JP2015189599A - 化学品の電場合成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1.化学品合成用反応器
図1は、本発明の化学品合成に用いるための反応器の好ましい実施形態の一例を表す構成概略図である。この図1に基づき、以下に本発明を説明する。
2.化学品の合成方法
本発明における化学品の合成方法は、上記反応器に原料ガスを流通させ、中心電極と筒状電極との間に放電を生じない電圧を印加させて化学品を合成する方法である。
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例により制限を受けるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
SrZrO3 100重量部に対してRuを5重量部、Csを9.9重量部を担持させたCs/Ru/SrZrO3触媒1.5gを図2に記載の反応器に充填した。中心電極には8mmφ、長さ200mmのSUS304製の棒状電極を用い、筒状電極には図2のような形状のSUS304製筒(長さ100mm)を用い、触媒層部分の外径は20mmφ、内径は16mmφとした。
このとき、電極間距離は4mm、触媒層長さは7mmであった。本反応器を室温・常圧で水素と窒素の混合ガス(H2:N2=3:1)を60ml/minで流通させた。ここで、中心電極、筒状電極間に電圧を印加させて30分間アンモニア合成を行った。
実施例1と同様の触媒6.5gを図2記載の反応器に充填し、中心電極と筒状電極間に印加した電圧を0.92kVとした以外は、実施例1と同様の装置を用いて30分間アンモニア合成を行った。
実施例1と同様の触媒を1.5gとり、図3記載の反応器に充填した。反応管として外径20mmφ、内径16mmφ、長さ250mmの石英管を用いた。電極21および22として、3mmφのSUS304棒の先端に、幅5mmのSUS304メッシュを巻きつけ、電極面積が反応管内径とほぼ等しくなるようにした電極を用いた。電極21および22と触媒層は密着させ、電極間距離が4mmとなるよう設置した。本反応器を室温に保ち、常圧で水素と窒素の混合ガス(H2:N2=3:1)を60ml/minで流通させた。ここで、電極21および22の間に0.75kVの電圧を印加させて30分間アンモニア合成を行った。
実施例1と同様の触媒を6.5gとり、図3記載の反応器に充填した。反応管として外径40mmφ、内径34mmφ、長さ250mmの石英管を用いた。電極21および22として、3mmφのSUS304棒の先端に、幅5mmのSUS304メッシュを巻きつけ、電極面積が反応管内径とほぼ等しくなるようにした電極を用いた。電極21および22と触媒層は密着させ、電極間距離が4mmとなるよう設置した。本反応器を室温に保ち、常圧で水素と窒素の混合ガス(H2:N2=3:1)を60ml/minで流通させた。ここで、電極21および22の間に0.71kVの電圧を印加させて30分間アンモニア合成を行った。
アンモニア生成量を、触媒層通過後のガス中に含まれるアンモニアをホウ酸トラップ中に捕捉し、当該トラップ溶液をイオンクロマトグラフィーにより分析し、定量したアンモニウムイオン濃度より算出し、導入したN2の転化率の形で示した。
実施例および比較例に記載した方法で、化学品としてアンモニアを合成した場合のN2転化率と、反応管体積当たりのアンモニア生成速度を評価した結果を表1に示す。表1から明らかなように、本発明の合成用反応器において、体積当たりのアンモニア生成速度が優位に増大していることが確認できる。
表1
2:中心電極
3:筒状電極
4:電圧印加手段
5:触媒
6:原料ガス導入口
7:生成化学品排出口
8:絶縁体
11:窒素ガス供給源
12:水素ガス供給源
13:流量制御装置
21:高圧電極
22:接地電極
23:反応管
Claims (4)
- 一対の電極と、当該電極間に電圧を印加する電圧印加手段と、当該電極間に設置する触媒とを用い、当該触媒中の空隙に原料ガスを通じて、電極間に放電を生じない電圧を印加することで化学品を合成する方法において、当該電極が筒状または棒状の中心電極と、当該中心電極を覆うように設置された筒状電極からなる一対の電極を用いることを特徴とする、化学品の合成方法。
- 前記化学品の合成方法において、電極間の電位勾配が10V/mm以上1500V/mm以下であることを特徴とする請求項1に記載の化学品の合成方法。
- 前記化学品の合成方法において、印加する電圧印加手段が直流電源であることを特徴とする請求項1または2に記載の化学品の合成方法。
- 前記化学品の合成方法において、原料ガスに水素および/または水蒸気と、窒素とを用いて、アンモニアを合成することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のアンモニアの合成方法。
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