimethyl ether or carbon monoxide is provided, wherein each metal element of copper, zinc, and indium is contained as an oxide and further, an oxide of zirconium or aluminum or an oxide of yttrium is contained together with an oxide of zirconium. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、メタノール、ジメチルエーテル又は一酸化炭素の水蒸気改質用触媒及びこれを用いた水素の製造方法に関する。   The present invention relates to a steam reforming catalyst for methanol, dimethyl ether or carbon monoxide and a method for producing hydrogen using the same.

メタノールは、水蒸気改質によって主として水素と二酸化炭素に変換され、比較的容易に一酸化炭素の含有量が低い水素とすることができることが知られている。このため、メタノールの水素改質方法は、特に、固体高分子形燃料電池への水素供給手段として期待されている。   It is known that methanol is mainly converted into hydrogen and carbon dioxide by steam reforming and can be relatively easily converted into hydrogen having a low carbon monoxide content. For this reason, the methanol hydrogen reforming method is particularly expected as a means for supplying hydrogen to the polymer electrolyte fuel cell.

従来から、多くの触媒がメタノールの水蒸気改質用触媒として提案されている。特に、近年では銅−亜鉛−アルミナからなる触媒が、高い活性と低い一酸化炭素選択性を有するため、工業的に使用されるに至っている。このような触媒の定常時における反応温度は、通常300℃以下である。この理由としては、水蒸気改質を300℃以下の反応温度で行うので高価な装置を用いる必要がないことや、従来から使用されている触媒は耐熱性が不十分なこと等が挙げられる(下記特許文献1、特許文献2等参照)。   Conventionally, many catalysts have been proposed as methanol steam reforming catalysts. In particular, in recent years, a catalyst composed of copper-zinc-alumina has been industrially used because it has high activity and low carbon monoxide selectivity. The reaction temperature in the steady state of such a catalyst is usually 300 ° C. or lower. This is because steam reforming is carried out at a reaction temperature of 300 ° C. or lower, so that it is not necessary to use an expensive apparatus, and a conventionally used catalyst has insufficient heat resistance (described below). (See Patent Document 1, Patent Document 2, etc.).

このため、今まで開発されてきた触媒の多くは、300℃以下で十分な活性と耐久性を有することを目標としている。実際、各種の触媒についての反応活性の測定は、300℃を超える高温水蒸気改質に利用するという特殊な場合を除いて300℃以下で行われており、それより高い反応温度で反応活性の測定を行う場合は触媒の耐久性評価を目的としている。   For this reason, many of the catalysts that have been developed so far aim to have sufficient activity and durability at 300 ° C. or lower. Actually, the reaction activity of various catalysts is measured at 300 ° C. or less except for a special case where it is used for high-temperature steam reforming exceeding 300 ° C., and the reaction activity is measured at a higher reaction temperature. The purpose is to evaluate the durability of the catalyst.

一方、下記特許文献3には、300℃を超える高温反応条件でメタノール水蒸気改質を行うことの利点として、300℃以下では工業的には熱媒を使用して加熱するのに対して、300℃以上では燃焼熱を直接利用でき、反応活性も向上するので装置がコンパクト化できることが述べられている。更に、水素分離と触媒反応を同時に行うメンブレンリアクター(膜型反応器)ではパラジウム系水素分離膜が採用されることが多く、水素分離膜の性能を最大限に発揮させるためには反応温度が350℃以上であることが望まれる。また、ジメチルエーテルの水蒸気改質による水素製造は、メタノールの水蒸気改質用触媒にアルミナ等の固体酸触媒を混合した触媒を用いれば可能なことが知られているが、この場合、350℃以上の反応温度が通常必要とされている。これは、ジメチルエーテルからの水蒸気改質では、一旦ジメチルエーテルの加水分解によってメタノールが形成され、形成されたメタノールが水蒸気改質触媒によって水素に変換されるが、ジメチルエーテルの加水分解に高い反応温度が必要であることによるものである。   On the other hand, in Patent Document 3 below, as an advantage of performing methanol steam reforming under a high-temperature reaction condition exceeding 300 ° C., 300 ° C. or lower is industrially heated using a heat medium, whereas 300 It is stated that when the temperature is higher than 0 ° C., the combustion heat can be directly used and the reaction activity is improved, so that the apparatus can be made compact. Furthermore, palladium-based hydrogen separation membranes are often used in membrane reactors (membrane reactors) that simultaneously perform hydrogen separation and catalytic reaction, and a reaction temperature of 350 is used to maximize the performance of the hydrogen separation membrane. It is desirable that the temperature is higher than or equal to ° C. In addition, hydrogen production by steam reforming of dimethyl ether is known to be possible if a catalyst in which a solid acid catalyst such as alumina is mixed with a methanol steam reforming catalyst is used. A reaction temperature is usually required. In steam reforming from dimethyl ether, methanol is once formed by hydrolysis of dimethyl ether, and the formed methanol is converted to hydrogen by a steam reforming catalyst. However, a high reaction temperature is required for hydrolysis of dimethyl ether. It is because there is.

しかしながら、一般に反応温度が高くなると一酸化炭素選択性が増加することが知られており(例えば、特許文献2)、その結果、水素の生成量が減少する事態が生じる。例えば、下記特許文献4には、メタノール水蒸気改質における水素ガス発生速度の反応温度依存性が示されているが、何れの触媒においても水素ガス発生速度は反応温度が300℃を超えると頭打ちとなり、却って発生速度は低下する傾向がみられる。   However, it is generally known that the carbon monoxide selectivity increases as the reaction temperature increases (for example, Patent Document 2), and as a result, the amount of hydrogen produced decreases. For example, Patent Document 4 below shows the reaction temperature dependence of the hydrogen gas generation rate in methanol steam reforming, but the hydrogen gas generation rate reaches the peak when the reaction temperature exceeds 300 ° C. in any catalyst. On the other hand, the generation rate tends to decrease.

下記特許文献5には、炭化水素系燃料の改質触媒として、銅、亜鉛及びジルコニウムを主成分とする化合物にマンガン又はイットリウムを含有させてなる触媒が記載されている。この触媒は、メタノールなどの炭化水素系燃料の水蒸気改質反応に使用できるとされているが、350℃におけるメタノールの水蒸気改質試験後においても活性の劣化があり、高温における水蒸気改質用の触媒としては不適当である。   Patent Document 5 listed below describes a catalyst obtained by adding manganese or yttrium to a compound mainly composed of copper, zinc and zirconium as a reforming catalyst for a hydrocarbon fuel. This catalyst is said to be usable for the steam reforming reaction of hydrocarbon fuels such as methanol, but there is a deterioration in activity even after the steam reforming test of methanol at 350 ° C. It is unsuitable as a catalyst.

このように、300℃を超える温度で行う水蒸気改質においては、触媒については、耐熱性が良好であることに加えて、一酸化炭素への選択性が低く、活性の劣化が生じにくいことが必要となる。特に反応温度が400℃を超える場合には、300℃以下では低い一酸化炭素選択性を示す触媒でも一酸化炭素の選択率が著しく高くなることがあり、固体高分子形燃料電池に供給する水素としては一酸化炭素の低減に手数を要し、経済性を失う原因となる。   Thus, in steam reforming performed at a temperature exceeding 300 ° C., in addition to good heat resistance, the catalyst has low selectivity to carbon monoxide and is less likely to deteriorate in activity. Necessary. In particular, when the reaction temperature exceeds 400 ° C., the selectivity for carbon monoxide may be remarkably increased even at a catalyst having a low carbon monoxide selectivity below 300 ° C., and hydrogen supplied to the polymer electrolyte fuel cell As a result, it takes time to reduce carbon monoxide, which causes a loss of economic efficiency.

また、一酸化炭素の選択性が低いことは、反応温度が300℃以下でも重要である。従来触媒は300℃以下において一酸化炭素選択性が低いとは言うものの、固体高分子形燃料電池への水素供給を行うには一酸化炭素濃度を更に10ppm程度以下までに低減する必要があり、そのためにメタノールの水蒸気改質装置の後段に一酸化炭素の部分酸化反応器やPSA水素精製装置を設置して一酸化炭素を除去している。従って、300℃以下においても触媒の一酸化炭素の選択性が低くなれば後段の一酸化炭素除去装置への負荷が減少して装置の小型化に繋がり、経済的に大きな利益が得られる。   Further, the low selectivity of carbon monoxide is important even when the reaction temperature is 300 ° C. or lower. Although it is said that the conventional catalyst has low carbon monoxide selectivity at 300 ° C. or lower, it is necessary to further reduce the carbon monoxide concentration to about 10 ppm or lower in order to supply hydrogen to the polymer electrolyte fuel cell. For this purpose, a carbon monoxide partial oxidation reactor and a PSA hydrogen purifier are installed after the methanol steam reformer to remove carbon monoxide. Therefore, if the selectivity of the carbon monoxide of the catalyst is lowered even at 300 ° C. or lower, the load on the carbon monoxide removal apparatus in the subsequent stage is reduced, leading to miniaturization of the apparatus, and a large economic advantage can be obtained.

上記したように、水素は、メタノールやジメチルエーテルの水蒸気改質によって製造できるが、この他にも一酸化炭素の水蒸気改質によっても製造できることが知られている。この反応は、一般に、水性ガスシフト反応と称されており、例えば、炭化水素等の水蒸気改質によって得られる、一酸化炭素が高濃度で含まれるガスを改質するために利用されている。   As described above, hydrogen can be produced by steam reforming of methanol or dimethyl ether, but it is also known that hydrogen can be produced by steam reforming of carbon monoxide. This reaction is generally referred to as a water gas shift reaction, and is used to reform a gas containing carbon monoxide at a high concentration obtained by steam reforming of hydrocarbons or the like.

メタノールの水蒸気改質触媒は、通常、一酸化炭素の水蒸気改質にも有効である。これはメタノールの水蒸気改質の素反応として、反応中にメタノール分解により生成した一酸化炭素又は一酸化炭素吸着種が水蒸気と反応して水素を生成する過程があるためと理解されている。よって、メタノールの水蒸気改質用触媒として知られている銅−亜鉛−アルミナ触媒は、水性ガスシフト反応にも高い活性を示すものである。しかしながら、銅−亜鉛−アルミナ触媒は、耐熱性が低いため、通常、300℃以下での使用に限定されており、400℃付近では鉄−クロム触媒が使用されている。しかしながら、鉄−クロム触媒については、活性が十分ではなく、メタンを副生するという欠点がある。更に、高温用と低温用で触媒が異なるため、反応器が複数必要となるという問題点もある。
特開平6−122501号公報 特開平7−24320号公報 特開2004−292202号公報 特開平7−265704号公報 特開2001−259426号公報
The methanol steam reforming catalyst is usually also effective for steam reforming of carbon monoxide. This is understood as an elementary reaction of methanol steam reforming because there is a process in which carbon monoxide or carbon monoxide adsorbed species generated by methanol decomposition during the reaction reacts with steam to generate hydrogen. Therefore, the copper-zinc-alumina catalyst known as a catalyst for steam reforming of methanol exhibits high activity also in the water gas shift reaction. However, since the copper-zinc-alumina catalyst has low heat resistance, it is usually limited to use at 300 ° C. or lower, and an iron-chromium catalyst is used near 400 ° C. However, the iron-chromium catalyst has a drawback in that the activity is not sufficient and methane is by-produced. Furthermore, since the catalyst is different for high temperature and low temperature, there is a problem that a plurality of reactors are required.
JP-A-6-122501 Japanese Patent Laid-Open No. 7-24320 JP 2004-292202 A JP 7-265704 A JP 2001-259426 A

本発明は、上記した従来技術の現状に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、メタノール、ジメチルエーテル又は一酸化炭素の水蒸気改質における上記した問題点を解消できる新規な水蒸気改質用触媒、特に、高温で反応を行う場合にも活性の低下が少なく、高い水素生成速度を長期間維持できる水蒸気改質用触媒、及び該触媒を用いた水素の製造方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the current state of the prior art described above, and its main purpose is for a novel steam reforming which can solve the above-mentioned problems in steam reforming of methanol, dimethyl ether or carbon monoxide. It is an object of the present invention to provide a catalyst, particularly a steam reforming catalyst that can maintain a high hydrogen production rate for a long period of time even when the reaction is carried out at a high temperature, and a method for producing hydrogen using the catalyst.

本発明者は、上記した目的を達成すべく鋭意研究を重ねてきた。その結果、銅、亜鉛及びインジウムの酸化物を必須成分として含み、更に、ジルコニウム又はアルミニウムの酸化物を特定の配合量で含有する触媒、又はジルニウムの酸化物と共にイットリウムの酸化物を含む触媒が、メタノール又はジメチルエーテルの水蒸気改質反応に対して高い活性を示すと共に、一酸化炭素の選択率が低く、しかも、高温水蒸気改質に長期間用いた場合にも、活性の低下が非常に少なく、水蒸気改質用触媒として優れた性能を有することを見出した。また、この触媒は、一酸化炭素の水蒸気改質用触媒として用いた場合にも、高温でメタンを副生することなく水素を製造できることを見出した。本発明は、これらの知見に基づいて完成されたものである。   The present inventor has intensively studied to achieve the above-described object. As a result, a catalyst containing copper, zinc and indium oxides as essential components, and further containing a zirconium or aluminum oxide in a specific amount, or a catalyst containing yttrium oxide together with a zirconium oxide, High activity for methanol or dimethyl ether steam reforming reaction, low carbon monoxide selectivity, and even when used for high temperature steam reforming for a long time, there is very little decrease in activity. It has been found that it has excellent performance as a reforming catalyst. Further, it has been found that this catalyst can produce hydrogen at a high temperature without producing methane as a by-product even when used as a steam reforming catalyst for carbon monoxide. The present invention has been completed based on these findings.

即ち、本発明は、下記の水蒸気改質用触媒及び水素の製造方法を提供するものである。
1. 銅、亜鉛、インジウム及びジルコニウムの各元素を酸化物として含有するメタノール、ジメチルエーテル又は一酸化炭素の水蒸気改質用触媒。
2. 銅、亜鉛、インジウム及びジルコニウムの各元素の酸化物を、それぞれ酸化銅、酸化亜鉛、酸化インジウム及び酸化ジルコニウムとした場合に、これらの酸化物の合計量を基準として、酸化銅の含有量が10〜55重量%、酸化亜鉛の含有量が酸化銅の含有量の0.5〜2倍、酸化インジウムの含有量が0.5〜15重量%及び酸化ジルコニウムの含有量が5〜70重量%である、上記項1に記載のメタノール、ジメチルエーテル又は一酸化炭素の水蒸気改質用触媒。
3. 銅、亜鉛、インジウム、ジルコニウム及びイットリウムの各元素を酸化物として含有するメタノール、ジメチルエーテル又は一酸化炭素の水蒸気改質用触媒。
4. 銅、亜鉛、インジウム、ジルコニウム及びイットリウムの各元素の酸化物を、それぞれ酸化銅、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化ジルコニウム及び酸化イットリウムとした場合に、これらの酸化物の合計量を基準として、酸化銅の含有量が10〜55重量%、酸化亜鉛の含有量が酸化銅の含有量の0.5〜2倍、酸化インジウムの含有量が0.5〜15重量%、及び酸化ジルコニウムと酸化イットリウムの含有量の合計が5〜70重量%であって、Y/(Zr+Y)(モル分率)が0.01〜0.9である、上記項3に記載のメタノール、ジメチルエーテル又は一酸化炭素の水蒸気改質用触媒。
5. 銅、亜鉛、インジウム及びアルミニウムの各元素を酸化物として含有するメタノール、ジメチルエーテル又は一酸化炭素の水蒸気改質用触媒。
6. 銅、亜鉛、インジウム及びアルミニウムの各元素の酸化物を、それぞれ酸化銅、酸化亜鉛、酸化インジウム及び酸化アルミニウムとした場合に、これらの酸化物の合計量を基準として、酸化銅の含有量が10〜55重量%、酸化亜鉛の含有量が酸化銅の含有量の0.5〜2倍、酸化インジウムの含有量が0.5〜15重量%及び酸化アルミニウムの含有量が5〜70重量%である、上記項5に記載のメタノール、ジメチルエーテル又は一酸化炭素の水蒸気改質用触媒。
7. 銅化合物、亜鉛化合物、インジウム化合物及びジルコニウム化合物を含む水溶液に、アルカリ沈殿剤を加えて混合物を沈殿させた後、形成された沈殿を焼成することを特徴とする上記項1又は2に記載の水蒸気改質用触媒の製造方法。
8. 銅化合物、亜鉛化合物、インジウム化合物、ジルコニウム化合物及びイットリウム化合物を含む水溶液に、アルカリ沈殿剤を加えて混合物を沈殿させた後、形成された沈殿を焼成することを特徴とする上記項3又は4に記載の水蒸気改質用触媒の製造方法。
9. 銅化合物、亜鉛化合物、インジウム化合物及びアルミニウム化合物を含む水溶液に、アルカリ沈殿剤を加えて混合物を沈殿させた後、形成された沈殿を焼成することを特徴とする上記項5又は6に記載の水蒸気改質用触媒の製造方法。
10. 上記項1〜6のいずれかに記載の触媒の存在下に、メタノール、ジメチルエーテル又は一酸化炭素を含む原料ガスを水蒸気と反応させることを特徴とする、水素の製造方法。
That is, the present invention provides the following steam reforming catalyst and hydrogen production method.
1. A catalyst for steam reforming of methanol, dimethyl ether or carbon monoxide containing each element of copper, zinc, indium and zirconium as an oxide.
2. When the oxide of each element of copper, zinc, indium and zirconium is copper oxide, zinc oxide, indium oxide and zirconium oxide, respectively, the content of copper oxide is 10 based on the total amount of these oxides. ~ 55 wt%, zinc oxide content 0.5-2 times copper oxide content, indium oxide content 0.5-15 wt% and zirconium oxide content 5-70 wt% Item 2. A catalyst for steam reforming of methanol, dimethyl ether or carbon monoxide according to Item 1 above.
3. A catalyst for steam reforming of methanol, dimethyl ether or carbon monoxide containing each element of copper, zinc, indium, zirconium and yttrium as an oxide.
4). When the oxide of each element of copper, zinc, indium, zirconium and yttrium is copper oxide, zinc oxide, indium oxide, zirconium oxide and yttrium oxide, respectively, based on the total amount of these oxides, copper oxide Content of 10 to 55% by weight, zinc oxide content of 0.5 to 2 times that of copper oxide, indium oxide content of 0.5 to 15% by weight, and zirconium oxide and yttrium oxide The water vapor of methanol, dimethyl ether or carbon monoxide according to item 3, wherein the total content is 5 to 70% by weight and Y / (Zr + Y) (molar fraction) is 0.01 to 0.9. Catalyst for reforming.
5). A catalyst for steam reforming of methanol, dimethyl ether or carbon monoxide containing each element of copper, zinc, indium and aluminum as an oxide.
6). When the oxide of each element of copper, zinc, indium and aluminum is copper oxide, zinc oxide, indium oxide and aluminum oxide, respectively, the content of copper oxide is 10 based on the total amount of these oxides. ~ 55 wt%, zinc oxide content 0.5-2 times copper oxide content, indium oxide content 0.5-15 wt%, and aluminum oxide content 5-70 wt% Item 6. The catalyst for steam reforming of methanol, dimethyl ether or carbon monoxide according to Item 5 above.
7). Item 3. The water vapor according to Item 1 or 2, wherein an alkaline precipitant is added to an aqueous solution containing a copper compound, a zinc compound, an indium compound, and a zirconium compound to precipitate the mixture, and then the formed precipitate is fired. A method for producing a reforming catalyst.
8). Item 3 or 4 above, wherein an alkaline precipitant is added to an aqueous solution containing a copper compound, a zinc compound, an indium compound, a zirconium compound and an yttrium compound to precipitate the mixture, and then the formed precipitate is baked. The manufacturing method of the catalyst for steam reforming of description.
9. Item 7. The water vapor according to Item 5 or 6, wherein an alkaline precipitant is added to an aqueous solution containing a copper compound, a zinc compound, an indium compound and an aluminum compound to precipitate the mixture, and then the formed precipitate is fired. A method for producing a reforming catalyst.
10. A method for producing hydrogen, comprising reacting a raw material gas containing methanol, dimethyl ether or carbon monoxide with water vapor in the presence of the catalyst according to any one of the above items 1 to 6.

以下、本発明の水蒸気改質用触媒について具体的に説明する。   Hereinafter, the steam reforming catalyst of the present invention will be described in detail.

水蒸気改質用触媒
本発明の水蒸気改質用触媒は、銅、亜鉛、及びインジウムの各元素を酸化物として含み、更に、ジルコニウム又はアルミニウムを酸化物として含むものである。更に、ジルコニウムの酸化物と共にイットリウムの酸化物を含むことができる。
Steam reforming catalyst The steam reforming catalyst of the present invention contains each element of copper, zinc, and indium as an oxide, and further contains zirconium or aluminum as an oxide. Furthermore, an oxide of yttrium can be included together with an oxide of zirconium.

本発明の触媒に含まれる各酸化物は、上記した元素の内で、一種類の元素のみを含む酸化物であってもよく、或いは、二種類以上の元素を含む複合酸化物であってもよい。複合酸化物の場合には、元素の組み合わせは任意である。   Each oxide contained in the catalyst of the present invention may be an oxide containing only one kind of the above-described elements, or may be a complex oxide containing two or more kinds of elements. Good. In the case of a complex oxide, the combination of elements is arbitrary.

(1)本発明触媒1
以下、まず、銅、亜鉛、インジウム及びジルコニウムの各元素を酸化物として含む触媒(以下、「本発明触媒1」という)について説明する。
(1) Invention catalyst 1
Hereinafter, first, a catalyst containing each element of copper, zinc, indium and zirconium as an oxide (hereinafter referred to as “the catalyst 1 of the present invention”) will be described.

銅と亜鉛の酸化物については、これらの混合物を含む触媒(銅−亜鉛系触媒)が、300℃以下においてメタノール水蒸気改質や一酸化炭素の水蒸気改質に活性があることが知られている。   Regarding copper and zinc oxides, it is known that catalysts containing these mixtures (copper-zinc catalysts) are active in methanol steam reforming and carbon monoxide steam reforming at 300 ° C. or lower. .

銅の酸化物については主触媒として機能しており、反応中は還元されて金属銅あるいは亜酸化銅として触媒中に存在していることが知られている。   It is known that the copper oxide functions as a main catalyst and is reduced during the reaction and is present in the catalyst as metallic copper or cuprous oxide.

亜鉛の酸化物については、これを欠くと高い反応活性が得られないことから、反応促進効果があることが認められる。亜鉛は通常は主として酸化亜鉛として存在する。   With respect to zinc oxide, it is recognized that there is a reaction promoting effect because high reaction activity cannot be obtained without it. Zinc is usually present primarily as zinc oxide.

本発明触媒1では、銅、亜鉛、インジウム及びジルコニウムの各元素は、一種類の元素のみを含む酸化物、又は二種類以上の元素を含む複合酸化物として存在することができる。本発明触媒1では、各酸化物の割合については、銅、亜鉛、インジウム及びジルコニウムの各金属元素についての含有量の分析結果に基づいて、各金属元素が、酸化銅(CuO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム(In)及び酸化ジルコニウム(ZrO)として含まれるとして、酸化銅(CuO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム(In)及び酸化ジルコニウム(ZrO)の合計量を100重量%とした場合の各酸化物の含有割合として示す。 In the catalyst 1 of the present invention, each element of copper, zinc, indium and zirconium can exist as an oxide containing only one kind of element or a composite oxide containing two or more kinds of elements. In the catalyst 1 of the present invention, the ratio of each oxide is determined based on the analysis result of the content of each metal element of copper, zinc, indium, and zirconium, and each metal element contains copper oxide (CuO), zinc oxide ( Included as ZnO), indium oxide (In 2 O 3 ) and zirconium oxide (ZrO 2 ), copper oxide (CuO), zinc oxide (ZnO), indium oxide (In 2 O 3 ) and zirconium oxide (ZrO 2 ) It is shown as the content ratio of each oxide when the total amount is 100% by weight.

まず、銅の含有量は、上記した各酸化物の合計量を100重量%として、酸化銅(CuO)の含有量として、10〜55重量%程度であることが好ましく、15〜50重量%程度であることがより好ましい。   First, the content of copper is preferably about 10 to 55% by weight as the content of copper oxide (CuO), with the total amount of each oxide described above being 100% by weight, and about 15 to 50% by weight. It is more preferable that

銅の含有量が上記範囲より少ない場合には、水蒸気改質に対して十分な活性が得られず、多すぎる場合には、シンタリングによる活性低下の原因となり、高温での水蒸気改質に長期間用いることができないので、いずれも好ましくない。本触媒中の銅は主として酸化銅として存在しているが、水蒸気改質用触媒として用いると、反応中に酸化銅は主として金属銅に還元される。   If the copper content is less than the above range, sufficient activity cannot be obtained for steam reforming, and if it is too much, it will cause a decrease in activity due to sintering, and it is long for steam reforming at high temperatures. Since it cannot be used for a period, neither is preferable. Copper in the present catalyst exists mainly as copper oxide, but when used as a steam reforming catalyst, copper oxide is mainly reduced to metallic copper during the reaction.

亜鉛の含有量は、酸化亜鉛(ZnO)の含有量として、酸化銅(CuO)の含有量の0.5〜2倍程度であることが好ましく、0.7〜1.5倍程度であることがより好ましい。   The zinc content is preferably about 0.5 to 2 times the content of copper oxide (CuO), and about 0.7 to 1.5 times as the content of zinc oxide (ZnO). Is more preferable.

亜鉛の含有量が、上記範囲より多すぎる場合及び少なすぎる場合のいずれの場合にも、十分な活性と選択性を得ることができないので好ましくない。本触媒中で亜鉛は主として酸化亜鉛として存在する。   In either case where the zinc content is too much or too little than the above range, it is not preferable because sufficient activity and selectivity cannot be obtained. In the present catalyst, zinc exists mainly as zinc oxide.

インジウムの含有量は、上記した各酸化物の合計量を100重量%として、酸化インジウム(In)の量として、0.5〜15重量%程度であることが好ましく、1〜10重量%程度であることがより好ましい。 The content of indium is preferably about 0.5 to 15% by weight as the amount of indium oxide (In 2 O 3 ), with the total amount of each oxide described above being 100% by weight, and preferably 1 to 10% by weight. More preferably, it is about%.

インジウムの含有量が、上記範囲より少ない場合は一酸化炭素選択性の十分な低減効果が得られず、触媒活性の安定化効果も損なわれる。含有量が上記範囲より多すぎる場合は、触媒活性の低下がある。   When the content of indium is less than the above range, the effect of sufficiently reducing carbon monoxide selectivity cannot be obtained, and the effect of stabilizing the catalytic activity is also impaired. When the content is too much above the above range, the catalytic activity is lowered.

尚、インジウムは亜鉛と複合酸化物を形成することが知られており、触媒中では酸化インジウム及び/又はインジウム・亜鉛の複合酸化物として存在すると考えられる。これらの酸化物と複合酸化物の存在比率は、触媒組成、触媒調製方法、触媒の加熱処理温度・時間などによって変化するが、通常は主として酸化インジウムとして存在する。   Indium is known to form a complex oxide with zinc, and is considered to exist as a complex oxide of indium oxide and / or indium / zinc in the catalyst. The abundance ratio of these oxides and composite oxides varies depending on the catalyst composition, catalyst preparation method, catalyst heat treatment temperature / time, etc., but usually exists mainly as indium oxide.

ジルコニウムは、主に酸化銅や酸化亜鉛を適度に分散化して触媒の形態を安定化させる効果がある。   Zirconium has an effect of stabilizing the form of the catalyst mainly by appropriately dispersing copper oxide and zinc oxide.

ジルコニウムの含有量は、上記した各酸化物の合計量を100重量%として、酸化ジルコニウム(ZrO)の量として、5〜70重量%程度であることが好ましく、7〜50重量%程度であることがより好ましい。 The content of zirconium is preferably about 5 to 70% by weight, and about 7 to 50% by weight as the amount of zirconium oxide (ZrO 2 ), with the total amount of each oxide described above being 100% by weight. It is more preferable.

ジルコニウムの含有量が少ない場合、分散化効果が失われ、多すぎると触媒活性の低下をもたらすので、好ましくない。   If the zirconium content is low, the dispersing effect is lost, and if it is too high, the catalytic activity is lowered, which is not preferable.

ジルコニウムは、インジウムと複合酸化物を形成することが知られており、触媒中では酸化ジルコニウム及び/又はジルコニウム・インジウムの複合酸化物として存在すると考えられる。これらの酸化物と複合酸化物の存在比率は触媒組成、触媒調製方法、触媒の加熱処理温度・時間などによって変化するが、通常は主として酸化ジルコニウムとして存在する。   Zirconium is known to form a complex oxide with indium, and is considered to exist as a complex oxide of zirconium oxide and / or zirconium-indium in the catalyst. The abundance ratio of these oxides and composite oxides varies depending on the catalyst composition, catalyst preparation method, catalyst heat treatment temperature and time, etc., but usually exists mainly as zirconium oxide.

(2)本発明触媒2
本発明の触媒では、本発明触媒1における各酸化物に加えて、イットリウムの酸化物を含むことができる。以下、この触媒を本発明触媒2という。
(2) Invention catalyst 2
The catalyst of the present invention can contain an yttrium oxide in addition to the oxides of the catalyst 1 of the present invention. Hereinafter, this catalyst is referred to as catalyst 2 of the present invention.

本発明触媒2についても、各金属元素は、一種類の元素のみを含む酸化物、又は二種類以上の元素を含む複合酸化物として存在することができる。本発明触媒2における各酸化物の含有割合については、銅、亜鉛、インジウム、ジルコニウム及びイットリウムの各金属元素についての含有量の分析結果に基づいて、各金属元素が、酸化銅(CuO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム(In)、酸化ジルコニウム(ZrO)及び酸化イットリウム(Y)として含まれるとして、酸化銅(CuO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム(In)、酸化ジルコニウム(ZrO)及び酸化イットリウム(Y)の合計量を100重量%とした場合の各酸化物の含有割合として示す。 Also in the catalyst 2 of the present invention, each metal element can exist as an oxide containing only one kind of element or a complex oxide containing two or more kinds of elements. About the content rate of each oxide in this invention catalyst 2, based on the analysis result of content about each metal element of copper, zinc, indium, zirconium, and yttrium, each metal element is copper oxide (CuO), oxidation Included as zinc (ZnO), indium oxide (In 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ) and yttrium oxide (Y 2 O 3 ), copper oxide (CuO), zinc oxide (ZnO), indium oxide (In 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ) and yttrium oxide (Y 2 O 3 ) are shown as the content of each oxide when the total amount is 100% by weight.

本発明触媒2では、本発明触媒1と同様に、酸化銅の含有量は10〜55重量%程度、酸化亜鉛の含有量は酸化銅の含有量の0.5〜2倍程度、酸化インジウムの含有量は0.5〜15重量%程度であることが好ましい。   In the catalyst 2 of the present invention, as in the catalyst 1 of the present invention, the content of copper oxide is about 10 to 55% by weight, the content of zinc oxide is about 0.5 to 2 times the content of copper oxide, and indium oxide The content is preferably about 0.5 to 15% by weight.

ジルコニウムとイットリウムについては、酸化ジルコニウム(ZrO)と酸化イットリウム(Y)の含有量の合計が5〜70重量%程度であって、Y/(Zr+Y)(モル分率)が0.01〜0.9程度であることが好ましく、酸化ジルコニウム(ZrO)と酸化イットリウム(Y)の合計量が7〜50重量%程度であってY/(Zr+Y)(モル分率)が0.02〜0.7程度であることがより好ましい。 Regarding zirconium and yttrium, the total content of zirconium oxide (ZrO 2 ) and yttrium oxide (Y 2 O 3 ) is about 5 to 70% by weight, and Y / (Zr + Y) (molar fraction) is 0.00. The total amount of zirconium oxide (ZrO 2 ) and yttrium oxide (Y 2 O 3 ) is preferably about 7 to 50% by weight, and Y / (Zr + Y) (molar fraction). Is more preferably about 0.02 to 0.7.

ジルコニウムとイットリウムの合計量が少ない場合には分散化効果が失われ、多すぎると触媒活性の低下をもたらすので、いずれも好ましくない。また、Y/(Zr+Y)のモル比の増加と共に触媒活性が向上する傾向にあるが、同時に一酸化炭素選択性が増加する。よって、Y/(Zr+Y)のモル比が大きすぎると一酸化炭素選択性が大きくなり過ぎるので好ましくない。   When the total amount of zirconium and yttrium is small, the dispersing effect is lost, and when the total amount is too large, the catalytic activity is lowered. In addition, the catalytic activity tends to improve with an increase in the molar ratio of Y / (Zr + Y), but at the same time, the carbon monoxide selectivity increases. Therefore, if the molar ratio of Y / (Zr + Y) is too large, the carbon monoxide selectivity becomes too large, which is not preferable.

ジルコニウムとイットリウムは複合酸化物を形成することが知られており、また、ジルコニウム・イットリウム・インジウムで複合酸化物を形成することも知られている。従って、ジルコニウムとイットリウムは、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、ジルコニウム・イットリウムの複合酸化物、ジルコニウム・イットリウム・インジウムの複合酸化物等の形態で存在すると考えられる。これらの酸化物と複合酸化物の存在比率は触媒組成、触媒調製方法、触媒の加熱処理温度・時間などによって変化するが、通常は主としてジルコニウム・イットリウムの複合酸化物として存在する。   Zirconium and yttrium are known to form complex oxides, and it is also known to form complex oxides with zirconium, yttrium, and indium. Accordingly, it is considered that zirconium and yttrium are present in the form of zirconium oxide, indium oxide, zirconium-yttrium composite oxide, zirconium-yttrium-indium composite oxide, and the like. The abundance ratio of these oxides and composite oxides varies depending on the catalyst composition, catalyst preparation method, catalyst heat treatment temperature and time, etc., but usually exists mainly as a composite oxide of zirconium and yttrium.

(3)本発明触媒3
次いで、銅、亜鉛、インジウム及びアルミニウムの各金属元素を酸化物として含む触媒(以下、「本発明触媒3」という)について説明する。
(3) Invention catalyst 3
Next, a catalyst containing each metal element of copper, zinc, indium and aluminum as an oxide (hereinafter referred to as “the catalyst 3 of the present invention”) will be described.

本発明触媒3においても、各元素は、一種類の元素のみを含む酸化物、又は二種類以上の元素を含む複合酸化物として存在することができる。本発明触媒3における各酸化物の含有割合については、銅、亜鉛、インジウム及びアルミニウムの各金属元素についての含有量の分析結果に基づいて、各金属元素が、酸化銅(CuO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム(In)及び酸化アルミニウム(Al)として含まれるとして、酸化銅(CuO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム(In)及び酸化アルミニウム(Al)の合計量を100重量%とした場合の各酸化物の含有割合として示す。 Also in the catalyst 3 of the present invention, each element can exist as an oxide containing only one kind of element or a composite oxide containing two or more kinds of elements. About the content rate of each oxide in this invention catalyst 3, based on the analysis result of content about each metal element of copper, zinc, indium, and aluminum, each metal element is copper oxide (CuO), zinc oxide ( As included as ZnO), indium oxide (In 2 O 3 ) and aluminum oxide (Al 2 O 3 ), copper oxide (CuO), zinc oxide (ZnO), indium oxide (In 2 O 3 ) and aluminum oxide (Al It shows as a content rate of each oxide when the total amount of 2 O 3 ) is 100% by weight.

本発明触媒3では、酸化銅(CuO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム(In)の含有量は、本発明触媒1と同様でよい。 In the catalyst 3 of the present invention, the contents of copper oxide (CuO), zinc oxide (ZnO), and indium oxide (In 2 O 3 ) may be the same as those of the catalyst 1 of the present invention.

アルミニウムの含有量は、上記した各酸化物の合計量を100重量%として、酸化アルミニウム(Al)の量として、5〜70重量%程度であることが好ましく、7〜50重量%程度であることがより好ましい。 The content of aluminum is preferably about 5 to 70% by weight, and about 7 to 50% by weight as the amount of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), with the total amount of the above oxides being 100% by weight. It is more preferable that

アルミニウムの含有量が上記範囲より少ない場合には、分散化効果が失われ、多すぎると触媒活性の低下をもたらすので好ましくない。   When the aluminum content is less than the above range, the dispersing effect is lost, and when it is too much, the catalytic activity is lowered, which is not preferable.

アルミニウムは銅及び/又は亜鉛と複合酸化物を形成することが知られており、本発明触媒3では、酸化アルミニウム、アルミニウム・銅の複合酸化物、アルミニウム・亜鉛の複合酸化物等として存在すると考えられる。これらの酸化物と複合酸化物の存在比率は、触媒組成、触媒調製方法、触媒の加熱処理温度・時間などによって変化するが、通常は主として酸化アルミニウムとして存在する。   Aluminum is known to form a composite oxide with copper and / or zinc, and in the catalyst 3 of the present invention, it is considered to exist as aluminum oxide, a composite oxide of aluminum / copper, a composite oxide of aluminum / zinc, or the like. It is done. The abundance ratio of these oxides and composite oxides varies depending on the catalyst composition, catalyst preparation method, catalyst heat treatment temperature and time, etc., but usually exists mainly as aluminum oxide.

本発明触媒1〜3は、上記した各金属元素を含む酸化物の混合物であればよく、本発明触媒の性能に悪影響を及ばさない限り、必要に応じて、その他の成分を含むことができる。   The catalysts 1 to 3 of the present invention may be a mixture of the above-described oxides containing each metal element, and may contain other components as necessary as long as the performance of the catalyst of the present invention is not adversely affected. .

本発明の触媒の形態は、微粉末状、粉末状、破片状、顆粒状、ペレット状、ハニカム状などの任意の形態とすることができる。例えば、微粉末状としては、100〜200メッシュ程度のものを用いることができ、粉末状としては20〜100メッシュ程度のものを用いることができ、破片状としては、5〜20メッシュ程度のものを用いることができ、顆粒状としては、平均粒子径0.5〜7mm程度のものを用いることができ、ペレット状としては、平均粒子径1〜10mm程度のものを用いることができる。   The form of the catalyst of the present invention can be any form such as fine powder, powder, fragments, granules, pellets, and honeycombs. For example, a fine powder can be about 100 to 200 mesh, a powder can be about 20 to 100 mesh, and a fragment can be about 5 to 20 mesh. As the granular form, those having an average particle diameter of about 0.5 to 7 mm can be used, and as the pellet form, those having an average particle diameter of about 1 to 10 mm can be used.

本発明の触媒1〜3は、任意の担体に保持させて用いてもよい。特に、本発明の触媒を無機繊維体に充填して使用する場合には、触媒の成形性、触媒へのガス拡散性等が向上する。無機繊維体としては、ガラス繊維、セラミック繊維、金属繊維等からなり、不織布、フェルト状、綿状となっているものを用いることができ、空隙率が50%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましい。無機繊維体への本発明触媒の保持量は、無機繊維体と本発明触媒の合計量に対して40〜80重量%程度とすることが好ましい。   The catalysts 1 to 3 of the present invention may be used while being supported on an arbitrary carrier. In particular, when the inorganic fiber body is used with the catalyst of the present invention, the moldability of the catalyst, the gas diffusibility to the catalyst, and the like are improved. As an inorganic fiber body, what consists of glass fiber, a ceramic fiber, metal fiber, etc., and can be used for a nonwoven fabric, felt shape, and cotton shape can be used, and it is preferable that the porosity is 50% or more, 70% More preferably. The amount of the catalyst of the present invention held in the inorganic fiber body is preferably about 40 to 80% by weight based on the total amount of the inorganic fiber body and the catalyst of the present invention.

水蒸気改質用触媒の製造方法
本発明の触媒は、上記した各元素分を含有する酸化物を有効成分として含有するものであればよく、その製造方法については特に限定はなく、例えば共沈法、含浸法、析出沈殿法、ゾルゲル法等の触媒製造方法を用いることができる。特に、共沈法によって製造する場合には、各成分が均一に分散して相互作用を高め、一酸化炭素の副生を大幅に抑制しつつ、高い触媒活性を発揮できる触媒を得ることができる。以下、共沈法による製造方法について具体的に説明する。
Method for Producing Steam Reforming Catalyst The catalyst of the present invention is not particularly limited as long as it contains an oxide containing each of the above elements as an active ingredient. For example, the coprecipitation method is not particularly limited. In addition, a catalyst production method such as an impregnation method, a precipitation method, or a sol-gel method can be used. In particular, in the case of producing by the coprecipitation method, it is possible to obtain a catalyst capable of exhibiting high catalytic activity while greatly dispersing the by-products of carbon monoxide while the components are uniformly dispersed to enhance the interaction. . Hereinafter, the manufacturing method by a coprecipitation method is demonstrated concretely.

まず、目的とする触媒中に含まれる金属元素の種類に応じて、銅化合物、亜鉛化合物、インジウム化合物、ジルコニウム化合物、イットリウム化合物及びアルミニウム化合物から選択された原料を水に溶解して、混合水溶液を調製する。   First, a raw material selected from a copper compound, a zinc compound, an indium compound, a zirconium compound, an yttrium compound and an aluminum compound is dissolved in water according to the type of metal element contained in the target catalyst, and a mixed aqueous solution is prepared. Prepare.

各原料化合物は、所定の濃度の水溶液を作製するための十分な溶解度を有するものであればよい。例えば、銅化合物としては、硝酸銅、塩化銅、硫酸銅、酢酸銅等が挙を用いることができる。これらは、一種又は二種以上で用いることができる。亜鉛化合物としては、例えば、硝酸亜鉛、塩化亜鉛、硫酸亜鉛、酢酸亜鉛等を用いることができる。これらは、一種又は二種以上で用いることができる。インジウム化合物としては硝酸インジウム、塩化インジウム、硫酸インジウム、酢酸インジウム等を用いることができる。これらは、一種又は二種以上で用いることができる。ジルコニウム化合物としては、例えば、硝酸ジルコニル、硫酸ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム等を用いることができる。これらは、一種又は二種以上で用いることができる。アルミニウム化合物としては酢酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、酢酸アルミニウム等を用いることが出来る。これらは、一種又は二種以上で用いることができる。イットリウム化合物としては、例えば、硝酸イットリウム、塩化イットリウム、酢酸イットリウム等を用いることができる。これらは、一種又は二種以上で用いることができる。   Each raw material compound should just have sufficient solubility for producing the aqueous solution of a predetermined density | concentration. For example, copper nitrate, copper chloride, copper sulfate, copper acetate, etc. can be used as the copper compound. These can be used alone or in combination of two or more. As the zinc compound, for example, zinc nitrate, zinc chloride, zinc sulfate, zinc acetate and the like can be used. These can be used alone or in combination of two or more. As the indium compound, indium nitrate, indium chloride, indium sulfate, indium acetate, or the like can be used. These can be used alone or in combination of two or more. As the zirconium compound, for example, zirconyl nitrate, zirconium sulfate, zirconium oxychloride and the like can be used. These can be used alone or in combination of two or more. As the aluminum compound, aluminum acetate, aluminum chloride, aluminum sulfate, aluminum acetate or the like can be used. These can be used alone or in combination of two or more. As the yttrium compound, for example, yttrium nitrate, yttrium chloride, yttrium acetate, or the like can be used. These can be used alone or in combination of two or more.

混合水溶液における各原料化合物の濃度比は、目的とする触媒における金属成分の比率と同様の金属成分比となるようにすればよい。また、原料化合物の合計濃度は、0.1〜5mol/L程度とすることが好ましく、0.3〜3mol/L程度とすることがより好ましい。   The concentration ratio of each raw material compound in the mixed aqueous solution may be a metal component ratio similar to the ratio of the metal component in the target catalyst. The total concentration of the raw material compounds is preferably about 0.1 to 5 mol / L, more preferably about 0.3 to 3 mol / L.

次いで、上記した各原料化合物を含む水溶液にアルカリ沈殿剤を加えて、触媒前駆体となる混合水酸化物を沈殿させる。アルカリ沈殿剤としては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、水酸化カリウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、アンモニア等を用いることができる。通常、これらのアルカリ沈殿剤は、そのまま添加しても良いが、水溶液として添加することが好ましい。   Next, an alkali precipitant is added to the aqueous solution containing each of the raw material compounds described above to precipitate the mixed hydroxide that becomes the catalyst precursor. As the alkaline precipitant, for example, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, sodium hydroxide, potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate, potassium hydroxide, ammonium carbonate, ammonium hydrogen carbonate, ammonia and the like can be used. Usually, these alkali precipitants may be added as they are, but it is preferable to add them as an aqueous solution.

原料化合物に対するアルカリ沈殿剤の量は、化学当量の1〜2倍程度、好ましくは1.05〜1.6倍程度とすればよい。沈殿物調製時の温度は20〜95℃程度とすることが好ましく、40〜90℃程度とすることがより好ましい。   The amount of the alkali precipitant relative to the raw material compound may be about 1 to 2 times, preferably about 1.05 to 1.6 times the chemical equivalent. The temperature during the preparation of the precipitate is preferably about 20 to 95 ° C, more preferably about 40 to 90 ° C.

以上のようにして調製された触媒前駆体は、洗浄後、乾燥し、更に、焼成することによって、目的とする本発明の触媒とすることができる。   The catalyst precursor prepared as described above can be used as the target catalyst of the present invention by washing, drying, and calcining.

乾燥温度は50〜150℃程度とすればよい。また、焼成温度は300〜900℃程度、好ましくは400〜800℃程度とすればよい。   The drying temperature may be about 50 to 150 ° C. The firing temperature may be about 300 to 900 ° C, preferably about 400 to 800 ° C.

焼成時間は、焼成温度等に応じて適宜設定すればよく、通常1〜24時間程度であればよい。焼成は、例えば、空気中などの酸化性雰囲気下で行えばよい。   The firing time may be appropriately set according to the firing temperature and the like, and may usually be about 1 to 24 hours. The firing may be performed in an oxidizing atmosphere such as in the air.

本発明の触媒の製造時に、必要に応じて、粉砕、成形などを行うことによって、任意の形態の触媒とすることができる。   When the catalyst of the present invention is produced, the catalyst of any form can be obtained by performing pulverization, molding or the like as necessary.

例えば、微粉末状及び粉末状への加工方法としては、ジェットミル、ビーズミル等を用いて粉砕した後、ふるいにかける方法が挙げられる。   For example, as a method for processing into a fine powder form and a powder form, a method of pulverizing using a jet mill, a bead mill or the like and then sieving it can be mentioned.

砕片状への加工方法としては、例えば破砕機を用いて破砕する方法が挙げられる。   Examples of the method for processing into pieces include a method of crushing using a crusher.

顆粒状への加工方法としては、例えば微粉末状又は粉末状の乾燥粉や焼成粉に対して、スプレードライ法、転造造粒法、流動床造粒法等各種の公知方法を適用する方法が挙げられる。   As a method for processing into granules, for example, various known methods such as spray drying, rolling granulation, fluidized bed granulation, etc. are applied to fine powder or powdery dry powder or calcined powder. Is mentioned.

ペレット状への加工方法としては、例えば微粉末状又は粉末状の乾燥粉や焼成粉をプレス圧縮成形する方法が挙げられる。   Examples of the method for processing into a pellet include a method of press-compressing a fine powder or a powdered dry powder or fired powder.

また、前駆体スラリーや乾燥粉あるいは焼成粉に水等を加えてスラリーやペースト状とし、これを担体や担体構造物に担持させたり、塗布接着させて使用することができる。この場合、担持後、乾燥してそのまま、あるいは焼成して使用することができる。特に担体構造物として無機繊維体を用いることが好ましい。この場合、触媒成分を担持し、乾燥後あるいは焼成後、プレスによる圧縮成形を行っても良く、その後、焼成しても良い。   Further, water or the like can be added to the precursor slurry, dried powder, or fired powder to form a slurry or paste, which can be supported on a carrier or a carrier structure, or applied and adhered. In this case, after carrying, it can be dried and used as it is or after firing. In particular, it is preferable to use an inorganic fiber as the carrier structure. In this case, the catalyst component is supported, and after drying or firing, compression molding may be performed by pressing, and then firing may be performed.

水素の製造方法
以下、本発明の水蒸気改質用触媒を用いる水素の製造方法について説明する。
Method for producing a hydrogen following describes a method for producing hydrogen using steam reforming catalyst of the present invention.

(1)メタノール又はジメチルエーテルの水蒸気改質反応
まず、メタノール又はジメチルエーテルの水蒸気改質方法について説明する。この方法では、本発明の水蒸気改質用触媒の存在下に、メタノール又はジメチルエーテルを水蒸気と反応させることによって、一酸化炭素の副生を大幅に抑制しつつ、水素及び二酸化炭素を得ることができる。この方法では、原料は、メタノール又はジメチルエーテルのいずれか一方に限られず、メタノールとジメチルエーテルが同時に含まれていても良い。
(1) Steam reforming reaction of methanol or dimethyl ether First, a steam reforming method of methanol or dimethyl ether will be described. In this method, by reacting methanol or dimethyl ether with steam in the presence of the steam reforming catalyst of the present invention, hydrogen and carbon dioxide can be obtained while significantly suppressing carbon monoxide by-product. . In this method, the raw material is not limited to either methanol or dimethyl ether, and may contain methanol and dimethyl ether at the same time.

メタノール又はジメチルエーテルを水蒸気と反応させる方法については、特に限定はなく、公知の水蒸気改質方法に準じた方法を適用できる。例えばメタノール又はジメチルエーテルと水蒸気の混合ガスを本発明の触媒に連続的に接触させることにより、メタノール又はジメチルエーテルと水蒸気とを気相反応させることができる。   The method of reacting methanol or dimethyl ether with steam is not particularly limited, and a method according to a known steam reforming method can be applied. For example, methanol or dimethyl ether and water vapor can be gas phase reacted with methanol or dimethyl ether and water vapor by continuously contacting the catalyst of the present invention.

尚、本発明の触媒は、単独で用いることが可能であるが、反応ガス中にジメチルエーテルが含まれる場合には、ジメチルエーテルの加水分解によるメタノール生成を効率化するため、本発明の触媒に、アルミナ、ゼオライト、活性白土等の酸触媒を混合することが好ましい。酸触媒の混合量は、重量比で本発明の触媒の0.5〜10倍程度とすることが好ましい。   The catalyst of the present invention can be used alone. However, when dimethyl ether is contained in the reaction gas, the catalyst of the present invention is added to alumina in order to improve the efficiency of methanol production by hydrolysis of dimethyl ether. It is preferable to mix an acid catalyst such as zeolite or activated clay. The mixing amount of the acid catalyst is preferably about 0.5 to 10 times that of the catalyst of the present invention by weight.

メタノール又はジメチルエーテルと水蒸気の混合ガスにおける各成分の割合は、特に限定的ではないが、例えば、メタノールと水蒸気を反応させる場合には、通常、メタノール:水蒸気のモル比は1:1〜3程度が好ましく、1:1.1〜2程度がより好ましい。従来のメタノール水蒸気改質触媒では、通常1.5以上のメタノールと水蒸気のモル比が採用される。これは1.5以下のモル比では触媒の著しい活性劣化や副生物の増大が生じるためである。本発明の触媒の場合、1.5以下のモル比でも何ら問題なく使用できる。   The ratio of each component in the mixed gas of methanol or dimethyl ether and water vapor is not particularly limited. For example, when methanol and water vapor are reacted, the molar ratio of methanol: water vapor is usually about 1: 1 to 3. Preferably, about 1: 1.1-2 is more preferable. In a conventional methanol steam reforming catalyst, a molar ratio of methanol and steam of 1.5 or more is usually employed. This is because when the molar ratio is 1.5 or less, the activity of the catalyst is significantly deteriorated and by-products are increased. In the case of the catalyst of the present invention, even a molar ratio of 1.5 or less can be used without any problem.

また、ジメチルエーテルと水蒸気を反応させる場合には、通常、ジメチルエーテル:水蒸気のモル比が1:3〜9程度であることが好ましく、1:3.2〜7程度であることがより好ましい。   Moreover, when making dimethyl ether and water vapor | steam react, it is preferable that the molar ratio of dimethyl ether: water vapor | steam is normally about 1: 3-9, and it is more preferable that it is about 1: 3.2-7.

メタノール又はジメチルエーテルと水蒸気の混合ガスには、メタノール及びジメチルエーテルの水蒸気改質を妨げない範囲であれば、他のガス成分が含まれていても良い。他のガス成分としては、例えば酸素、空気、窒素等が挙げられる。本発明の水素の製造方法では、水も反応物質の一つであるため、使用するメタノールには、予め水が含まれていてもよい。   The gas mixture of methanol or dimethyl ether and steam may contain other gas components as long as the steam reforming of methanol and dimethyl ether is not disturbed. Examples of other gas components include oxygen, air, and nitrogen. In the method for producing hydrogen according to the present invention, water is one of the reactants, so the methanol used may contain water in advance.

混合ガスに酸素及び/又は空気が含まれる場合には、メタノール又はジメチルエーテルの改質と同時に酸化反応が生じやすくなり、メタノール改質に必要な反応熱を酸化反応により供給することが可能となる。メタノールに対する酸素の割合は、メタノール1molに対して、通常、0.25mol以下程度とすることが好ましく、0.05〜0.15mol程度とすることがより好ましい。また、ジメチルエーテルに対する酸素の割合は、ジメチルエーテル1molに対して、通常、0.5molモル程度以下とすることが好ましく、0.1〜0.2mol程度とすることがより好ましい。   When the mixed gas contains oxygen and / or air, an oxidation reaction easily occurs simultaneously with the reforming of methanol or dimethyl ether, and the reaction heat necessary for the methanol reforming can be supplied by the oxidation reaction. The ratio of oxygen to methanol is usually preferably about 0.25 mol or less, more preferably about 0.05 to 0.15 mol, relative to 1 mol of methanol. In addition, the ratio of oxygen to dimethyl ether is usually preferably about 0.5 mol mol or less, more preferably about 0.1 to 0.2 mol, relative to 1 mol of dimethyl ether.

メタノールと水蒸気との反応は、従来の触媒を用いる場合と同様に、150℃程度以上の温度において行うことが可能である。また、ジメチルエーテルと水蒸気との反応も、従来の触媒を用いる場合と同様に、300℃程度以上の温度において行うことが可能である。これらの場合、従来の触媒と比較して、より一酸化炭素の副生が小さいという効果が得られる。   The reaction between methanol and water vapor can be performed at a temperature of about 150 ° C. or higher, as in the case of using a conventional catalyst. Further, the reaction between dimethyl ether and water vapor can be carried out at a temperature of about 300 ° C. or higher as in the case of using a conventional catalyst. In these cases, an effect that carbon monoxide by-product is smaller than that of the conventional catalyst can be obtained.

特に、本発明の触媒は、高温における水蒸気改質反応において、高い活性を長期間維持でき、しかも一酸化炭素選択率が低いという優れた特徴を有するものである。この様な優れた特性を利用して、水素収率を損なうことなく、高速で水蒸気改質を進行させるためには、高温において水蒸気改質を行うことが好ましい。例えば、定常的に反応を行う温度は、350〜550℃程度の反応温度とすることが好ましい。反応温度がこの範囲を下回ると、高温水蒸気改質の利点である高い水素製造速度を得ることができず、反応温度が高すぎると、一酸化炭素の副生量が増加する傾向にあるので好ましくない。さらに、上記温度範囲とすることによって、ジメチルエーテルを反応ガスとする場合に、ジメチルエーテルの加水分解によるメタノール生成を促進することができる。   In particular, the catalyst of the present invention has excellent characteristics that it can maintain a high activity for a long period in a steam reforming reaction at a high temperature and has a low carbon monoxide selectivity. In order to advance the steam reforming at a high speed without impairing the hydrogen yield by utilizing such excellent characteristics, it is preferable to perform the steam reforming at a high temperature. For example, the temperature at which the reaction is constantly performed is preferably about 350 to 550 ° C. If the reaction temperature is below this range, a high hydrogen production rate that is an advantage of high-temperature steam reforming cannot be obtained, and if the reaction temperature is too high, the amount of carbon monoxide by-product tends to increase, which is preferable. Absent. Furthermore, by setting it as the said temperature range, when using dimethyl ether as a reaction gas, the methanol production | generation by hydrolysis of dimethyl ether can be accelerated | stimulated.

反応時の圧力については、高めに設定することにより、生成する水素の分圧を高めることができる。通常、0.05MPa〜3MPa程度、好ましくは0.1MPa〜1MPa程度の反応圧力とすることが好ましい。   About the pressure at the time of reaction, the partial pressure of the produced | generated hydrogen can be raised by setting it high. Usually, the reaction pressure is preferably about 0.05 MPa to 3 MPa, preferably about 0.1 MPa to 1 MPa.

メタノール又はジメチルエーテルと水蒸気を含む混合ガスの供給速度は、特に限定されず、反応器の大きさ、形状、触媒の形状、反応温度、反応圧力等に応じて適宜選択することができる。通常は、反応ガスがメタノールの場合には、標準状態における気相のメタノール供給速度を、触媒1gあたり0.5〜100L/h程度とすることが好ましく、1〜70L/h程度とすることがより好ましい。また、反応ガスがジメチルエーテルの場合には、気相のジメチルエーテル供給速度を、触媒1gあたり0.5〜20L/h程度とすることが好ましく、1〜10L/h程度とすることがより好ましい。   The supply rate of the mixed gas containing methanol or dimethyl ether and water vapor is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the size, shape, shape of the catalyst, reaction temperature, reaction pressure, and the like of the reactor. Usually, when the reaction gas is methanol, the gas phase methanol supply rate in the standard state is preferably about 0.5 to 100 L / h, and about 1 to 70 L / h per 1 g of the catalyst. More preferred. When the reaction gas is dimethyl ether, the gas phase dimethyl ether supply rate is preferably about 0.5 to 20 L / h, more preferably about 1 to 10 L / h, per 1 g of catalyst.

(2)一酸化炭素の水蒸気改質反応
次いで、本発明の水蒸気改質用触媒の存在下に、一酸化炭素を水蒸気と反応させることによる水素発生方法について説明する。この方法では、本発明の触媒を用いることによって、高温でもメタンの副生を大幅に抑制しつつ、水素及び二酸化炭素を得ることができる。
(2) steam reforming of carbon monoxide reaction is then in the presence of a steam reforming catalyst of the present invention will be described hydrogen production method by reacting carbon monoxide with steam. In this method, by using the catalyst of the present invention, hydrogen and carbon dioxide can be obtained while significantly suppressing the by-product of methane even at high temperatures.

一酸化炭素を水蒸気と反応させる方法については特に限定はなく、公知の水蒸気改質方法に準じた方法を適用できる。例えば、石炭、石油、天然ガス由来の炭化水素等の改質によって得られる、一酸化炭素、水蒸気、水素、二酸化炭素、メタン等の炭化水素等を含む混合ガスを本発明の触媒に連続的に接触させることにより、一酸化炭素を選択的に水素と二酸化炭素に変換することが出来る。   A method for reacting carbon monoxide with steam is not particularly limited, and a method according to a known steam reforming method can be applied. For example, a mixed gas containing hydrocarbons such as carbon monoxide, water vapor, hydrogen, carbon dioxide, methane, etc. obtained by reforming hydrocarbons derived from coal, petroleum, natural gas, etc. is continuously added to the catalyst of the present invention. By contacting, carbon monoxide can be selectively converted into hydrogen and carbon dioxide.

一酸化炭素と水蒸気が含まれる混合ガスにおける各成分の割合は、特に限定的ではないが、一酸化炭素を効率的に水素に変換するには、例えば一酸化炭素:水蒸気のモル比は1:1〜50程度が好ましく、1:2〜10程度がより好ましい。   Although the ratio of each component in the mixed gas containing carbon monoxide and water vapor is not particularly limited, in order to efficiently convert carbon monoxide into hydrogen, for example, the molar ratio of carbon monoxide: water vapor is 1: About 1-50 is preferable and about 1: 2-10 is more preferable.

本発明の触媒に接触させる際の一酸化炭素の濃度は特に限定されないが、例えば、水素製造の目的には1〜30vol%程度、一酸化炭素除去の目的には10ppmから1vol%程度であることが好ましく、10ppm〜1000ppm程度であることがより好ましい。この反応において、一酸化炭素を含むガスの流速は一酸化炭素の濃度に応じて適宜選択することができ、触媒1gあたり2〜500L/h程度とすることが好ましく、5〜100L/h程度とすることがより好ましい。   The concentration of carbon monoxide when contacting the catalyst of the present invention is not particularly limited. For example, it is about 1 to 30 vol% for the purpose of hydrogen production, and about 10 ppm to 1 vol% for the purpose of removing carbon monoxide. Is preferable, and it is more preferable that it is about 10 ppm-1000 ppm. In this reaction, the flow rate of the gas containing carbon monoxide can be appropriately selected according to the concentration of carbon monoxide, and is preferably about 2 to 500 L / h, and about 5 to 100 L / h per gram of catalyst. More preferably.

他のガス成分として窒素等の不活性ガスが存在しても良い。また、一酸化炭素に対して10vol%以下程度の酸素や、一酸化炭素に対して50vol%以下程度の空気が存在しても良い。   An inert gas such as nitrogen may be present as another gas component. Moreover, about 10 vol% or less of oxygen with respect to carbon monoxide and about 50 vol% or less of air with respect to carbon monoxide may exist.

一酸化炭素の水蒸気改質反応での反応圧力は特に限定されず、例えば常圧から5MPa程度の圧力範囲とすることができる。   The reaction pressure in the steam reforming reaction of carbon monoxide is not particularly limited, and can be, for example, a pressure range of about normal pressure to 5 MPa.

尚、本発明の触媒を用いて水蒸気改質反応を行う場合には、反応前に予め水素等の還元性ガスで還元しても差し支えないが、反応前の還元は必須ではなく、触媒をそのまま用いることができる。この場合、反応中に触媒は還元されて、反応に好適な状態となる。このため、起動停止を頻繁に行う反応装置内に触媒を入れても触媒を常時還元状態に保つ必要はなく、これが大きな利点となる。   In the case of performing the steam reforming reaction using the catalyst of the present invention, it may be reduced with a reducing gas such as hydrogen in advance before the reaction, but the reduction before the reaction is not essential, and the catalyst is left as it is. Can be used. In this case, the catalyst is reduced during the reaction to be in a state suitable for the reaction. For this reason, even if a catalyst is placed in a reactor that frequently starts and stops, it is not necessary to always keep the catalyst in a reduced state, which is a great advantage.

上記したメタノール又はジメチルエーテルの水蒸気改質反応、又は一酸化炭素の水蒸気改質反応により、一酸化炭素の含有が少ない水素含有ガスが得られる。   A hydrogen-containing gas containing less carbon monoxide is obtained by the steam reforming reaction of methanol or dimethyl ether or the steam reforming reaction of carbon monoxide.

なお、必要に応じて、一酸化炭素除去手段を用いることにより、生成ガスから一酸化炭素をさらに除去してもよい。一酸化炭素除去手段としては、例えば水素PSA法により一酸化炭素を生成ガスから分離する方法、水素分離膜により一酸化炭素を生成ガスから分離する方法、ガス中の一酸化炭素を選択的に酸化する方法、ガス中の一酸化炭素をメタンに変換する方法等が挙げられる。   If necessary, carbon monoxide may be further removed from the product gas by using carbon monoxide removing means. As the carbon monoxide removal means, for example, a method in which carbon monoxide is separated from the product gas by a hydrogen PSA method, a method in which carbon monoxide is separated from the product gas by a hydrogen separation membrane, and carbon monoxide in the gas is selectively oxidized. And a method of converting carbon monoxide in the gas into methane.

本発明の水蒸気改質用触媒は、メタノール及び/又はジメチルエーテルの水蒸気改質において、高い触媒活性を発揮しつつ、一酸化炭素の副生を大幅に抑制することができる。また、300℃以上の高温で反応を行う場合にも活性の低下が少なく、高い水素生成速度を長期間維持できる。このため、本発明触媒を用い、特に、高温度で水蒸気改質を行うことによって、水素収量を損なうことなく高速で水素製造を行うことが可能となり、装置の小型化を図ることができる。   The steam reforming catalyst of the present invention can significantly suppress carbon monoxide by-product while exhibiting high catalytic activity in steam reforming of methanol and / or dimethyl ether. Further, even when the reaction is carried out at a high temperature of 300 ° C. or higher, there is little decrease in activity, and a high hydrogen production rate can be maintained for a long time. Therefore, by using the catalyst of the present invention and performing steam reforming at a high temperature in particular, hydrogen production can be performed at high speed without impairing the hydrogen yield, and the apparatus can be miniaturized.

また、本発明の触媒は、一酸化炭素の水蒸気改質においても、300℃以上の高温で反応を行う場合にも活性の低下が少なく、しかもメタンの副生を抑制できる。このため、従来に比べて水素収量が向上し、反応効率も向上する。   In addition, the catalyst of the present invention has little decrease in activity even in the case of steam reforming of carbon monoxide even when the reaction is performed at a high temperature of 300 ° C. or higher, and can suppress the by-product of methane. For this reason, hydrogen yield improves compared with the past, and reaction efficiency also improves.

以下に、実施例及び比較例を示し、本発明の特徴とするところをより一層明確にする。ただし、本発明は、これら実施例及び比較例に限定されるものではない。   Examples and comparative examples will be shown below to further clarify the features of the present invention. However, the present invention is not limited to these examples and comparative examples.

なお、後述するメタノール転化率及び一酸化炭素選択率は、ガスクロマトグラフによる反応器出口ガスの組成分析により決定した値である。一酸化炭素選択率は、生成した一酸化炭素のモル数を生成した二酸化炭素と一酸化炭素のモル数の和で除したものである。   In addition, the methanol conversion rate and carbon monoxide selectivity described later are values determined by composition analysis of the reactor outlet gas by gas chromatography. The carbon monoxide selectivity is the number of moles of carbon monoxide produced divided by the sum of the number of moles of carbon dioxide produced and the number of moles of carbon monoxide.

また、下記実施例及び比較例では反応ガスにアルゴンガスが含まれているが、単に実験を容易とするためのものであり、実際の実施では必ずしも必要としない。   In the following examples and comparative examples, argon gas is included in the reaction gas, but it is merely for facilitating the experiment and is not necessarily required in actual implementation.

実施例1
水蒸気改質触媒の製造
硝酸銅、硝酸亜鉛、硝酸インジウム、及び硝酸ジルコニルを、モル比で1.0:0.78:0.05:0.64となるように蒸留水に溶解し、その合計濃度を0.5mol/Lとした。
Example 1
Production of steam reforming catalyst Copper nitrate, zinc nitrate, indium nitrate and zirconyl nitrate were dissolved in distilled water so that the molar ratio was 1.0: 0.78: 0.05: 0.64, and the total The concentration was 0.5 mol / L.

得られた金属塩含有する水溶液を80℃に加熱し、該金属塩含有水溶液中の金属元素の合計当量数に対して、1.2倍当量となる量の80℃の1規定の炭酸ナトリウム水溶液を加えて攪拌することにより、水酸化物の沈殿を得た。   The obtained aqueous solution containing a metal salt is heated to 80 ° C., and a 1N sodium carbonate aqueous solution at 80 ° C. in an amount that is 1.2 times equivalent to the total number of equivalents of metal elements in the metal salt-containing aqueous solution. Was added and stirred to obtain a hydroxide precipitate.

得られた沈殿を蒸留水で洗浄後、120℃で15時間乾燥させ、続けて空気中500℃で12時間加熱することにより、水蒸気改質触媒を得た。得られた触媒を破砕することにより、40〜100メッシュの粉末状とした。   The obtained precipitate was washed with distilled water, dried at 120 ° C. for 15 hours, and subsequently heated in air at 500 ° C. for 12 hours to obtain a steam reforming catalyst. The obtained catalyst was crushed to obtain a 40-100 mesh powder.

得られた触媒は、該触媒中に含まれる銅、亜鉛、インジウム及びジルコニウムの各金属元素量に基づいて、これらを酸化物とした時の重量に換算し、その合計量を基準として、酸化銅を34.9重量%、酸化亜鉛を27.9重量%、酸化インジウムを2.8重量%、酸化ジルコニウムを34.4重量%含むものであった。   The obtained catalyst is based on the amount of each metal element of copper, zinc, indium and zirconium contained in the catalyst, converted to the weight when these are made into oxides, and based on the total amount, copper oxide 34.9% by weight, zinc oxide 27.9% by weight, indium oxide 2.8% by weight and zirconium oxide 34.4% by weight.

水素の製造
上記した方法で得た触媒を固定床流通式反応装置の反応器に充填後、メタノール、水蒸気及びアルゴンからなる反応ガス(容積比 メタノール:水蒸気:アルゴン=1:1.2:0.51)をメタノール供給速度52.5L/g(触媒)・hの条件で250℃で1時間反応器に供給することによって触媒を還元した。
Production of hydrogen After the catalyst obtained by the above-described method was charged into a reactor of a fixed bed flow type reactor, a reaction gas composed of methanol, water vapor and argon (volume ratio: methanol: water vapor: argon = 1: 1.2: 0. The catalyst was reduced by feeding 51) to the reactor at 250 ° C. for 1 hour at a methanol feed rate of 52.5 L / g (catalyst) · h.

還元後、反応器を500℃に昇温することによりメタノールの水蒸気改質反応を開始し、メタノールを主として水素及び二酸化炭素に変換した。反応開始1時間後におけるメタノール転化率は85%、一酸化炭素選択率は5.3%であり、反応開始6時間後におけるメタノール転化率は85%、一酸化炭素選択率は4.3%であり、高温においても良好な活性を長時間維持できると共に一酸化炭素選択率が低いことが確認できた。   After the reduction, the reactor was heated to 500 ° C. to start a steam reforming reaction of methanol, and the methanol was mainly converted into hydrogen and carbon dioxide. 1 hour after the start of the reaction, the methanol conversion was 85% and the carbon monoxide selectivity was 5.3%. After 6 hours from the start of the reaction, the methanol conversion was 85% and the carbon monoxide selectivity was 4.3%. In addition, it was confirmed that good activity could be maintained for a long time even at a high temperature and the carbon monoxide selectivity was low.

実施例2
水蒸気改質触媒の製造
硝酸銅、硝酸亜鉛、硝酸インジウム、硝酸ジルコニル及び硝酸イットリウムを、モル比で1.0:0.78:0.05:0.62:0.02となるように蒸留水に溶解すること以外は、実施例1と同様に操作して水蒸気改質触媒を得た後、破砕することにより、40〜100メッシュの粉末状とした。
Example 2
Production of steam reforming catalyst Copper nitrate, zinc nitrate, indium nitrate, zirconyl nitrate and yttrium nitrate are distilled water at a molar ratio of 1.0: 0.78: 0.05: 0.62: 0.02. Except for being dissolved in, a steam reforming catalyst was obtained in the same manner as in Example 1 and then crushed to obtain a powder of 40 to 100 mesh.

得られた触媒は、該触媒中に含まれる銅、亜鉛、インジウム、ジルコニウム及びイットリウムの各金属元素量に基づいて、これらを酸化物とした時の重量に換算し、その合計量を基準として、酸化銅を34.9重量%、酸化亜鉛を27.9重量%、酸化インジウムを2.8重量%、酸化ジルコニウムを33.5重量%、酸化イットリウムを0.9重量%含むものであった。   Based on the amount of each metal element of copper, zinc, indium, zirconium and yttrium contained in the catalyst, the obtained catalyst is converted to the weight when these are oxides, and based on the total amount, It contained 34.9% by weight of copper oxide, 27.9% by weight of zinc oxide, 2.8% by weight of indium oxide, 33.5% by weight of zirconium oxide, and 0.9% by weight of yttrium oxide.

水素の製造
上記した方法で得た触媒を固定床流通式反応装置の反応器に充填後、実施例1と同様の条件で、メタノール、水蒸気及びアルゴンからなる混合ガスを供給し、供給されたメタノールを、主として水素及び二酸化炭素に変換した。反応開始1時間後におけるメタノール転化率は89%、一酸化炭素選択率は7.0%であり、反応開始6時間後におけるメタノール転化率は88%、一酸化炭素選択率は5.3%であり、高温においても良好な活性を長時間維持できると共に一酸化炭素選択率が低いことが確認できた。
Production of hydrogen After the catalyst obtained by the above-described method was charged into a reactor of a fixed bed flow type reactor, a mixed gas consisting of methanol, water vapor and argon was supplied under the same conditions as in Example 1, and the supplied methanol Was converted primarily to hydrogen and carbon dioxide. 1 hour after the start of the reaction, the methanol conversion was 89% and the carbon monoxide selectivity was 7.0%. After 6 hours from the start of the reaction, the methanol conversion was 88% and the carbon monoxide selectivity was 5.3%. In addition, it was confirmed that good activity could be maintained for a long time even at a high temperature and the carbon monoxide selectivity was low.

実施例3
水蒸気改質触媒の製造
硝酸銅、硝酸亜鉛、硝酸インジウム、硝酸ジルコニル及び硝酸イットリウムを、モル比で1.0:1.04:0.05:0.43:0.04となるように蒸留水に溶解すること以外は、実施例1と同様に操作して水蒸気改質触媒を得た後、破砕することにより、40〜100メッシュの粉末状とした。
Example 3
Production of steam reforming catalyst Distilled water of copper nitrate, zinc nitrate, indium nitrate, zirconyl nitrate and yttrium nitrate in a molar ratio of 1.0: 1.04: 0.05: 0.43: 0.04 Except for being dissolved in, a steam reforming catalyst was obtained in the same manner as in Example 1 and then crushed to obtain a powder of 40 to 100 mesh.

得られた触媒は、該触媒中に含まれる銅、亜鉛、インジウム、ジルコニウム及びイットリウムの各金属元素量に基づいて、これらを酸化物とした時の重量に換算し、その合計量を基準として、酸化銅を34.9重量%、酸化亜鉛を37.2重量%、酸化インジウムを2.8重量%、酸化ジルコニウムを23.2重量%、酸化イットリウムを1.9重量%含むものであった。   Based on the amount of each metal element of copper, zinc, indium, zirconium and yttrium contained in the catalyst, the obtained catalyst is converted to the weight when these are oxides, and based on the total amount, It contained 34.9% by weight of copper oxide, 37.2% by weight of zinc oxide, 2.8% by weight of indium oxide, 23.2% by weight of zirconium oxide, and 1.9% by weight of yttrium oxide.

水素の製造
上記した方法で得た触媒を固定床流通式反応装置の反応器に充填後、実施例1と同様の条件で、メタノール、水蒸気及びアルゴンからなる混合ガスを供給し、供給されたメタノールを、主として水素及び二酸化炭素に変換した。反応開始1時間後におけるメタノール転化率は89%、一酸化炭素選択率は6.2%であり、反応開始6時間後におけるメタノール転化率は89%、一酸化炭素選択率は5.1%であり、高温においても良好な活性を長時間維持できると共に一酸化炭素選択率が低いことが確認できた。
Production of hydrogen After the catalyst obtained by the above-described method was charged into a reactor of a fixed bed flow type reactor, a mixed gas consisting of methanol, water vapor and argon was supplied under the same conditions as in Example 1, and the supplied methanol Was converted primarily to hydrogen and carbon dioxide. 1 hour after the start of the reaction, the methanol conversion was 89% and the carbon monoxide selectivity was 6.2%. After 6 hours from the start of the reaction, the methanol conversion was 89% and the carbon monoxide selectivity was 5.1%. In addition, it was confirmed that good activity could be maintained for a long time even at a high temperature and the carbon monoxide selectivity was low.

実施例4
水蒸気改質触媒の製造
硝酸銅、硝酸亜鉛、硝酸インジウム、硝酸ジルコニル及び硝酸イットリウムを、モル比で1.0:1.17:0.07:1.06:0.17となるように蒸留水に溶解すること以外は、実施例1と同様に操作して水蒸気改質触媒を得た後、破砕することにより、40〜100メッシュの粉末状とした。
Example 4
Production of steam reforming catalyst Copper nitrate, zinc nitrate, indium nitrate, zirconyl nitrate and yttrium nitrate are distilled water so that the molar ratio is 1.0: 1.17: 0.07: 1.06: 0.17. Except for being dissolved in, a steam reforming catalyst was obtained in the same manner as in Example 1 and then crushed to obtain a powder of 40 to 100 mesh.

得られた触媒は、該触媒中に含まれる銅、亜鉛、インジウム、ジルコニウム及びイットリウムの各金属元素量に基づいて、これらを酸化物とした時の重量に換算し、その合計量を基準として、酸化銅を23.8重量%、酸化亜鉛を28.6重量%、酸化インジウムを2.9重量%、酸化ジルコニウムを39.0重量%、酸化イットリウムを5.7重量%含むものであった。   Based on the amount of each metal element of copper, zinc, indium, zirconium and yttrium contained in the catalyst, the obtained catalyst is converted to the weight when these are oxides, and based on the total amount, It contained 23.8% by weight of copper oxide, 28.6% by weight of zinc oxide, 2.9% by weight of indium oxide, 39.0% by weight of zirconium oxide, and 5.7% by weight of yttrium oxide.

水素の製造
上記した方法で得た触媒を固定床流通式反応装置の反応器に充填後、実施例1と同様の条件で、メタノール、水蒸気及びアルゴンからなる混合ガスを供給し、供給されたメタノールを、主として水素及び二酸化炭素に変換した。反応開始1時間後におけるメタノール転化率は76%、一酸化炭素選択率は7.9%であり、反応開始6時間後におけるメタノール転化率は76%、一酸化炭素選択率は6.5%であり、高温においても良好な活性を長時間維持できると共に一酸化炭素選択率が低いことが確認できた。
Production of hydrogen After the catalyst obtained by the above-described method was charged into a reactor of a fixed bed flow type reactor, a mixed gas consisting of methanol, water vapor and argon was supplied under the same conditions as in Example 1, and the supplied methanol Was converted primarily to hydrogen and carbon dioxide. One hour after the start of the reaction, the methanol conversion was 76% and the carbon monoxide selectivity was 7.9%. After 6 hours from the start of the reaction, the methanol conversion was 76% and the carbon monoxide selectivity was 6.5%. In addition, it was confirmed that good activity could be maintained for a long time even at a high temperature and the carbon monoxide selectivity was low.

実施例5
水蒸気改質触媒の製造
硝酸銅、硝酸亜鉛、硝酸インジウム、及び硝酸ジルコニルを、モル比で1.0:0.78:0.03:0.22となるように蒸留水に溶解すること以外は、実施例1と同様に操作して水蒸気改質触媒を得た後、破砕することにより、40〜100メッシュの粉末状とした。
Example 5
Manufacture of steam reforming catalyst Except for dissolving copper nitrate, zinc nitrate, indium nitrate, and zirconyl nitrate in distilled water so that the molar ratio is 1.0: 0.78: 0.03: 0.22. The steam reforming catalyst was obtained by operating in the same manner as in Example 1 and then crushed to obtain a 40-100 mesh powder.

得られた触媒は、該触媒中に含まれる銅、亜鉛、インジウム及びジルコニウムの各金属元素量に基づいて、これらを酸化物とした時の重量に換算し、その合計量を基準として、酸化銅を45.5重量%、酸化亜鉛を36.3重量%、酸化インジウムを2.7重量%、酸化ジルコニウムを15.5重量%含むものであった。   The obtained catalyst is based on the amount of each metal element of copper, zinc, indium and zirconium contained in the catalyst, converted to the weight when these are made into oxides, and based on the total amount, copper oxide 45.5 wt%, zinc oxide 36.3% wt, indium oxide 2.7 wt%, and zirconium oxide 15.5 wt%.

水素の製造
上記した方法で得た触媒を固定床流通式反応装置の反応器に充填した後、メタノール、水蒸気及びアルゴンからなる反応ガス(容積比 メタノール:水蒸気:アルゴン=1:1.2:0.9)をメタノール供給速度6.6L/g(触媒)・hの条件で250℃で1時間反応器に供給することにより触媒を還元した。
Production of hydrogen After the catalyst obtained by the above-described method was charged into a reactor of a fixed bed flow type reactor, a reaction gas composed of methanol, water vapor and argon (volume ratio methanol: water vapor: argon = 1: 1.2: 0). .9) was fed to the reactor at 250 ° C. for 1 hour at a methanol feed rate of 6.6 L / g (catalyst) · h.

還元後、反応器を300℃に昇温することによりメタノールの水蒸気改質反応を開始し、メタノールを主として水素及び二酸化炭素に変換した。反応開始1時間後におけるメタノール転化率は86%、一酸化炭素選択率は1.5%であり、反応開始5時間後におけるメタノール転化率は84%、一酸化炭素選択率は1.3%であり、良好な活性を長時間維持できると共に一酸化炭素選択率が低いことが確認できた。   After the reduction, the reactor was heated to 300 ° C. to start a steam reforming reaction of methanol, and the methanol was mainly converted into hydrogen and carbon dioxide. One hour after the start of the reaction, the methanol conversion was 86% and the carbon monoxide selectivity was 1.5%. After 5 hours from the start of the reaction, the methanol conversion was 84% and the carbon monoxide selectivity was 1.3%. It was confirmed that good activity could be maintained for a long time and the carbon monoxide selectivity was low.

実施例6
水蒸気改質触媒の製造
硝酸銅、硝酸亜鉛、硝酸インジウム及び硝酸アルミニウムを、モル比で1.0:0.78:0.08:1.45となるように蒸留水に溶解すること以外は、実施例1と同様に操作して水蒸気改質触媒を得た後、破砕することにより、40〜100メッシュの粉末状とした。
Example 6
Production of steam reforming catalyst Except for dissolving copper nitrate, zinc nitrate, indium nitrate and aluminum nitrate in distilled water so that the molar ratio is 1.0: 0.78: 0.08: 1.45, A steam reforming catalyst was obtained by operating in the same manner as in Example 1, and then crushed to obtain a powder of 40 to 100 mesh.

得られた触媒は、該触媒中に含まれる銅、亜鉛、インジウム及びアルミニウムの各金属元素量に基づいて、これらを酸化物とした時の重量に換算し、その合計量を基準として、酸化銅を34.9重量%、酸化亜鉛を27.9重量%、酸化インジウムを4.6重量%、酸化アルミニウムを32.6重量%含むものであった。   The obtained catalyst is converted into the weight when these are converted into oxides based on the amount of each metal element of copper, zinc, indium and aluminum contained in the catalyst, and based on the total amount, copper oxide 34.9% by weight, zinc oxide 27.9% by weight, indium oxide 4.6% by weight, and aluminum oxide 32.6% by weight.

水素の製造
上記した方法で得た触媒を固定床流通式反応装置の反応器に充填後、実施例5と同様の条件で、メタノール、水蒸気及びアルゴンからなる混合ガスを供給し、供給されたメタノールを、主として水素及び二酸化炭素に変換した。反応開始1時間後におけるメタノール転化率は94%、一酸化炭素選択率は3.7%であり、反応開始5時間後におけるメタノール転化率は96%、一酸化炭素選択率は3.1%であり、良好な活性を長時間維持できると共に一酸化炭素選択率が低いことが確認できた。
Production of hydrogen After the catalyst obtained by the above-described method was charged into a reactor of a fixed bed flow type reactor, a mixed gas consisting of methanol, water vapor and argon was supplied under the same conditions as in Example 5, and the supplied methanol Was converted primarily to hydrogen and carbon dioxide. 1 hour after the start of the reaction, the methanol conversion was 94%, and the carbon monoxide selectivity was 3.7%. After 5 hours from the start of the reaction, the methanol conversion was 96%, and the carbon monoxide selectivity was 3.1%. It was confirmed that good activity could be maintained for a long time and the carbon monoxide selectivity was low.

実施例7
水蒸気改質触媒の製造
硝酸銅、硝酸亜鉛、硝酸インジウム及び硝酸アルミニウムを、モル比で1.0:0.78:0.03:0.53となるように蒸留水に溶解すること以外は、実施例1と同様に操作して水蒸気改質触媒を得た後、破砕することにより、40〜100メッシュの粉末状とした。
Example 7
Production of steam reforming catalyst Except for dissolving copper nitrate, zinc nitrate, indium nitrate and aluminum nitrate in distilled water so that the molar ratio is 1.0: 0.78: 0.03: 0.53, A steam reforming catalyst was obtained by operating in the same manner as in Example 1, and then crushed to obtain a powder of 40 to 100 mesh.

得られた触媒は、該触媒中に含まれる銅、亜鉛、インジウム及びアルミニウムの各金属元素量に基づいて、これらを酸化物とした時の重量に換算し、その合計量を基準として、酸化銅を45.5重量%、酸化亜鉛を36.3重量%、酸化インジウムを2.7重量%、酸化アルミニウムを15.5重量%含むものであった。   The obtained catalyst is converted into the weight when these are converted into oxides based on the amount of each metal element of copper, zinc, indium and aluminum contained in the catalyst, and based on the total amount, copper oxide 45.5 wt%, zinc oxide 36.3% wt, indium oxide 2.7 wt%, and aluminum oxide 15.5 wt%.

水素の製造
上記した方法で得た触媒を固定床流通式反応装置の反応器に充填後、実施例5と同様の条件で、メタノール、水蒸気及びアルゴンからなる混合ガスを供給し、供給されたメタノールを、主として水素及び二酸化炭素に変換した。反応開始1時間後におけるメタノール転化率は100%、一酸化炭素選択率は5.0%であり、反応開始5時間後におけるメタノール転化率は100%、一酸化炭素選択率は4.4%であり、良好な活性を長時間維持できると共に一酸化炭素選択率が低いことが確認できた。
Production of hydrogen After the catalyst obtained by the above-described method was charged into a reactor of a fixed bed flow type reactor, a mixed gas consisting of methanol, water vapor and argon was supplied under the same conditions as in Example 5, and the supplied methanol Was converted primarily to hydrogen and carbon dioxide. One hour after the start of the reaction, the methanol conversion was 100%, and the carbon monoxide selectivity was 5.0%. After 5 hours from the start of the reaction, the methanol conversion was 100%, and the carbon monoxide selectivity was 4.4%. It was confirmed that good activity could be maintained for a long time and the carbon monoxide selectivity was low.

実施例8
水蒸気改質触媒の製造
硝酸銅、硝酸亜鉛、硝酸インジウム及び硝酸アルミニウムを、モル比で1.0:0.78:0.11:0.31となるように蒸留水に溶解すること以外は、実施例1と同様に操作して水蒸気改質触媒を得た後、破砕することにより、40〜100メッシュの粉末状とした。
Example 8
Production of steam reforming catalyst Except for dissolving copper nitrate, zinc nitrate, indium nitrate and aluminum nitrate in distilled water so that the molar ratio is 1.0: 0.78: 0.11: 0.31, A steam reforming catalyst was obtained by operating in the same manner as in Example 1, and then crushed to obtain a powder of 40 to 100 mesh.

得られた触媒は、該触媒中に含まれる銅、亜鉛、インジウム及びアルミニウムの各金属元素量に基づいて、これらを酸化物とした時の重量に換算し、その合計量を基準として、酸化銅を45.5重量%、酸化亜鉛を36.3重量%、酸化インジウムを9.1重量%、酸化アルミニウムを9.1重量%含むものであった。   The obtained catalyst is converted into the weight when these are converted into oxides based on the amount of each metal element of copper, zinc, indium and aluminum contained in the catalyst, and based on the total amount, copper oxide 45.5% by weight, zinc oxide 36.3% by weight, indium oxide 9.1% by weight, and aluminum oxide 9.1% by weight.

水素の製造
上記した方法で得た触媒を固定床流通式反応装置の反応器に充填後、実施例5と同様の条件で、メタノール、水蒸気及びアルゴンからなる混合ガスを供給し、供給されたメタノールを、主として水素及び二酸化炭素に変換した。反応開始1時間後におけるメタノール転化率は98%、一酸化炭素選択率は3.4%であり、反応開始5時間後におけるメタノール転化率は96%、一酸化炭素選択率は2.3%であり、良好な活性を長時間維持できると共に一酸化炭素選択率が低いことが確認できた。
Production of hydrogen After the catalyst obtained by the above-described method was charged into a reactor of a fixed bed flow type reactor, a mixed gas consisting of methanol, water vapor and argon was supplied under the same conditions as in Example 5, and the supplied methanol Was converted primarily to hydrogen and carbon dioxide. 1 hour after the start of the reaction, the methanol conversion was 98% and the carbon monoxide selectivity was 3.4%. After 5 hours from the start of the reaction, the methanol conversion was 96% and the carbon monoxide selectivity was 2.3%. It was confirmed that good activity could be maintained for a long time and the carbon monoxide selectivity was low.

実施例9
水蒸気改質触媒の製造
硝酸銅、硝酸亜鉛、硝酸インジウム、硝酸ジルコニル及び硝酸イットリウムを、モル比で1.0:1.04:0.05:0.36:0.11となるように蒸留水に溶解すること以外は、実施例1と同様に操作して水蒸気改質触媒を得た後、破砕することにより、40〜100メッシュの粉末状とした。
Example 9
Manufacture of steam reforming catalyst Distilled water of copper nitrate, zinc nitrate, indium nitrate, zirconyl nitrate and yttrium nitrate in a molar ratio of 1.0: 1.04: 0.05: 0.36: 0.11 Except for being dissolved in, a steam reforming catalyst was obtained in the same manner as in Example 1 and then crushed to obtain a powder of 40 to 100 mesh.

得られた触媒は、該触媒中に含まれる銅、亜鉛、インジウム、ジルコニウム及びイットリウムの各金属元素量に基づいて、これらを酸化物とした時の重量に換算し、その合計量を基準として、酸化銅を34.9重量%、酸化亜鉛を37.2重量%、酸化インジウムを2.8重量%、酸化ジルコニウムを19.5重量%及び酸化イットリウムを5.6重量%含むものであった。   Based on the amount of each metal element of copper, zinc, indium, zirconium and yttrium contained in the catalyst, the obtained catalyst is converted to the weight when these are oxides, and based on the total amount, It contained 34.9% by weight of copper oxide, 37.2% by weight of zinc oxide, 2.8% by weight of indium oxide, 19.5% by weight of zirconium oxide and 5.6% by weight of yttrium oxide.

水素の製造
上記した方法で得た触媒を破砕後、2倍重量のγアルミナ(住友化学工業、AKP−G015)と混合し、これを加圧成形後、再び破砕して40〜100メッシュの粉末状としたものを固定床流通式反応装置の反応器に充填し、250℃で1時間、反応器に水素とアルゴンの混合ガス(水素、10vol%)を供給することにより還元した。
Production of hydrogen After crushing the catalyst obtained by the above-mentioned method, it is mixed with 2 times weight of γ-alumina (Sumitomo Chemical Co., Ltd., AKP-G015). The reactor was charged into a reactor of a fixed bed flow type reactor, and reduced by supplying a mixed gas of hydrogen and argon (hydrogen, 10 vol%) to the reactor at 250 ° C. for 1 hour.

引き続き反応器を400℃に昇温すると共にジメチルエーテル、水蒸気及びアルゴンからなる反応ガス(容積比、ジメチルエーテル:水蒸気:アルゴン=1:6.0:1.7)をジメチルエーテル供給速度2.7L/g(触媒)・hで供給することによりジメチルエーテルを水素及び二酸化炭素に変換した。反応開始1時間後におけるジメチルエーテル転化率は100%、一酸化炭素選択率は14.3%であり、反応開始6時間後におけるジメチルエーテル転化率は100%、一酸化炭素選択率は12.8%であり、高温においても安定にジメチルエーテルを水素に変換できることが確認できた。   Subsequently, the temperature of the reactor was raised to 400 ° C. and a reaction gas composed of dimethyl ether, water vapor and argon (volume ratio, dimethyl ether: water vapor: argon = 1: 6.0: 1.7) was supplied at a dimethyl ether feed rate of 2.7 L / g ( Catalyst) dimethyl ether was converted to hydrogen and carbon dioxide by feeding at h. 1 hour after the start of the reaction, the dimethyl ether conversion was 100%, and the carbon monoxide selectivity was 14.3%. After 6 hours from the start of the reaction, the dimethyl ether conversion was 100%, and the carbon monoxide selectivity was 12.8%. It was confirmed that dimethyl ether could be stably converted to hydrogen even at high temperatures.

実施例10
水蒸気改質触媒の製造
硝酸銅、硝酸亜鉛、硝酸インジウム、硝酸ジルコニル及び硝酸イットリウムを、モル比で1.0:0.78:0.03:0.33:0.36となるように蒸留水に溶解すること以外は、実施例1と同様に操作して水蒸気改質触媒を得た後、破砕することにより、40〜100メッシュの粉末状とした。
Example 10
Production of steam reforming catalyst Distilled water of copper nitrate, zinc nitrate, indium nitrate, zirconyl nitrate and yttrium nitrate in a molar ratio of 1.0: 0.78: 0.03: 0.33: 0.36 Except for being dissolved in, a steam reforming catalyst was obtained in the same manner as in Example 1 and then crushed to obtain a powder of 40 to 100 mesh.

得られた触媒は、該触媒中に含まれる銅、亜鉛、インジウム、ジルコニウム及びイットリウムの各金属元素量に基づいて、これらを酸化物とした時の重量に換算し、その合計量を基準として、酸化銅を34.9重量%、酸化亜鉛を27.8重量%、酸化インジウムを1.9重量%、酸化ジルコニウムを17.7重量%、酸化イットリウムを17.7重量%含むものであった。   Based on the amount of each metal element of copper, zinc, indium, zirconium and yttrium contained in the catalyst, the obtained catalyst is converted to the weight when these are oxides, and based on the total amount, It contained 34.9% by weight of copper oxide, 27.8% by weight of zinc oxide, 1.9% by weight of indium oxide, 17.7% by weight of zirconium oxide, and 17.7% by weight of yttrium oxide.

水素の製造
上記した方法で得た触媒を固定床流通式反応装置の反応器に充填後、250℃で1時間、反応器に水素とアルゴンの混合ガス(水素、10vol%)を供給することにより還元した。
Production of hydrogen After the catalyst obtained by the above-described method was charged into a reactor of a fixed bed flow type reactor, a mixed gas of hydrogen and argon (hydrogen, 10 vol%) was supplied to the reactor at 250 ° C. for 1 hour. Reduced.

引き続き反応器を400℃に昇温すると共に、一酸化炭素、水蒸気及びアルゴンからなる反応ガス(容積比、一酸化炭素:水蒸気:アルゴン=1:3.1:0.8)を反応ガス供給速度35.3L/g(触媒)・hで供給することにより一酸化炭素を水素及び二酸化炭素に変換した。   Then, while raising the temperature of the reactor to 400 ° C., the reaction gas supply rate of the reaction gas (volume ratio, carbon monoxide: water vapor: argon = 1: 3.1: 0.8) composed of carbon monoxide, water vapor and argon is used. Carbon monoxide was converted to hydrogen and carbon dioxide by feeding at 35.3 L / g (catalyst) · h.

反応開始1時間後における一酸化炭素転化率は94%、二酸化炭素選択率は100%であり、反応開始6時間後における一酸化炭素転化率は92%、二酸化炭素選択率は100%であり、高温においてもメタンの副生なく一酸化炭素を水素に変換できることが確認できた。尚、反応条件下における一酸化炭素の平衡転化率は96%である。   The carbon monoxide conversion rate after 1 hour from the start of the reaction was 94% and the carbon dioxide selectivity was 100%, the carbon monoxide conversion rate after 6 hours from the start of the reaction was 92%, and the carbon dioxide selectivity was 100%. It was confirmed that carbon monoxide could be converted to hydrogen without methane by-product even at high temperatures. The equilibrium conversion rate of carbon monoxide under the reaction conditions is 96%.

比較例1
市販の工業用銅−亜鉛−アルミナ系メタノール改質触媒(重量比 銅:亜鉛:アルミナ=1.0:1.1:0.3)を固定床流通式反応装置の反応器に充填し、実施例1と同様の条件で、メタノール、水蒸気及びアルゴンからなる混合ガスを供給し、供給されたメタノールを、主として水素及び二酸化炭素に変換した。反応開始1時間におけるメタノール転化率は73%、一酸化炭素選択率は15.6%であり、反応開始6時間におけるメタノール転化率は64%、一酸化炭素選択率は13.2%であり、高温において顕著な活性劣化と高い一酸化炭素選択率を示すことが認められた。
Comparative Example 1
Commercially available industrial copper-zinc-alumina methanol reforming catalyst (weight ratio copper: zinc: alumina = 1.0: 1.1: 0.3) was charged into a reactor of a fixed bed flow type reactor Under the same conditions as in Example 1, a mixed gas consisting of methanol, water vapor and argon was supplied, and the supplied methanol was mainly converted into hydrogen and carbon dioxide. The methanol conversion at 1 hour from the start of reaction was 73% and the carbon monoxide selectivity was 15.6%, the methanol conversion at 6 hours from the start of reaction was 64%, and the carbon monoxide selectivity was 13.2%. It was found that it exhibited significant activity degradation and high carbon monoxide selectivity at high temperatures.

比較例2
硝酸銅、硝酸亜鉛及び硝酸ジルコニルを、モル比で1.0:0.78:0.69となるように蒸留水に溶解すること以外は、実施例1と同様に操作して水蒸気改質触媒を得た後、破砕することにより、40〜100メッシュの粉末状とした。
Comparative Example 2
The steam reforming catalyst was operated in the same manner as in Example 1 except that copper nitrate, zinc nitrate and zirconyl nitrate were dissolved in distilled water so that the molar ratio was 1.0: 0.78: 0.69. After being obtained, the powder was crushed to obtain a powder of 40 to 100 mesh.

得られた触媒は、該触媒中に含まれる銅、亜鉛及びインジウムの各金属元素量に基づいて、これらを酸化物とした時の重量に換算し、その合計量を基準として、酸化銅を34.9重量%、酸化亜鉛を27.9重量%及び酸化インジウムを37.2重量%含むものであった。   The obtained catalyst was converted into the weight when each of these metal elements of copper, zinc and indium contained in the catalyst was converted into an oxide, and the total amount of the copper oxide was 34. 9.9% by weight, zinc oxide 27.9% by weight and indium oxide 37.2% by weight.

水素の製造
上記した方法で得た触媒を固定床流通式反応装置の反応器に充填後、実施例1と同様の条件で、メタノール、水蒸気及びアルゴンからなる混合ガスを供給し、供給されたメタノールを、主として水素及び二酸化炭素に変換した。反応開始1時間後におけるメタノール転化率は93%、一酸化炭素選択率は14.7%であり、反応開始6時間後におけるメタノール転化率は90%、一酸化炭素選択率は13.3%であった。この結果から、触媒中に酸化インジウムが含まれない場合には、高温において若干の活性劣化が認められると共に一酸化炭素選択率が高いことが確認できた。
Production of hydrogen After the catalyst obtained by the above-described method was charged into a reactor of a fixed bed flow type reactor, a mixed gas consisting of methanol, water vapor and argon was supplied under the same conditions as in Example 1, and the supplied methanol Was converted primarily to hydrogen and carbon dioxide. 1 hour after the start of the reaction, the methanol conversion was 93%, and the carbon monoxide selectivity was 14.7%. After 6 hours from the start of the reaction, the methanol conversion was 90%, and the carbon monoxide selectivity was 13.3%. there were. From this result, when indium oxide was not contained in the catalyst, it was confirmed that some activity deterioration was observed at high temperature and the carbon monoxide selectivity was high.

比較例3
市販の工業用銅−亜鉛−アルミナ系メタノール改質触媒(重量比 銅:亜鉛:アルミナ=1.0:1.1:0.3)を固定床流通式反応装置の反応器に充填し、実施例5と同様の条件で、メタノール、水蒸気及びアルゴンからなる混合ガスを供給し、供給されたメタノールを、主として水素及び二酸化炭素に変換した。反応開始1時間におけるメタノール転化率は87%、一酸化炭素選択率は8.2%であり、反応開始5時間後におけるメタノール転化率は93%、一酸化炭素選択率は7.8%であり、活性は比較的高く安定ではあるものの一酸化炭素選択率が高いことが確認できた。
Comparative Example 3
Commercially available industrial copper-zinc-alumina methanol reforming catalyst (weight ratio copper: zinc: alumina = 1.0: 1.1: 0.3) was charged into a reactor of a fixed bed flow type reactor Under the same conditions as in Example 5, a mixed gas consisting of methanol, water vapor and argon was supplied, and the supplied methanol was mainly converted into hydrogen and carbon dioxide. The methanol conversion at 1 hour from the start of the reaction was 87%, the carbon monoxide selectivity was 8.2%, the methanol conversion at 5 hours after the start of the reaction was 93%, and the carbon monoxide selectivity was 7.8%. It was confirmed that the carbon monoxide selectivity was high although the activity was relatively high and stable.

Claims (10)

銅、亜鉛、インジウム及びジルコニウムの各元素を酸化物として含有するメタノール、ジメチルエーテル又は一酸化炭素の水蒸気改質用触媒。 A catalyst for steam reforming of methanol, dimethyl ether or carbon monoxide containing each element of copper, zinc, indium and zirconium as an oxide. 銅、亜鉛、インジウム及びジルコニウムの各元素の酸化物を、それぞれ酸化銅、酸化亜鉛、酸化インジウム及び酸化ジルコニウムとした場合に、これらの酸化物の合計量を基準として、酸化銅の含有量が10〜55重量%、酸化亜鉛の含有量が酸化銅の含有量の0.5〜2倍、酸化インジウムの含有量が0.5〜15重量%及び酸化ジルコニウムの含有量が5〜70重量%である、請求項1に記載のメタノール、ジメチルエーテル又は一酸化炭素の水蒸気改質用触媒。 When the oxide of each element of copper, zinc, indium and zirconium is copper oxide, zinc oxide, indium oxide and zirconium oxide, respectively, the content of copper oxide is 10 based on the total amount of these oxides. ~ 55 wt%, zinc oxide content 0.5-2 times copper oxide content, indium oxide content 0.5-15 wt% and zirconium oxide content 5-70 wt% The catalyst for steam reforming of methanol, dimethyl ether or carbon monoxide according to claim 1. 銅、亜鉛、インジウム、ジルコニウム及びイットリウムの各元素を酸化物として含有するメタノール、ジメチルエーテル又は一酸化炭素の水蒸気改質用触媒。 A catalyst for steam reforming of methanol, dimethyl ether or carbon monoxide containing each element of copper, zinc, indium, zirconium and yttrium as an oxide. 銅、亜鉛、インジウム、ジルコニウム及びイットリウムの各元素の酸化物を、それぞれ酸化銅、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化ジルコニウム及び酸化イットリウムとした場合に、これらの酸化物の合計量を基準として、酸化銅の含有量が10〜55重量%、酸化亜鉛の含有量が酸化銅の含有量の0.5〜2倍、酸化インジウムの含有量が0.5〜15重量%、及び酸化ジルコニウムと酸化イットリウムの含有量の合計が5〜70重量%であって、Y/(Zr+Y)(モル分率)が0.01〜0.9である、請求項3に記載のメタノール、ジメチルエーテル又は一酸化炭素の水蒸気改質用触媒。 When the oxide of each element of copper, zinc, indium, zirconium and yttrium is copper oxide, zinc oxide, indium oxide, zirconium oxide and yttrium oxide, respectively, copper oxide based on the total amount of these oxides Content of 10 to 55% by weight, zinc oxide content of 0.5 to 2 times that of copper oxide, indium oxide content of 0.5 to 15% by weight, and zirconium oxide and yttrium oxide The methanol, dimethyl ether or carbon monoxide water vapor according to claim 3, wherein the total content is 5 to 70% by weight and Y / (Zr + Y) (molar fraction) is 0.01 to 0.9. Catalyst for reforming. 銅、亜鉛、インジウム及びアルミニウムの各元素を酸化物として含有するメタノール、ジメチルエーテル又は一酸化炭素の水蒸気改質用触媒。 A catalyst for steam reforming of methanol, dimethyl ether or carbon monoxide containing each element of copper, zinc, indium and aluminum as an oxide. 銅、亜鉛、インジウム及びアルミニウムの各元素の酸化物を、それぞれ酸化銅、酸化亜鉛、酸化インジウム及び酸化アルミニウムとした場合に、これらの酸化物の合計量を基準として、酸化銅の含有量が10〜55重量%、酸化亜鉛の含有量が酸化銅の含有量の0.5〜2倍、酸化インジウムの含有量が0.5〜15重量%及び酸化アルミニウムの含有量が5〜70重量%である、請求項5に記載のメタノール、ジメチルエーテル又は一酸化炭素の水蒸気改質用触媒。 When the oxide of each element of copper, zinc, indium and aluminum is copper oxide, zinc oxide, indium oxide and aluminum oxide, respectively, the content of copper oxide is 10 based on the total amount of these oxides. -55 wt%, zinc oxide content 0.5-2 times copper oxide content, indium oxide content 0.5-15 wt% and aluminum oxide content 5-70 wt% The catalyst for steam reforming of methanol, dimethyl ether or carbon monoxide according to claim 5. 銅化合物、亜鉛化合物、インジウム化合物及びジルコニウム化合物を含む水溶液に、アルカリ沈殿剤を加えて混合物を沈殿させた後、形成された沈殿を焼成することを特徴とする請求項1又は2に記載の水蒸気改質用触媒の製造方法。 3. The water vapor according to claim 1, wherein an alkaline precipitant is added to an aqueous solution containing a copper compound, a zinc compound, an indium compound, and a zirconium compound to precipitate the mixture, and then the formed precipitate is baked. A method for producing a reforming catalyst. 銅化合物、亜鉛化合物、インジウム化合物、ジルコニウム化合物及びイットリウム化合物を含む水溶液に、アルカリ沈殿剤を加えて混合物を沈殿させた後、形成された沈殿を焼成することを特徴とする請求項3又は4に記載の水蒸気改質用触媒の製造方法。 5. The precipitate formed is calcined after adding an alkaline precipitating agent to an aqueous solution containing a copper compound, a zinc compound, an indium compound, a zirconium compound and an yttrium compound, and then precipitating the formed precipitate. The manufacturing method of the catalyst for steam reforming of description. 銅化合物、亜鉛化合物、インジウム化合物及びアルミニウム化合物を含む水溶液に、アルカリ沈殿剤を加えて混合物を沈殿させた後、形成された沈殿を焼成することを特徴とする請求項5又は6に記載の水蒸気改質用触媒の製造方法。 The water vapor according to claim 5 or 6, wherein an alkaline precipitant is added to an aqueous solution containing a copper compound, a zinc compound, an indium compound, and an aluminum compound to precipitate the mixture, and then the formed precipitate is baked. A method for producing a reforming catalyst. 請求項1〜6のいずれかに記載の触媒の存在下に、メタノール、ジメチルエーテル又は一酸化炭素を含む原料ガスを水蒸気と反応させることを特徴とする、水素の製造方法。 A method for producing hydrogen, comprising reacting a raw material gas containing methanol, dimethyl ether or carbon monoxide with water vapor in the presence of the catalyst according to claim 1.
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