JPS5914254B2 - 低温メタノ−ル合成用触媒の製造方法 - Google Patents

低温メタノ−ル合成用触媒の製造方法

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JPS5914254B2 JP55177957A JP17795780A JPS5914254B2 JP S5914254 B2 JPS5914254 B2 JP S5914254B2 JP 55177957 A JP55177957 A JP 55177957A JP 17795780 A JP17795780 A JP 17795780A JP S5914254 B2 JPS5914254 B2 JP S5914254B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は低温メタノール合成用触媒、即ち一酸30化炭
素若しくは二酸化炭素、又はそれらの混合物と水素との
ガス混合物からメタノールを製造するのに適した低温メ
タノール合成用触媒の製造方法に関する。
銅をベースとする触媒によるメタノール合成に35関す
る最初の特許はパタート(patart)によつて19
21年もの昔に出願されたが(ヘイネス〔Haynes
〕著、「アメリカの化学工業−歴史ク0−(Ameri
canChemicaIIndustry−AHis−
TOry)」第169ページ、1948年)、それらの
触媒は銅の低耐熱性占その硫黄触媒毒に対する感受性の
ためにはほとんど半世紀間も商業的に用いられなかつた
銅をベースとする触媒に対する興味はCI社がナフサの
スチームリホーミングによつて不純物が比較的少ない合
成ガスを製造する方法(パンフレーズ〔Humphre
ys〕ら)Chem−EcOn−Eng・Re.第6号
、第26ページ、1974年)を開発したとき復活した
これはIC社が1960年代の後期に現代の低圧、低温
メタノール合成法を開発する先駆となつた。IC社の開
発と平行してルルギ式レクチゾル法(Supp,Che
m.Tech.3,43O(1973))のような、さ
らに他のガス精製法の開発があり、このため硫黄を本質
的に含まない新しい合成ガスが石炭や天然ガス及び原油
が製造できるようになつた。現代のICメタノール法は
初めは酸化銅(反応の場で還元)、酸化亜鉛及び酸化第
二タロムを含有する三成分系触媒に基づいており、(ア
メリ力国特許第3,326,956号明細書)、その使
用条件は250℃〜270℃及び5,000Kpa〜1
0,000Kpaのオーダーであつた。
さらに研究が行われ、酸化第二クロムの代りにアルミナ
を使用すればさらに長い触媒寿命が得られることが明ら
かになり、かくしてほとんどの低圧用触媒は現在は第三
成分として酸化第二クロムよりむしろアルミナを含有し
ている(アメリカ国特許第3,790,505号明細書
)。
これらの触媒は可溶性亜鉛塩と銅塩(通常は硝酸塩)と
のアルカリ金属炭酸塩溶液による共沈によつて製造され
ている。得られる炭酸塩の混合物はこれを加熱して酸化
物の混合物を形成し、これは次に酸化アルミニウムと混
合される。さらに高い固有活性、選択性、熱安定性及び
耐触媒毒性を持つ触媒の開発によつてメタノールの製造
にさらに改良が加えられるだろう。
本発明は許容できる水準の活性度と安定性を示すことが
明らかになつた新しい範囲の亜鉛活性増進ラネ一銅触媒
の製造について記述するものである。本発明は35重量
%〜60重量%のアルミニウム、0.1重量%〜25重
量%の亜鉛を含有し、残りが実質的に全部銅である合金
を形成し、この合金をアルカリ金属水酸化物の水溶液で
抽出することから成る、一酸化炭素若しくは二酸化炭素
、又はそれらの混合物と水素との反応によつてメタノー
ル、又はメタノールとジメチルエーテルとの混合物を合
成するのに適した低温メタノール合成用触媒組成物の製
造方法にある〇本発明の触媒組成吻は好ましくは7重量
%〜20重量%、最も好ましくは13重量%〜17重量
%の亜鉛を含有する合金から製造するのが好ましい。
前記合金はまた好ましくは30重量%〜43重量%、最
も好ましくは33重量%〜37重量%の銅含量、及び好
ましくは44重量%〜50重量%、最も好ましくは47
重量%のアルミニウム含量を有するのが好ましい。アル
カリ金属水酸化物の水溶液を使用する前記合金からのア
ルミニウムの抽出法はラネ一法として知られるもので、
従来はメタノールの製増用の触媒ではなく、ある種の水
素化反応のためのニツケル及び銅触媒の製造に用いられ
ていた。触媒は200μ〜3C711の範囲の粒径を有
するのが好ましい。
抽出に用いられるアルカリ金属水酸化物は商業上の理由
から水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムか好ましく、
そして水溶液中の濃度が20重量%である水酸化ナトリ
ウムが最も好ましい。
このアルカリ金属水酸化物の溶液は存在するアルミニウ
ムを完全に浸出するのに要する量より過剰の量で加える
のが好ましい。浸出は大気圧下、及び還境温度からアル
カリ金属水酸化物の溶液の沸点までの温度において行う
のか好ましい。
温度は好ましくは50℃と80℃の間の温度、最も好ま
しくは655Cと75℃の間の温度である。メタノール
とジメチルエーテルの混合物を製造することを望む場合
は、抽出条件はアルミニウムを完全に浸出するのに要す
る力性アルカリ溶液の量よりわずかに少ない量で、且つ
濃度が20重量%未満の力性アルカリ溶液を使用するこ
とによつて厳しさを軽減すべきである0これら後者の条
件の使用でアルミナの粒子を銅の表面に沈着させ、これ
らアルミナ粒子は2個のメタノール分子を1分子のジメ
チルエーテルと1分子の水に転化させる脱水反応の触媒
として作用すると考えられている。本発明による方法は
2000C〜290℃の温度及び1,500Kpa〜7
,500Kpaの圧力で行うのが好ましいが、しかし後
記においで検討するように、圧力差によつてはより多量
の、又はより少量のジメチルエーテルを製造させること
があり得る。
時間当り線空間速度(LHST)は0.001時間と0
.5時間の間が好ましいが、しかしさらに長い反応時間
はメタノールの製造以上にジメチルエーテルの製造に有
利であることが判明した。以下に本発明を説明する実施
例を示す。
実験 第1図は触媒の製造と特性決定において用いられる操作
のフローシート図である。
触媒の製造 本発明のラネ一触媒は全て呼称50重量%のアルミニウ
ムを含有し、銅ど亜鉛の量を変えた8種の合金から製造
した。
合金は高純度の金属(Al〉99.9%、亜鉛〉99.
8(fl)、Cu〉99.50ib)から製造した。
合金の組成は第1表に示す。50重量%のAlは、これ
がラネ一銅中のCuAl2の組成に相当することから採
用した。
CuAl2は浸出可能の層であることが知られている(
ナデイロフ〔NadirOv〕ら、ZFiz.Khim
.第51号、第1422ページ、1977年)。これら
の合金は誘電加熱炉内で加熱されている炭素るつぼ中で
製造した。各浴毎に2009と4009の間の合金試料
を製造した。最高融点を有する銅をまず溶融し、次いで
アルミニウムを加えた。炭素の棒で激しく撹拌してから
、前記金属を亜鉛の融点以下に冷却し、次いで攪拌しな
がら亜鉛を加えた。その融液を次に冷水中で急速に冷却
させた。得られた合金の試料をジヨークラツシヤ一で粗
砕し、そして篩分けした。アルミニウム一亜鉛合金はこ
れを十分に脆くし、粗砕するために液体窒素中で冷却し
た。触媒は前記合金から、ラネーニツケル合金を使用し
ている従来の研究において採用さねていた方法(フリー
ル〔Freenら、ジヤーナル オブキヤタリシス〔J
OunalOfcatalysis〕、第14号、第2
47ページ、1969年)と同様の方法で製造した。
抽出2時間後、触媒は25℃において蒸留水により、最
初はデカンテーシヨンによつて、最後は流水によつて洗
浄水のPHが7になるまで洗浄した。触媒は次に水の下
で篩にかけ、45メツシユの篩を通過する粒子を除去し
た。触媒は使用前は栓付き容器中で蒸留水下で貯蔵した
。抽出操作における特別の違いについてはこの明細書の
後の方で検討する。触媒の特性決定 合金及び触媒の酸蒸解はアルミニウム、亜鉛及び銅含量
について原子吸光分光分析法によつて分析した。
合金及び触媒の組成は第1表に示す。触媒の表面積はマ
イクロメリテツクス2200高速表面積アナライザー(
MicrOmeritics22OOHighSpee
dsurfaceareaanal一Yzer)を用い
ての−196℃における窒素吸着によつて測定した。比
表面積を第1表に示す。反応装置及び操作触媒の活性度
及び選択性を測定する実験は常用のフローリアクター中
で行つた。
12.7rt1!LO.D.の継目なしの銅管から作つ
た管状反応容器を触媒1〜6により行われる実験におい
て用いた。
他の実験は全て9.7mm0.D.の継目なしの銅管か
ら作つたU一管反応容器で行つた。空の反応容器は触媒
活性を持たないことを実験は示した。反応容器を擬似等
温反応条件を得るために激しい攪拌下で溶融塩浴に浸漬
した。塩浴の温度はPIDコントローラを用いて±0.
5℃に制御した。COAl2を含有する予備混合ガス及
びCO/CO2/H2を含有する予備混合ガス(コモン
ウイールスインダストリアルガゼズ社〔COmmOnw
ealthIndustrialgasesLtdJ)
を高圧シリンダーから反応容器に二ードル弁経由で供給
した。
供給ガスの正確な組成はガスクロマトグラフイ一で定量
し、アナラドモデルAR−600R(AnaradMO
del.AR−600R)CO/CO2赤外ガス分析装
置を用いて確認した。反応容器の内圧は背圧調整器を用
いて制御し、プルトンゲージで測定した。流出ガスの流
量は湿式ガスメータを用いて測定した。反応容器の流出
ガス組成はガスクロマトグラフィーで定量した。
これには熱伝導率検出器を備えたゴーマツクモデル55
2(GOvvmacmOdel552)ガスクロマトグ
ラスを使用した。ポラパツクT(POrapakT)カ
ラム(3mX6.3mm0.D.アルミニウム)は、1
50℃における等温操作でCO,.CO2、ジメチルエ
ーテル、水及びメタノールの優れた分離を与えた。水素
をキヤリヤーガスとして使用し、従つて反応容器の流出
ガスの水素は検出されかつた。ピークの面積はスペクト
ラーフイジツクスミリグレータ一電子積分計(Spec
tra−PhysicsMirigratOrelec
t一ROnicintegratOv)を用いて測定し
た。熱伝導率検出器は水素中にCO.CO2及びジメチ
ルエーテルを含有する重量分析用標準混合物(コモンウ
イールスインダストリアルガゼズ社)を用いて毎日計量
した。使用した実験条件の範囲は低温メタノール合成用
触媒を用いる工業用反応装置の条件に相当するように選
んだ。
ほとんどの実験において、水素化反応は275℃及び5
,500kpaで行つた。使用した他の条件は明細書の
後の方で述べる。結果 触媒特性の比較は出発合金の呼称組成基準で行う。
いろいろな特性については以下の題目毎に述べる。触媒
の特性は第1表にまとめて示す。触媒の比表面積第1表
の結果から、比表面積は亜鉛含量17重量%までは合金
の亜鉛含量とともに増加することがわかる。
こ\で、この実験で採用した抽出操作は等温操作ではな
く、従つて触媒の表面積に変動がもたらされることがあ
ることに注意する必要がある。触媒の活性 触媒の総活性は一酸化炭素をメタノール、ジメチルエー
テル及び二酸化炭素を含めて各種製品に転化する能力に
よつて測定した。
第2図はいろいろな空間時間における触媒1〜6の合金
組成に対してプロツトした一酸化炭素の転化率を示す。
これらのカーブは33重量%〜43重量%の銅及び7重
量%〜17重量%の亜鉛とともに50重量%のアルミニ
ウムを含有する合金から製造した触媒には活性に明白な
極大があることを示している。触媒の選択性触媒1〜6
に関して一酸化炭素の水素化の結果は低亜鉛水準の触媒
1,2,3及び6については低空間時間においてメタノ
ールに対して高選択性であることを示した。
しかしながら、この選択性は触媒4及び5については亜
鉛含量か増加するとともに減少した。触媒1,2及び3
の選択性はそれぞれ第3図、第4図及び第5図に一酸化
炭素の転化率に対してプロツトしてある。
これらのプロツトにおいて、メタノールに対する選択性
は触媒1については低転化率におりて急激に、また触媒
2についてはゆるく降下することが認められる。触媒3
の場合は、転化率による選択性の減少は非常に小さい。
同様の傾向が一酸化炭素と二酸化炭素との混合物の水素
化においても観察された。ジメチルエーテルに対する選
択性は第3図、第4図及び第5図のメタノールの選択性
カーブの形状と同様であることが認められる。
これはジメチルエーテルがメタノールから次の脱水反応
2CH30H=CH3OCH3+H2O(1)によつて
形成されることを示している。
一酸化炭素と二酸化炭素との混合物を水素化するときは
、ジメチルエーテルに対する選択性は減少した。二酸化
炭素に対する選択性は触媒1〜3については亜鉛含量が
増加するとともに減少した。これは二酸化炭素が前記脱
水反応(式(1))で生成した水によるシフト反応CO
+H2O=CO2+H2(2) によつて生成することを示している。
メタノールの製造速度 最適組成範囲の亜鉛活性増進ラネ一銅触媒と工業用触媒
のものとの間のメタノール製造速度の比較を第2表に示
す。
触媒3及び6は工業用触媒と同様の反応条件下では工業
用触媒に匹敵する活性(生成液体メタノール一〜/触媒
−〜として表わす)を持つていることがわかる。抽出操
作 ラネ一触媒を製造するアルミニウム合金の抽出は力性ア
ルカリ濃度、力性アルカリの添加速度及び中でも最も重
要な変数である温度を含めて多数の変数を持つ複雑な操
作である。
この抽出工程は亜鉛のような第二の浸出可能成分が合金
糸に含まれているとさらに複雑になる。温度と力件アル
カリ添加の効果を求めるための予備実験を最適範囲の組
成を持つ2種の合金に関して行つた。合金1〜6の抽出
によるように、力性アルカリは存在するアルミニウムの
完全な浸出に必要とされる量の200%過剰で添加した
。抽出操作及び抽出温度を第3表にまとめて示す。抽出
温度は2つの部分に分けてある。第一の温度は抽出容器
を入れた水浴の温度を示す。他の温度は抽出混合物内の
温度上昇を示す。第1表から、抽出条件と反応容器にお
ける使用前の触媒の表面積との間に明白な関係は存在し
ないことがわかる。抽出の条件は第4表に見ることがで
きるように、触媒活性と選択性に顕著な影響を持つ。
か酷な条件の抽出はメタノールの製造に対して高い活性
と選択性を持つ触媒をつくる(触媒8,9及び10)。
これに対して同じ合金をより温和な条件の抽出で生成し
た触媒はジメチルエーテルの形成に対して低活性、高選
択性を有していた。温度及び圧力の影響 初めに、触媒3に関して一酸化炭素の水素化に対する温
度と圧力の影響を定量する実験を行つた。
この触媒は240℃以下でにほとんど活性を示さなかつ
た。225℃と290℃との間の全ての温度において、
2750kpa(400psi)と4130kpa(6
00psi)の間で圧力の影響は小さかつた。
しかしながら、さらに高い圧力では、水素化率は圧力と
ともに急激に増加した。これらの観察結果は工業用の銅
をベースとする触媒に関して同様組成のCO/CO2混
合物の水素化に対して他で(シヤーミユリ一〔Sche
rmuly〕及びルフト〔LufO、1977年)観察
された結果と同様である。他の実験は全て275℃及び
5,500kpaで行つた。結論 上記結果はアルミニウム一銅一亜鉛合金の抽出によつて
製造されるラネータイプ触媒はメタノールの製造に対し
て高活性を示し、使用したその抽出条件に対して7重量
%と17重量%の間の最適亜鉛含量が示されることを示
している。
この研究結果の検討の主要点はこれら触媒の活性とメタ
ノール及びジメチルエ中テルに対する選択性にある。こ
れら触媒の正確な表面組成に関する知識がない場合に、
選択性と活性の結果に対して仮の理由を仮定することが
可能なだけであるが、それは単に説明のために与えられ
るものであつて、本発明の特許請求の範囲は次の説明に
よつて限定されるべきものではない。触媒1に見い出さ
れた活性と選択性は、銅はメタノール合成に対して活性
な触媒であることを示している。亜鉛を20重量%まで
含有している合金からつくつた触媒に認められる活性と
選択性の向上は亜鉛並びにアルミニウムに対する力性ア
ルカリの攻撃によつて引き起こされる比表面積の増加か
、又は銅表面の電子的性質の変化の、いずれかの結果で
ある。合金に亜鉛を含めることで一層高表面積のラネ一
銅を単純に製造するという議論は活性を単位質量、単位
容量及び単位表面積の基準でプロツトしている第6図の
結果によつてその誤が指摘される。
亜鉛の唯一の役割はより高表面積の銅を製造するだろう
ということであり、そのときの単位面積当りの活性はO
〜20%の亜鉛を含有する触媒について同じであるだろ
うというものであつた。これは明らかにそうではなく、
残留亜鉛が触媒活性を増進させるという結論を引き出さ
ざるを得ない。つまり、3つの基準の全てに対して最適
結果が存在することが示されるのである。しかしなから
、亜鉛を高水準で含有する触媒はメタノールの合成に対
してほとんど活性を持たないことが示されている。
これはさらに、亜鉛の役割はメタノール合成において活
性成分というよりはむしろ助触媒としての作用にあると
いう推論に証拠を加えるものである。メタノール合成に
おけるγ−アルミナの役割はγ−アルミナ触媒粒子(ハ
ーシヤウケミカル社〔HarshawChemical
COmpany〕)の床にCQ/CO2/H2合成ガス
混合物を275℃及び5,500kpaにおいて通すこ
とによつて検証した〇0.004時間と0.5時間の空
間時間においては、反応生成物は全く観察されなかつた
従つて、アルミナは一酸化炭素の水素化において直接の
役割はないと結論される。触媒のほとんどは、特に長い
接触時間においてかなりの量のジメチルエーテルを生成
させた。
ジメチルエーテルは活性形のアルミナ上でメタノールの
脱水によつて凝いなく形成される。最近までアルミナは
、副生成物のジメチルエーテルを形成させることから、
メタノール合成用触媒において望ましくない成分と考え
られていた。しかしながら、現今の触媒配合物は触媒に
熱安定性を与えるように不活性形のアルミナを含んでい
る。この研究においては、ジメチルエーテルはほとんど
最適組成の触媒上での長い接触時間において生成するだ
けであつた。これは活性アルミナの量が少ない、及び/
又は脱水反応の速度かメタノール合成と比較して遅いと
いうことを示している。また、ジメチルエーテルの形成
はより高い圧力において操作することによつて減少する
ことが見い出された。ジメチルエーテルは、メタノール
が供給原料に対する溶剤として望まれているときは、メ
タノール合成において望ましくない副生成物である。し
かしながら、ジメチルエーテルはモービル法(MObi
lprOcess)によつてメタノールからガソリンを
製造する際の中間体である。事実、固定床の実験室的モ
ービル法において脱水触媒(おそらくγ−Al2O3)
の予備床を使用してジメチルエーテル/メタノールの平
衝混合物を形成し、ZSM一5触媒の固定床に供給し、
ガソリンを製造した。最近のアメリカ国特許第4,01
1,275号明細書は合成ガスからメタノールとジメチ
ルエーテルの混合物を製造すべく混合メタノール合成触
媒/脱水触媒の固定床の使用を特許請求している。以前
のアメリカ国特許第3,894,102号明細書は合成
ガスからジメチルエーテルを製造すべく銅(メタノール
合成)触媒とアルミナ(酸性脱水)触媒の1:1混合物
の使用を特許請求している。本発明による触媒は反応条
件(接触時間及び圧力)及び合金の抽出方法に依存して
いろいろな量でメタノールとジメチルエーテルの両者を
製造することが可能である。第3表及び第4表に示す結
果から、抽出条件が触媒活性と選択性を決めるのに最も
重要であることは明らかである。
温和な抽出条件は低活性及びジメチルエーテルの形成に
対して高選択性の触媒をつくる。これは多分これらの条
件下で一層大量の表面アルミナが形成されることによる
ものであろう。このアルミナは脱水に対して活性である
が、メタノール合成には全く不活性である。メタノール
合成用の触媒の開発において、触媒の安定性もかなり重
要な因子である。
これらの触媒はCO/CO2/H2混合物を使用すると
き明白な活性の減少なしに数週間にわたつて用いられた
。しかしながら、合成ガス中にCO2が存在しないとき
は活性に直線的な減衰が認められた。典形的にはほとん
ど最適組成の1つの触媒は275℃における260時間
の連続操作後に元の活性の80%までの直線的減衰を示
した。これらラネ一触媒に対する合成ガス中のCO2の
影響は工業的触媒に対する影響と同様であつた。
一般に、存在するCO2が2%もの少量である場合、C
Oを12%と25%の間で含有する合成ガスに対して3
倍の活性増を与えた。CO2はこれらの使用条件下では
反応において消費されなかつた。COを含有しない合成
ガスの場合、高空間時間においてはジメチルエーテルの
形成の際に生成する水がCOOCO2へのシフトを引き
起こし、且つ触媒活性を増強させることが認められた。
これらの知見は、ZnO中でのCulの溶液は活性な触
媒成分であることを結論しているメタノール合成用触媒
の広範な研究の結果によるものである。今度の研究結果
はCO2の主たる役割がメタノールへの直接水素化にお
いて起るというよりは触媒を活性状態に保持することで
あるという見解を支持している。以下に本発明の好まし
い実施態様を単に実施例として示す。合金の調製 1409の銅を炭素るつぼの中に入れ、誘導加熱炉でそ
の融点まで加熱した。
次にこの溶融銅に2009のアルミニウムを加えた。こ
の合金を次いで炭素の棒で激しく撹拌した。次にこの融
液を亜鉛の沸点以下の温度まで冷却した。次に609の
亜鉛を加え、その融液をふたたび激しく撹拌した。この
融液を次いで、これを約2510冷水に注入することに
よつて急冷した。得られた合金を次に環境温度で乾燥し
、ジヨークラツシヤ一中で粗砕し、そして篩にかけた。
抽出操作には500μm〜700μmの直径を有する粒
子を用いた。触媒の調製209の前記合金試料を111
9の蒸留水に50℃において人れた。
系を水素で洗気した後、1119の40%(w/v)水
酸化ナトリウム水溶液を、反応温度が50±2.5℃に
保持されるように0.75時間にわたつて添加した。力
性アルカリの添加速度を第5表に示す。攪拌手段は与え
なかつた。反応の程度は湿式テストガスメーターで水素
の発生を測定することによつて監視した。反応4.5時
間後、触媒片を、洗浄水のPhが7になるまで蒸留水で
完全に洗浄した。この触媒を次に45メツシユの篩を通
して篩分けし、前記浸出工程でできた微細な粒子を除い
た。この触媒を使用前は栓付き容器中で蒸留水下に貯蔵
した。結果 触媒のB.E.T.表面積を第6表に示す。
各種反応条件下における触媒の活性も第6表に示す。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のラネ一銅/亜鉛触媒の製造、及びメタ
ノールの製造におけるそれら触媒の使用に関するフロー
シート図であり、第2図はいろいろな空間時間における
一酸化炭素の転化率対最初の合金甲の亜鉛含量の関係を
示すグラフであり、第3図は触媒1(最初の合金中のZ
n含量0%)に関する選択率対一酸化炭素の転化率の関
係を示すグラフであり、第4図は触媒2(最初の合金中
のZn含金5%)に関する選択性対一酸化炭素の転化率
の関係を示すグラフであり、第5図は触媒3(最初の合
金中のZn含金170/))に関する選択率対一酸化炭
素の転化率の関係を示すグラフであり、そして第6図は
反応速度対元の合金中の亜鉛含量の関係を示すグラフで
ある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 35重量%〜60重量%のアルミニウム及び0.1
    重量%〜25重量%の亜鉛を含有し、残りが実質的に全
    部銅である合金を形成し、この合金をアルカリ金属水酸
    化物の水溶液で抽出することを特徴とする、一酸化炭素
    若しくは二酸化炭素、又はそれらの混合物と水素との反
    応によつてメタノール、又はメタノールとジメチルエー
    テルとの混合物を合成するのに適した低温メタノール合
    成用触媒組成物の製造方法。 2 前記合金が44重量%〜50重量%のアルミニウム
    、7重量%〜20重量%の亜鉛及び30重量%〜43重
    量%の銅を含有している前記特許請求の範囲第1項に記
    載の方法。 3 前記合金が44重量%〜50重量%のアルミニウム
    、13重量%〜17重量%の亜鉛及び34重量%〜37
    重量%の銅を含有している前記特許請求の範囲第2項に
    記載の方法。 4 前記合金を、銅を溶融し、溶融した銅にアルミニウ
    ムを加え、この混合物を亜鉛の沸点以下の温度に冷却し
    、次いで亜鉛を加え、かくして形成された合金を急冷す
    ることによつて形成する前記特許請求の範囲第1項〜第
    3項の任意の1項に記載の方法。 5 前記アルカリ金属水酸化物が水酸化ナトリウム及び
    水酸化カリウムより成る群から選ばれる前記特許請求の
    範囲第1項に記載の方法。 6 前記合金を大気圧下、50℃〜80℃の温度で抽出
    する前記特許請求の範囲第1項に記載の方法。 7 前記アルカリ金属水酸化物の溶液が25重量%のア
    ルカリ金属水酸化物を含有し、この溶液は合金中に存在
    するアルミニウムを完全に抽出するのに要する量より過
    剰の量で使用する前記特許請求の範囲第1項に記載の方
    法。
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Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4897375A (en) * 1981-02-26 1990-01-30 Alloy Surfaces Company, Inc. Process of preparing catalytic brass
DE3118620A1 (de) * 1981-05-11 1982-11-25 Mobil Oil Corp., 10017 New York, N.Y. Verfahren zum umwandeln von synthesegas in dimethylaether
DE3403492A1 (de) * 1984-02-02 1985-08-08 Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zur herstellung einer mischung aus methanol und hoeheren alkoholen
ATE80328T1 (de) * 1987-06-29 1992-09-15 Unisearch Ltd Katalysator fuer metanolsynthese.
KR100228748B1 (ko) * 1997-10-10 1999-11-01 김충섭 이산화탄소로부터 디메틸에테르와 메탄올의 동시 제조방법
US6664207B2 (en) * 2001-09-26 2003-12-16 Conocophillips Company Catalyst for converting carbon dioxide to oxygenates and processes therefor and therewith
US20030145681A1 (en) * 2002-02-05 2003-08-07 El-Shall M. Samy Copper and/or zinc alloy nanopowders made by laser vaporization and condensation
JP3951127B2 (ja) * 2003-02-28 2007-08-01 国立大学法人静岡大学 ジメチルエーテル水蒸気改質触媒およびその製造方法
US8747805B2 (en) * 2004-02-11 2014-06-10 Velocys, Inc. Process for conducting an equilibrium limited chemical reaction using microchannel technology
US8293186B2 (en) 2004-07-29 2012-10-23 Gas Technologies Llc Method and apparatus for producing methanol
US8202916B2 (en) 2004-07-29 2012-06-19 Gas Technologies Llc Method of and apparatus for producing methanol
US7456327B2 (en) 2004-07-29 2008-11-25 Gas Technologies, Llc Method for direct-oxygenation of alkane gases
US7578981B2 (en) 2004-07-29 2009-08-25 Gas Technologies Llc System for direct-oxygenation of alkane gases
US9180426B2 (en) 2004-07-29 2015-11-10 Gas Technologies, Llc Scrubber for methanol production system
US7642293B2 (en) * 2004-07-29 2010-01-05 Gas Technologies Llc Method and apparatus for producing methanol with hydrocarbon recycling
US7910787B2 (en) * 2004-07-29 2011-03-22 Gas Technologies Llc Method and system for methanol production
US7687669B2 (en) * 2005-12-27 2010-03-30 Gas Technologies Llc Method for direct-oxygenation of alkane gases
US7879296B2 (en) 2005-12-27 2011-02-01 Gas Technologies Llc Tandem reactor system having an injectively-mixed backmixing reaction chamber, tubular-reactor, and axially movable interface
JP4905849B2 (ja) * 2006-04-07 2012-03-28 東京電力株式会社 マイクロ波を用いたジメチルエーテルの合成方法
EP2021309B1 (en) * 2006-05-30 2014-05-07 Starchem Technologies, Inc. Methanol production process
JP5605984B2 (ja) * 2008-09-22 2014-10-15 独立行政法人物質・材料研究機構 メタノール改質反応用触媒またはメタノール分解反応用触媒
CN101747160B (zh) * 2008-11-28 2013-06-05 中国石油化工股份有限公司 一种由合成气制备甲醇、二甲醚和低碳烯烃的方法
CN101745403B (zh) 2008-12-18 2012-09-12 中国石油化工股份有限公司 一种由合成气制备甲醇、二甲醚和低碳烯烃的方法
WO2016064440A1 (en) 2014-10-21 2016-04-28 Dioxide Materials Electrolyzer and membranes
EP2898120B1 (en) 2012-09-24 2020-07-22 Dioxide Materials, Inc. Devices and processes for the electrolytic reduction of carbon dioxide and carbon dioxide sensor
KR102216963B1 (ko) 2016-04-04 2021-02-19 디옥시드 머티리얼즈, 인크. 이온-전도성 막
AU2016401931B2 (en) 2016-04-04 2019-03-07 Dioxide Materials, Inc. Catalyst layers and electrolyzers
CN106591619B (zh) * 2016-04-25 2018-11-30 北京纳米能源与系统研究所 一种双模式多孔铜及其制备方法与应用
US9938217B2 (en) 2016-07-01 2018-04-10 Res Usa, Llc Fluidized bed membrane reactor
WO2018004993A1 (en) 2016-07-01 2018-01-04 Res Usa, Llc Reduction of greenhouse gas emission
WO2018004992A1 (en) 2016-07-01 2018-01-04 Res Usa, Llc Conversion of methane to dimethyl ether
CN119633821A (zh) * 2024-11-29 2025-03-18 昆明理工大学 一种疏水性负载催化剂的制备方法和应用

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE408811C (de) * 1923-04-04 1925-01-24 Basf Ag Verfahren zur katalytischen Hydrierung und Dehydrierung organischer Verbindungen
US1875722A (en) * 1925-08-27 1932-09-06 Commercial Solvents Corp Catalyst for synthetic methanol production
US2061470A (en) * 1933-11-16 1936-11-17 Du Pont Production of methanol and other carbon compounds and catalytic agents for use therein
US3412042A (en) * 1962-04-28 1968-11-19 Kyowa Hakko Kogyo Kk Hydrogenation catalyst composition consisting of aluminum, copper and cadmium
AT294781B (de) * 1969-03-25 1971-12-10 Mta Verfahren zur Herstellung von nicht-pyrophoren Nickel-Skelettkatalysatoren
US3769236A (en) * 1969-04-01 1973-10-30 Chemetron Corp Stabilized reduced copper-zinc oxyde catalyst and method for the production thereof
US3790505A (en) * 1971-05-04 1974-02-05 Catalysts & Chem Inc Low temperature methanol synthesis catalyst
DE2153437B2 (de) * 1971-10-27 1974-11-21 Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt Reaktor zur Herstellung von Methanol
GB1405012A (en) * 1972-01-21 1975-09-03 Ici Ltd Method of making composition convertible to a catalyst precursor and catalyst and methanol synthesis using the catalyst
CA1006180A (en) * 1973-10-19 1977-03-01 Nalco Chemical Company Method of producing acrylamide with a raney copper catalyst
DE2713374C3 (de) * 1977-03-25 1987-07-30 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Verwendung von Raney-Nickel-Eisen-Katalysatoren zur Reduktion von m-Nitrotoluol, p-Nitrophenetol oder 2,4-/2,6-Dinitrotoluol-Gemischen
GB1604924A (en) * 1978-05-26 1981-12-16 Ozyagcitar M N Synthesis of hydrocarbons and alcohols using an alloy catalyst

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DE3046840A1 (de) 1981-09-03
US4366260A (en) 1982-12-28
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GB2066856A (en) 1981-07-15
DE3046840C2 (ja) 1988-11-17
CA1153354A (en) 1983-09-06

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