JP2017109169A - 炭化水素合成触媒、炭化水素合成触媒の製造方法、炭化水素製造装置、炭化水素製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下に本発明の実施例について説明するが、本発明はその適用が本実施例に限定されるものでない。
炭化水素合成触媒は、下記の手順により調製した。先ず、前処理として、粒状の触媒担持体を常温から1060度まで5時間かけて昇温し、昇温後に、30分間保持し、その後に、自然冷却した。
図3は、炭化水素合成触媒を用いた試験装置(製造装置)の概略図である。炭化水素合成触媒を評価するために、図3に示す試験装置を用いて、一定条件下における炭化水素合成試験を行った。前記試験装置1は、触媒用の容器に、炭化水素合成触媒Cを充填し、前記炭化水素合成触媒Cの活性化温度で保持する反応器10と、前記容器に、1.0MPa以上の原料ガスGを送り込む原料ガスボンベ11と、前記容器で生成される生成物P(炭化水素)を回収する回収部12とを備えている。
上述のGC−TCD、GC−FIDで得られたデータと、下記の式とに基づいて、連鎖成長確率(−)と二酸化炭素転換率(%)とを算出した。
ln(Wn/n)=lnα×n+2ln(1−α)−lnα (2)
次に、二酸化炭素転換率(%)は、GC−TCD、GC−FIDのデータから、下記の式(3)に、炭化水素の総重量THC(g)(Total Hydro Carbon)と、二酸化炭素ガスの重量CO2(g)と、一酸化炭素ガスの重量CO(g)とを代入することで算出した。
実施例1の炭化水素合成触媒は、上述した触媒調製において担持化ステップを2回実施することにより作製した。触媒担持体は、粒径(mm)が3.4mm〜4.8mmであり、比表面積(m2/g)が180m2/gであり、見かけ密度(g/mL)が0.75g/mLであるγ−酸化アルミニウム(Al2O3)(水澤化学工業株式会社、品名:ネオビードGB−45)を使用した。又、担持させる金属は、Feよりなる第1の金属と、Cuよりなる第2の金属と、Kよりなる第3の金属とを使用し、第1の金属と第2の金属の重量比率をFe:Cu=1.00:0.05とした。ここで、Feのイオンの濃度をC1(wt%)とし、Cuのイオンの濃度C2(wt%)とし、Kのイオンの濃度をC3(wt%)とした。又、触媒量は60mLとした。
前記試験装置1とは別に、同様の構成を有する第2の試験装置を組み立てて、実施例1の炭化水素合成触媒と、前記第2の試験装置とを用いて、上述した合成反応により炭化水素を合成した。前記合成反応の条件は、実施例1の条件と同様である。
比較例1の炭化水素合成触媒は、上述した触媒調製において担持化ステップを1回実施することにより作製した。前記触媒調製の条件は、各金属のイオンの濃度の値以外、実施例1の条件と同様である。各金属のイオンの濃度は、実施例1の濃度の2倍とし、例えば、Feのイオンの濃度を2C1(wt%)とし、Cuのイオンの濃度2C2(wt%)とし、Kのイオンの濃度を2C3(wt%)とした。この場合、実施例1で使用される金属量と、比較例1で使用される金属量は同じにした。
比較例1の炭化水素合成触媒と、前記第2の試験装置とを用いて、上述した合成反応により炭化水素を合成した。前記合成反応の条件は、実施例1の条件と同様である。
図4〜図7には、実施例1、2、比較例1、2における連鎖成長確率α(−)を右側縦軸にし、二酸化炭素転換率(%)を左側縦軸にし、合成時間(h)を横軸にしたグラフを示す。
10 反応器
11 原料ガスボンベ
12 回収部
Claims (8)
- 水素ガスと二酸化炭素ガスとからなる原料ガスを炭化水素に変換する炭化水素合成触媒であって、
Feよりなる第1の金属のイオンと、Cu、Zn、Mn、Ruからなる群から選択される1種類以上よりなる第2の金属のイオンとを溶解させた水溶液に特定の触媒担持体を含浸、乾燥、焼結させる担持化ステップを複数回実施することで得られたことを特徴とする炭化水素合成触媒。 - 前記担持化ステップの回数は、2回である
請求項1に記載の炭化水素合成触媒。 - 前記水溶液は、前記第1の金属のイオンと、Cuの第2の金属のイオンとを溶解させた水溶液であり、
前記第2の金属に対する前記第1の金属の重量比率は、0.01−0.10の範囲内である
請求項1〜2のいずれか一項に記載の炭化水素合成触媒。 - 前記触媒担持体は、γ−酸化アルミニウムである
請求項1〜3のいずれか一項に記載の炭化水素合成触媒。 - 前記触媒担持体に担持される金属の担持量は、前記担持化ステップの実施回数が多い程、増加する
請求項1〜4のいずれか一項に記載の炭化水素合成触媒。 - 水素ガスと二酸化炭素ガスとからなる原料ガスを炭化水素に変換する炭化水素合成触媒の製造方法であって、
Feよりなる第1の金属のイオンと、Cu、Zn、Mn、Ruからなる群から選択される1種類以上よりなる第2の金属のイオンとを溶解させた水溶液に特定の触媒担持体を含浸、乾燥、焼結させる担持化ステップを複数回実施することを特徴とする製造方法。 - 水素ガスと二酸化炭素ガスとからなる原料ガスを炭化水素に変換する炭化水素製造装置であって、
触媒用の容器に、Feよりなる第1の金属のイオンと、Cu、Zn、Mn、Ruからなる群から選択される1種類以上よりなる第2の金属のイオンとを溶解させた水溶液に特定の触媒担持体を含浸、乾燥、焼結させる担持化ステップを複数回実施することで得られた炭化水素合成触媒を充填し、前記炭化水素合成触媒の活性化温度で保持して、原料ガスを反応させる反応部と、
前記容器に、1.0MPa以上の原料ガスを供給する原料ガス供給部と、
前記容器で、変換された炭化水素を回収する回収部と、
を備えることを特徴とする炭化水素製造装置。 - 水素ガスと二酸化炭素ガスとからなる原料ガスを炭化水素に変換する炭化水素製造方法であって、
触媒用の容器に、Feよりなる第1の金属のイオンと、Cu、Zn、Mn、Ruからなる群から選択される1種類以上よりなる第2の金属のイオンとを溶解させた水溶液に特定の触媒担持体を含浸、乾燥、焼結させる担持化ステップを複数回実施することで得られた炭化水素合成触媒を充填し、前記炭化水素合成触媒の活性化温度で保持して、原料ガスを反応させる反応ステップと、
前記容器に、1.0MPa以上の原料ガスを供給する原料ガス供給ステップと、
前記容器で、変換された炭化水素を回収する回収ステップと、
を備えることを特徴とする炭化水素製造方法 。
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