JP4724383B2 - 水素同位体交換用の防水性触媒 - Google Patents
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Description
特に明記しない限り、すべての触媒の基質としてカーボンブラックを使用した。触媒の防水処理には、E.I.du Pont de Nemours社のTeflon(R)懸濁液(suspension)を使用した。
試験用の触媒は、米国特許第4,143,123号に説明されている方法で、E.I.du Pont de Nemours社のTeflon(R)30懸濁液と一緒にステンレススクリーンなどの担体に付着させることによって調合した。この特許文書の内容は本文書に参考とすることにより組み込まれている。すべての触媒粉末を、Teflon(R)と1:1の割合でステンレス鋼スクリーン上に噴霧した。気相試験用として、幅100mm、長さ320mmの一枚のスクリーン上に触媒粉末を噴霧した。トリクルベッドKya試験用として、幅250mm、長さ900mmのスクリーン上にすべての触媒を噴霧した。
米国特許第4,082,699号に概説されている手順を使用して、25gのXC−72Rカーボンと、約4.6gのNa6Pt(SO3)4と、2.1gのTiCl4とから、バイメタル触媒の少量のバッチを調合した。次に、米国特許第4,143,123号に説明されている方法によって、この触媒粉末にTeflon(R)30を1:1の割合で混合し、ワイヤ直径0.0075インチ、28メッシュのステンレス鋼スクリーン上にコーティングした。
米国特許第4,082,699号に概説されている手順を使用して、25gのXC−72Rカーボンと、約4.7gのNa6Pt(SO3)4と、約10.7gの硝酸クロムの微小水和物(nanohydrate)Cr(NO3)3・9H2Oとから、触媒粉末の小さな少量のバッチを調合した。次に、米国特許第4,143,123号に説明されている方法によって、この触媒粉末にTeflon(R)30を1:1の割合で混合し、ワイヤ直径0.0075インチ、28メッシュのステンレス鋼スクリーン上にコーティングした。
これは、内部の気体循環によって外側の物質移動の抵抗を低減させる気相反応器システムである。触媒は、2000kPa(絶対圧力)の定圧、68〜155℃の温度範囲にて試験した。相対湿度は最大値84%まで上昇し、蒸気含有量は最大9.0%まで増大した。触媒スクリーンの実際の重量は、約0.65%に維持された。
これは、大気圧、最大80℃までの温度で動作する、公称直径50mmのトリクルベッド反応器試験設備である。図1は、5%Ptの触媒と、5%Pt+2%Tiの触媒について、80℃、118kPa(絶対圧力)における代表的な長期試験の結果を示している。試験は、100mol・m−2・s−1の水フラックス(water flux)と、50mol・m−2・s−1の水素フラックス(hydrogen flux)において行った。図1に示した結果と併せた検討を目的として、表4にΣKya値のいくつかのセットを示してある。
この設備内で、公称直径100mm、長さ250mmの触媒モジュールを、最大150度までの温度と、最大2500kPa(g)までの圧力において試験した。
Claims (24)
- 水と水素の間の水素同位体交換において使用するための防水性触媒であって、触媒的に活性な白金と、クロム及びチタンから成るグループから選択される少なくとも一つの別の金属とが中に分散されている疎水性の多孔性基質を有し、
前記白金及び前記少なくとも1つの別の金属は、共沈によって担体粒子上に析出しており、
前記担体粒子は、前記多孔性基質内に分散されている、防水性触媒。 - 前記疎水性の多孔性基質がポリテトラフルオロエチレンであり、かつ、前記担体粒子がカーボンブラックである、請求項1に記載の触媒。
- 前記白金の量が、前記担体及び前記析出した金属の総重量に基づく重量で10%未満である、請求項2に記載の触媒。
- 前記担体及び前記析出した金属の総重量に基づく重量で、前記白金の量が2%〜8%であり、かつ、前記少なくとも一つの別の金属の量が1%〜5%である、請求項2に記載の触媒。
- 前記白金と前記少なくとも一つの別の金属の重量割合が、5:1〜2:5の範囲内である、請求項2に記載の触媒。
- 前記担体及び前記析出した金属の総重量に基づく重量で、前記白金と前記少なくとも一つの別の金属とを合わせた量が10%である、請求項2に記載の触媒。
- 前記少なくとも一つの別の金属がクロムである、請求項2に記載の触媒。
- 前記クロムが硝酸クロム(III)から共沈殿によって前記担体上に析出している、請求項7に記載の触媒。
- 前記担体及び前記析出した金属の総重量に基づく重量で、前記触媒が、8%の白金と2%のクロムとを有する、請求項8に記載の触媒。
- 前記担体及び前記析出した金属の総重量に基づく重量で、前記触媒が、5%の白金と5%のクロムとを有する、請求項8に記載の触媒。
- 前記担体及び前記析出した金属の総重量に基づく重量で、前記触媒が、7%の白金と3%のクロムとを有する、請求項8に記載の触媒。
- 前記少なくとも一つの別の金属がチタンである、請求項2に記載の触媒。
- 前記チタンが塩化チタン(IV)から共沈殿によって前記担体上に析出している、請求項12に記載の触媒。
- 前記担体及び前記析出した金属の総重量に基づく重量で、前記触媒が、8%の白金と2%のチタンとを有する、請求項12に記載の触媒。
- 前記担体及び前記析出した金属の総重量に基づく重量で、前記触媒が、5%の白金と1%のチタンとを有する、請求項12に記載の触媒。
- 前記担体及び前記析出した金属の総重量に基づく重量で、前記触媒が、5%の白金と2%のチタンとを有する、請求項12に記載の触媒。
- 前記担体及び前記析出した金属の総重量に基づく重量で、前記触媒が、5%の白金と5%のチタンとを有する、請求項12に記載の触媒。
- 前記担体及び前記析出した金属の総重量に基づく重量で、前記触媒が、2%の白金と5%のチタンとを有する、請求項12に記載の触媒。
- 水と水素の間の水素同位体交換を触媒することを目的とする、請求項1〜18のいずれか一つに記載の触媒の使用。
- 重水を生産するために水と水素の間の重水素同位体交換を触媒することを目的とする、請求項1〜18のいずれか一つに記載の触媒の使用。
- 前記重水生産が、電解と触媒交換の組み合わせ工程である、請求項20による使用。
- 前記重水生産が、工業的改質と触媒交換の組み合わせ工程である、請求項20による使用。
- 前記重水生産が、二温度式水素−水工程である、請求項20による使用。
- 脱トリチウム(detritiation)工程における水と水素の間の三重水素同位体交換を触媒することを目的とする、請求項1〜18のいずれか一つに記載の触媒の使用。
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