JP5176399B2 - 炭化水素の製造方法およびそれに用いるメタンの酸化カップリング用触媒 - Google Patents
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Description
しかしながら、メタンは、他の炭化水素と比較して反応性が低いことから、工業用原料として利用しにくい面があり、多くがそのまま燃料として利用されているのが実状である。
この方法は大きな熱エネルギーを必要とし、コストがかかることから、近年、メタンの酸化カップリング反応、すなわちメタンを酸素の存在下で触媒に接触せしめて比較的低い温度でエチレンやエタンなどの炭素数2以上の炭化水素を製造する技術が提案され、注目されるに至っている。
この方法は、それまでのメタンの酸化カップリング反応に関する技術に比べて、エチレン、エタンなどの炭素数2以上の炭化水素への選択率が高く、触媒の寿命も長いという特徴を有している。
バリウムとチタンとを含み、一般式Ba2TiO4で表される複合酸化物からなる触媒を用い、
メタンを酸素の存在下で前記触媒と接触させ、酸化カップリング反応により、メタンから炭素数2以上の炭化水素を製造すること
を特徴としている。
なお、本発明によれば、メタンの酸化カップリング反応における、エチレンなどの炭素数2以上の炭化水素の選択率を20%程度以上にまで向上させることが可能になる。
なお、本発明は、メタンの酸化カップリング反応およびそれに付随する反応により、炭素数2を超える炭化水素が生成する場合を含むものであって、そのような構成を除外するものではない。
本発明のメタンの酸化カップリング反応触媒は、市場において入手しやすい一般的な原料、例えば、炭酸バリウムなどのBa化合物やTiO2などのTi化合物から合成しうるものであり、コストの面からも有利である。
BaとTiのモル比が2/1となるように、BaCO3とTiO2を秤量し、さらに水を加えて、ボールミルで2時間混合を行った。
それから、混合物を120℃で10時間乾燥した後、バインダを加え、直径が2〜5mmの球状に造粒を行った。
(実施例1)
上述のようにして作製したメタンのカップリング反応触媒を用いて、以下の方法で、メタンから炭化水素を製造する実験を行った。
実験は、図1に模式的に示すような試験装置を用いて行い、炭素数が2の炭化水素(この実施例ではエチレン+エタン)の選択率などの特性を調べた。
その結果から、(1)エチレン選択率、(2)エタン選択率及び、(3)炭素数2の炭化水素選択率(エチレン+エタンの選択率)を評価した。
反応管1の温度を700℃とした以外は、上記実施例1の場合と同じ方法、同じ条件により、メタンの酸化カップリング反応を行った。
反応管1の温度を800℃とした以外は、上記実施例1の場合と同じ方法、同じ条件により、メタンの酸化カップリング反応を行った。
反応管1内に触媒を充填せずに、実施例1の場合と同じ方法、同じ条件で、上記実施例1の場合と同じ混合ガスを流通させ、反応管1を通過したガス(反応ガス)の分析を行った。
上記実施例1,2,3,および比較例のメタンの酸化カップリング反応の結果を表1に示す。
また、エタン選択率についてみると、最も選択率の低い実施例2(反応温度700℃)では4.5%、実施例1(反応温度750℃)では25.0%、実施例3(反応温度800℃)では31.3%の選択率が得られることが確認された。
さらに、エチレンとエタンを合わせた、炭素数2の炭化水素の選択率についてみると、最も低い実施例2(反応温度700℃)でも27.4%と高く、実施例1(反応温度750℃)では50.3%、実施例(反応温度800℃)3では51.1%と極めて高い選択率が得られることが確認された。
また、炭素数2の炭化水素の選択率は、エチレン選択率と、エタン選択率の合計値である。
CH4 十 2O2 → CO2 十 2H2O
2CH4 + O2 → CH2=CH2 + 2H20
2CH4 + 1/2O2 → CH3−CH3 + H2O
したがって、本発明は、メタンから炭素数2以上の炭化水素を製造する技術分野、および、メタンの酸化カップリング反応触媒の分野に広く利用することができる。
2 ヒータ
3 メタンの酸化カップリング反応触媒
Claims (3)
- バリウムとチタンとを含み、一般式Ba2TiO4で表される複合酸化物からなる触媒を用い、
メタンを酸素の存在下で前記触媒と接触させ、酸化カップリング反応により、メタンから炭素数2以上の炭化水素を製造すること
を特徴とする炭化水素の製造方法。 - 反応温度が700℃〜800℃の範囲であることを特徴とする、請求項1記載の炭化水素の製造方法。
- メタンの酸化カップリング反応に用いられる触媒であって、
バリウムとチタンとを含み、一般式Ba2TiO4で表される複合酸化物からなること
を特徴とするメタンの酸化カップリング反応触媒。
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