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DE2401617C2 - Process for producing a methane-containing gas by low-temperature steam reforming - Google Patents

Process for producing a methane-containing gas by low-temperature steam reforming

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Publication number
DE2401617C2
DE2401617C2 DE19742401617 DE2401617A DE2401617C2 DE 2401617 C2 DE2401617 C2 DE 2401617C2 DE 19742401617 DE19742401617 DE 19742401617 DE 2401617 A DE2401617 A DE 2401617A DE 2401617 C2 DE2401617 C2 DE 2401617C2
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DE
Germany
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catalyst
nickel
catalysts
solid solution
temperature
Prior art date
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Application number
DE19742401617
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German (de)
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DE2401617A1 (en
Inventor
Yoshinori Yokohama Kanagawa Amemiya
Akio Yokohama Kanagawa Furuta
Tadashi Tokio/Tokyo Ishiguro
Satoru Shichiji
Manabu Kamakura Kanagawa Shimamura
Masami Toshikuni
Kunihiko Yokohama Kanagawa Uemoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JGC Corp
Original Assignee
JGC Corp
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Publication date
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Priority claimed from JP6871873A external-priority patent/JPS5328881B2/ja
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Publication of DE2401617A1 publication Critical patent/DE2401617A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE2401617C2 publication Critical patent/DE2401617C2/en
Expired legal-status Critical Current

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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01J23/84Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines methanhaltigen Gases im Rahmen einer Niedrigtemperatur-Dampf-Reformierung, bei welchem man ein Kohlenwasserstoff mit mindestens zwei Kohlenstoffatomen pro Molekül enthaltendes Kohlenwasserstoffausgangsmaterial und auf eine Temperatur von 250°C bis 600°C vorerhitzten Dampf in (mindestens) einen mit auf einen Träger aufgetragenen, wasserstoffaktivierten nickel- und magnesiumhaltigen Katalysator mit einer durch Calcinieren erzeugten festen Lösung aus Nickeloxid und Magnesiumoxid gepackten Dampfreformierreaktor einführt und das Kohlenwasserstoffmaterial unter einem Reaktionsdruck von mindestens 101325 Pa und bei einer Katalysatorbettemperatur (im Reaktor) von 300°C bis 600°C reformiert.The invention relates to a process for producing a methane-containing gas in a low-temperature steam reforming process in which a hydrocarbon starting material containing a hydrocarbon having at least two carbon atoms per molecule and steam preheated to a temperature of 250°C to 600°C are introduced into (at least) one steam reforming reactor packed with a supported, hydrogen-activated nickel- and magnesium-containing catalyst with a solid solution of nickel oxide and magnesium oxide produced by calcination, and the hydrocarbon material is reformed under a reaction pressure of at least 101325 Pa and at a catalyst bed temperature (in the reactor) of 300°C to 600°C.

Aus der FR-PS 20 94 210 sind Dampfreformierungskatalysatoren mit einer festen Lösung aus Nickeloxid und Magnesiumoxid und Schmelzzementkomponenten bekannt. Die feste Lösung aus Nickeloxid und Magnesiumoxid wird hierbei durch Calcinieren bei einer Temperatur von 800° bis 1300°C erzeugt. Bei derart hohen Calcinierungstemperaturen entstehen feste Lösungen, deren Nickelkomponente durch Reduktion nur schwierig zu aktivieren ist. Demgegenüber können die erfindungsgemäß eingesetzten Katalysatoren, deren feste Lösung aus Nickeloxid und Magnesiumoxid bei Temperaturen unter 800°C erzeugt wurde, bei weit geringeren Temperaturen (als die bekannten Katalysatoren) durch Wasserstoff aktiviert werden.Steam reforming catalysts with a solid solution of nickel oxide and magnesium oxide and fused cement components are known from FR-PS 20 94 210. The solid solution of nickel oxide and magnesium oxide is produced by calcination at a temperature of 800° to 1300°C. At such high calcination temperatures, solid solutions are formed whose nickel component is difficult to activate by reduction. In contrast, the catalysts used according to the invention, whose solid solution of nickel oxide and magnesium oxide was produced at temperatures below 800°C, can be activated by hydrogen at much lower temperatures (than the known catalysts).

Die Verwendung von α-Aluminiumoxid als Katalysatorträger ist zwar bereits aus der DE-OS 20 08 936 bekannt, die bekannten Katalysatoren gelangen jedoch im Rahmen einer Hochtemperatur-Dampfreformierung gasförmiger Kohlenwasserstoffe zur Bildung wasserstoffhaltiger Gase zum Einsatz. Aus der diesbezüglichen Eignung von α-Aluminiumoxid kann nicht auf eine Eignung als Träger für Nickel-Magnesiumoxidkatalysatoren mit einer festen Lösung aus NiO-MgO im Rahmen eines Niedrigtemperatur-Hochdruck-Dampfreformierungsverfahrens zur Herstellung methanhaltiger Gase geschlossen werden.The use of α- aluminum oxide as a catalyst support is already known from DE-OS 20 08 936, but the known catalysts are used in the context of high-temperature steam reforming of gaseous hydrocarbons to form hydrogen-containing gases. The suitability of α -aluminum oxide in this regard cannot be taken as a basis for the conclusion that it is suitable as a support for nickel-magnesium oxide catalysts with a solid solution of NiO-MgO in the context of a low-temperature, high-pressure steam reforming process for producing methane-containing gases.

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 therefore based on the object of creating a process for producing a methane-containing gas, in particular a methane-rich gas, by, for example, adiabatic steam reforming of hydrocarbon starting materials in the presence of a novel nickel catalyst, during which the catalytic properties of the nickel catalyst used are retained over a long period of time.

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren zur Herstellung eines methanhaltigen Gases der anfangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die Reformierung in Gegenwart des wasserstoffaktivierten, Nickel und Magnesium enthaltenden Katalysators mit einem Atomverhältnis Ni : Mg von 0,05 bis 7,0 und einem Gehalt an einer durch Calcinieren bei einer Temperatur von 350°C bis 800°C erzeugten festen Lösung aus Nickeloxid und Magnesiumoxid, der auf einen α-Al&sub2;O&sub3;, SiC-, α-Quarz- und/oder ZrO&sub2;-Träger aufgetragen ist, durchführt.This object is achieved according to the invention in the process for producing a methane-containing gas of the type mentioned at the beginning by carrying out the reforming in the presence of the hydrogen-activated 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 produced by calcination at a temperature of 350°C to 800°C, which is applied to an α- Al₂O₃, SiC , α-quartz and/or ZrO₂ carrier.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung dieses Verfahrens besteht darin, daß man das Kohlenwasserstoffausgangsmaterial und den Dampf in (mindestens) einen Dampfreformierreaktor im Verhältnis H&sub2;O/C (Mol/Atom) von 0,9 bis 5,0 einführt und daß man bei einem Reaktionsdruck von 981 kPa bis 9810 kPa (absolut) sowie bei einer Katalysatorbettemperatur von 400° bis 570°C arbeitet.An advantageous embodiment of this process consists in introducing the hydrocarbon feedstock and the steam into (at least) one steam reforming reactor in a ratio H₂O/C (mol/atom) of 0.9 to 5.0 and operating at a reaction pressure of 981 kPa to 9810 kPa (absolute) and at a catalyst bed temperature of 400° to 570°C.

Aus der FR-PS 20 94 210 sind Dampfreformierungskatalysatoren mit einer festen Lösung aus Nickeloxid und Magnesiumoxid und Schmelzzementkomponenten bekannt. Die feste Lösung aus Nickeloxid und Magnesiumoxid wird hierbei durch Calcinieren bei einer Temperatur von 800° bis 1300°C erzeugt. Bei derart hohen Calcinierungstemperaturen entstehen feste Lösungen, deren Nickelkomponente durch Reduktion nur schwierig zu aktivieren ist. Demgegenüber können die erfindungsgemäß eingesetzten Katalysatoren, deren feste Lösung aus Nickeloxid und Magnesiumoxid bei Temperaturen unter 800°C erzeugt wurde, bei weit geringeren Temperaturen (als die bekannten Katalysatoren) durch Wasserstoff aktiviert werden.Steam reforming catalysts with a solid solution of nickel oxide and magnesium oxide and fused cement components are known from FR-PS 20 94 210. The solid solution of nickel oxide and magnesium oxide is produced by calcination at a temperature of 800° to 1300°C. At such high calcination temperatures, solid solutions are formed whose nickel component is difficult to activate by reduction. In contrast, the catalysts used according to the invention, whose solid solution of nickel oxide and magnesium oxide was produced at temperatures below 800°C, can be activated by hydrogen at much lower temperatures (than the known catalysts).

Als Kohlenwasserstoffausgangsmaterial mit mindestens zwei Kohlenstoffatomen pro Molekül kann man im Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung Raffinerieabgase, leichtes Erdgas (LPG), Leichtbenzin, Schwerbenzin, Kerosin und dergleichen verwenden. Diese Kohlenwasserstoffausgangsmaterialien werden zusammen mit Dampf im Mischungsverhältnis Dampf zu Kohlenwasserstoffen (H&sub2;O/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 hydrocarbon feedstock with at least two carbon atoms per molecule, refinery exhaust gases, light natural gas (LPG), light gasoline, heavy gasoline, kerosene and the like. These hydrocarbon feedstocks are introduced into one or more reactors together with steam in a mixing ratio of steam to hydrocarbons (H₂O/C, ie number of moles of steam relative to one carbon atom in the hydrocarbon feedstock) of suitably 0.9 to 5.0.

Die im Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendbaren Katalysatoren können wie folgt wiedergegeben werden: Ni-feste Lösung aus Nickeloxid und Magnesiumoxid (im folgenden als NiO-MgO wiedergegeben)-Träger 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 usable in the process according to the invention can be represented as follows: Ni-solid solution of nickel oxide and magnesium oxide (hereinafter referred to as NiO-MgO) support at a time when the catalyst in question has been activated by reduction (NiO and/or MgO can also be present in a form other than in the form of a solid solution) and wherein the MgO is an active magnesium oxide capable of accelerating the low-temperature steam reforming in question.

Beispiele für bei den Katalysatoren (b) und (d) verwendbare Trägermaterialien sind anorganische, feuerfeste Träger, die mit den übrigen Katalysatorbestandteilen, nämlich dem Nickelbestandteil und dem Magnesiumoxidbestandteil, während der Reformierungsreaktion keine chemische Reaktion eingehen, z. B. α-Al&sub2;O&sub3;, SiC, α-Quarz, ZrO&sub2; und dergleichen. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß als Träger von üblichen Katalysatoren für Niedrigtemperatur-Dampf-Reformierungsreaktionen bekannte Materialien, wie γ-Al&sub2;O&sub3;, Silikagel, Kaolin und dergleichen, als Träger für die erfindungsgemäßen Katalysatoren ungeeignet sind.Examples of support materials usable for the catalysts (b) and (d) are inorganic refractory supports which do not undergo chemical reaction with the other catalyst components, namely the nickel component and the magnesium oxide component, during the reforming reaction, for example, α -Al₂O₃, SiC, α -quartz, ZrO₂ and the like. In this connection, it should be noted that materials known as supports of conventional catalysts for low-temperature steam reforming reactions, such as γ- Al₂O₃, silica gel, kaolin and the like, are unsuitable as supports for the catalysts of the invention.

Die Verwendung von α-Aluminiumoxid als Katalysatorträger ist zwar bereits aus der DE-OS 20 08 936 bekannt, die bekannten Katalysatoren gelangen jedoch im Rahmen einer Hochtemperatur- Dampfreformierung gasförmiger Kohlenwasserstoffe zur Bildung wasserstoffhaltiger Gase zum Einsatz. Aus der diesbezüglichen Eignung von α-Aluminiumoxid kann nicht auf eine Eignung als Träger für Nickel-Magnesiumoxidkatalysatoren mit einer festen Lösung aus NiO-MgO im Rahmen eines Niedrigtemperatur-Hochdruck- Dampfreformierungsverfahrens zur Herstellung methanhaltiger Gase geschlossen werden.The use of α- aluminum oxide as a catalyst support is already known from DE-OS 20 08 936, but the known catalysts are used in the context of high-temperature steam reforming of gaseous hydrocarbons to form hydrogen-containing gases. The suitability of α- aluminum oxide in this regard cannot be used to conclude that it is suitable as a support for nickel-magnesium oxide catalysts with a solid solution of NiO-MgO in the context of a low-temperature, high-pressure steam reforming process for producing methane-containing gases.

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 CuKα - obwohl entsprechend dem Verhältnis Ni : Mg schwankend - immer zwischen dem Peak von MgO und dem Peak von NiO.The term "solid solution" here and in the following means the same as it usually means in inorganic chemistry. Such a solid solution can be analyzed by X-ray diffraction and the like. For example, in the case of X-ray diffraction analysis with CuK α, the peak of the NiO-MgO solid solution - although varying according to the Ni:Mg ratio - always lies 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-Reformierungsreaktionen, beim Calcinieren bei Temperaturen im Bereich von 700° bis 1200°C, insbesondere im Bereich von 1000° bis 1200°C, infolge teilweiser Oxidation 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.Now, it is generally known that in catalyst compositions containing a nickel component and a magnesium oxide component for use in high-temperature steam reforming reactions, a solid solution of nickel oxide and magnesium oxide is readily formed as a result of partial oxidation upon calcination at temperatures in the range of 700° to 1200°C, particularly in the range of 1000° to 1200°C. However, since a catalyst obtained in this way in the form of a solid solution has poor activity and its activity deteriorates greatly over time, it has hitherto been considered necessary, with a view to further using such catalysts in a variety of reactions, to convert the nickel oxide contained therein in the form of a solid solution into metallic nickel in advance by subjecting the catalyst in question to sufficient reduction treatment with gaseous hydrogen and the like.

Im Gegensatz dazu ist es bei den erfindungsgemäß verwendeten nickelhaltigen Katalysatoren zwingend erforderlich, daß die betreffende feste Lösung auch noch 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-Reformierungsverfahrens gemäß der Erfindung verwendet werden. Insbesondere bei hohen Drücken im Bereich von 4905 bis 9810 kPa (absolut) 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 Atomverhältnis 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.In contrast, in the case of the nickel-containing catalysts used in accordance with the invention, it is imperative that the solid solution in question is still present at a time after activation (of the catalyst) by reduction treatment. Such nickel-containing catalysts containing a solid solution can be used in a highly 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 4905 to 9810 kPa (absolute), they can fully develop their valuable properties, i.e. their high activity and high stability. The atomic ratio of nickel to magnesium in the catalysts usable in accordance with the invention is 0.05 to 7.0. In contrast to the above-mentioned proposal to use nickel- and magnesium-containing catalysts with an atomic ratio Ni:Mg of 0.5 to 5.0, a wider range for the atomic ratio Ni:Mg can be maintained in the catalysts used in accordance with the invention, since all or most of the magnesium oxide contained therein has been converted into a solid solution.

Wenn das Atomverhältnis Ni : 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 Ni:Mg atomic ratio is less than 0.05, sufficient catalytic activity at low temperature cannot be expected. If the Ni:Mg atomic ratio exceeds 7.0, carbonaceous material will be deposited on the catalyst surface as the reforming reaction progresses, thereby impairing its catalytic activity.

Die Gründe, warum die Anwesenheit einer festen Lösung in den 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:

  • 1. Da das Magnesiumoxid, welches das einen Reaktionsteilnehmer bildende H&sub2;O-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.
  • 2. Ein eine feste Lösung enthaltender Katalysator entfaltet gegenüber H&sub2;O 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 H&sub2;O nicht wesentlich. Bei Verwendung eines Katalysators mit einer festen Lösung führt eine Erhöhung des Partialdrucks von H&sub2;O 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.

The reasons why the presence of a solid solution in the catalysts used in low-temperature steam reforming processes according to the invention is advantageous, in contrast to previous ideas, are not yet fully understood. However, the two factors described below certainly contribute to this:
  • 1. Since the magnesium oxide, which is intended to activate the H₂O molecule constituting a reactant and is present together with the metallic nickel constituting the active ingredient, is already in the form of a solid solution, no appreciable crystallite growth takes place during the steam reforming reaction, especially the steam reforming reaction carried out under high pressure. This is due to the stability of the solid solution.
  • 2. A catalyst containing a solid solution exhibits a stronger activity toward H₂O than a catalyst not containing a solid solution. When a catalyst without a solid solution is used, the reaction rate does not increase significantly even if the partial pressure of H₂O is increased. When a catalyst containing a solid solution is used, increasing the partial pressure of H₂O dramatically increases the reaction rate, so a catalyst containing a solid solution is very useful in a high-pressure steam reforming reaction.

Für die Herstellung der erfindungsgemäß verwendbaren Katalysatoren eignet sich grundsätzlich jedes übliche Verfahren, sofern die erhaltenen Katalysatoren die angegebenen Erfordernisse erfüllen.In principle, any conventional process is suitable for producing the catalysts which can be used according to the invention, provided that the catalysts obtained meet the stated requirements.

Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemäß verwendbaren Katalysatoren sind beispielsweise:Processes for the preparation of catalysts which can be used according to the invention are, for example:

1. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators durch Mitfällung1. Process for the preparation of a catalyst by coprecipitation

Durch Vermischen einer wäßrigen Lösung eines Nickelsalzes, einer wäßrigen Lösung eines Magnesiumsalzes und einer wäßrigen Lösung einer Alkalimetallverbindung unter Beachtung eines Atomverhältnisses Ni : Mg von 0,05 bis 7,0 und eines Trägergehalts von unter 70 Gew.-% wird ein Niederschlag aus Nickel- und Magnesiumhydroxid oder basischen Nickel- und Magnesiumcarbonaten hergestellt. Nach einer Alterung des Niederschlags während eines längeren Rührens der Suspension wird der Niederschlag abfiltriert und gewaschen. Er wird dann getrocknet und unter Mithilfe eines zugemischten Formhilfsmittels zu Tabletten einer Größe von 0,5×20 mm ausgeformt. Diese werden dann bei einer geeigneten Temperatur calciniert, wobei ein nickelhaltiger Katalysator mit einer festen Lösung aus Nickeloxid und Magnesiumoxid erhalten wird.By mixing an aqueous solution of a nickel salt, an aqueous solution of a magnesium salt and an aqueous solution of an alkali metal compound, taking into account an atomic ratio Ni:Mg of 0.05 to 7.0 and a carrier content of less than 70% by weight, a precipitate of nickel and magnesium hydroxide or basic nickel and magnesium carbonates is produced. After aging the precipitate during prolonged stirring of the suspension, the precipitate is filtered off and washed. It is then dried and formed into tablets of a size of 0.5 x 20 mm with the aid of an admixed molding aid. These are then calcined at a suitable temperature to obtain a nickel-containing catalyst with a solid solution of nickel oxide and magnesium oxide.

Zum Auftragen des Katalysators auf einen Träger wird dieser dem Lösungsgemisch in einer Menge von weniger als 70 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Katalysator, zugesetzt und das Ganze dann in der geschilderten Weise aufgearbeitet.To apply the catalyst to a support, it is added to the solution mixture in an amount of less than 70 wt.%, based on the total amount of catalyst, and the whole is then worked up in the manner described.

2. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators durch Niederschlagsarbeit2. Process for the preparation of a catalyst by precipitation work

Ein aktives MgO-Pulver 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 gemischt, wobei ein Niederschlag von Nickelhydroxid oder basischem Nickelcarbonat ausfällt und sich auf der MgO-Oberfläche ablagert. Der gesamte Niederschlag wird dann abfiltriert und in der unter 1. beschriebenen Weise aufgearbeitet. Der so erhaltene Niederschlag wird getrocknet, geformt und calciniert, wobei ein nickelhaltiger Katalysator mit einer festen Lösung aus Nickeloxid und Magnesiumoxid erhalten wird.An active MgO powder and corresponding solutions of nickel and alkali metal compounds as in the process described under 1. are mixed, taking into account an atomic ratio Ni:Mg in the finished catalyst of 0.05 to 7.0, whereby a precipitate of nickel hydroxide or basic nickel carbonate is deposited on the MgO surface. The entire precipitate is then filtered off and worked up in the manner described under 1. The precipitate thus obtained is dried, shaped and calcined, whereby a nickel-containing catalyst with a solid solution of nickel oxide and magnesium oxide is obtained.

Zum Auftragen des Katalysators auf einen Träger wird dieser mit dem Niederschlag nach dem Filtrieren und Waschen vereinigt.To apply the catalyst to a support, the support is combined with the precipitate after filtration and washing.

3. Herstellung eines Katalysators nach einem Naßmischverfahren3. Preparation of a catalyst by a wet mixing process

Dieselben Lösungen von Nickel- und Alkalimetallverbindungen wie bei dem unter 1. beschriebenen Verfahren werden gemischt, wobei ein Nickelhydroxid oder basisches Nickelcarbonat ausfällt. Der erhaltene Niederschlag wird dann in der unter 1. geschilderten Weise aufgearbeitet. Daraufhin wird er mit aktivem MgO-Pulver in einer solchen Menge gemischt, daß das Atomverhältnis Ni : Mg im fertigen Katalysator zwischen 0,05 und 7,0 liegt.The same solutions of nickel and alkali metal compounds as in the process described under 1 are mixed, whereby a nickel hydroxide or basic nickel carbonate precipitates. The precipitate obtained is then worked up in the manner described under 1. It is then mixed with active MgO powder in such an amount that the Ni:Mg atomic ratio in the finished catalyst is between 0.05 and 7.0.

Zum Auftragen des Katalysators auf einen Träger wird dieser mit der Mischung aus Niederschlag und MgO-Pulver vereinigt und das Ganze dann in der geschilderten Weise aufgearbeitet.To apply the catalyst to a carrier, it is combined with the mixture of precipitate and MgO powder and the whole is then processed in the manner described.

4. Herstellung eines Katalysators durch Auftragsarbeit4. Manufacturing a catalyst by contract work

Bei der Herstellung einer Katalysatormasse nach einem der unter 1., 2. und 3. beschriebenen Verfahren wird diese 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.When preparing a catalyst mass according to one of the processes described under 1., 2. and 3., it is either immersed in an aqueous solution of a nickel salt or mixed with the precipitate of the hydroxides or basic carbonates of nickel and magnesium obtained in the process described under 1. The mixture obtained is then dried again, shaped and calcined, whereby a catalyst containing nickel and magnesium oxide is obtained with a nickel component which can be easily converted into metallic nickel by reduction and a content of a solid solution.

CalcinierungsbedingungenCalcination conditions

Bei hohen Calcinierungstemperaturen und langen Calcinierungszeiten erhält man 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.At high calcination temperatures and long calcination times, a solid solution is easily obtained. However, with excessive calcination, the finished catalyst becomes almost impossible to reduce, 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 Nickelsalz und einem Magnesiumsalz 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 700°C.When producing a catalyst according to the process described under 4., no problems of this kind arise. When producing a catalyst according to one of the processes described under 1., 2. and 3., the mixing state between a nickel salt and a magnesium salt becomes worse during the implementation of the process in question, so that higher temperatures or longer calcination times are required for correct calcination. Furthermore, catalysts produced according to the process described under 1. require calcination temperatures of over 700°C, depending on the starting salts and the precipitation conditions.

Die bei der Herstellung von Katalysatoren nach den unter 1. bis 4. beschriebenen Verfahren einzuhaltenden Calcinierungstemperaturen sollten zweckmäßigerweise im Bereich von 350° bis 800°C, vorzugsweise von 600° bis 800°C, liegen.The calcination temperatures to be observed in the preparation of catalysts by the processes described under 1. to 4. should expediently be in the range from 350° to 800°C, preferably from 600° to 800°C.

Das Niedrigtemperatur-Dampf-Reformierungsverfahren gemäß der Erfindung wird gestartet, wenn ein nach einem der unter 1. bis 4. geschilderten Verfahren hergestellter Nickel/Magnesiumoxid-Katalysator in (mindestens) einen Dampfreformierreaktor eingefüllt und durch Hindurchleiten von Wasserstoff als reduzierendem Gasstrom bei einer Temperatur von 300° bis 600°C, vorzugsweise 400° bis 500°C, aktiviert worden ist.The low-temperature steam reforming process according to the invention is started when a nickel/magnesium oxide catalyst prepared according to one of the processes described under 1. to 4. is introduced into (at least) a steam reforming reactor and activated by passing hydrogen as a reducing gas stream at a temperature of 300° to 600°C, preferably 400° to 500°C.

Wenn der Katalysator vollständig aktiviert ist, wird die Wasserstoffzufuhr abgestellt, worauf ein Gemisch aus dem jeweiligen Kohlenwasserstoffausgangsmaterial und Dampf im Mischungsverhältnis (H&sub2;O/C - Mol/Atom) von vorzugsweise 0,9 bis 5,0 nach erfolgter Vorerhitzung auf eine Temperatur von 250° bis 600°C durch das Katalysatorbett geleitet und dort bei einer Temperatur von 300° bis 600°C, vorzugsweise von 400° bis 570°C, zu einem methanhaltigen Gas dampfreformiert wird.When the catalyst is fully activated, the hydrogen supply is shut off, whereupon a mixture of the respective hydrocarbon starting material and steam in a mixing ratio (H₂O/C - mole/atom) of preferably 0.9 to 5.0 is passed through the catalyst bed after preheating to a temperature of 250° to 600°C and is steam reformed there at a temperature of 300° to 600°C, preferably 400° to 570°C, to a methane-containing gas.

Das hierbei gebildete, methanhaltige Gas enthält in der Regel, bezogen auf Trockengewicht, mehr als 40% Methan nebst gasförmigen Begleitstoffen, wie Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid.The methane-containing gas formed in this process usually contains, based on dry weight, more than 40% methane plus accompanying gaseous 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 feeding the gas stream emerging from the reactor(s) to at least one methanation reactor for methanation of the carbon oxides contained in the gas stream. The methane-containing gas obtained is primarily suitable as a heating gas.

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.

Zum besseren Vergleich wurden die Versuche der folgenden Beispiele 1 bis 4 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 in the following examples 1 to 4 were carried out under the same conditions (explained in more detail below). Of course, other conditions can also be used, provided the desired result is achieved.

Zunächst wurden sämtliche der gemäß den Vorschriften der folgenden Beispiele hergestellten Katalysatoren durch 10stündige Reduktion in einem 500°C heißen Wasserstoffgasstrom aktiviert. Nachdem 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 33°C, einem FBP von 122°C, einem spezifischen Gewicht d&sub4;¹&sup5; 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/st zusammen mit auf 500°C vorerhitztem Dampf im Verhältnis H&sub2;O : C (Mol/Atom) von 2,0 geleitet und bei einer Reaktionstemperatur von 500°C und einem Reaktionsdruck von 6867 kPa (absolut) ("H") bzw. 981 kPa (absolut) ("N") dampfreformiert. Hierbei wurde die ursprüngliche Aktivität jeden Katalysators bestimmt.Firstly, all of the catalysts prepared according to the instructions in the following examples were activated by reduction for 10 hours in a stream of hydrogen gas at 500°C. After 1 g of each of the activated catalysts had been introduced into a reactor, a mixture of naphtha with an IBP of 33°C, an FBP of 122°C, a specific gravity d 4;¹⁵ 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/st together with steam preheated to 500°C in a H₂O:C (mol/atom) ratio of 2.0 and steam reformed at a reaction temperature of 500°C and a reaction pressure of 6867 kPa (absolute) ("H") and 981 kPa (absolute) ("N"), respectively. The initial activity of each catalyst was determined.

Ferner wurden 25 cm³ 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 500stündige Dampfreformierung erfolgte unter denselben Bedingungen wie sie bei der Bestimmung der ursprünglichen Aktivität der Katalysatoren eingehalten wurden. Nun wurde ein Teil der Katalysatoren aus den betreffenden Reaktionsrohren entnommen und zur Bestimmung der Eigenschaften verwendet. Der Rest sämtlicher Katalysatoren wurde erneut in die Reaktionsrohre eingefüllt und zu einer weiteren 500stündigen Dampfreformierung unter den angegebenen Bedingungen verwendet. Hierauf wurden sämtliche Katalysatoren aus den Reaktionsrohren entnommen. Ein Teil sämtlicher Katalysatoren dient als Probe zur Bestimmung der Eigenschaften. 1 g sämtlicher Katalysatoren wurde wiederum in Reaktoren eingefüllt, um die katalytische Aktivität nach 1000stündiger Verwendung unter denselben Bedingungen, wie sie bei der Bestimmung der ursprünglichen Aktivität eingehalten wurde, zu ermitteln.Further, 25 cm3 of all activated catalysts were charged into a pressure reaction tube and the same naphtha feedstock (as used in determining the initial activity of the catalysts) was fed thereto at a rate of 30 g/hr. Steam reforming was carried out for 500 hours under the same conditions as those used in determining the initial activity of the catalysts. A portion of the catalysts was then removed from the respective reaction tubes and used for property determination. The rest of all catalysts were again charged into the reaction tubes and used for another 500 hours of steam reforming under the same conditions. Then all catalysts were removed from the reaction tubes. A portion of all catalysts was used as a sample for property determination. 1 g of all catalysts was again charged into reactors to determine the catalytic activity after 1000 hours of use under the same conditions as those used in determining the initial activity.

Die Bestimmung der "Eigenschaften" diente dazu, durch Röntgenstrahlenbeugung das Kristallitwachstum zu ermitteln. Die Messung der ursprünglichen Aktivität und die Bestimmung der Aktivität nach 1000stündiger 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 were 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 evaluated based on 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 bei einer Temperatur von 500°C gefahren.To facilitate comparison, the experiments to determine the catalytic activity were carried out by controlling the conversion during steam reforming at a temperature of 500°C.

Im Falle, daß die Dampfreformierung unter solchen Bedingungen erfolgte, daß eine 100%ige Umwandlung des Ausgangskohlenwasserstoffmaterials (Naphtha) erreicht wurde, d. h. im Falle, daß die Katalysatormenge relativ zum eingespeisten Ausgangsmaterial über eine gegebene Menge hinaus erhöht wurde, besaß das gebildete Gas im Trockenzustand am Reaktorauslaß etwa folgende Zusammensetzung:In the case where the steam reforming was carried out under conditions such that 100% conversion of the starting hydrocarbon material (naphtha) was achieved, i.e. in the case where the amount of catalyst relative to the feedstock was increased beyond a given amount, the gas formed in the dry state at the reactor outlet had approximately the following composition:

Bei der Dampfreformierung unter einem Reaktionsdruck von 6867 kPa (absolut) ("H")
CH&sub4; etwa 65 Vol.-%; H&sub2; etwa 12,5 Vol.-%
CO etwa 0,5 Vol.-%; CO&sub2; etwa 22 Vol.-%
During steam reforming under a reaction pressure of 6867 kPa (absolute) ("H")
CH₄ about 65 vol.%; H₂ about 12.5 vol.%
CO about 0.5 vol.%; CO₂ about 22 vol.%

Bei der Dampfreformierung unter einem Reaktionsdruck von 981 kPa (absolut) ("N")
CH&sub4; etwa 56 Vol.-%; H&sub2; etwa 21 Vol.-%
CO etwa 1 Vol.-%; CO&sub2; etwa 22 Vol.-%
During steam reforming under a reaction pressure of 981 kPa (absolute) ("N")
CH₄ about 56 vol.%; H₂ about 21 vol.%
CO about 1 vol.%; CO₂ about 22 vol.%

Beispiel 1example 1

Wurden die nach dem unter 1. beschriebenen Verfahren bei den in der folgenden Tabelle II unter "A" zusammengefaßten Bedingungen hergestellten verschiedenen Katalysatoren bei den geschilderten Versuchen eingesetzt, wurden die in der folgenden Tabelle II unter "B" zusammengefaßten Ergebnisse erhalten. Als Träger wurde SiC verwendet. Tabelle I &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz30&udf54; Tabelle I (Fortsetzung) &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz30&udf54;&udf53;vu10&udf54;When the various catalysts prepared according to the process described under 1. were used in the described experiments under the conditions summarized in Table II below under "A", the results summarized in Table II below under "B" were obtained. SiC was used as the carrier. Table I &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz30&udf54; Table I (continued) &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz30&udf54;&udf53;vu10&udf54;

Aus Absatz "B" von Tabelle I geht hervor, daß auch 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.From paragraph "B" of Table I it is clear that even in the case of a catalyst with a support portion, a solid solution could be obtained. Such a solid The catalysts containing the solution were very stable. In the case where the proportion of the support in the catalyst was 80 wt.%, not only was the initial activity insufficient, but also the stability was very poor.

Beispiel 2Example 2

Wurden die nach dem unter 2. beschriebenen Verfahren bei den in der folgenden Tabelle II unter "A" zusammengefaßten Bedingungen hergestellten verschiedenen Katalysatoren bei den geschilderten Versuchen eingesetzt, wurden die in der folgenden Tabelle II unter "B" zusammengefaßten Ergebnisse erhalten. Als Trägerbestandteil wurde α-Al&sub2;O&sub3; verwendet. Tabelle II &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz37&udf54; &udf53;vu10&udf54;When the various catalysts prepared according to the process described under 2. under the conditions summarized in Table II below under "A" were used in the experiments described, the results summarized in Table II below under "B" were obtained. α- Al₂O₃ was used as the carrier component. Table II &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz37&udf54;&udf53;vu10&udf54;

Aus Absatz "A" von Tabelle II 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.As can be seen from paragraph "A" of Table II, a solid solution could be prepared even if the preparation conditions were slightly modified, provided that the preparation conditions such as the calcination temperature and the like were appropriately selected. The catalysts containing a solid solution obtained thereby had a very stable activity.

Beispiel 3Example 3

In den Beispielen 1 und 2 wurden SiC und α-Al&sub2;O&sub3; 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 III angegebenen Bedingungen hergestellt. Die in Absatz "B" von Tabelle III 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. Tabelle III &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz33&udf54; Tabelle III (Fortsetzung) &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz33&udf54;&udf53;vu10&udf54;In Examples 1 and 2, SiC and α- Al₂O₃ were used as the carrier component. In the present example, experiments were carried out using other carrier components. The catalysts using these carrier components were prepared under the conditions given in paragraph "A" of Table III. The property "MgO efflux ratio" given in paragraph "B" of Table III represents the numerical value obtained by determining the weight ratio of MgO effluxed into the water from each of an unused catalyst and a catalyst used for 1000 hours after suspension in water into which gaseous carbon dioxide was continuously introduced at a pressure of 60 mm H2O and multiplying the weight ratio by 100. Table III &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz33&udf54; Table III (continued) &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz33&udf54;&udf53;vu10&udf54;

Als Trägermaterialien wurden die in der folgenden Zusammenstellung aufgeführten Träger verwendet. °=c:130&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz12&udf54; &udf53;vu10&udf54;The carrier materials used were those listed in the following compilation. °=c:130&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz12&udf54;&udf53;vu10&udf54;

Wie aus Absatz "B" von Tabelle III 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 is clear from paragraph "B" of Table III, catalysts b-16, b-17, b-18 and b-19 containing an inert carrier usable in the present invention exhibited a minor crystallite growth, a high MgO efflux ratio and a very stable catalytic activity in the process of the present invention. On the other hand, catalysts b-20 and b-21 did not have such favorable properties despite containing a solid solution.

Beispiel 4Example 4

Es wurden energetische Untersuchungen durchgeführt, um den bevorzugten Bereich des Atomverhältnisses des Nickelbestandteils zu dem Magnesiumoxidbestandteil (Ni/Mg) in den erfindungsgemäß verwendbaren Nickel und Magnesiumoxid enthaltenden Katalysatoren zu ermitteln. Hierbei wurden die in der folgenden Tabelle IV angegebenen Ergebnisse erhalten.Energetic studies were conducted to determine the preferred range of the atomic ratio of the nickel component to the magnesium oxide component (Ni/Mg) in the nickel and magnesium oxide containing catalysts useful in the present invention. The results given in Table IV below were obtained.

Die Katalysatoren 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 Na&sub2;CO&sub3; 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.-% Nickeloxid zu imprägnieren. Hierbei wurden Katalysatoren mit dem entsprechenden Verhältnis der Bestandteile erhalten.The catalysts b-22 and b-23 were prepared by first preparing a solid solution with an atomic ratio Ni:Mg of 0.15 according to the method described under 1., then suspending the resulting solid solution in an aqueous magnesium nitrate solution in such a way that the weight ratio of solid solution to MgO (originating from the magnesium nitrate) of 3:7 was achieved, then a precipitate was precipitated by adding Na₂CO₃ to the resulting suspension and then the precipitate after drying, it was immersed in an aqueous nickel sulfate solution to impregnate it with 1 or 3 wt.% nickel oxide. Catalysts with the corresponding 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.The catalysts described can also be prepared directly by the process described under 1. However, in the catalysts prepared in this way, the atomic ratio Ni:Mg is so low that the peak of the solid solution content in the catalysts cannot be easily determined using the X-ray diffraction equipment currently in use. In the present case, however, the catalysts were prepared in the manner described above.

Die Katalysatoren b-24 und b-25 von Tabelle IV wurden nach dem unter 1. beschriebenen Verfahren hergestellt. Die anderen Herstellungsbedingungen sind in Absatz "A" von Tabelle IV angegeben. Tabelle IV &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz32&udf54; &udf53;vu10&udf54;Catalysts b-24 and b-25 of Table IV were prepared according to the procedure described in 1. The other preparation conditions are given in paragraph "A" of Table IV. Table IV &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz32&udf54;&udf53;vu10&udf54;

Aus Tabelle IV geht hervor, daß der Katalysator b-22, dessen Atomverhältnis Ni : Mg weniger als 0,05 betrug, sowohl eine schlechte Anfangsaktivität als auch eine schlechte Stabilität aufwies und trotz der vermutlichen Anwesenheit einer festen Lösung als Dampfreformierungskatalysator ungeeignet war. Der Katalysator b-25, dessen Atomverhältnis Ni : Mg über 7,0 lag, war hinsichtlich seiner Anfangsaktivät in etwa zufriedenstellend, zeigt jedoch eine Neigung zu einer sehr schlechten Stabilität. Der Katalysator b-23, dessen Atomverhältnis Ni : Mg auf über etwa 0,05 eingestellt worden war, zeigt zwar keine besonders gute Anfangsaktivität, er besaß jedoch eine überragende Stabilität. Sein Leistungsvermögen in der Praxis war zufriedenstellend. Der Katalysator b-24, dessen Atomverhältnis Ni : Mg auf unter etwa 7,0 eingestellt worden war, zeigt eine hervorragende Anfangsaktivität und eine zufriedenstellende Stabilität.From Table IV, it is apparent that catalyst b-22, whose Ni:Mg atomic ratio was less than 0.05, had both poor initial activity and poor stability and was unsuitable as a steam reforming catalyst despite the presumed presence of a solid solution. Catalyst b-25, whose Ni:Mg atomic ratio was above 7.0, was approximately satisfactory in its initial activity but tended toward very poor stability. Catalyst b-23, whose Ni:Mg atomic ratio was adjusted to above about 0.05, did not show particularly good initial activity but had superior stability. Its practical performance was satisfactory. Catalyst b-24, whose Ni:Mg atomic ratio was adjusted to below about 7.0, showed excellent initial activity and satisfactory stability.

Zum Vergleich mit den in den vorstehenden Beispielen dargestellten Meßergebnissen wurden entsprechende Versuche mit aus der FR-PS 20 94 210 bekannten Katalysatoren durchgeführt. Die verwendeten Katalysatoren wiesen den gleichen Gehalt an Ni und Mg auf wie die Katalysatoren b-15 und b-15a; sie enthielten jedoch zusätzlich Tonerde-Zement und wurden bei Temperaturen oberhalb 800°C calciniert. Tabelle V &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz21&udf54; &udf53;vu10&udf54;For comparison with the measurement results presented in the above examples, corresponding tests were carried out with catalysts known from FR-PS 20 94 210. The catalysts used had the same Ni and Mg content as the catalysts b-15 and b-15a; however, they also contained alumina cement and were calcined at temperatures above 800°C. Table V &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz21&udf54;&udf53;vu10&udf54;

Wie der Vergleich mit den Katalysatoren b-15 und b-15a ergibt, zeigen sich bei diesen erheblich höhere Umwandlungswerte als bei den bekannten Katalysatoren mit dem jeweils gleichen Gehalt an NiO+MgO und dem gleichen Ni/Mg- Atomverhältnis.As the comparison with the catalysts b-15 and b-15a shows, these show considerably higher conversion values than the known catalysts with the same content of NiO+MgO and the same Ni/Mg atomic ratio.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung eines methanhaltigen Gases (im Rahmen einer (Niedrigtemperatur-Dampf-)Reformierung), bei welchem man ein Kohlenwasserstoff mit mindestens zwei Kohlenstoffatomen pro Molekül enthaltendes Kohlenwasserstoffausgangsmaterial und auf eine Temperatur von 250°C bis 600°C vorerhitzten Dampf in (mindestens) einen mit auf einen Träger aufgetragenen, wasserstoffaktivierten nickel- und magnesiumhaltigen Katalysator mit einer durch Calcinieren erzeugten festen Lösung aus Nickeloxid und Magnesiumoxid gepackten Dampfreformierreaktor einführt und das Kohlenwasserstoffmaterial unter einem Reaktionsdruck von mindestens 101325 Pa und bei einer Katalysatorbettemperatur (im Reaktor) von 300°C bis 600°C reformiert, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reformierung in Gegenwart des wasserstoffaktivierten, Nickel und Magnesium enthaltenden Katalysators mit einem Atomverhältnis Ni : Mg von 0,05 bis 7,0 und einem Gehalt an einer durch Calcinieren bei einer Temperatur von 350°C bis 800°C erzeugten festen Lösung aus Nickeloxid und Magnesiumoxid, der auf einen α-Al&sub2;O&sub3;, SiC-, α-Quarz- und/oder ZrO&sub2;-Träger aufgetragen ist, durchführt. 1. A process for producing a methane-containing gas (as part of a (low-temperature steam) reforming), in which a hydrocarbon starting material containing a hydrocarbon with at least two carbon atoms per molecule and steam preheated to a temperature of 250°C to 600°C are introduced into (at least) one steam reforming reactor packed with a hydrogen-activated nickel- and magnesium-containing catalyst applied to a carrier with a solid solution of nickel oxide and magnesium oxide produced by calcining, and the hydrocarbon material is reformed under a reaction pressure of at least 101325 Pa and at a catalyst bed temperature (in the reactor) of 300°C to 600°C, characterized in that the reforming is carried out in the presence of the hydrogen-activated nickel- and magnesium-containing catalyst with an atomic ratio Ni:Mg of 0.05 to 7.0 and a content of a catalyst obtained by calcining at a temperature of 350°C to 800°C produced solid solution of nickel oxide and magnesium oxide, which is coated on an α- Al₂O₃, SiC, α -quartz and/or ZrO₂ support. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, weniger als 70 Gew.-% ausmacht. 2. Process according to claim 1, characterized in that the support accounts for less than 70% by weight based on the total weight of the catalyst. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Kohlenwasserstoffausgangsmaterial und den Dampf in (mindestens) einen Dampfreformierreaktor im Verhältnis H&sub2;O/C (Mol/Atom) von 0,9 bis 5,0 einführt und daß man bei einem Reaktionsdruck von 981 kPa bis 9810 kPa (absolut) sowie bei einer Katalysatorbettemperatur von 400° bis 570°C arbeitet. 3. Process according to claim 1, characterized in that the hydrocarbon starting material and the steam are introduced into (at least) one steam reforming reactor in a ratio H₂O/C (mol/atom) of 0.9 to 5.0 and that the reaction is carried out at a reaction pressure of 981 kPa to 9810 kPa (absolute) and at a catalyst bed temperature of 400° to 570°C.
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