DE2401617A1 - PROCESS FOR PRODUCING A METHANE CONTAINING GAS IN THE CONTEXT OF LOW-TEMPERATURE STEAM REFORMING OR LOW-TEMPERATURE STEAM REFORMING PROCESS FOR HYDROCARBONS FOR THE PRODUCTION OF A METHANE-RICH GAS - Google Patents
PROCESS FOR PRODUCING A METHANE CONTAINING GAS IN THE CONTEXT OF LOW-TEMPERATURE STEAM REFORMING OR LOW-TEMPERATURE STEAM REFORMING PROCESS FOR HYDROCARBONS FOR THE PRODUCTION OF A METHANE-RICH GASInfo
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Description
PATENTANWÄLTE HENKHL KFRN FEILER - KANZEL - M Ü LLERPATENTANWÄLTE HENKHL KFRN FEILER - KANZEL - MÜLLER
■ii. ■■■· HNKi. ι Hi)UARD-SCHMID-STRASSE 2 βλυι lasern: hyiothiken- und■ ii. ■■■ · HNKi. ι Hi) UARD-SCHMID-STRASSE 2 βλυι lasers: hyiothiken- and
Japan Gasoline Co., Ltd., \ 4. JAu. 1374Japan Gasoline Co., Ltd., \ 4. Jau. 1374
Tokio, Japan, und Nikki Chemical Co., Ltd., Tokio, JapanTokyo, Japan and Nikki Chemical Co., Ltd., Tokyo, Japan
Verfahren zur Herstellung eines methanhaltigen Gases im Rahmen einer Niedrigtemperatur-Dampf-Reformierung bzw. Niedrigtemperatur-Dampf-Reformierungsverfahren für Kohlenwasserstoffe zur Herstellung eines methanreichen GasesProcess for the production of a methane-containing gas as part of a low-temperature steam reforming or Low temperature steam reforming process for hydrocarbons to produce a methane-rich gas
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur katalytischen Dampfreformierung von Kohlenwasserstoffen mit mindestens zwei Kohlenstoffatomen pro Molekül bei Temperaturen von 300° bis 6000C, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines methanhaltigen Gases, vorzugsweise eines methanreichen Gases, durch beispielsweise adiabatische Dampfreformierung eines Kohlenwasserstoffausgangsmaterials in Gegenwart eines bei Njedrigtemperatur-Dampf-Reformierungsverfahren eine überragende Wirkung entfaltenden, verbesserten nickelhaltigen Katalysators.The invention relates to a method for the catalytic steam reforming of hydrocarbons with at least two carbon atoms per molecule at temperatures of 300 ° to 600 0 C, in particular a method for the production of a methane-containing gas, preferably a methane-rich gas, by for example adiabatic steam reforming of a hydrocarbon starting material in the presence of a Improved nickel-containing catalyst exhibiting a superior effect at any low temperature steam reforming process.
Zur Herstellung eines methanhaltigen Gases durch Niedrigtemperatur-Dampf-Reformierung in Gegenwart eines nickelhaltigen Katalysators wurden bereits die verschiedensten Verfahren vorgeschlagen,, Bei" dem in der japanischen Patentanmeldung 11047/1965 beschriebenen Verfahren wird ein Nickel, Aluminiumtrioxid und ein Element aus der Reihe der Lanthaniden enthaltender Katalysator verwendet.For the production of a methane-containing gas by low-temperature steam reforming in the presence of a nickel-containing catalyst, the most diverse Method proposed "at" the one in Japanese patent application 11047/1965 described procedure a catalyst containing nickel, aluminum trioxide and an element from the series of lanthanides is used.
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Das in der japanischen Patentanmeldimg 11048/1965 beschriebene Verfahren arbeitet mit einem Nickel/Aluminiumtrioxid/Eisen-Katalysator. In der japanischen Patentanmeldung 19174/1970 ist ein Verfahren beschrieben, bei -welchem ein Nickel/AluminiumtriOXid/Erdalkalimetall-Katalysator verwendet wird.The one described in Japanese Patent Application 11048/1965 Process works with a nickel / aluminum trioxide / iron catalyst. In Japanese patent application 19174/1970 a method is described with -which a nickel / aluminum triOXide / alkaline earth metal catalyst is used.
Die üblichen nickelhaltigen Katalysatoren, einschließlich der genannten Katalysatoren, besitzen bei Verwendung im Rahmen von Niedrigtemperatur-Dampf-Reformierungsverfahren nicht immer die erforderliche Lebensdauer. Insbesondere bei den immer weiter verbreiteten, unter hohem Druck arbeitenden Niedrigtemperatur-Dampf-Reformierungsverfahren vermögen diese Katalysatoren ihre katalytischen Eigenschaften nicht über längere Zeit hinweg beizubehalten, da sich unter anderem auf ihnen kohleartige Materialien ablagern. Darüber hinaus werden die üblichen nickelhaltigen Katalysatoren durch schwefelhaltige Verunreinigungen vergiftet, weswegen Kohlenwasserstoffausgangsmaterialien mit einem relativ großen Anteil an Schwefelverbindungen unter ziemlich drastischen Bedingungen einer schwefelnden Vorbehandlung unterzogen werden müssen.The usual nickel-containing catalysts, including the catalysts mentioned, have when used in the context of low temperature steam reforming processes not always the required service life. Especially with the more and more widespread, under high These catalysts are capable of their catalytic properties, using low-temperature steam reforming processes under pressure Properties cannot be retained over a long period of time, as carbonaceous materials are found on them, among other things deposit. In addition, the usual nickel-containing catalysts are affected by sulfur-containing impurities poisoned, which is why hydrocarbon feedstocks with a relatively large proportion of sulfur compounds must be subjected to a sulphurizing pretreatment under rather drastic conditions.
Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines methanhaltigen Gases, insbesondere eines methanreichen Gases, durch beispielsweise adiabatische Dampfreformierung von Kohlenwasserstoffausgangsmaterialien in Gegenwart eines neuartigen Nickelkatalysators zu schaffen, bei dessen Durchführung die katalytischen Eigenschaften des verwendeten Nickelkatalysators über lange Zeit hinweg erhalten bleiben.The invention was based on the object of a method for producing a methane-containing gas, in particular a methane-rich gas, for example by adiabatic steam reforming of hydrocarbon feedstocks to create in the presence of a novel nickel catalyst, when carrying out the catalytic Properties of the nickel catalyst used are retained over a long period of time.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung eines methanhaltigen Gases, bei welchem man einThe invention thus provides a method for producing a methane-containing gas, in which one
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Kohlenwasserstoffe mit mindestens 2 Kohlenstoffatomen pro Molekül enthaltendes Kohlenwasserstoffausgangsmaterial und auf eine Temperatur von 250° bis 600°C vorerhitzten Dampf im Verhältnis Dampf zu Kohlenwasserstoffen (HpO/C Mol/Atom) von 0,9 bis 5,0 in mindestens einen Dampfreformierreaktor einführt, der gepackt ist mit:Hydrocarbon feedstock containing hydrocarbons having at least 2 carbon atoms per molecule and steam preheated to a temperature of 250 ° to 600 ° C in the ratio of steam to hydrocarbons (HpO / C mol / atom) from 0.9 to 5.0 in at least one steam reforming reactor that is packed with:
(a) einem Nickel und Magnesium enthaltenden Katalysator mit einem Atomverhältnis IMi : Mg von 0,05 bis 7,0, vorzugsweise 0,5 bis 5,0, und einem Gehalt an einer festen Lösung aus Nickeloxid und Magnesiumoxid; oder(a) a catalyst containing nickel and magnesium and having an IMi: Mg atomic ratio of 0.05 to 7.0, preferably 0.5 to 5.0, and a solid solution content of nickel oxide and magnesium oxide; or
(b) einem durch Auftragen eines unter (a) beschriebenen Katalysators auf ein anorganisches, feuerfestes Trägermaterial, das gegenüber den sonstigen Katalysatorbestandteilen während der Reformierungsreaktion inert ist, und, bezogen auf den Gesamtkatalysator, weniger als 70 Gew.-% ausmacht, erhaltenen Katalysator;. (b) a by applying a catalyst described in (a) on an inorganic refractory support material which is inert to the other catalyst ingredients during the reforming reaction, and, based on the total catalyst, less than 70 wt - constitutes%, the catalyst obtained;
(c) einem Nickel und Magnesium enthaltenden Katalysator mit einem Atomverhältnis Nickel : Magnesium von 0,05 bis 7,0, vorzugsweise 0,5 bis 5,0, und einem Gehalt an einer festen Lösung aus Nickeloxid und Magnesiumoxid, der, bezogen auf den Nickelanteil in metallischer Form, zusätzlich weniger als 25, vorzugsweise 10 bis 20 Gew.-% Kupfer/Chrom-Oxid oder Kupfer/Chrom/ Mangan-Oxid enthält; oder(c) a catalyst containing nickel and magnesium and having a nickel: magnesium atomic ratio of 0.05 up to 7.0, preferably 0.5 to 5.0, and a content of a solid solution of nickel oxide and magnesium oxide, which, based on the nickel content in metallic form, additionally less than 25, preferably 10 to 20% by weight copper / chromium oxide or copper / chromium / Contains manganese oxide; or
(d) einem durch Auftragen eines unter (c) beschriebenen Katalysators auf ein anorganisches, feuerfestes Trägermaterial, das gegenüber den sonstigen Katalysatorbestandteilen während der Reformierungsreaktion inert ist und, bezogen auf den Gesamtkatalysator, weniger als 70 Gew.-% ausmacht, erhaltenen Katalysator,(d) a by applying a catalyst described under (c) to an inorganic, refractory carrier material, which is inert to the other catalyst components during the reforming reaction and, based on the total catalyst, makes up less than 70% by weight of the catalyst obtained,
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und daß man das Kohlenwasserstoffausgangsmaterial durch Anlegen eines Re.aktionsdrucks von 10 "bis 100 kg/cm ·G bei einer Katalysatorbettemperatur in dem bzw. den Reaktor(en) von 300° bis 600°C, vorzugsweise 400° bis 5700C, dampfreformiert. and in that the hydrocarbon feedstock by applying a Re.aktionsdrucks from 10 "to 100 kg / cm · G at a catalyst bed temperature in the or the reactor (s) of 300 ° to 600 ° C, preferably 400 ° to 570 0 C, steam reformed .
Zu einer wirksamen Steuerung des Auftretens der geschilderten instabilen Faktoren wurde bereits ein Niedrigtemperatur-Dampf -Reformierungsverfahren vorgeschlagen (DT-OS 2 359 116), bei welchemLow-temperature steam has already been used to effectively control the occurrence of the unstable factors described Reforming method proposed (DT-OS 2 359 116), in which
(a) ein neuer, aus Nickel und Magnesiumoxid bestehender binärer nickelhaltiger Katalysator oder(a) a new binary nickel-containing catalyst consisting of nickel and magnesium oxide, or
(b) ein durch Vermischen spezieller Trägermaterialien mit einem unter (a) beschriebenen Katalysator erhaltener Katalysator oder(b) one obtained by mixing special support materials with a catalyst described under (a) Catalyst or
(c) ein Nickel und Magnesiumoxid und ferner ein Kupfer/ Chrom-Oxid oder ein Kupfer/Chrom/Mangan-Oxid enthaltender nickelhaltiger Katalysator oder(c) a nickel and magnesium oxide and also containing a copper / chromium oxide or a copper / chromium / manganese oxide nickel-containing catalyst or
(d) ein durch Vermischen bestimmter Trägermaterialien mit einem unter (c) beschriebenen Katalysator erhaltener Katalysator(d) a obtained by mixing certain support materials with a catalyst described under (c) catalyst
verwendet wird.is used.
Diese nickelhaltigen Katalysatoren besitzen zweifellos bessere Eigenschaften als die üblichen Katalysatoren für Niedrigtemperatur-Dampf-Reformierungsverfahren. Nichtsdestoweniger konnten erstere Katalysatoren erfindungsgemäß noch weiter verbessert werden. Diese weitere Verbes-These nickel-containing catalysts undoubtedly have better properties than the usual catalysts for Low temperature steam reforming process. Nonetheless the former catalysts could be further improved according to the invention. This further improvement
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serung beruht auf der Erkenntnis, daß die katalytische Wirksamkeit dann besonders hoch ist, wenn der Katalysator bei einem bestimmten Molverhältnis Ni : Mg eine feste Lösung aus Nickeloxid und Magnesiumoxid enthält.serung is based on the knowledge that the catalytic effectiveness is particularly high when the catalyst contains a solid solution of nickel oxide and magnesium oxide at a certain molar ratio Ni: Mg.
Als Kohlenwasserstoffausgangsmaterial mit mindestens 2 Kohlenstoffatomen pro Molekül kann man im Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung Raffinerieabgase, leichtes Erdgas (LPG), Leichtnaphtha, Schwemaphtha, Kerosin und dergleichen verwenden. Diese Kohlenwasserstoffausgangsmaterialien werden zusammen mit Dampf im Mischungsverhältnis Dampf zu Kohlenwasserstoffen (HpO/C, d.h. Anzahl Mole Dampf, bezogen auf ein Kohlenstoffatom im Kohlenwasserstoffausgangsmaterial) von zweckmäßigerweise 0,9 bis 5,0 in einen oder mehrere Reaktor(en) eingeführt. As a hydrocarbon starting material with at least 2 carbon atoms per molecule can be used in the context of Process according to the invention refinery waste gases, light natural gas (LPG), light naphtha, heavy naphtha, kerosene and the like. These hydrocarbon feedstocks are mixed together with steam in the mixing ratio Steam to hydrocarbons (HpO / C, i.e. number of moles of steam based on one carbon atom in the hydrocarbon feedstock) expediently from 0.9 to 5.0 introduced into one or more reactor (s).
Die im Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendbaren Katalysatoren (a) bis (d) können wie folgt wiedergegeben werden: (a) Ni- feste Lösung aus Nickeloxid und Magnesiumoxid (im folgenden als NiO-MgO wiedergegeben); (b) Ni(NiO-MgO)-(Träger); (c) Ni(NiO-MgO)-(Cu-Cr-Oxid oder Cu-Cr-Mh-Oxid) und (d) Ni(NiO-MgO)-(Cu-Cr-Oxid oder Cu-Cr-Mn-0xid)-(Träger) jeweils zu einem Zeitpunkt, an welchem der betreffende Katalysator durch Reduktion aktiviert worden ist (hierbei kann NiO und/oder MgO auch in anderer Form als in Form einer festen Lösung vorhanden sein) und wobei es sich bei dem MgO um ein aktives > Magnesiumoxid handelt, das die betreffende Niedrigtemperatur-Dampf-Reformierung zu beschleunigen vermag.The catalysts (a) to (d) which can be used in the context of the process according to the invention can be reproduced as follows are: (a) Ni-solid solution of nickel oxide and magnesium oxide (reproduced below as NiO-MgO); (b) Ni (NiO-MgO) - (carrier); (c) Ni (NiO-MgO) - (Cu-Cr oxide or Cu-Cr-Mh oxide) and (d) Ni (NiO-MgO) - (Cu-Cr oxide or Cu-Cr-Mn-oxide) - (carrier) in each case at a point in time at which the catalyst in question is activated by reduction has been (here, NiO and / or MgO can also be present in a form other than a solid solution be) and where the MgO is an active> magnesium oxide that is responsible for the low-temperature steam reforming in question able to accelerate.
Beispiele für bei den Katalysatoren (b) und (d) verwendbare Trägermaterialien sind anorganische, feuerfeste Trä-Examples of support materials which can be used for catalysts (b) and (d) are inorganic, refractory supports
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ger, die mit den übrigen Katalysatorbestandteilen, nämlich dem Nickelbestandteil und dem Magnesiumoxidbestandteil, während der Reformierungsreaktion keine chemische Reaktion eingehen, z.Bo 06-Al2O,, SiC, oC-Quarz, ZrO2 und · dergleichen. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß als Träger von üblichen Katalysatoren für Niedrigtemperatur-Dampf -Reformierungsreaktionen bekannte Materialien, wie ^-Al2Q,, Silikagel, Kaolin und dergleichen, als Träger für die erfindungsgemäßen Katalysatoren ungeeignet sind.ger, which do not enter into any chemical reaction with the other catalyst components, namely the nickel component and the magnesium oxide component, during the reforming reaction, for example o 06-Al 2 O, SiC, oC-quartz, ZrO 2 and the like. In this connection it should be pointed out that known materials as supports for conventional catalysts for low-temperature steam reforming reactions, such as ^ -Al 2 Q ,, silica gel, kaolin and the like, are unsuitable as supports for the catalysts according to the invention.
Die chemische Zusammensetzung und die Oxidationsstufe des in den Katalysatoren (c) und (d) enthaltenen Kupfer/Chrom-Oxids oder Kupfer/Chrom/Mangan-Oxids sind nicht besonders kritisch, zweckmäßigerweise sollte jedoch das Kupfer/ Chrom-Oxid in Form eines Kupferchromits der Formel Cu2Cr2Oc1 vorliegen.The chemical composition and the oxidation state of the copper / chromium oxide or copper / chromium / manganese oxide contained in the catalysts (c) and (d) are not particularly critical, but the copper / chromium oxide should expediently be in the form of a copper chromite Formula Cu 2 Cr 2 Oc 1 exist.
Der Ausdruck "feste Lösung" bedeutet hier und im folgenden dasselbe wie üblicherweise in der anorganischen Chemie. Eine solche feste Lösung kann durch Röntgenstrahlenbeugung und dergleichen analysiert werden. So liegt beispielsweise der Peak der festen Lösung NiO-MgO im Falle einer Röntgenstrahlenbeugungsanalyse mit CuKoC -obwohl entsprechend dem Verhältnis Ni : Mg schwankend - immer zwischen dem Peak von MgO und dem Peak von NiO.The term "solid solution" means the same here and below as is customary in inorganic chemistry. Such a solid solution can be analyzed by X-ray diffraction and the like. For example the peak of the solid solution NiO-MgO in the case of X-ray diffraction analysis with CuKoC - though fluctuating according to the ratio Ni: Mg - always between the peak of MgO and the peak of NiO.
Nun ist es allgemein bekannt, daß sich bei Katalysatormassen mit einem Nickelbestandteil und einem Magnesiumoxidbestandteil zur Verwendung bei Hochtemperatur-Dampf-Refonnierungsreaktionen, beim Calcinieren bei Temperaturen im Bereich von 700° bis 12000C, insbesondere im Bereich von 1000° bis 12000C, infolge teilweiser OxidationNow it is generally known that in catalyst compositions having a nickel component and a Magnesiumoxidbestandteil for use in high temperature steam Refonnierungsreaktionen, upon calcining at temperatures ranging from 700 ° to 1200 0 C, in particular in the range of 1000 ° to 1200 0 C, due to partial oxidation
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ohne weiteres eine feste Lösung aus Nickeloxid und Magnesiumoxid "bildet. Da jedoch ein auf diese Weise in Form einer festen Lösung erhaltener Katalysator eine schlechte Aktivität besitzt und im Laufe der Zeit eine starke Beeinträchtigung seiner Aktivität erfährt, wurde es bisher im Hinblick auf eine Weiterverwendung solcher Katalysatoren bei den verschiedensten Reaktionen für erforderlich gehalten, das darin in Form einer festen Lösung enthaltene Nickeloxid vorher in metallisches Nickel zu überführen, indem der betreffende Katalysator einer ausreichenden Reduktionsbehandlung mit gasförmigem Wasserstoff und dergleichen ausgesetzt wurde. Im Gegensatz dazu ist es bei den erfindungsgemäß verwendeten nickelhaltigen Katalysatoren zwingend erforderlich, daß die betreffende feste Lösung auch ndch zu einem Zeitpunkt nach der Aktivierung (des Katalysators) durch Reduktionsbehandlung vorhanden ist. Solche eine feste Lösung enthaltende nickelhaltige Katalysatoren können in höchst wirksamer Weise im Rahmen eines Niedrigtemperatur-Dampf-Reformierung sverfahrens gemäß der Erfindung, verwendet werden. Insbesondere bei hohen Drucken im Bereich von 50 bis 100 kg/cm »G können sie ihre wertvollen Eigenschaften, d.h. ihre hohe Aktivität und hohe Stabilität, voll entfalten. Das Atomverhältnis Nickel zu Magnesium beträgt bei den erfindungsgemäß verwendbaren Katalysatoren 0,05 bis 7,0. Im Gegensatz zu dem erwähnten Vorschlag^Nickel und Magnesium enthaltende Katalysatoren mit einem Atomverhai-t--- _ nis Ni : Mg von 0,5 bis 5,0 zu verwenden, kann bei den erfindungsgemäß verwendeten Katalysatoren ein breiterer Bereich für das Atomverhältnis Ni : Mg eingehalten werden, da das gesamte darin enthaltene Magnesiumoxid oder der größte Teil desselben in eine feste Lösung überführt wurde.readily forms a solid solution of nickel oxide and magnesium oxide. However, there is one in this way in the form The catalyst obtained from a solid solution has poor activity and, with the lapse of time, strong If its activity is impaired, it has hitherto been the case with a view to the further use of such catalysts considered necessary in the most varied of reactions, this in the form of a solid solution to convert the nickel oxide contained into metallic nickel beforehand by adding a sufficient amount of the catalyst in question Hydrogen gas reduction treatment and the like. In contrast to It is imperative in the case of the nickel-containing catalysts used according to the invention that the relevant solid solution also ndch at a time after activation (of the catalyst) by reduction treatment is available. Such solid solution containing nickel-containing catalysts can be most effective Manner in the context of a low temperature steam reforming process according to the invention. In particular at high pressures in the range of 50 to 100 kg / cm »G they can retain their valuable properties, i.e. their high activity and high stability, fully develop. The atomic ratio of nickel to magnesium is in the Catalysts which can be used according to the invention 0.05 to 7.0. In contrast to the aforementioned proposal ^ nickel and magnesium containing catalysts with an atomic ratio Ni: Mg of 0.5 to 5.0 can be used in the catalysts used according to the invention a broader range for the atomic ratio Ni: Mg are maintained, since all or most of the magnesium oxide contained therein is converted into a solid solution became.
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Wenn das Atomverhältnis Wi : Mg unter 0,05 liegt, läßt sich eine ausreichende katalytische Aktivität bei niedriger Temperatur nicht erwarten. Wenn das Atomverhältnis Ni : Mg 7,0 übersteigt, kommt es mit fortschreitender Reformierungsreaktion zu einer Ablagerung von kohleartigem Material auf der Katalysatoroberfläche, wodurch deren katalytische Aktivität beeinträchtigt wird.If the atomic ratio Wi: Mg is less than 0.05, leaves sufficient catalytic activity at low Do not expect temperature. If the atomic ratio Ni: Mg exceeds 7.0, it occurs with progression Reforming reaction to a deposition of carbonaceous material on the catalyst surface, thereby whose catalytic activity is impaired.
Der höchstmögliche Gehalt des Katalysators an dem inerten Träger beträgt 70 Gew.-%. Im Falle, daß der Trägeranteil des Katalysators diese Obergrenze übersteigt, läßt sich eine ausreichende katalytische Aktivität bei niedriger Temperatur nicht erwarten. Weiterhin muß, wie bereits erwähnt, der Gehalt an Kupfer/Chrom-Oxid oder Kupfer/Chrom/Mangan-Oxid, bezogen auf den Nickelanteil in metallischer Form, unter 25 Gew.-So liegen.The highest possible content of the inert support in the catalyst is 70% by weight. In the event that the carrier portion of the catalyst exceeds this upper limit, sufficient catalytic activity can be obtained at lower Do not expect temperature. Furthermore, as already mentioned, the content of copper / chromium oxide or copper / chromium / manganese oxide, based on the nickel content in metallic form, are less than 25% by weight.
Die Gründe, warum die Anwesenheit einer festen Lösung in den im Rahmen von Niedrigtemperatur-Dampf-Reformierungsverfahren gemäß der Erfindung verwendbaren Katalysatoren im Gegensatz zu den bisherigen Vorstellungen vorteilhaft ist, sind noch nicht vollständig geklärt. Sicherlich tragen aber die beiden im folgenden geschilderten Faktoren dazu bei:The reasons why the presence of a solid solution in the low temperature steam reforming process Catalysts which can be used according to the invention are advantageous in contrast to the previous ideas are not yet fully clarified. However, the two factors described below certainly contribute in addition to:
1. Da das Magnesiumoxid, welches das einen Reaktionsteilnehmer bildende H20-Molekül aktivieren soll und gemeinsam mit dem den aktiven Bestandteil bildenden metallischen Nickel vorhanden ist, bereits in Form einer festen Lösung vorliegt, findet während der Dampfreformierungsreaktion, insbesondere der unter hohem Druck durchgeführten Dampfreformierungsreaktion, kein merkliches Kristallitwachstum statt. Dies ist auf die Stabilität der festen Lösung zurückzuführen.1. Since the magnesium oxide, which is supposed to activate the H 2 O molecule forming a reactant and is present together with the metallic nickel forming the active constituent, is already in the form of a solid solution, takes place during the steam reforming reaction, especially that carried out under high pressure Steam reforming reaction, no noticeable crystallite growth takes place. This is due to the stability of the solid solution.
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2. Ein eine feste Lösung enthaltender Katalysator entfaltet gegenüber H2O eine stärkere Aktivität als ein keine feste Lösung enthaltender Katalysator. Bei Verwendung eines Katalysators ohne feste Lösung erhöht sich die Reaktionsgeschwindigkeit selbst bei Erhöhung des Partialdrucks von EUO nicht wesentlich. Bei Verwendung eines Katalysators mit einer festen Lösung führt eine Erhöhung des Partialdrucks von HpO zu einer drastischen Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit, so daß ein eine feste Lösung enthaltender Katalysator im Rahmen einer unter hohem Druck arbeitenden Dampfreformierungsreaktion sehr nützlich ist.2. A catalyst containing a solid solution exhibits a stronger activity towards H 2 O than a catalyst containing no solid solution. When using a catalyst without a solid solution, the reaction rate does not increase significantly even if the partial pressure of EUO is increased. When a solid solution catalyst is used, increasing the partial pressure of HpO dramatically increases the reaction rate, so that a solid solution catalyst is very useful in a high pressure steam reforming reaction.
Die Kupfer/Chrom-Oxid oder Kupfer/Chrom/Mangan-Oxid enthaltenden Katalysatoren (c) und (d) besitzen eine besonders hervorragende Aktivität bei niedriger Temperatur und eine besonders gute Haltbarkeit. Bei ihrer Verwendung läßt sich die Durchführung einer Dampfreformierung von Kohlenwasserstoffausgangsmaterialien mit relativ viel Schwefelverbindungen, d.h. von Kohlenwasserstoffausgangsmaterialien mit 10 bis 20 ppm Schwefelverbindungen, relativ einfach gestalten.The copper / chromium oxide or copper / chromium / manganese oxide-containing catalysts (c) and (d) have a particular one excellent activity at low temperatures and a particularly good shelf life. When using them It is possible to carry out steam reforming of hydrocarbon feedstocks with relatively a lot of sulfur compounds, i.e. from hydrocarbon feedstocks with 10 to 20 ppm sulfur compounds, make it relatively easy.
Im folgenden wird zunächst die Herstellung von erfindungsgemäß verwendbaren Katalysatoren beschrieben, wobei ausdrücklich darauf hingewiesen wird, daß die Herstellung der erfindungsgemäß verwendbaren Katalysatoren nicht auf die im einzelnen geschilderten Verfahren beschränkt ist. Grundsätzlich eignet sich hierzu jedes übliche Verfahren, sofern die erhaltenen Katalysatoren die angegebenen Erfordernisse erfüllen. Ferner wird im folgenden auch noch näher erläutert, wie ein mit solchen Katalysatoren arbeitendes Dampfreformierungsverfahren durchgeführt wird.In the following, the preparation of catalysts which can be used according to the invention is first described, expressly it should be noted that the preparation of the catalysts which can be used according to the invention does not occur the method described in detail is limited. In principle, any common method is suitable for this, provided that the catalysts obtained meet the specified requirements. Furthermore, in the following also explains in more detail how a steam reforming process using such catalysts is carried out.
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Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemäß verwendbaren Katalysatoren:Process for the preparation of catalysts which can be used according to the invention:
1. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators durch Mitfällung:1. Process for the preparation of a catalyst by Coprecipitation:
Durch Vermischen einer wäßrigen Lösung eines Nickelsalzes, z.B. von Ni(NO3J2, NiSO^, NiCl2, Ni(CH3COO)2, Ni(HCOO)2 und dergleichen, einer wäßrigen Lösung eines Magnesiumsalzes, wie Mg(NO3)2, MgSO4, MgCl2, Mg(CH3COp)2, Mg(HCOO)2 und dergleichen, und einer wäßrigen Lösung einer Alkalimetallverbindung, z.B. von NaOH, KOH, Na2CO3, K2CO3 und dergleichen, unter Beachtung eines Atomverhältnisses Ni : Mg von 0,05 bis 7,0 und eines Trägergehalts von unter 70 Gew.-%, bei einer Temperatur von Raumtemperatur bis 900C, vorzugsweise von 30° bis 700C, wird ein Niederschlag aus Nickel- und Magnesiumhydroxid' oder basischen Nickel- und Magnesiumcarbonaten hergestellt. Die hierbei erhaltene Suspension wird bei der gewünschten Temperatur eine gewisse Zeit lang, beispielsweise 0,5 bis 3 std, gerührt, wobei der Niederschlag altern kann. Hierauf wird der gealterte Niederschlag abfiltriert und mit einer großen Menge gegebenenfalls heißen Wassers gewaschen. Im Falle, daß ein Kupfer/Chrom-Oxid oder Kupfer/Chrom/Mangan-Oxid enthaltender Katalysator hergestellt werden soll, wird dem Niederschlag eine gegebene Menge eines Kupfer/ Chrom (Atomverhältnis: 1:1) -Ammoniumdoppelsalzes oder -oxids oder eines Kupfer/Chrom/Mangan (Atomverhältnis: 1 : 1 : 0,1) -Ammoniumdoppelsalzes oder -oxids zugesetzt. Der letztlich erhaltene Niederschlag wird dann bei einer Temperatur von 40° bis 1300C getrocknet, mit weniger als 10 Gew.-96 eines Formhilfsmittels, wie Graphit, Stearinsäure und dergleichen, gemischt und in einer Tablettier-By mixing an aqueous solution of a nickel salt such as Ni (NO 3 I 2 , NiSO ^, NiCl 2 , Ni (CH 3 COO) 2 , Ni (HCOO) 2 and the like, an aqueous solution of a magnesium salt such as Mg (NO 3 ) 2 , MgSO 4 , MgCl 2 , Mg (CH 3 COp) 2 , Mg (HCOO) 2 and the like, and an aqueous solution of an alkali metal compound, e.g. of NaOH, KOH, Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 and the like, in compliance with an atomic ratio Ni: Mg 0.05 to 7.0 and a carrier content of below 70 wt .-%, at a temperature from room temperature to 90 0 C, preferably from 30 ° to 70 0 C, a precipitate of nickel - and magnesium hydroxide 'or basic nickel and magnesium carbonates. The suspension obtained in this way is stirred at the desired temperature for a certain time, for example 0.5 to 3 hours, during which the precipitate can age a large amount of hot water, if necessary fer / chromium oxide or copper / chromium / manganese oxide-containing catalyst is to be prepared, a given amount of a copper / chromium (atomic ratio: 1: 1) ammonium double salt or oxide or a copper / chromium / manganese (atomic ratio : 1: 1: 0.1) ammonium double salt or oxide was added. The precipitate finally obtained is then dried at a temperature of 40 ° to 130 0 C, with less than 10 parts by weight 96 of a molding aid, such as graphite, stearic acid and the like, and mixed in a tabletting
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maschine zu Tabletten einer Größe von 0,5 x 20 ram ausgeformt. Die erhaltenen Tabletten werden dann bei einer geeigneten Temperatur calciniert, wobei ein nickelhaltiger Katalysator mit einer festen Lösung aus Nickeloxid und Magnesiumoxid erhalten wird. Selbstverständlich kann der feuchte Niederschlag vor dem Trocknen stranggepreßt oder in einem Rollfaß granuliert werden.machine formed into tablets with a size of 0.5 x 20 ram. The tablets obtained are then at a Calcined suitable temperature, a nickel-containing catalyst with a solid solution of nickel oxide and magnesium oxide is obtained. Of course, the moist precipitate can be extruded before drying or be granulated in a roller drum.
Soll ein auf einen Träger aufgetragener Katalysator hergestellt werden, so ist dies möglich, indem dem zur Bildung des Niederschlags dienenden Lösungsgemisch einer der genannten Träger einer Teilchengröße von unter 200 mesh in einer Menge von weniger als 70 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Katalysator, zugesetzt und das Ganze dann in der geschilderten Weise aufgearbeitet wird.If a catalyst which is applied to a support is to be produced, this is possible by using the for formation the mixture of solutions used for the precipitate is one of the said carriers with a particle size of less than 200 mesh in an amount less than 70% by weight to the total amount of catalyst, added and the whole is then worked up in the manner described.
2. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators durch Niederschlagsarbeit:2. Process for making a catalyst by precipitation work:
Ein handelsübliches aktives MgO-Pulver zur industriellen Verwendung und entsprechende Lösungen von Nickel- und Alkalimetallverbindungen wie bei dem unter 1. beschriebenen Verfahren werden unter Beachtung eines Atomverhältnisses Ni : Mg im fertigen Katalysator von 0,05 bis 7,0 bei einer Temperatur von Raumtemperatur bis 900C, vorzugsweise 30° bis 700C, gemischt, wobei ein Niederschlag von Nickelhydroxid oder basischem Nickelcarbonat ausfällt und sich auf der MgO-Oberflache ablagert. Der gesamte Niederschlag wird dann abfiltriert und in der unter 1. beschriebenen Weise aufgearbeitet. Wird ein Kupfer/Chrom-Oxid oder Kupfer/Chrom/Mangan-Oxid enthaltender Katalysator gewünscht, kann dieser durch Zugabe und durch Vermischen einer bestimmten Menge Kupfer/Chrom-Ammo -A commercially available active MgO powder for industrial use and corresponding solutions of nickel and alkali metal compounds as in the process described under 1. are, taking into account an atomic ratio Ni: Mg in the finished catalyst from 0.05 to 7.0 at a temperature from room temperature to 90 0 C, preferably 0 to 70 C, mixed for 30 °, whereby a precipitate of nickel hydroxide or basic nickel carbonate precipitates and is deposited on the MgO surface. The entire precipitate is then filtered off and worked up in the manner described under 1. If a copper / chromium oxide or copper / chromium / manganese oxide containing catalyst is desired, this can be achieved by adding and mixing a certain amount of copper / chromium ammo -
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niumdoppelsalz oder -oxid oder Kupfer/Chrom/Mangan-Ammoniumdoppelsalz oder -oxid mit dem erhaltenen Wiederschlag hergestellt werden. Schließlich wird der letztlich erhaltene Niederschlag in der unter 1. geschilderten Weise getrocknet, geformt und calciniert, wobei ein nickelhaltiger Katalysator mit einer festen Lösung aus Nickeloxid und Magnesiumoxid erhalten wird.double salt or oxide or copper / chromium / manganese ammonium double salt or oxide can be produced with the resulting repetition. After all, that will ultimately obtained precipitate dried in the manner described under 1., shaped and calcined, wherein a nickel-containing catalyst is obtained with a solid solution of nickel oxide and magnesium oxide.
Soll ein auf einem Träger aufgetragener Katalysator hergestellt werden, kann dies dadurch geschehen, daß eine gegebene Menge Träger mit dem Niederschlag nach dem Filtrieren und Waschen vereinigt wird.If a catalyst applied to a carrier is to be produced, this can be done in that a given amount of carrier is combined with the precipitate after filtering and washing.
3. Herstellung eines Katalysators nach einem Naßmischverfahren: 3. Production of a catalyst by a wet mixing process:
Dieselben Lösungen von Nickel- und Alkalimetallverbindungen wie bei dem unter 1· beschriebenen Verfahren werden miteinander bei einer Temperatur von Raumtemperatur bis 9O0C, vorzugsweise 30° bis 700C, gemischt, wobei ein Nickelhydroxid oder basisches Nickelcarbonat ausfällt. Der erhaltene Niederschlag wird dann bei der angegebenen Temperatur eine Zeit lang gerührt und schließlich in der unter 1. geschilderten Weise aufgearbeitet.The same solutions of nickel and alkali metal compounds as described under 1 · methods are 0 to 70 C, mixed together at a temperature from room temperature to 9O 0 C, preferably 30 °, whereby a nickel hydroxide or basic nickel carbonate precipitates. The resulting precipitate is then stirred for a while at the specified temperature and finally worked up in the manner described under 1..
Hierauf wird der erhaltene Niederschlag gründlich mit handelsüblichem aktiven MgO-Pulver zur industriellen Verwendung in einer solchen Menge gemischt, daß das Atomverhältnis Ni : Mg im fertigen Katalysator zwischen 0,05 und 7,0 liegt. Im Falle, daß ein Kupfer/Chrom-Oxid oder Kupfer/Chrom/Mangan-Oxid enthaltender Katalysator hergestellt werden soll, wird das erhaltene Gemisch mit einer gegebenen Menge Kupfer/Chrom-Ammoniumdoppelsalz oder -oxid oder Kupfer/Chrom/Mangan-Ammoniumdoppelsalz oderThe precipitate obtained is then thoroughly mixed with commercially available MgO active powder for industrial use mixed in such an amount that the atomic ratio Ni: Mg in the finished catalyst is between 0.05 and 7.0. In the case that a copper / chromium oxide or copper / chromium / manganese oxide-containing catalyst is produced is to be, the mixture obtained with a given amount of copper / chromium-ammonium double salt or oxide or copper / chromium / manganese ammonium double salt or
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-oxid gemischt und in der unter 1. geschilderten Weise getrocknet, ausgeformt und calciniert, wobei ein nickelhaltiger Katalysator mit einer festen Lösung aus Nickeloxid und Magnesiumoxid erhalten wird.-oxid mixed and in the manner described under 1. dried, shaped and calcined, with a nickel-containing Catalyst is obtained with a solid solution of nickel oxide and magnesium oxide.
Soll ein auf einem Träger aufgetragener Katalysator hergestellt werden, kann dies dadurch bewerkstelligt werden, daß eine gegebene Menge Träger mit der Mischung aus Niederschlag und MgO-Pulver vereinigt und das Ganze dann in der geschilderten Weise aufgearbeitet wird.If a catalyst which is applied to a carrier is to be produced, this can be achieved by that a given amount of carrier combined with the mixture of precipitate and MgO powder and then in is worked up in the manner described.
4. Herstellung eines Katalysators durch Auftragsarbeit:4. Manufacture of a catalyst by contract work:
Bei der Herstellung einer Katalysatormasse nach einem der unter 1., 2. und 3. (die hierbei erhaltene Katalysatormasse kann so, wie sie ist, als Reformieifliatalysator verwendet werden) beschriebenen Verfahren wird sie entweder in eine wäßrige Lösung eines Nickelsalzes getaucht oder mit dem im Rahmen des unter 1. beschriebenen Verfahrens angefallenen Niederschlag der Hydroxide oder basischen Carbonate von Nickel und Magnesium gemischt. Hierauf wird die erhaltene Mischung erneut getrocknet, ausgeformt und calciniert, wobei ein Nickel und Magnesiumoxid enthaltender Katalysator mit einem Nickelbestandteil, der sich durch Reduktion leicht in metallisches Nickel überführen läßt, und einem Gehalt an einer festen Lösung erhalten wird. Bei diesem Verfahren sind die Calcinierungsbedingungen, beispielsweise die Calcinierungstemperatur, bei der Herstellung der Katalysatormasse nicht so eng begrenzt, d.h., es darf hierbei ohne weiteres eine kaum reduzierbare feste Lösung gebildet werden.When producing a catalyst mass according to one of the items 1., 2. and 3. (the catalyst mass obtained in this way can be used as it is as a reforming catalyst are) described method, it is either immersed in an aqueous solution of a nickel salt or with the precipitate of hydroxides or basic precipitates obtained in the context of the process described under 1 Carbonates of nickel and magnesium mixed. The mixture obtained is then dried, shaped, and dried again calcined, wherein a nickel and magnesium oxide containing catalyst with a nickel component, which can easily be converted into metallic nickel by reduction, and obtained a content of a solid solution will. In this process, the calcination conditions, for example the calcination temperature, not so narrowly limited in the production of the catalyst mass, i.e. there is hardly any need to do so reducible solid solution can be formed.
Calcinierungsbedingungen:Calcination Conditions:
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen KatalysatorenIn the preparation of the catalysts of the invention
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sind die Calcinierungsbedingungen von wesentlicher Bedeutung. In anderen Worten gesagt, müssen die Calcinierungsbedingungen unter Beachtung von Gesichtspunkten, wie z.B. der Mischungsform des Nickelbestandteils und Magnesiumoxidbestandteils in der Katalysatormasse vor der Calcinierung, und dergleichen ermittelt werden.Calcination conditions are essential. In other words, the calcination conditions must be considered from such considerations as e.g. the mixture form of the nickel component and magnesium oxide component in the catalyst mass before calcination, and the like.
Allgemein gesagt, erhält man bei hohen Calcinierungstemperaturen und langen Calcinierungszeiten ohne weiteres eine feste Lösung. Bei einer übermäßigen Calcinierung wird jedoch der fertige Katalysator kaum mehr reduzierbar, was aus Gründen der katalytischen Aktivität unerwünscht ist.Generally speaking, high calcination temperatures and long calcination times are readily obtained a solid solution. In the event of excessive calcination, however, the finished catalyst can hardly be reduced, which is undesirable for reasons of catalytic activity.
Bei der Herstellung eines Katalysators entsprechend dem unter 4. beschriebenen Verfahren stellen sich keine diesbezüglichen Probleme. Bei der Herstellung eines Katalysators nach einem der unter 1., 2. und 3. beschriebenen Verfahren wird der Mischungszustand zwischen einem Nikkelsalz und einem Magnesiumsälz während der Durchführung des betreffenden Verfahrens schlechter, so daß für eine richtige Calcinierung höhere Temperaturen oder längere Calcinierungszeiten erforderlich werden. Ferner benötigen nach dem unter 1. beschriebenen Verfahren hergestellte Katalysatoren je nach den Ausgangssalzen und den Fällungsbedingungen Calcinierungstemperaturen von über 7000C, während bei anderen Katalysatoren Calcinierungstemperaturen von etwa 35O0C ausreichen. Weiterhin gibt es Fälle, in denen eine feste Lösung nur bei lang dauernder Behandlung bei niedrigen Temperaturen gebildet wird.In the production of a catalyst in accordance with the process described under 4. there are no related problems. In the preparation of a catalyst by one of the processes described under 1., 2. and 3., the state of the mixture between a nickel salt and a magnesium salt deteriorates while the process in question is being carried out, so that higher temperatures or longer calcination times are required for correct calcination. Further, the need to prepared under 1. method described catalysts depending on the starting salts and the precipitation conditions, calcination temperatures of about 700 0 C, while sufficient in other catalysts calcination temperatures of about 35O 0 C. Furthermore, there are cases where a solid solution is formed only after long-term treatment at low temperatures.
Im Falle, daß sämtliche Faktoren mit Ausnahme der Fälltemperatur konstant gehalten werden, reicht eine Calci- In the event that all factors, with the exception of the falling temperature , are kept constant, a calci-
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nierungstemperatur nach vorangegangener Fällung bei einer niedrigen Temperatur, beispielsweise bei 200C, von 300° bis 400°C aus. Wenn dagegen die Fälltemperatur erhöht wird, muß auch die Calcinierungstemperatur über den angegebenen Bereich hinaus erhöht werden.tion temperature after previous precipitation at a low temperature, for example at 20 0 C, from 300 ° to 400 ° C. On the other hand, if the precipitation temperature is increased, the calcination temperature must also be increased beyond the specified range.
Unter Berücksichtigung der vorherigen Ausführungen sollte die Wahl der Calcinierungsbedingungen immer unter Beachtung zahlreicher anderer Faktoren zum Zeitpunkt der Fällung, nämlich den verwendeten Salzen und ihrer Herstellung, der Salzkonzentration, der Temperatur und Dauer des Alterns bei der Herstellung des IMiederSchlags und dergleichen, oder von Kombinationen dieser Faktoren erfolgen. Taking into account the previous statements, the choice of calcination conditions should always be taken into account numerous other factors at the time of precipitation, namely the salts used and their production, the salt concentration, the temperature and duration of aging in the production of the precipitate and the like, or combinations of these factors.
Die bei der Herstellung von Katalysatoren nach den unter 1. bis 4. beschriebenen Verfahren einzuhaltenden Calcinierungstemperaturen sollten zweckmäßigerweise im Bereich von 350° bis 12000C, vorzugsweise von 600° bis 8000C, liegen. Im Falle der Katalysatorherstellung nach dem unter 4. beschriebenen Verfahren kann die erste Calcinierung bei höheren Temperaturen erfolgen, die Calcinierung nach dem Eintauchen in eine wäßrige Lösung eines Nickelsalzes und dergleichen sollte jedoch zweckmäßigerweise bei einer Temperatur von 300° bis 6000C durchgeführt werden.That should conveniently in the range of 350 ° to 1200 0 C in the preparation of catalysts according to be observed under 1. to 4. The method described calcination temperatures, preferably of 600 °, are up to 800 0 C. In the case of the catalyst preparation by the method described in section 4 method, the first calcination at higher temperatures can be carried out, however, the calcination after immersion in an aqueous solution of a nickel salt and the like should be suitably carried out at a temperature of 300 ° to 600 0 C.
Das lMiedrigtemperatur-Dampf-Reformierungsverfahren gemäß der Erfindung wird gestartet, wenn ein nach einem der unter 1. bis 4. geschilderten Verfahren hergestellter Nickel/Mar%esiumoxid-Katalysator in (mindestens) einen Dampfreformierreaktor eingefüllt und durch Hindurchleiten von Wasserstoff als reduzierendem GasstromThe low temperature steam reforming process according to the invention is started when one of the processes described under 1. to 4. is produced Nickel / Martian oxide catalyst in (at least) a steam reforming reactor is filled and hydrogen is passed through as a reducing gas stream
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bei einer Temperatur von 300° bis 60O0C, vorzugsweise 400° bis 5000C, aktiviert worden ist. Wenn der Katalysator vollständig aktiviert ist, wird die Wasserstoffzufuhr abgestellt, worauf ein Gemisch aus dem jeweiligen Kohlenwasserstoffausgangsmaterial und Dampf im Mischungsverhältnis (H20/C - Mol/Atom) von 0,9 bis 5,0 nach erfolgter Vorerhitzung auf eine Temperatur von 250° bis 6000C durch das Katalysatorbett geleitet und dort bei einer Temperatur von 300° bis 6000C, vorzugsweise von 400° bis 5700C, zu einem methanhaltigen Gas dampfreformiert wird.at a temperature of 300 ° to 60O 0 C, preferably 400 ° to 500 0 C, has been activated. When the catalyst is fully activated, the hydrogen supply is switched off, whereupon a mixture of the respective hydrocarbon starting material and steam in a mixing ratio (H 2 O / C - mol / atom) of 0.9 to 5.0 after preheating to a temperature of 250 ° to 600 0 C is passed through the catalyst bed, and is preferably steam reformed from 400 ° to 570 0 C to form a methane-containing gas there at a temperature of 300 ° to 600 0 C.
Das hierbei gebildete, methanhaltige Gas enthält in der Regel, bezogen auf Trockengewicht, mehr als hO% Methan nebst gasförmigen Begleitstoffen, wie Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid.The methane-containing gas formed in this process generally contains, based on dry weight, more than hO% methane together with gaseous accompanying substances such as hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide.
Gegebenenfalls kann ein noch methanhaltigeres Gas hergestellt werden, indem man den aus dem bzw. den Reaktor(en) austretenden Gasstrom zur Methanisierung der in dem Gasstrom enthaltenen Kohlenoxide mindestens einem Methanisierungsreaktor zuführt. Das erhaltene methanhaltige Gas eignet sich vornehmlich als Heizgas.If necessary, a gas containing even more methane can be produced by removing the gas from the reactor (s) exiting gas stream for methanation of the carbon oxides contained in the gas stream at least one Methanation reactor feeds. The methane-containing gas obtained is primarily suitable as heating gas.
Die beigefügte Zeichnung soll die Erfindung näher erläutern. Im einzelnen zeigen die Figuren 1 bis 5 graphische Darstellungen der Beziehung zwischen der Menge an in dem jeweiligen Katalysator enthaltenem Kupfer/Chrom-Oxid oder Kupfer/Chrom/Mangan-Oxid und dem Umwandlungsgrad. The attached drawing is intended to explain the invention in more detail. In detail, Figures 1 to 5 show graphical Representations of the relationship between the amount of copper / chromium oxide contained in the respective catalyst or copper / chromium / manganese oxide and the degree of conversion.
Die folgenden Beispiele sollen das Verfahren gemäß der Erfindung näher veranschaulichen.The following examples are intended to illustrate the process according to the invention in more detail.
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Zum besseren Vergleich wurden die Versuche der folgenden Beispiele 1 bis 13 unter denselben (im folgenden näher erläuterten) Bedingungen gefahren. Selbstverständlich kann auch bei anderen Bedingungen gearbeitet werden, sofern sich der angestrebte Erfolg einstellt.For better comparison, the tests of the following Examples 1 to 13 were carried out under the same (in more detail below explained) conditions. Of course, you can also work under other conditions, provided that the desired success is achieved.
Zunächst wurden sämtliche der gemäß den Vorschriften der folgenden Beispiele hergestellten Katalysatoren durch 10-stündige Reduktion in einem 50O0C heißen Wasserstoffgas strom aktiviert. JMachdem jeweils 1 g der aktivierten Katalysatoren in einen Reaktor eingefüllt worden war, wurde durch das gebildete Katalysatorbett ein Gemisch aus Naphtha mit einem IBP von 330C, einem FBP von 1220C,First, all of the catalysts to the provisions of the following examples were prepared in accordance with 10-hour reduction in a 50O 0 C hot hydrogen gas stream activated. Was JMachdem each 1 g of the activated catalysts in a reactor filled, was formed through the catalyst bed a mixture of naphtha with an IBP of 33 0 C, a FBP of 122 0 C,
einem spezifischen Gewicht dr von 0,675, einem Schwefelgehalt von 0,2 ppm sowie durchschnittlich pro Molekül 6,04 Kohlenstoffatomen und 13,4 Wasserstoffatomen mit einer Geschwindigkeit von 35 g/std zusammen mit Dampf im Verhältnis HpO : C (Mol/Atom) von 2,0 geleitet und bei einer Reaktionstemperatur von 50O0C und einem Reaktions-a specific gravity dr of 0.675, a sulfur content of 0.2 ppm and an average of 6.04 carbon atoms and 13.4 hydrogen atoms per molecule at a rate of 35 g / h together with steam in the ratio HpO: C (mol / atom) of 2 , 0 passed and at a reaction temperature of 50O 0 C and a reaction
p ρp ρ
druck von 70 kg/cm ·G bzw. 10 kg/cm .G dampfreformiert. Hierbei wurde die ursprüngliche Aktivität jeden Katalysators bestimmt.pressure of 70 kg / cm · G or 10 kg / cm · G steam reformed. The original activity of each catalyst was determined.
Ferner wurden 25 cm sämtlicher aktivierter Katalysatoren in ein Druckreaktionsrohr eingefüllt, worauf diesem dasselbe Naphthaausgangsmaterial (wie es bei der Bestimmung der ursprünglichen Aktivität der Katalysatoren verwendet wurde) mit einer Geschwindigkeit von 30 g/std zugeführt wurde. Die 500-stündige Dampfreformierung erfolgte unter denselben Bedingungen wie sie bei der Bestimmung der ursprünglichen Aktivität der Katalysatoren eingehalten wurden. iMun wurde ein Teil der Katalysatoren aus den betreffenden Reaktionsrohren entnommen und zur BestimmungThere was also 25 cm of all activated catalysts filled into a pressure reaction tube, whereupon the same naphtha starting material (as used in the determination the original activity of the catalysts was used) at a rate of 30 g / h became. The 500-hour steam reforming was carried out under the same conditions as in the determination the original activity of the catalysts were maintained. iMun became part of the catalysts from the relevant reaction tubes removed and used for determination
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der Eigenschaften verwendet. Der Rest sämtlicher Katalysatoren wurde erneut in die Reaktionsrohre eingefüllt und zu einer weiteren 500-stündigen Dampfreformierung unter den angegebenen Bedingungen verwendet. Hierauf wurden sämtliche Katalysatoren aus den Reaktionsrohren entnommen. Ein Teil sämtlicher Katalysatoren diente als Probe zur Bestimmung der Eigenschaften. 1 g sämtlicher Katalysatoren wurde wiederum in Reaktoren eingefüllt, um die katalytische Aktivität nach 1000-stündiger Verwendung unter denselben Bedingungen, wie sie bei der Bestimmung der ursprünglichen Aktivität eingehalten wurden, zu ermitteln. of the properties used. The remainder of all the catalysts were poured into the reaction tubes again and another 500 hour steam reforming used under the specified conditions. All the catalysts were then removed from the reaction tubes. A part of all the catalysts served as a sample for determining the properties. 1 g of all catalysts was again filled into reactors to reduce the catalytic activity after 1000 hours of use to be determined under the same conditions as were observed when determining the original activity.
Die Bestimmung der "Eigenschaften" diente dazu, durch Röntgenstrahlenbeugung das Kristallitwachstum zu ermitteln. Die Messung der ursprünglichen Aktivität und die Bestimmung der Aktivität nach 1000-stündiger Verwendung dienen zur Ermittlung des Umwandlungsgrades des Naphthaausgangsmaterials in ein Methan, Wasserstoff und Kohlenoxide enthaltendes Gas.The determination of the "properties" was used to determine the crystallite growth by X-ray diffraction. The measurement of the initial activity and the determination of the activity after 1000 hours of use are used to determine the degree of conversion of the naphtha starting material into a gas containing methane, hydrogen and carbon oxides.
Die Qualität der einzelnen Katalysatoren läßt sich auf der Grundlage der Ergebnisse bei diesen Versuchen bewerten. The quality of the individual catalysts can be assessed on the basis of the results of these tests.
Die Versuche zur Bestimmung der katalytischen Aktivität wurden zur Erleichterung des Vergleichs über eine Steuerung der Umwandlung bei der Dampfreformierung gefahren. Im Falle, daß die Dampfreformierung unter solchen Bedingungen erfolgte, daß eine 1OO?oige Umwandlung erreicht wurde, d.h. im Falle, daß die Katalysatormenge relativ zum eingespeisten Ausgangsmaterial über eine gegebene Menge hinaus erhöht wurde, besaß das gebildete Gas am Redtorauslaß etwa folgende Zusammensetzung:The experiments to determine the catalytic activity were carried out using a control to facilitate comparison the transformation during steam reforming. In the event that the steam reforming under such conditions occurred that reached 100% conversion was, i.e. in the case that the amount of catalyst relative to the fed starting material is above a given Amount was also increased, the gas formed at the Redtor outlet had approximately the following composition:
-19-A0Ö840/0274 -19- A0Ö840 / 0274
Bei der Dampfreformierung unter einem Reaktionsdruck von 70 kg/cm «G:In the case of steam reforming under a reaction pressure of 70 kg / cm «G:
etwa 65 Vol.-?f H2 etwa 12,5 Vol.-56 CO etwa 0,5 Vol.-36 CO2 etwa 22 Vol.-96about 65 vol .-? f H 2 about 12.5 vol. 56 CO about 0.5 vol. 36 CO 2 about 22 vol. 96
Bei der Dampfreformierung unter einem Reaktionsdruck von 10 kg/cm2·G:For steam reforming under a reaction pressure of 10 kg / cm 2 G:
etwa 56 Vol.-% H2 etwa 21 Vol.-96 CO etwa 1 V0I.-96 CO2 etwa 22 Vol.-96about 56% by volume H 2 about 21 volume-96 CO about 1 volume-96 CO 2 about 22 volume-96
Wurden die nach dem unter 1· beschriebenen .Verfahren bei den in der folgenden Tabelle I unter "A" zusammengefaßten Bedingungen hergestellten verschiedenen Katalysatoren bei den geschilderten Versuchen eingesetzt, wurden die in der folgenden Tabelle I unter "B" zusammengefaßten Ergebnisse erhalten.If the procedure described under 1 the various catalysts prepared under "A" in Table I below used in the experiments described, those in the following Table I under "B" were summarized Get results.
"H" kennzeichnet die Ergebnisse einer Dampfreformierung"H" indicates the results of steam reforming
unter einem Reaktionsdruck von 70 kg/cm »G. "N" kennzeichnet die Ergebnisse der Dampfreformierung unter einem Reaktionsdruck von 10 kg/cm *G« Diese Kennzeichnung gilt für sämtliche folgenden Tabellen.under a reaction pressure of 70 kg / cm »G. "N" indicates the results of steam reforming under a reaction pressure of 10 kg / cm * G «This marking applies for all of the following tables.
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Katalysatorcatalyst
a - 2a - 2
a - 3a - 3
a - 4a - 4
a - 5a - 5
Eigenschaften der Flüssigzu Beginn der FällungProperties of the liquid at the beginning of the precipitation
verwendetes Salz
Fällungstemperatur Dauer der Alterung Atomverhältnis Ni : Mg
Calcinierungstemperatur (0C) Tablettierungused salt
Precipitation temperature Duration of aging Atomic ratio Ni: Mg Calcination temperature (0 C) Tableting
Anwesenheit oder Abwesenheit einer festen LösungPresence or absence of a solid solution
abwesendabsent
NiSONiSO
4, 4 ,
5,0
5005.0
500
3 mm χ 3 mm große Pellets3 mm χ 3 mm pellets
abwesendabsent
anwesendpresent
anwesendpresent
2,0 5002.0 500
anwesendpresent
HN HN HN HN HNHN HN HN HN HN
stark stark stark mittel wenig wenig wenig wenig wenig w€strong strong strong medium little little little little little w €
DruckbedingungenPrinting conditions
Kristal- Beginn bis 500 std litwachs- nach Beginn B turn 500 std nach Beglnn Crystal start up to 500 hours after the start of B turn 500 hours after the beginning
bis 1000 std nachup to 1000 hrs
Beginn mittel wenig wenig wenig kein kein kein kein kein keinStart medium little little little no no no no no no
Aktivi- Beginn (ursprüngli-
^ tat (Um- ehe Aktivität) 52 50 49 48 48 46 53 50 52 50Active start (original
^ tat (um-before activity) 52 50 49 48 48 46 53 50 52 50
S wan^Ung 1000 std nach Be- Swan ^ Ung 1000 hrs after loading
<g ln *J ginn 34 38 34 32 47 46 52 50 52 49<g ln * J start 34 38 34 32 47 46 52 50 52 49
Q)Q)
CQCQ
coco
•Η ■d (D .Ω CQ• Η ■ d (D .Ω CQ
H H (U ■ΡH H (U ■ Ρ
U 0 U 0
Katalysator a -Catalyst a -
Eigenschaften der Flüssigkeit zu Beginn der FällungProperties of the liquid at the beginning of the precipitation
verwendetes Salzused salt
FällungstemperaturPrecipitation temperature
Dauer der AlterungDuration of aging
Atomverhältnis Wi : Mg 2,0Atomic ratio Wi: Mg 2.0
Calcinierungstemperatur (0C)Calcination temperature (0 C)
TablettierungTableting
Anwesenheit oder AbwesenheitPresence or absence
einer festen Lösung anwesenda solid solution present
a - 7a - 7
a -a -
a -a -
abwesendabsent
anwesendpresent
DruckbedingungenPrinting conditions
IMIN THE
(D(D
•H•H
(D tu(D do
(D (D(D (D
Kristallitwachs- tumCrystallite growth
Aktivität (Umwandlung in %} Activity (conversion in %)
Beginn bis 500 std nach BeginnStart up to 500 hours after the start
500 std nach Beginn bis .1000 std nach Beginn500 hours after the start to .1000 hours after the start
Beginn (ursprüngliche Aktivität)Start (original activity)
1000 std nach Beginn 1000 hours after the start
anwesendpresent
wenig kein stark stark wenig wenig wenig keinlittle no strong strong little little little none
kein kein
49
47no no
49
47
mittel wenig kein kein kein kein 49 46 49 47 47medium little no no no no 49 46 49 47 47
3232
4949
4646
4747
4545
-SSO--SSO-
Wie aus Absatz "B" von Tabelle I hervorgeht, läßt sich bei Verwendung von Katalysatoren ohne Gehalt an einer festen Lösung, nämlich bei Verwendung der Katalysatoren a-1, a-2 und a-7, nicht nur ein deutliches Kristallitwachstum, sondern auch eine extreme Beeinträchtigung der katalytischen Aktivität nach 1000-stündigem Gebrauch feststellen. Im Gegensatz dazu zeigen Katalysatoren mit einem Gehalt an einer festen Lösung bei sehr stabiler katalytischer Aktivität (nur) ein geringes Kristallitwachstum. In diesem Zusammenhang sei - wie aus Absatz "A" von Tabelle I hervorgeht - auch darauf hingewiesen, daß sich bei Atomverhältnissen Ni « Mg in der Gegend von 2,0 sehr leicht eine feste Lösung bildet. Bei Atomverhältnissen Ni : Mg in der Gegend von 0,5 oder 5,0 zeigte sich eine Tendenz, daß die Bildung der festen Lösung etwas von der Wahl der Herstellungsbedingungen, z.B. der Calcinierungstemperatur und dergleichen, abhängt.As can be seen from paragraph "B" of Table I, when using catalysts which do not contain a solid Solution, namely when using the catalysts a-1, a-2 and a-7, not only a clear crystallite growth, but also notice an extreme deterioration in catalytic activity after 1000 hours of use. In contrast, catalysts containing a solid solution at very stable catalytic Activity (only) a small amount of crystallite growth. In this context - as from paragraph "A" of the table I can be seen - also pointed out that with atomic ratios Ni «Mg in the region of 2.0 very easily forms a solid solution. At atomic ratios Ni: Mg in the region of 0.5 or 5.0, there was a tendency that the formation of the solid solution depends somewhat on the choice of the manufacturing conditions, e.g. the calcination temperature and the like, depends.
Wurden die nach dem unter 1. beschriebenen Verfahren bei den in der folgenden Tabelle IE unter "A" zusammengefaßten Bedingungen hergestellten verschiedenen Katalysatoren bei den geschilderten Versuchen eingesetzt, wurden die in der folgenden Tabelle II unter "B" zusammengefaßten Ergebnisse erhalten. Die verschiedenen Katalysatoren wurden im vorliegenden Falle lediglich bei einer Dampfreformierung unter einem Reaktionsdruck von 70 kg/cm *G getestet.Were the according to the procedure described under 1 those summarized in the following table IE under "A" Various catalysts prepared under conditions were used in the experiments described the results summarized under "B" in Table II below were obtained. The different catalysts were in the present case only in a steam reforming under a reaction pressure of 70 kg / cm * G tested.
-23--23-
409840/0274409840/0274
£jzu Beginn der Fällung^ Properties of the liquid
£ j at the beginning of the felling
mittelstrong
middle
2747
27
mittelstrong
middle
keinlittle
no
2445
24
4343
43
A jgDauer der Alterung (std)QU
A jgDuration of aging (hours)
mittelstrong
middle
mittelstrong
middle
2748,
27
2445
24
coO
co
■^^OO
■ ^^
weiner festen Lösung(»Presence or absence
w a solid solution
CD
"V.
t—l -Ρ »
CD
"V.
t-l
glitwachs- nach Beginn
B ω turn
*£< 500 std nach Beginn
■g bis 1000 std nach
ω BeginnCrystal start up to 500 hrs
glit wax after the beginning
B ω turn
* £ <500 hours after the start
■ g up to 1000 hrs
ω start
wenigmiddle
little
wenigstrong
little
keinmiddle
no
nig
keinwe
nig
no
ω(Umwand- ehe Aktivität)
lung in %) 1000 std nach Be_
ginn<§ Start of activity (original
ω (conversion before activity)
in %) 1000 hours after loading _
start
2845
28
2646
26th
4345
43
4141
41
-24--24-
Wie aus Absatz "A" von Tabelle II hervorgeht, wird es mit zunehmender Temperatur bei der Fällung schwieriger, eine feste Lösung zu bilden. Um eine feste Lösung ausbilden zu können, war es erforderlich, entweder die Dauer der Alterung zu verlängern oder die Calcinierungstemperatur zu erhöhen. Auch in diesem Falle war entsprechend Beispiel 1 die Aktivität von Katalysatoren mit einem Gehalt an einer festen Lösung sehr stabil.As can be seen from paragraph "A" of Table II, the higher the temperature, the more difficult it becomes for the precipitation to obtain a to form solid solution. In order to be able to form a solid solution, either the duration of the To prolong aging or to increase the calcination temperature. In this case, too, was a corresponding example 1 the activity of catalysts containing a solid solution is very stable.
Wurden die nach dem unter 1. beschriebenen Verfahren bei den in der folgenden Tabelle III unter "A" zusammengefaßten Bedingungen hergestellten verschiedenen Katalysatoren bei den geschilderten Versuchen eingesetzt, wurden die in der folgenden Tabelle III unter "B" zusammengefaßten Ergebnisse erhalten.Were the according to the procedure described under 1 the various catalysts prepared under "A" in Table III below used in the experiments described, those in the following Table III under "B" were summarized Get results.
-25--25-
409840/0274409840/0274
Katalysator a - 19Catalyst a - 19
a - 20a - 20
a- 21a- 21
j?» ο coj? » ο co
(D Eigenschaften der Flüssigkeit zu Beginn der j* Fällung Spverwendetes Salz £j Fällungsteraperatur (D •g Dauer der Alterung A ρ? Atomverhältnis Ni : Mg ^ Calcinierungstemperatur (0C) .p Tablettierung(D Properties of the liquid at the beginning of j * Precipitation Sp used salt £ j Precipitation temperature (D • g Duration of aging A ρ? Atomic ratio Ni: Mg ^ Calcination temperature (0 C). P Tableting
CQ ^ Anwesenheit oder Abwesenheit einer festen w Lösung sauerCQ ^ Presence or absence of a fixed w solution acidic
3 mm χ 3 mm große Pellets3 mm χ 3 mm pellets
abwesendabsent
anwesendpresent
anwesendpresent
ο, Druckbedingungen co Kristalö litwachs-B-gtum ο, printing conditions co Kristalö lit wax-B-gtum
0 Aktivität0 activity
Beginn bis 500 std nach BeginnStart up to 500 hours after the start
500 std nach Beginn bis 1000 std nach Beginn500 hours after the start to 1000 hours after the start
Beginn (ursprüngliche Aktivität) 1000 std nach BeginnStart (original activity) 1000 hours after start
-26--26-
CD ■CDCD ■ CD
Katalysatorcatalyst
aa
ωEigenschaften der Flüssigkeit zu Beginn der S Fällungω properties of the liquid at the beginning of the S precipitation
ö verwendetes Salz
'S Fällungstemperatur
ω Dauer der Alterungö used salt
'S precipitation temperature
ω duration of aging
a - 22a - 22
a - 23a - 23
sauerangry
a -a -
A § Atomverhältnis NiA § atomic ratio Ni
MgMg
ηCalcinierungstemperatur ( C) "ra Tablettierungηcalcination temperature (C) "ra tableting
ω Anwesenheit oder Abwesenheit einer festen w Lösungω presence or absence of a solid w solution
anwesendpresent
700C * 6 std70 0 C * 6 hrs
0,3
5000.3
500
K2CO3 K 2 CO 3
0,3 6000.3 600
mm χ 3 mm große Pelletsmm χ 3 mm pellets
abwesendabsent
anwesendpresent
DruckbedingungenPrinting conditions
Beginn bis 500 std nach BeginnStart up to 500 hours after the start
500 std nach Beginn bis 1000 std nach Beginn500 hours after the start to 1000 hours after the start
wKristal-•£j litwachs-wCrystal- • £ j lit wax
B P turn
o>BP turn
o>
hOhO
^Aktivität Beginn (ursprüngliche Aktivität) °3 (Umwand-^ Activity start (original activity) ° 3 (conversion
1000 std nach Beginn1000 hours after the start
-27--27-
ο cn ο cn
Wie aus Absatz "A" von Tabelle III hervorgeht, konnte selbst im Falle, daß die Flüssigkeit zu Beginn der Fällung sauer war, eine feste. Lösung erhalten werden. Wenn das Atomverhältnis Ni : Mg auf 1,0 oder in der Gegend von 1,0 festgelegt wurde, ließ sich sehr einfach eine feste Lösung erhalten. Auch in diesem Falle war entsprechend Beispiel 1 die Aktivität von Katalysatoren mit einem Gehalt an einer festen Lösung sehr stabil.As can be seen from paragraph "A" of Table III, even if the liquid was at the start of the precipitation was pissed off, a solid. Solution can be obtained. When the Ni: Mg atomic ratio is 1.0 or around was set to 1.0, a solid solution could be obtained very easily. This was also the case in this case Example 1 the activity of catalysts containing a solid solution is very stable.
Wurden die nach dem unter 2. beschriebenen Verfahren bei den in der folgenden Tabelle IV unter "A" zusammengefaßten Bedingungen hergestellten verschiedenen Katalysatoren bei den geschilderten Versuchen eingesetzt, wurden die in der folgenden Tabelle IV unter "B" zusammengefaßten Ergebnisse erhalten.Were those summarized under "A" in the following Table IV according to the method described under 2. Various catalysts prepared under conditions were used in the experiments described the results summarized under "B" in Table IV below were obtained.
409840/0274409840/0274
^CD
^
1τ τ
1
a-33.... \
a-33
(O(O
J3 500 std nach BeginnBTl turn ■ crs ~. ,. ".
J3 500 hours after the start
^ Aktivität Beginn (ursprüngli- (D
^ Activity start (original
-29--29-
Wie aus Absatz "A" von Tabelle IV hervorgeht, konnte, selbst wenn der Katalysator durch die unter 2. beschriebene JMiederschlagsarbeit hergestellt worden war, eine feste Lösung gebildet werden. Wenn das Atömverhältnis ivii : Mg in der Gegend von 1,0 lag, war festzustellen, daß sich leicht eine feste Lösung bildete. Auch in diesem Falle war, wie in den vorhergehenden Beispielen, die Aktivität der Katalysatoren mit einem Gehalt an einer festen Lösung sehr stabil.As can be seen from paragraph "A" of Table IV, even when the catalyst was subjected to the precipitation work described under 2. a solid solution would be formed. If the atomic ratio ivii: Mg in was around 1.0, it was found that a solid solution was easily formed. In this case, too, was how in the previous examples, the activity of the catalysts containing a solid solution is very high stable.
Wurden die nach dem unter 2. beschriebenen Verfahren bei den in der folgenden: Tabelle V unter "A" zusammengefaßten Bedingungen hergestellten verschiedenen Katalysatoren bei den geschilderten Versuchen eingesetzt, wurden die in der folgenden Tabelle V unter "13" zusammengefaßten Ergebnisse erhalten.Were the methods described under 2. in the following: Table V summarized under "A" Various catalysts prepared under conditions were used in the experiments described the results summarized under "13" in Table V below were obtained.
-30--30-
409840/0274409840/0274
Katalysatorcatalyst
a - 34a - 34
a - 35a - 35
a -a -
4N O CO OO ■!>* O *v. O KI4N O CO OO ■!> * O * v. O AI
^Eigenschaften der Flüssigkeit zu Beginn der «Fällung ^Verwendetes Salz ■aFällungs temperatur ■^Dauer der Alterung A SAtomverhältnis Ni : Mg ^JCalcinierungstemperatur (0C) •pTablettierung ^Anwesenheit oder Abwesenheit einer festen WLösung alkalisch^ Properties of the liquid at the beginning of «Precipitation ^ Salt used ■ aPrecipitation temperature ■ ^ Duration of aging A S Ratio Ni: Mg ^ JCalcination temperature ( 0 C) • pTabletting ^ Presence or absence of a solid solution, alkaline
JNiSOJNiSO
3,0
6003.0
600
abwesendabsent
7O0C
2 std7O 0 C
2 hours
3,0 1,03.0 1.0
700 600700 600
mm χ 3 mm große Pelletsmm χ 3 mm pellets
anwesendpresent
abwesendabsent
©Druckbedingungen wKristal-'filitwachs- © Printing conditions wKristal-'filitwachs-
B -gtumB -gtum
ωAktivitätωactivity
Beginn bis 500 std nach BeginnStart up to 500 hours after the start
500 std nach Beginn bis 1000 std nach Beginn500 hours after the start to 1000 hours after the start
Beginn (ursprüngliche Aktivität) 1000 std nachStart (original activity) 1000 hrs after
H N mittel wenigH N medium little
wenig wenig 51 50 30 29little little 51 50 30 29
H N
wenig wenigHN
little little
keinno
4949
4848
keinno
mittel wenigmedium little
wenig wenig 49 28little little 49 28
O COO CO
Katalysator a - 37 Catalyst a - 37
a - 38a - 38
a - 39a - 39
■ο· ο co■ ο · ο co
Ö •ΗÖ • Η
(U(U
•Ρ• Ρ
Eigenschaften der Flüssigkeit zu Beginn der Fällung verwendetes Salz Fällungstemperatur Dauer der Alterung Atomverhältnis Wi : Mg Calcinierungstemperatur (0C) Tablettierung Anwesenheit oder Abwesenheit einer festen LösungProperties of the liquid Salt used at the beginning of precipitation Precipitation temperature Duration of aging Atomic ratio Wi: Mg Calcination temperature (0 C) Tableting Presence or absence of a solid solution
anwesendpresent
alkalischalkaline
7O0C7O 0 C
2 std2 hours
0,5 · 0,5 600 7000.5 x 0.5 600 700
3 mm χ 3 mm große Pellets3 mm χ 3 mm pellets
abwesendabsent
anwesendpresent
ο Druckbedingungenο printing conditions
% Kristalle litwachs-B φ turn % Crystals lit wax-B φ turn
Aktivitätactivity
Beginn bis 500 std nach BeginnStart up to 500 hours after the start
500 std nach Beginn bis 1000 std nach Beginn500 hours after the start to 1000 hours after the start
Beginn (ursprüngliche Aktivität) 1000 std nach BeginnStart (original activity) 1000 hours after start
-52--52-
K3K3
CD CDCD CD
2AO16172AO1617
Wie aus Absatz "A" von Tabelle V hervorgeht, konnte selbst bei geringfügiger Modifizierung der Herstellungsbedingungen eine feste Lösung erhalten werden, sofern die Herstellungsbedingungen, z.B. die Calcinierungsteraperatur und dergleichen, in geeigneter Weise gewählt wurden. Die Aktivität der Katalysatoren mit einem Gehalt einer festen Lösung war, wie in den vorherigen Beispielen, sehr stabil.As can be seen from paragraph "A" of Table V, even with slight modification of the manufacturing conditions a solid solution can be obtained, provided the manufacturing conditions, e.g. the calcination temperature and like, have been appropriately selected. The activity of the catalysts containing a solid As in the previous examples, the solution was very stable.
Wurden die nach dem unter 3. beschriebenen Verfahren bei den in der folgenden Tabelle VI unter "A" zusammengefaßten Bedingungen hergestellten verschiedenen Katalysatoren bei den geschilderten Versuchen eingesetzt, wurden die in der folgenden Tabelle VI unter "B" zusammengefaßten Ergebnisse erhalten.Were those summarized under "A" in the following Table VI according to the method described under 3 Various catalysts prepared under conditions were used in the experiments described the results summarized under "B" in Table VI below were obtained.
-33--33-
409840/0274409840/0274
- 33 Tabelle VI- 33 Table VI
Katalysatorcatalyst
a-4ia-4i
a-42a-42
a-43a-43
a-44a-44
a-45a-45
a-46a-46
a-47 a-48a-47 a-48
^Eigenschaften der Flüssigö keit zu Beginn der Fällung^ Properties of the liquid oil speed at the beginning of the precipitation
^verwendetes Salz Fällungstemperatur sauer^ Salt used precipitation temperature angry
■^ Dauer der Alterung■ ^ Duration of aging
MgMg
Aß Atomverhältnis IMi ^ Calcinierungstemperatur (0C) ■p TablettierungAß atomic ratio IMi ^ calcination temperature ( 0 C) ■ p tableting
£j Anwesenheit oder Abwesenheit W einer festen Lösung£ j presence or absence W of a solid solution
DruckbedingungenPrinting conditions
Kristallitwachs- turnCrystallite wax turn
Aktivität (Umwandlung in % ] Activity (conversion in %)
Beginn bis 500 std nach BeginnStart up to 500 hours after the start
500 std nach Beginn bis 1000 std nach Beginn500 hours after the start to 1000 hours after the start
Beginn (ursprüngliche Aktivität)Start (original activity)
1000 ginn1000 ginn
mittel wenig wenig wenig wenig wenig mittel mittel wenigmedium little little little little little medium medium little
wenig kein kein wenig kein kein 53 50 47 50 49 45little no no little no no 53 50 47 50 49 45
wenig wenig keinlittle little no
4949
4848
5050
4444
4444
2525th
4242
2424
-34--34-
Wie aus Absatz "A" von Tabelle VI hervorgeht, konnte, selbst wenn der Katalysator nach dem unter 3. beschriebenen Mischverfahren hergestellt wurde, eine feste Lösung gebildet werden. Wenn das Atomverhältnis Ni : Mg in der Gegend von 1,0 lag, konnte festgestellt werden, daß sich eine feste Lösung einfach bildete. Auch in diesem Falle war die Aktivität der eine feste Lösung enthaltenden Katalysatoren sehr stabil.As can be seen from paragraph "A" of Table VI, even if the catalyst was mixed according to the mixing procedure described under 3 a solid solution can be formed. When the Ni: Mg atomic ratio is in the region of 1.0, it was found that a solid solution was easily formed. In this case too there was activity of the catalysts containing a solid solution are very stable.
Wurden die nach dem unter 4. beschriebenen Verfahren bei den in der folgenden Tabelle VII unter "A" zusammengefaßten Bedingungen hergestellten verschiedenen Katalysatoren bei den geschilderten Versuchen eingesetzt, wurden die in der folgenden Tabelle VII unter "B" zusammengefaßten Ergebnisse erhalten. In diesem Falle wurden die Katalysatoren zunächst nach einem der unter 1., 2. oder 3. beschriebenen Verfahren hergestellt, worauf durch Calcinieren der erhaltenen Katalysatormassen bei einer Temperatur von 8000C eine feste Lösung hergestellt und schließlich die calcinierten Katalysatoren in eine wäßrige Nikkeisulf atlösung getaucht wurden.If the various catalysts prepared according to the process described under 4. under the conditions summarized under "A" in Table VII below were used in the experiments described, the results summarized under "B" in Table VII below were obtained. In this case, the catalysts were first prepared according to one among 1st, 2nd or 3rd-described method, after which at a temperature of 800 0 C a solid solution obtained by calcining the catalyst compositions obtained and finally the calcined catalysts in an aqueous Nikkeisulf atlösung have been dived.
409840/0274409840/0274
•d jaKatalysator • d yes catalyst
a-49 a-50 a-51 a-52 a-53 a-54 a-55 a-56a-49 a-50 a-51 a-52 a-53 a-54 a-55 a-56
O CO OOO CO OO
co Atomverhältnis Ni ^ffesten Lösungco atomic ratio Ni ^ ff solid solution
Mg in derMg in the
Aη Verhältnis Ni zu fester LösungAη ratio of Ni to solid solution
<d zum Zeitpunkt des Eintauchens Calcinierungstemperatur (0C) Tablettierung<d at the time of immersion calcination temperature (0 C) tableting
1,01.0
500500
0,50.5
0,50.5
0,20.2
0,20.2
5 Gew.-965 wt. 96
350 500 350 500 3 mm χ 3 mm große Pellets350 500 350 500 3 mm χ 3 mm pellets
0,10.1
350350
0,10.1
500500
Druckbedingungen φ Kristal- Beginn bis 500 stdPrinting conditions φ crystal start up to 500 hrs
$litwachs-Β·η turn$ litwax-Β η turn
nach Beginnafter the start
500 std nach Beginn bis 1000 std nach Beginn500 hours after the start to 1000 hours after the start
eq Aktivität Beginn (ursprünglig(Umwandehe Aktivität) lung in %) 1(?00 std nach eq activity start (original (conversion activity) development in %) 1 (? 00 hrs after
ginnstart
wenig wenig wenig wenig wenig wenig mittel weniglittle little little little little little medium little
wenig wenig wenig wenig wenig wenig wenig wenig 38 37 37 36 37 36 33little little little little little little little little 38 37 37 36 37 36 33
3535
3434
3535
3232
-36--36-
•tr» CD• tr »CD
Wie aus Absatz 11B" von Tabelle VII hervorgeht, war die katalytische Aktivität der Katalysatoren, da die Calcinierung tinter Temperaturbedingungen durchgeführt wurde (d.h. bei relativ hoher Temperatur in der Größenordnung von 8000C), bei denen sich eine feste Lösung bildet, von Anfang an nicht so gut, die Stabilität der katalytischen Aktivität war jedoch hervorragend.As shown in paragraph 11 B "is apparent from Table VII, was the catalytic activity of the catalysts since the calcination tinter temperature conditions was conducted (ie, at a relatively high temperature in the order of 800 0 C), in which forms a solid solution, from the beginning was not so good, but the stability of the catalytic activity was excellent.
Bezüglich des Verhältnisses Ni zu fester Lösung zum Zeitpunkt des Eintauchens ist zu bemerken, daß die applizierte Menge Nickelsalz (ausgedrückt als metallisches Nickel) lediglich 5 Gew.-% der festen Lösung ausmachte. Dies ist vermutlich für die geschilderte Erniedrigung der katalytischen Aktivität von Anfang an verantwortlich. Die katalytische Aktivität kann jedoch durch Erhöhen der Menge an Nickelsalz etwas verbessert werden.With regard to the ratio of Ni to solid solution at the time of immersion, it should be noted that the applied The amount of nickel salt (expressed as metallic nickel) was only 5% by weight of the solid solution. This is presumably responsible for the described lowering of the catalytic activity from the beginning. The catalytic However, activity can be improved somewhat by increasing the amount of nickel salt.
Wurden die nach dem unter 4. beschriebenen Verfahren bei den in der folgenden Tabelle VIII unter 11A" zusammengefaßten Bedingungen hergestellten verschiedenen Katalysatoren bei den geschilderten Versuchen eingesetzt, wurden die in der folgenden Tabelle VIII unter 11B" zusammengefaßten Ergebnisse erhalten. Im vorliegenden Falle wurden die Katalysatoren in der Weise hergestellt, daß zunächst in der unter 1., 2. oder 3. geschilderten Weise eine Katalysatormasse gewonnen, dann durch Calcinieren der Katalysatormasse bei einer Temperatur von 800°C eine feste Lösung gebildet und schließlich das Ganze mit einem unter Verwendung wäßriger Lösungen von NiSO^r , MgSO^ und Na2CO, erhaltenen Niederschlag gemischt wurden.If the various catalysts prepared according to the method described under 4. under the conditions summarized in Table VIII below under 11 A "were used in the experiments described, the results summarized in Table VIII below under 11 B" were obtained. In the present case, the catalysts were prepared in such a way that a catalyst mass was first obtained in the manner described under 1., 2. or 3., then a solid solution was formed by calcining the catalyst mass at a temperature of 800 ° C. and finally the whole with a precipitate obtained using aqueous solutions of NiSO ^ r, MgSO ^ and Na 2 CO.
Der Niederschlag wurde unter folgenden Reaktionsbedingungen erhalten:The precipitate was obtained under the following reaction conditions:
-37-409840/0274 -37- 409840/0274
Eigenschaft der Flüssigkeit zu Beginn der Fällung: sauer Fällungstemperatur: 7O0C
Dauer der Alterung: 5 std
Atomverhältnis Ni : Mg: 3,0.Property of the liquid at the start of precipitation: acid precipitation temperature: 7O 0 C
Duration of aging: 5 hrs
Atomic ratio Ni: Mg: 3.0.
S Tabelle VIII S Table VIII
^Katalysator a-57 a-58 a-59 a-60^ Catalyst a-57 a-58 a-59 a-60
a>Atomverhältnis Ni / Mga> atomic ratio Ni / Mg
-gin der festen Lösung 1,0 0,5 0,2 0,1
&o
A «Verhältnis Ni zu fester-in the solid solution 1.0 0.5 0.2 0.1 & o
A «ratio of Ni to more solid
^Lösung zum Zeitpunkt^ Solution at the time
3des Eintauchens 20 Gew.-%3 immersion 20 wt%
"ω Calcinierungstemperatur 5000C ,^Tablettierung 3 mm χ 3 mm große Pellets"ω calcination temperature 500 0 C, ^ tableting 3 mm χ 3 mm large pellets
Druckbedingungen HHH H ICri- Beginn bis 500 stdPrinting conditions HHH H ICri start up to 500 hrs
stallit-nach Beginn wenig wenig wenig . wenigstallit-little little little after beginning. little
500 std nach Beginn bis 1000 std
g nach Beginn kein kein kein kein500 hours after the start to 1000 hours
g after beginning no no no no
vi- Beginn (ursprüng-vi- start (original
(Um-liche Aktivität) 49 48 49 47(Surrounding activity) 49 48 49 47
i 1000 std nach Be-
^ n ginn 47 45 45 44 i 1000 hours after loading
^ n ginn 47 45 45 44
Aus Tabelle VIII geht hervor, daß in der geschilderten Wei se hergestellte Katalysatoren eine hervorragende und sehr stabile Aktivität aufweisen.From Table VIII it can be seen that the catalysts prepared in the manner described are excellent and very good have stable activity.
Wurden die nach dem unter 1. beschriebenen Verfahren bei den in der folgenden Tabelle IX unter "A" zusammengefaßten Bedingungen hergestellten verschiedenen Katalysato-Were the according to the procedure described under 1 those summarized under "A" in Table IX below Conditions produced different catalyst
-38--38-
409840/0274409840/0274
ren bei den geschilderten Versuchen eingesetzt, wurden
die in der folgenden Tabelle IX unter 11B" zusammengefaßten
Ergebnisse erhalten. Als Träger wurde SiC verwendet.Ren used in the experiments described were
the results summarized in the following Table IX under 11 B "were obtained. SiC was used as the carrier.
-39--39-
409840/0274409840/0274
Katalysator b - 1Catalyst b - 1
b - 2b - 2
b -b -
O
CO
OOO
CO
OO
Ö •HÖ • H
-P (O -P (O
Eigenschaften der Flüssigkeit zu Beginn der Fällung verwendetes Salz Fällungstemperatur Dauer der Alterung Atomverhältnis Ni : Mg Calcinierungstemperatur Gehalt an Träger (Gew.-%) Tablettierung Anwesenheit oder Abwesenheit einer festen Lösung alkalischProperties of the liquid Salt used at the beginning of precipitation Precipitation temperature Duration of aging Atomic ratio Ni: Mg Calcination temperature Content of carrier (% by weight) Tableting Presence or absence of a solid solution alkaline
4O0C
1 std 340 0 C
1 hour 3
35O°C 60 . mm χ 3 mm größe Pellets35O ° C 60. mm χ 3 mm size pellets
abwesendabsent
abwesendabsent
abwesendabsent
0303
■Η■ Η
Q)Q)
bObO
DruckbedingungenPrinting conditions
Beginn bis 500 std nach BeginnStart up to 500 hours after the start
500 std nach Beginn bis 1000 std nach Beginn500 hours after the start to 1000 hours after the start
Beginn (ursprüngliche Aktivität) 1000 std nach BeginnStart (original activity) 1000 hours after start
Kristallitwachs- tumCrystallite wax tum
Aktivitätactivity
-P-
OIND
-P-
O
CT)CT)
Katalysator Td - 4Catalyst Td - 4
b - 5b - 5
b -b -
H H Φ ■ΡH H Φ ■ Ρ
Eigenschaften der Flüssigkeit zu Beginn der FällungProperties of the liquid at the beginning of the precipitation
verwendetes Salz Fällungstemperatur Dauer der Alterung Atomverhältnis Ni : Mg Calcinierungstemperatur Gehalt an Träger (Gew.-%) TablettierungSalt used Precipitation temperature Duration of aging Atomic ratio Ni: Mg Calcination temperature Carrier content (% by weight ) Tableting
Anwesenheit oder Abwesenheit einer festen Lösung alkalischPresence or absence of a solid solution alkaline
Ni(NO,),,, Mg(NO,)«, NapCO,Ni (NO,) ,,, Mg (NO,) «, NapCO,
4O0C
1 std
340 0 C
1 H
3
6000C
60600 0 C
60
80 mm χ 3 mm große Pellets80 mm χ 3 mm pellets
wenigN
little
wenigN
little
mittelN
middle
wenigH
little
52
52little
52
52
wenigH
little
50
49little
50
49
starkH
strong
35
26little
35
26th
56
55 little
56
55
53
51little
53
51
38
25little
38
25th
φ Druckbedingungen μ Kristalö litwachs-B-gtum ω ω Aktivität φ printing conditions μ crystal oil wax-B-gtum ω ω activity
Beginn bis 500 std nach BeginnStart up to 500 hours after the start
500 std nach Beginn bis 1000 std nach Beginn500 hours after the start to 1000 hours after the start
Beginn (ursprüngliche Aktivität) 1000 std nach BeginnStart (original activity) 1000 hours after start
Aus Absatz "B" von Tabelle IX geht hervor, daß selbst im Falle eines Katalysators mit einem Trägeranteil eine feste Lösung erhalten werden konnte. Die eine solche feste Lösung enthaltenden Katalysatoren waren sehr stabil. Im Falle, daß der Anteil des Trägers im Katalysator 80 Gew.-% betrug, war nicht nur die anfängliche Aktivität unzureichend, sondern auch die Stabilität sehr schlecht.It can be seen from paragraph "B" of Table IX that a solid solution could be obtained even in the case of a supported catalyst. The one such solid Solution containing catalysts were very stable. In the event that the proportion of the carrier in the catalyst is 80 Wt%, not only was the initial activity insufficient, but also the stability very bad.
Wurden die nach dem unter 2. beschriebenen Verfahren bei den in der folgenden Tabelle X unter 11A" zusammengefaßten Bedingungen hergestellten verschiedenen Katalysatoren bei den geschilderten Versuchen eingesetzt, wurden die in der folgenden Tabelle X unter "B" zusammengefaßten Ergebnisse erhalten. Als Trägerbestandteil wurde O^ verwendet.If the various catalysts prepared according to the process described under 2. under the conditions summarized in the following table X under 11 A "were used in the experiments described, the results summarized in the following table X under" B "were obtained ^ used.
409840/0274409840/0274
Katalysatorcatalyst
b - 7b - 7
b-8b-8
b-9 b-10b-9 b-10
b-11b-11
b-12b-12
b-13b-13
"b-14 b-15"b-14 b-15
Eigenschaften der Flüssigkeit g zu Beginn der FällungProperties of the liquid g at the beginning of the precipitation
bObO
ö verwendetes Salzö used salt
pP Fällung s temperatur
όDauer der Alterung
A-S Atomverhältnis Ni: Mg '5,0 5,0 Calcinierungstemperatur (0C) 500 600pP precipitation s temperature
ό Duration of aging
AS atomic ratio Ni: Mg '5.0 5.0 Calcination temperature (0 C) 500 600
Gehalt an Träger
■g TablettierungContent of carrier
■ g tabletting
φ Anwesenheit oder Abwesenheitφ presence or absence
& einer festen Lösung abw. anw. & a solid solution dev. appl.
sauerangry
(D(D
MSO4, ^ d MSO 4 , ^ d
70°C
std70 ° C
hours
5,0 2,0 2,0 2,0 500 600 700 Gew.-%'
mm χ 3 mm große Pellets5.0 2.0 2.0 2.0 500 600 700% by weight '
mm χ 3 mm pellets
0,5 5000.5 500
anw. anw.appl. appl.
anw.appl.
anw.appl.
abw.dev.
0,5 6000.5 600
abw.dev.
Druckbedingungen H HHHPrinting conditions H HHH
g Kristal- Beginn bis 500 std w litwachs- nach Beginn starkg crystal- onset up to 500 hours wax- strong after the start
B^ tum 500 std nach Beginn B ^ tum 500 hours after the start
g> bis 1000 std nachg> up to 1000 hrs
u Beginn wenig u start little
·§ Aktivität Beginn (ursprüngli-S (Umwand- ehe Aktivität) 54§ Activity start (original p (Conversion before activity) 54
lung in %) 1000 .. . B in %) 1000 ... B.
ginn 32 51 50start 32 51 50
mittel wenig wenig wenig wenig mittel mittel wenigmedium little little little little medium medium little
wenig wenig wenig wenig wenig wenig weni^ wenig 50 51 49 45 44 42little little little little little little little little 50 51 49 45 44 42
4949
4545
2424
2323
Aus Absatz "A" von Tabelle X geht hervor, daß selbst bei geringfügiger Modifizierung der Herstellungsbedingungen eine feste Lösung hergestellt werden konnte, sofern die Herstellungsbedingungen,.beispielsweise die Calcinierungstemperatur und dergleichen, in geeigneter Weise gewählt wurden. Die hierbei erhaltenen Katalysatoren mit einem Gehalt an einer festen Lösung besaßen eine sehr stabile Aktivität.From paragraph "A" of Table X it can be seen that even with slight modification of the manufacturing conditions a solid solution could be made, provided the Production conditions, for example the calcination temperature and the like, are appropriately selected. The catalysts obtained in this way with solid solution content had very stable activity.
In den Beispielen 9 und 10 wurden SiC und oC -Al2O, als Trägerbestandteil verwendet. Im vorliegenden Beispiel wurden Versuche mit anderen Trägerbestandteilen durchgeführt. Die Katalysatoren mit diesen Trägerbestandteilen wurden unter den in Absatz "A" von Tabelle XI angegebenen Bedingungen hergestellt. Die in Absatz "B" von Tabelle XI angegebene Eigenschaft "MgO-AusstrÖmungsverhältnis" steht für den numerischen Wert, der durch Ermittlung des Gewichtsverhältnisses der jeweils aus einem ungebrauchten und 1000 std gebrauchten Katalysator nach dem Suspendieren in Wasser, in das kontinuierlich gasförmiges Kohlendioxid bei einem Druck von 60 mm Wassersäule eingeleitet wurde, in das Wasser entwichenen MgO und Multiplizieren des Gewichtsverhältnisses mit 100 erhalten wurde.In Examples 9 and 10, SiC and oC -Al 2 O were used as the carrier component. In the present example, tests were carried out with other carrier components. The catalysts with these carrier ingredients were prepared under the conditions set forth in Section "A" of Table XI. The property "MgO outflow ratio" given in paragraph "B" of Table XI stands for the numerical value obtained by determining the weight ratio of the catalyst after being suspended in water from an unused and 1000 h used catalyst into the continuously gaseous carbon dioxide at a Pressure of 60 mm water column was introduced, into which water escaped MgO and multiplying the weight ratio by 100 was obtained.
-44--44-
409840/0274409840/0274
Katalysatorcatalyst
b - 16b - 16
b - 17b - 17
b - 18b - 18
Eigenschaften der Flüssigkeit zu Beginn der FällungProperties of the liquid at the beginning of the precipitation
överwendetes Salz
j^Fällungstemperatur
MDauer der Alterung
A 'a Atomverhältnis Ni : Mg
■^ Calcinierungstemperaturused salt
j ^ precipitation temperature
Mduration of aging
A 'a Ni: Mg atomic ratio
■ ^ calcination temperature
c^Trägerbestandteil
^ Gehalt an Trägerc ^ carrier component
^ Content of carrier
$ Tablettierung
ω$ Tabletting
ω
^Anwesenheit oder Abwesenheit einer festen K Lösung^ Presence or absence of a solid K solution
cL - cL -
alkalisch
NiSO4, MgSO4, IMa2CO3 alkaline
NiSO 4 , MgSO 4 , IMa 2 CO 3
400C40 0 C
1 std1 H
4500C
,O3 SiC450 0 C
, O 3 SiC
30 Gew.-%
mm χ 3 mm große Pellets30 wt -.%
mm χ 3 mm pellets
oi -Quarz oi quartz
anwesendpresent
anwesendpresent
anwesendpresent
DruckbedingungenPrinting conditions
wKristal-.nlitwachs-B |j turnwKristal-.nlitwachs-B | j turn
Beginn bis 500 std nach BeginnStart up to 500 hours after the start
500 std nach Beginn bis 1000 std ω nach Beginn500 hours after the start to 1000 hours ω after the start
^0MgO-Ausströmungsverhältnis (%) ^ 0 MgO outflow ratio (%)
Beginn (ursprüngliche Aktivität) 1000 std nach BeginnStart (original activity) 1000 hours after start
<g Aktivität<g activity
H
wenigH
little
wenig 99,8 53 53little 99.8 53 53
N
wenigN
little
wenig
100,0
50
49little
100.0
50
49
HN
mittel wenigHN
medium little
H N wenig wenigH N little little
wenig wenig wenig weni.glittle little little little
99,5 99,9 100,0 100,099.5 99.9 100.0 100.0
52 49 55 5252 49 55 52
50 49 52 5150 49 52 51
-45--45-
Katalysatorcatalyst
b -b -
b - 20b - 20
b - 21b - 21
Wi^ Calcination temperature
Wi
CjfcoMgO outflow ratio {%)
Cj
Als Trägermaterialien wurden die in der folgenden Zusammenstellung aufgeführten Träger verwendet.The carrier materials used were those in the following compilation listed carrier used.
Trägercarrier
06 -Al2O3 SiC06 -Al 2 O 3 SiC
oo -Quarz 2oo quartz 2
OberflächeSpecific
surface
200 meshless than
200 mesh
schmelzen herge
stellt)(by electro
melt here
represents)
langat
long
calciniert1500 0 C 20 hrs
calcined
^-Al2O3 ^ -Al 2 O 3
SiO2-GeISiO 2 gel
Wie aus Absatz "B" von Tabelle XI hervorgeht, zeigen die einen erfindungsgemäß verwendbaren inerten Träger enthaltenden Katalysatoren b-16, b-17, b-18 und b-19 im Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung ein untergeordnetes Kristallitwachstum, ein hohes MgO-Ausströmungsverhältnis und eine sehr stabile katalytische Aktivität. Andererseits besaßen die Katalysatoren b-20 und b-21 trotz des Gehalts an einer festen Lösung keine derart günstigen Eigenschaften.As can be seen from paragraph "B" of Table XI, those containing an inert carrier which can be used according to the invention show Catalysts b-16, b-17, b-18 and b-19 in the frame of the method according to the invention a subordinate crystallite growth, a high MgO outflow ratio and a very stable catalytic activity. On the other hand, the catalysts possessed b-20 and b-21 in spite of Solid solution content is not as favorable Properties.
Es wurden energetische Untersuchungen durchgeführt, um den bevorzugten Bereich des Atomverhältnisses des Nickelbestandteils zu dem Magnesiumoxidbestandteil (M/Mg) in den erfindungsgemäß verwendbaren Nickel und Magnesiumoxid enthaltenden Katalysatoren zu ermitteln. Hierbei wurden die in der folgenden Tabelle XII angegebenen Ergebnisse erhalten.Energy studies have been conducted to determine the preferred range of the atomic ratio of the nickel component to the magnesium oxide component (M / Mg) in the nickel and magnesium oxide which can be used according to the invention to determine containing catalysts. The results given in Table XII below were obtained obtain.
409840/0274409840/0274
Die Katalysatoren a-6i, a-62, b-22 und b-23 wurden in der Weise hergestellt, daß zunächst nach dem unter 1. beschriebenen Verfahren eine feste Lösung mit einem Atomverhältnis Ni : Mg von 0,15 hergestellt wurde, dann die erhaltene feste Lösung derart in einer wäßrigen Magnesiumnitratlösung suspendiert wurde, daß das Gewichtsverhältnis feste Lösung zu MgO (aus dem Magnesiumnitrat stammend) von 3 : 7 erreicht wurde, hierauf durch Zugabe von Na2CO, zu der erhaltenen Suspension ein Niederschlag ausgefällt wurde und dann der Niederschlag nach dem Trocknen in eine wäßrige Nickelsulfatlösung eingetaucht wurde, um ihn mit 1 oder 3 Gew.-96 Nickeloxid zu imprägnieren. Hierbei wurden Katalysatoren mit dem entsprechenden Verhältnis der Bestandteile erhalten.The catalysts a-6i, a-62, b-22 and b-23 were prepared in such a way that first a solid solution with an atomic ratio Ni: Mg of 0.15 was prepared by the method described under 1., then the obtained solid solution was suspended in an aqueous magnesium nitrate solution in such a way that the weight ratio of solid solution to MgO (derived from magnesium nitrate) of 3: 7 was reached, then by adding Na 2 CO to the resulting suspension, a precipitate was precipitated and then the After drying, the precipitate was immersed in an aqueous nickel sulfate solution to impregnate it with 1 or 3% by weight of nickel oxide. In this way, catalysts with the appropriate ratio of the components were obtained.
Die geschilderten Katalysatoren können auch direkt nach dem unter 1. beschriebenen Verfahren hergestellt werden. In den derart hergestellten Katalysatoren ist jedoch das Atomverhältnis Ni : Mg so gering, daß der Peak des Gehalts an fester Lösung in den Katalysatoren mit den derzeit gebräuchlichen Röntgenstrahlenbeugungsgeräten nicht einfach zu bestimmen ist. Im vorliegenden Falle wurden jedoch die Katalysatoren in der zuvor geschilderten Weise hergestellt. Die Katalysatoren a-63, a-64, b-24 und b-25 von Tabelle XII wurden nach dem unter 1. beschriebenen Verfahren hergestellt. Die anderen Herstellungsbedingungen sind in Absatz "A" von Tabelle XII angegeben. The described catalysts can also be prepared directly by the process described under 1. In the catalysts produced in this way, however, the atomic ratio Ni: Mg is so low that the peak of the content of solid solution in the catalytic converters with the X-ray diffraction devices currently in use is easy to determine. In the present case, however, the catalysts were used in the manner described above manufactured. The catalysts a-63, a-64, b-24 and b-25 of Table XII were according to the under 1. described Process made. The other preparation conditions are given in paragraph "A" of Table XII.
409840/0274409840/0274
Katalysatorcatalyst
a a - 62a a - 62
Eigenschaften der Flüssigkeit zu Beginn gder FällungProperties of the liquid at the beginning of the precipitation
0) «verwendetes Salz g> Fällungs temperatur £ Dauer der Alterung Atomverhältnis Ni j 0) «salt used g> precipitation temperature £ duration of aging atomic ratio Ni j
MgMg
CalcinierungstemperaturCalcination temperature
3 Gehalt an Träger (Gew.-%) -ρ Tablettierung w3 Carrier content (% by weight) -ρ tableting w
jjj Anwesenheit oder Abwesenheit einer festen W Lösung a - yyy Presence or absence of a solid W solution a -
mm χ 3 mm große Pelletsmm χ 3 mm pellets
a -a -
anwesend anwesendpresent present
anwesendpresent
8,2 08.2 0
anwe sendpresent
φ Druckbedingungen φ printing conditions
w Kristal- Beginn bis 500 std nach Beginnw Crystal start up to 500 hours after the start
ölitwachstum olite growth
H N wenig wenigH N little little
φ Aktivität φ activity
500 std nach Beginn bis 1000 std500 hours after the start to 1000 hours
nach Beginn wenig weniglittle little after the beginning
Beginn (ursprüngliche Aktivität) 21Start (original activity) 21
1000 std nach Beginn 131000 hours after beginning 13
H NH N
wenig weniglittle little
wenig weniglittle little
34 3134 31
34 3134 31
HNHN wenig wenig mittel mittelHNHN little little medium medium
wenig wenig wenig wenig 55 50 49 54 51 19little little little little 55 50 49 54 51 19
-49--49-
K)K)
CD COCD CO
Katalysator b - 22Catalyst b - 22
b - 23b - 23
b - 24b - 24
b - 25b - 25
Eigenschaften der Flüssigkeit zu Beginn g der Fällung ^Verwendetes SalzProperties of the liquid at the beginning of the precipitation ^ Salt used
^Fällungstemperatur dDauer der Alterung A §Atomverhältnis Ni / Mg a Calcinierungstemperatur 3 Gehalt an Träger (Gew.-^) •p Tablettierung^ Precipitation temperature dduration of aging A § atomic ratio Ni / Mg a calcination temperature 3 Carrier content (wt .- ^) • p tableting
^Anwesenheit oder Abwesenheit einer festen W Lösung alkalisch^ Presence or absence of a solid solution alkaline
anwesendpresent
anwesendpresent
anwesendpresent
anwesendpresent
φ Druckbedingungen φ printing conditions
«Kristal- Beginn-bis 500 std nach Beginn ülitwachs- 5()0 gtd nach Beginn bis 1000 std φ-cum nach Beginn «Crystal start-up to 500 hours after the start of φ-cum- 5 () 0 gtd after the start up to 1000 hours φ-cum after the start
ω Aktivität Beginn (ursprüngliche Aktivität) i^/o) 1000 std nach Beginn HNHNHNHW wenig wenig wenig wenig wenig wenig mittel mittel ω Start of activity (original activity) i ^ / o) 1000 hours after the start of ENT a little little little little little little medium medium
wenig wenig wenig wenig wenig wenig wenig wenig 18 17 32 28 52 48 47 45 10 11 31 28 52 47 20 22little little little little little little little little 18 17 32 28 52 48 47 45 10 11 31 28 52 47 20 22
-50--50-
K) O CDK) O CD
Aus Tabelle XII geht hervor, daß die Katalysatoren a-61 und b-22, deren Atomverhältnis Ni : Mg weniger als 0,05 betrug, sowohl eine schlechte Anfangsaktivität als auch eine schlechte Stabilität aufwiesen und trotz der vermutlichen Anwesenheit einer festen Lösung als Dampfreformierungskatalysatoren ungeeignet waren. Die Katalysatoren a-64 und b-25, deren Atomverhältnis Ni * Mg über 7,0 lag, waren hinsichtlich ihrer Anfangsaktivität in etwa zufriedenstellend, zeigten jedoch eine Neigung zu einer sehr schlechten Stabilität. Die Katalysatoren a-62 und b-23, deren Atomverhältnis Ni : Mg auf über etwa 0,05 eingestellt worden war, zeigten zwar keine besonders gute Anfangsaktivität, sie besaßen jedoch eine überragende Stabilität. Ihr Leistungsvermögen in der Praxis war zufriedenstellend. Die Katalysatoren a-63 und b-24, deren Atomverhältnis Ni : Mg auf unter etwa 7,0 eingestellt worden war, zeigten eine hervorragende Anfangsaktivität und eine zufriedenstellende Stabilität. From Table XII it can be seen that the catalysts a-61 and b-22, the Ni: Mg atomic ratio of which was less than 0.05, had both poor initial activity and exhibited poor stability and despite the presumed presence of a solid solution as steam reforming catalysts were unsuitable. The catalysts a-64 and b-25, whose atomic ratio is Ni * Mg above 7.0 were about satisfactory in their initial activity but showed a tendency to very poor stability. The catalysts a-62 and b-23, their atomic ratio Ni: Mg on about 0.05 did not show particularly good initial activity, but they were outstanding Stability. Your performance in practice was satisfactory. The catalysts a-63 and b-24, whose Ni: Mg atomic ratio was set below about 7.0 showed excellent initial activity and satisfactory stability.
Unter den in den folgenden Tabellen XIII bis XVI angegebenen Bedingungen wurden verschiedene Kupfer/Chrom-Oxid oder Kupfer/Chrom/Mangan-Oxid enthaltende Katalysatoren hergestellt.Various copper / chromium oxide were obtained under the conditions given in Tables XIII to XVI below or catalysts containing copper / chromium / manganese oxide.
-51--51-
409840/0274409840/0274
Herstellung von Katalysatoren nach dem unter 1. beschriebenen VerfahrenProduction of catalysts according to the process described under 1
Katalysatorcatalyst
c-1c-1
c-2 c-3 c-4 c-5 c-6c-2 c-3 c-4 c-5 c-6
Eigenschaften der Flüssigkeit zu Beginn der FällungProperties of the liquid at the beginning of the precipitation
verwendetes Salz Fällungstemperatur Dauer der Alterung Atomverhältnis Ni:Mg 5 Calcinierungstemperatur (0C) 500Salt used Precipitation temperature Duration of aging Atomic ratio Ni: Mg 5 Calcination temperature (0 C) 500
AusformungShaping
Anwesenheit oder Abwesenheit, einer festen Lösung abw.Presence or absence, a solid solution dev.
Menge an zugesetztemAmount of added
Cu-Cr-Oxid (Gew.-?0 15 Menge an zugesetztem
Cu-Cr-Mn-Oxid (Gew.-?0-alkalisch
, MgSO4, Na2CO3
400C
1 std
2 2 0,5Cu-Cr oxide (wt .-? 0 15 Amount of added Cu-Cr-Mn oxide (wt .-? 0-alkaline
, MgSO 4 , Na 2 CO 3 40 0 C
1 H
2 2 0.5
500 ' 500 450 mm χ 3 mm große Pellets500 '500 450 mm χ 3 mm pellets
0,5 5000.5 500
anw« anw. anw. abw. anw.anw «anw. appl. dev. appl.
1515th
-52--52-
409840/0274409840/0274
Herstellung von Katalysatoren nach dem unter 2. beschriebenen VerfahrenProduction of catalysts according to that described under 2 procedure
Katalysatorcatalyst
c-7 c-8c-7 c-8
c-9c-9
c-10c-10
c-11c-11
Eigenschaften der Flüssigkeit zu Beginn der Fällung verwendetes Salz * Fällungstemperatur Dauer der Alterung Atomverhältnis Ni : Mg 3 Calcinierungstemperatur (0C)600 AusformungProperties of the liquid Salt used at the beginning of the precipitation * Precipitation temperature Duration of aging Atomic ratio Ni: Mg 3 Calcination temperature (0 C) 600 Forming
Anwesenheit oder Abwesenheit einer festen Lösung abw.Presence or absence of a solid solution dev.
Menge an zugesetztem Cu-Cr-Mn-Oxid (Gew.-^) 5Amount of Cu-Cr-Mn oxide added (wt .- ^) 5
mm χ 3 mm große Pellets anw.mm χ 3 mm pellets, etc.
anw.appl.
abw.dev.
1515th
anw.appl.
1515th
* Als Magnesiumbestandteil wurde handelsübliches MgO verwendet.* Commercially available MgO was used as a magnesium component used.
Herstellung von Katalysatoren nach dem unter 4. beschriebenen VerfahrenProduction of catalysts according to the process described under 4
Katalysatorcatalyst
c-12 c-13c-12 c-13
c-14c-14
Atomverhältnis Ni / Mg in derAtomic ratio Ni / Mg in the
festen Lösung * 0,5solid solution * 0.5
verwendetes Salzused salt
Verhältnis Ni zu fester Lösung zum Zeitpunkt des EintauchensRatio of Ni to solid solution at the time of immersion
Calcinierungstemperatur (0C) AusformungCalcination temperature (0 C) molding
Menge an zugesetztem Cu-Cr-Mn-Oxid (Gew.-%)Amount of Cu-Cr-Mn oxide added (% by weight)
0,20.2
0,10.1
5 Gew.-% 4505 wt% 450
350350
mm χ 3 mm große Pelletsmm χ 3 mm pellets
15 Gew.-^15 wt .- ^
* Atomverhältnis Ni / Mg in der festen Lösung ; Bei der festen Lösung handelte es sich um eine vorher durch Calcinieren bei einer Temperatur von 800 C gemäß dem unter 1. beschriebenen Verfahren hergestellte feste Lösung . „* Ni / Mg atomic ratio in the solid solution; The solid solution was one previously calcined at a temperature of 800 C according to the method described under 1. prepared solid solution. "
409840/0274 "5:?"409840/0274 " 5 :? "
Tabelle XVI Herstellung von Katalysatoren nach dem unter 1. beschriebenen Verfahren Table XVI Preparation of catalysts according to the process described under 1.
Katalysator d - 1 d-2 d-3 d-4 d - 5 d - 6 d-7Catalyst d - 1 d-2 d-3 d-4 d - 5 d - 6 d-7
Eigenschaften der Flüssigkeit zu Beginn der Fällung verwendetes SalzProperties of the liquid Salt used at the beginning of the precipitation
Fällungstemperatur 4^ .' Dauer der Alterung ° Atomverhältnis Ni : Mg °° Calcinierungstemperatur (0C) ο AusformungPrecipitation temperature 4 ^. ' Duration of aging ° Atomic ratio Ni: Mg °° Calcination temperature (0 C) ο Forming
o Anwesenheit oder Abwesenheit einer o Presence or absence of one
ho festen Lösung abwesend anwesend anwesend anwesend anwesend anwesend anw.ho fixed solution absent present present present present present anw.
Jj Trägerbestandteil SiCJj carrier component SiC
Gehalt an Träger * 30 30 60 80 30 60 80Carrier content * 30 30 60 80 30 60 80
Menge an zugesetztem Cu-Cr-Mn-Amount of added Cu-Cr-Mn-
Oxid (Gew.-96) . 10Oxide (wt-96). 10
roro
CDCD
alkalisch Ni(NO3)2, Mg (NOj)2, Na2CO3
400C 600Calkaline Ni (NO 3 ) 2 , Mg (NOj) 2 , Na 2 CO 3
40 0 C 60 0 C
Katalysator . d-8 d - 9 d - 10Catalyst. d-8 d - 9 d - 10
Eigenschaften der Flüssigkeit zu Beginn der Fällung verwendetes Salz Fällungstemperatur Dauer der Alterung Atomverhältnis Ni : Mg Calcinierungatemperatur (0C) Ausformung Anwesenheit oder Abwesenheit einer festen LösungProperties of the liquid Salt used at the beginning of precipitation Precipitation temperature Duration of aging Atomic ratio Ni: Mg Calcination temperature ( 0 C) Forming Presence or absence of a solid solution
Trägerbestandteil . SiCCarrier component. SiC
Gehalt an Träger * 30Carrier content * 30
Mtnge an zugesetztem Cu-Cr-Mn- Amount of added Cu-Cr-Mn-
Oxid (Gew.-%) d - 11Oxide (wt%) d - 11
d - 12d - 12
sauerangry
d -d -
mm χ 3 mm große Pellets mm χ 3 mm pellets
abwesend anwesend anwesend anwesend anwesend anwesendabsent present present present present
oC-Quarz ZrO,oC quartz ZrO,
3535
3535
Silikagel ^T 35 35Silica gel ^ T 35 35
1515th
-55--55-
* Die Eigenschaften der Trägermaterialien der auf einen Träger aufgetragenen Katalysatoren von Tabelle XVI sind in Befiel 11 angegeben. Wurden diese in der geschilderten Weise hergestellten Katalysatoren den geschilderten Tests unterworfen, wurden die in der folgenden Tabelle XVII zusammengestellten Ergebnisse erhalten.* The properties of the carrier materials on a Supported catalysts of Table XVI are shown in Event II. Were these in the depicted Catalysts prepared in this way were subjected to the tests outlined in the table below XVII obtained results compiled.
409840/0274409840/0274
Katalysatorsymbol Catalyst symbol
Menge an zu- Reak- KristallitwachstumAmount of to-react crystallite growth
gesetztem tions- Beginn bis 500 std nach Be-set start up to 500 hours after loading
Cu-Cr-Oxid druck 2 500 std ginn bis 1000Cu-Cr-Oxide pressure 2 500 hours start to 1000
oder Cu-Cr- (kg/cm ·G) nach Beginn std nach Beginn
Mn-0xid
(Gew.-%) or Cu-Cr- (kg / cm · G) after beginning std after beginning Mn-Oxid
(% By weight )
Aktivität (Umwandlung in Jb) Beginn (Ursprung- 1000 std liehe Aktivität) nach Beginn Activity (conversion to Jb) start (original 1000 hrs borrowed activity) after beginning
00co
00
•ν,O
• ν,
63 65 62 63 59 61 58 59 57 59 58 60 59 61 62 63 60 6163 65 62 63 59 61 58 59 57 59 58 60 59 61 62 63 60 61
\ CD
\
Katalysatorsymbol Catalyst symbol
Menge an zugesetztem
Cu-Cr-Oxid
oder Cu-Cr-Mh-Oxid
(Gew.-#)Amount of added
Cu-Cr oxide
or Cu-Cr-Mh oxide
(Wt .- #)
Reaktionsdruck ρ (kg/cm -G)Reaction pressure ρ (kg / cm -G)
Kristallitwachstum Aktivität (Umwandlung in %) Crystallite growth activity (conversion in %)
Beginn bis 500 std nach Be- Beginn (Ursprung- 1000 stdStart up to 500 hrs after the start (original 1000 hrs
500 std ginn bis 1000 liehe Aktivität; nach Benach Beginn std nach Beginn ginn500 hours start to 1000 hours of activity; after Benach Start hour after start
c-10c-10
c-11c-11
0-120-12
c-13c-13
c-14c-14
d-1d-1
d-2d-2
d-3d-3
d-4d-4
15
15
15
15
15
10
10
10
1015th
15th
15th
15th
15th
10
10
10
10
10 70 10 70 10 70 10 70 10 70 10 70 10 70 10 70 10 70 mittel10 70 10 70 10 70 10 70 10 70 10 70 10 70 10 70 10 70 medium
mittelmiddle
mittelmiddle
mittelmiddle
mittel mittelmedium medium
weniglittle
mittelmiddle
weniglittle
weniglittle
keinno
keinno
keinno
keinno
keinno
keinno
weniglittle
mittelmiddle
weniglittle
weniglittle
weniglittle
weniglittle
weniglittle
weniglittle
Oro
O
O VDO VD
4746
47
56
3954
56
39
53
2752
53
27
-58--58-
Katalyse- Menge an zutorsymbol gesetztem
Cu-Cr-Oxid
oder Cu-Cr-Mh-Oxid
(Gew.-#)Catalytic amount of add symbol set
Cu-Cr oxide
or Cu-Cr-Mh oxide
(Wt .- #)
Reak- Kristallitwachstum tions- Beginn bis 500 std nach Bedruck 2 500 std ginn bis 1000 (kg/cm *G) nach Beginn std nach BeginnReaction crystallite growth starts up to 500 hours after printing 2 500 hrs start to 1000 (kg / cm * G) after the start hrs after the start
Aktivität (Umwandlung in %) Beginn (Ursprung- 1000 std liehe Aktivität) nach Beginn Activity (conversion in %) start (original 1000 hrs activity) after start
d-5d-5
d-6d-6
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mittelmiddle
mittelmiddle
weniglittle
weniglittle
mittelmiddle
starkstrong
mittel·middle·
starkstrong
weniglittle
mittelmiddle
mittelmiddle
mittelmiddle
weniglittle
weniglittle
mittelmiddle
starkstrong
mittelmiddle
starkstrong
mittelmiddle
-59--59-
Aus Tabelle XVII geht hervor, daß bei Verwendung von Katalysatoren ohne Gehalt an einer festen Lösung, nämlich bei Verwendung der Katalysatoren c-1, c-5, c-7, c-10, d-1 und d-8, im Rahmen einer Dampf reformierungsreaktion nicht nur ein extremes Kristallitwachstum stattfand, sondern auch eine starke Beeinträchtigung der katalytischen Aktivität 1000 std nach Beginn der Umsetzung eingetreten war. Bei Verwendung der Katalysatoren d-4 und d-7 mit, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, mehr als 70 Gew.-96 Trägeranteil war nicht nur die katalytisch^ Aktivität von Beginn an schlecht, es war auch ein Kristallitwachstum festzustellen. Auch die Katalysatoren mit Silikagel oder Jf-Al2O,, d.h. mit üblichen Trägerbestandteilen für übliche Katalysatoren, nämlich die Katalysatoren d-12 und d-13, zeigten dieselbe Tendenz wie die geschilderten Katalysatoren ohne Gehalt an fester Lösung. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die Katalysatoren d-12 und d-13 zu Beginn der Umsetzung eine feste Lösung enthielten, daß die Anwesenheit der festen Lösung nach längerem Gebrauch im Rahmen einer Reformierungsreaktion (beispielsweise nach 1000 std) nicht mehr nachweisbar war. Der Grund für dieses Verschwinden der festen Lösung ist noch nicht vollständig geklärt, es steht jedoch außer Zweifel, daß dieses Verschwinden in irgendeiner Weise die Aktivität des Katalysators nachteilig beeinflußt.From Table XVII it can be seen that when using catalysts without a solid solution content, namely when using the catalysts c-1, c-5, c-7, c-10, d-1 and d-8, in the context of a Steam reforming reaction not only an extreme crystallite growth took place, but also a strong impairment of the catalytic activity had occurred 1000 hours after the start of the reaction. When using the catalysts d-4 and d-7 with, based on the total weight of the catalyst, more than 70 wt. The catalysts with silica gel or Jf-Al 2 O ,, ie with customary support components for customary catalysts, namely the catalysts d-12 and d-13, showed the same tendency as the described catalysts without a solid solution content. In this connection it should be pointed out that the catalysts d-12 and d-13 contained a solid solution at the beginning of the reaction, that the presence of the solid solution was no longer detectable after prolonged use as part of a reforming reaction (for example after 1000 hours). The reason for this disappearance of the solid solution is not fully understood, but there is no doubt that this disappearance in some way adversely affects the activity of the catalyst.
In der in den Tabellen XIII bis XVI für die Katalysatoren c-2, c-3, c-4, c-6, c-8, c-9, c-11, c-12, c-13, c-14, d-2, d-3, d-5, d-6, d-9, d-10 und d-11 geschilderten Weise, jedoch unter Modifizieren der Menge an Kupfer/ Chrom-Oxid oder Kupfer/Chrom/Mangan-Oxid im Bereich vonIn the table in Tables XIII to XVI for catalysts c-2, c-3, c-4, c-6, c-8, c-9, c-11, c-12, c-13, c-14 , d-2, d-3, d-5, d-6, d-9, d-10 and d-11 Manner, but modifying the amount of copper / chromium oxide or copper / chromium / manganese oxide in the range of
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O bis 25 g, wurden Katalysatoren cf-2, c'-3, c*-4, c'-6, c«-8, c«-9, c«-1.1, c'-12, c«-13, C»-14, di2, d'-3, df-5, d'-6, d!-9, d«-10 und d«-11 hergestellt. Jeweils 25 g der erhaltenen Katalysatoren wurden in einen Reformierreaktor eingefüllt und durch 10-stündige Reduktion in einem Wasserstoffgasstrom bei einer Temperatur von 5000C aktiviert. Hierauf wurde in den Reformierreaktor ein Naphthaausgangsmaterial mit einem IBP von 33 C, einem FBP von 1220C, einem spezifischen Gewicht d^5 von 0,675, einem Schwefelgehalt von 13,5 ppm sowie 6,04 Kohlenstoffatomen pro Molekül und 13,4 Wasserstoffatomen pro Molekül mit einer Geschwindigkeit von 80 g/std zusammen mit Dampf im Verhältnis H20/C (Mol/Atom) von 2,0 eingeleitet und dort kontinuierlich 200 std lang unter einem Reaktionsdruck von 70 g/cm #G und bei einer Reaktionstemperatur von 500°C dampfreformiert.O to 25 g, were catalysts c f -2, c'-3, c * -4, c'-6, c «-8, c« -9, c «-1.1, c'-12, c« - 13, C »-14, di2, d'-3, d f -5, d'-6, d ! -9, d «-10 and d« -11. In each case 25 g of the catalysts obtained were introduced into a reforming reactor and activated by reduction in a hydrogen gas stream at a temperature of 500 ° C. for 10 hours. Then a naphtha starting material with an IBP of 33 C, an FBP of 122 0 C, a specific gravity d ^ 5 of 0.675, a sulfur content of 13.5 ppm and 6.04 carbon atoms per molecule and 13.4 hydrogen atoms per was in the reforming reactor Molecule introduced at a rate of 80 g / h together with steam in the ratio H 2 0 / C (mol / atom) of 2.0 and there continuously for 200 h under a reaction pressure of 70 g / cm · G and at a reaction temperature of 500 ° C steam reformed.
Die Beziehung zwischen dem Gehalt an Kupfer/Chrom-Oxid oder Kupfer/Chrom/Mangan-Oxid in jedem Katalysator und der Umwandlungsgrad 200 std nach Beginn der Umsetzung (im Rahmen dieses Versuchs) geht aus den Figuren 1 bis 5 hervor. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß das vorliegende Beispiel zur Bewertung der Schwefelbeständigkeit der betreffenden Katalysatoren diente, indem ein relativ viel Schwefelverbindungen enthaltendes Naphthaausgangsmaterial verwendet wurde. Der Umwandlungsgrad wurde im vorliegenden Beispiel bewußt gesteuert, um, wie bei den vorherigen Beispielen, den Vergleich zu erleichtern. The relationship between the content of copper / chromium oxide or copper / chromium / manganese oxide in each catalyst and the degree of conversion 200 hours after the start of the reaction (in the context of this experiment) is evident from FIGS. 1 to 5. In this context, it should be noted that that the present example was used to evaluate the sulfur resistance of the catalysts in question by a relatively high sulfur compound containing naphtha feedstock was used. In this example, the degree of conversion was deliberately controlled in order to as with the previous examples, to make the comparison easier.
Aus den Figuren 1 bis 5 geht hervor, daß diejenigen Katalysatoren, deren Gehalt an Kupfer/Chrom-Oxid oder Kupfer/ Chrom/Mangan-Oxid, bezogen auf den Nickelanteil in metal-From Figures 1 to 5 it can be seen that those catalysts their content of copper / chromium oxide or copper / Chromium / manganese oxide, based on the nickel content in metal
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lischer Form, 5 bis 20, insbesondere 10 bis 20 Gew.-% beträgt, nicht nur eine ausgezeichnete Schwefelbeständigkeit, sondern auch eine langlanhaltende und stabile Aktivität bei Niedrigtemperatur-Dampf-Reformierungsverfahren aufweisen.Lischer form, 5 to 20, especially 10 to 20 wt. % , have not only excellent sulfur resistance, but also long-lasting and stable activity in low-temperature steam reforming processes.
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Claims (18)
(im Rahmen einer (wiedrigtemperatur-Dampf-) Reformierung), bei welchem man ein Kohlenwasserstoffe mit mindestens 2 Kohlenstoffatomen pro Molekül enthaltendes
Kohlenwasserstoffausgangsmaterial und auf eine Temperatur von 250° bis 6000C vorerhitzten Dampf in (mindestens) einen mit einem nickelhaltigen Katalysator gepackten Dampfreformierreaktor einführt und .das Kohlenwasserstoffmaterial unter einem Reaktionsdruck von
mindestens 1 Atmosphäre und bei einer Katalysatorbetttemperatur (im Reaktor) von 300° bis 600°C reformiert, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reformierung in
Gegenwart eines Nickel und Magnesium enthaltenden Katalysators mit einem Atomverhältnis Ni.:Mg von 0,05 bis 7,0 und einem Gehalt an einer festen Lösung aus Nickeloxid und Magnesiumoxid durchführt.1. Process for the production of a methane-containing gas
(in the context of a (low-temperature steam) reforming), in which one contains a hydrocarbon with at least 2 carbon atoms per molecule
Hydrocarbon feedstock and (at least) introducing to a temperature of 250 ° to 600 0 C preheated steam in a packed with a nickel-containing catalyst Dampfreformierreaktor and .the hydrocarbon material under a reaction pressure of
reformed at least 1 atmosphere and at a catalyst bed temperature (in the reactor) of 300 ° to 600 ° C, characterized in that the reforming is carried out in
In the presence of a catalyst containing nickel and magnesium with an atomic ratio Ni.:Mg of 0.05 to 7.0 and a content of a solid solution of nickel oxide and magnesium oxide.
Träger aufgetragenen-nickelhaltigen Katalysators durchführt, wobei der Träger aus einem anorganischen,: feuerfesten und mit den übrigen Katalysatorbestandteilen
während der Reformierung keine chemische Reaktion eingehenden Material besteht und, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, weniger als 70 Gew.-Jj ausmacht,2. The method according to claim 1, characterized in that the reforming in the presence of one on one
Carried out nickel-containing catalyst applied, the carrier made of an inorganic,: refractory and with the other catalyst components
there is no chemical reaction during the reforming process and, based on the total weight of the catalyst, is less than 70% by weight,
o6-Al20,-, SiC-, oC -Quarz- und/oder ZrO2-Träger aufgetragenen, Nickel und Magnesium enthaltenden Katalysators durchführt.3. The method according to claim 2, characterized in that the reforming in the presence of one on one
O6-Al 2 0, -, SiC-, oC -quartz and / or ZrO 2 carrier applied, nickel and magnesium-containing catalyst carries out.
arbeitet.9. The method according to claim 8, characterized in that at e:
is working.
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