逆水煤气变换催化剂的制造方法技术

得到能够在高温下使用的逆水煤气变换催化剂

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】逆水煤气变换催化剂的制造方法、逆水煤气变换催化剂、电解反应系统、烃制造系统、逆水煤气变换催化剂的使用方法


[0001]本专利技术涉及逆水煤气变换催化剂及其制造方法，并且，涉及具备使用这种逆水煤气变换催化剂的催化剂反应部的电解反应系统
、
烃制造系统
。

技术介绍

[0002]在制造烃时，将一氧化碳和氢气作为原料气体，由这些气体获得甲烷气体的技术是已知的
。
[0003]专利文献1中公开了作为上述原料气体之一的一氧化碳制造系统
。
[0004]专利文献1中公开的系统具备进行电解处理的电解装置
(
相当于本专利技术的电解反应部
)
，向该装置的阴极供给二氧化碳和水，通过电解而生成氢气
、
一氧化碳
。
在该反应中，未反应的水
、
二氧化碳发生残留
。
因而，将从电解装置输出的氢气
、
一氧化碳
、
未反应的水
、
二氧化碳送至逆变换反应器
(
相当于本专利技术的逆水煤气变换反应部
)
，使二氧化碳与氢气发生反应而生成一氧化碳和水
。
[0005]电解装置在
700
～
900℃
左右工作，逆变换反应器在
600
～
950℃
左右工作，作为催化剂，可以使用铜
(Cu)、
镍
(Ni)
>等
(
该说明书的第
[0029]段
)。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开
2019
‑
35102
号公报

技术实现思路

[0009]专利技术所要解决的课题
[0010]此处使用的催化剂也被称为逆变换催化剂，其成为进行下述水煤气变换反应
(
由一氧化碳和水生成二氧化碳和氢气的反应
)
的逆反应
(
由二氧化碳和氢气生成一氧化碳和水的反应
)、
即逆水煤气变换反应的催化剂
。
[0011]CO+H2O
→
CO2+H2Δ
H
＝
‑
41kJ/mol
[0012]作为前者的水煤气变换反应是在氢气制造工艺等中广泛使用的反应，其是使一氧化碳与水发生反应而转换成二氧化碳和氢气的反应，由于反应为放热反应，因此，越在低温下进行则平衡越向二氧化碳生成侧移动
。
因而，以往进行了低温活性高的催化剂的开发
。
一般来说，已知在
300
～
450℃
左右使用的铁
‑
铬系催化剂
、
在
200℃
左右使用的铜
‑
锌系催化剂
。
[0013]另一方面，基本没有需要水煤气变换反应的逆反应
(
逆水煤气变换反应
)
的用途，因此，至今为止基本未进行适合于逆水煤气变换反应的催化剂的开发
。
[0014]逆水煤气变换反应是使二氧化碳与氢气发生反应而转换成一氧化碳和水的反应，但该反应为吸热反应，为了使平衡向一氧化碳生成侧移动，与水煤气变换反应不同地需要高温，因此，寻求能够尽可能在高温下使用的催化剂
。
然而，从这种观点出发，基本未进行适
合于逆水煤气变换反应的高性能催化剂的开发
。
[0015]本专利技术的目的在于，获得能够在高温下使用的逆水煤气变换催化剂，并且，获得其制造方法
。
进而在于，提供能够一并使用电解反应和逆水煤气变换反应来获得例如用于制造烃的原料的系统
。
[0016]用于解决课题的手段
[0017]本专利技术的第一特征构成涉及逆水煤气变换催化剂的制造方法，在于将向氧化铝中至少添加镍成分而得到的前体在
500℃
以上的温度下进行烧成这一点
。
[0018]如后所述那样，作为逆水煤气变换催化剂的候补而研究了各种催化剂，但作为其候补，也研究了历经烧成过程而得到的包含镍和铝的催化剂
。
在该研究中，使其烧成温度从
450℃
上升至
1000℃。
其结果发现：在
450℃
下进行烧成的催化剂的活性低，与此相对，若使烧成温度上升得高于
500℃
，则其催化活性显著上升，
CO2转化率到达平衡值
(
计算值
)
的附近，本专利技术人等从而完成了本专利技术
。
图3中示出将烧成温度设为
450℃
的样品的结果以及使烧成温度上升至
600℃、800℃、1000℃、1200℃
的样品的结果
。
需要说明的是，该图中也记载了
CO2转化率的平衡值
(
计算值
)
来作为参考
。
[0019]催化剂的制备会历经对所谓历经浸渗担载工序而得到的前体进行烧成处理的工序，但根据图3中示出的结果，由于在
450℃
烧成的样品与
500℃
以上
(600℃、800℃、1000℃、1200℃)
烧成的样品之间产生了明显的特性差异，因此认为：两者之间的催化剂结构会产生明显差异
。
即可推测：在
450℃
烧成的样品中，镍单纯分布于氧化铝的表面，与此相对，若进行
500℃
以上的烧成处理，则生成镍与氧化铝的复合氧化物
(
尖晶石结构的复合氧化物
)
，活性得以显著提高
。
该催化剂是在较高温侧的活性高的催化剂，并且，在高温侧进行烧成操作，因此，即便在上述平衡反应向逆水煤气变换反应侧推进的高温区域
(
例如
600℃
～
800℃)
内使用，也不易发生催化剂的结块等加剧等问题
。
[0020]进而，也将该催化剂与使用昂贵的贵金属铂的例子加以对比，但本专利技术所述的催化剂显示出毫不逊色的活性
。
[0021]本次，本专利技术人等率先确认到上述事实，完成了本专利技术
。
[0022]因此，在制造逆水煤气变换催化剂时，如作为本专利技术的第二特征构成而记载的那样，可以实施使镍浸渗担载于以氧化铝作为主成分的载体的浸渗担载工序，并且，将该浸渗担载工序中得到的前体在
500℃
以上的温度下进行烧成
。
[0023]另外，如此操作而得到的逆水煤气变换催化剂具有以下的特征
。
[0024](1)
在催化剂内包含
NiAl2O4相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
逆水煤气变换催化剂的制造方法，其中，将向氧化铝中至少添加镍成分而得到的前体在
500℃
以上的温度下进行烧成
。2.
逆水煤气变换催化剂的制造方法，其中，实施使镍浸渗担载于以氧化铝作为主成分的载体的浸渗担载工序，并且，将前述浸渗担载工序中得到的前体在
500℃
以上的温度下进行烧成
。3.
逆水煤气变换催化剂，其包含
NiAl2O4相作为结晶相
。4.
逆水煤气变换催化剂，其中，每
1g
催化剂的
CO
吸附量为
0.45mL
以下，所述逆水煤气变换催化剂包含铝元素和镍元素
。5.
逆水煤气变换催化剂，其包含铝元素和镍元素，镍的平均晶体粒径为
10nm
以上
。6.
逆水煤气变换催化剂，其
BET
表面积为
105m2以下，所述逆水煤气变换催化剂包含铝元素和镍元...

【专利技术属性】
技术研发人员：越后满秋，津田裕司，平野竹德，
申请(专利权)人：大阪瓦斯株式会社，
类型：发明
国别省市：