JP5988243B2 - Hydrocarbon production method - Google Patents

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Description

本発明は、二酸化炭素と水素とを反応させて炭化水素を製造に関する方法の改良に関する。   The present invention relates to an improvement in a method for producing hydrocarbons by reacting carbon dioxide with hydrogen.

石油系または天然ガス系炭化水素のうち、常温常圧下ではガス状を呈するものを軽質炭化水素といい、主成分がプロパンおよびブタンであるものを圧縮し、あるいは同時に冷却して液状にしたものは液化石油ガス(LPG)とも呼ばれる。LPGは、可搬性に優れ、貯蔵や供給が比較的容易であることから、家庭用および業務用燃料として広く用いられている。LPGを始めとする軽質炭化水素は、天然ガスや原油から分離され、あるいは石油精製工程の副産物として回収されているが、LPGの需要の増大への対応、石炭や含炭素廃棄物の有効利用等の観点から、他の炭素源を原料とする炭化水素の合成法が研究されている。   Petroleum or natural gas hydrocarbons that are gaseous at normal temperature and normal pressure are called light hydrocarbons, and those whose main components are propane and butane are compressed or cooled to form a liquid at the same time. Also called liquefied petroleum gas (LPG). LPG is widely used as a household and commercial fuel because it is highly portable and relatively easy to store and supply. Light hydrocarbons such as LPG are separated from natural gas and crude oil, or recovered as a by-product of the oil refining process, but responding to increasing demand for LPG, effective use of coal and carbon-containing waste, etc. From this point of view, methods for synthesizing hydrocarbons using other carbon sources as raw materials have been studied.

触媒の存在下で一酸化炭素と水素を反応させ、炭化水素を製造する方法としては、フィッシャー・トロプシュ反応が広く知られている。また、一酸化炭素または二酸化炭素と水素との反応により得られるメタノールをさらに水素化することにより炭化水素を合成する方法により製造する方法が知られている。   Fischer-Tropsch reaction is widely known as a method for producing hydrocarbons by reacting carbon monoxide with hydrogen in the presence of a catalyst. Also known is a method for producing a hydrocarbon by synthesizing it by further hydrogenating methanol obtained by the reaction of carbon monoxide or carbon dioxide with hydrogen.

一酸化炭素、二酸化炭素および水素の混合ガスからメタノールを気相反応により合成するプロセスは実用化されており(例えば、非特許文献1参照)、反応式は下記の式(1)および(2)で表される。
CO+2H = CHOH+21.6kcal …(1)
CO+3H = CHOH+HO+11.8kcal …(2)
上記の式(1)、(2)で表される反応は、いずれも体積減少を伴う発熱反応であるため、反応到達度を上昇させるためには、圧力を高く、温度を低くする必要がある。しかし、反応温度を低くすると反応速度が低下するため、これらの反応は触媒の存在下で行われる。気相合成法における実用的なメタノール合成触媒としては、銅−亜鉛触媒が挙げられる。酸化亜鉛系の触媒の活性温度は約400℃であるが、この温度では平衡変化率が低いので、非常に高い圧力(数10MPa)下で使用される。また銅系触媒は活性が高く、250〜300℃、5〜15MPaで使用される。
A process for synthesizing methanol from a mixed gas of carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen by a gas phase reaction has been put into practical use (see, for example, Non-Patent Document 1), and the reaction formulas are the following formulas (1) and (2). It is represented by
CO + 2H 2 = CH 3 OH + 21.6 kcal (1)
CO 2 + 3H 2 = CH 3 OH + H 2 O + 11.8 kcal (2)
Since the reactions represented by the above formulas (1) and (2) are both exothermic reactions accompanied by a volume reduction, it is necessary to increase the pressure and decrease the temperature in order to increase the reaction reachability. . However, since the reaction rate decreases when the reaction temperature is lowered, these reactions are carried out in the presence of a catalyst. A practical methanol synthesis catalyst in the gas phase synthesis method includes a copper-zinc catalyst. The activation temperature of the zinc oxide-based catalyst is about 400 ° C., but since the rate of change of equilibrium is low at this temperature, it is used under a very high pressure (several tens of MPa). Copper-based catalysts have high activity and are used at 250 to 300 ° C. and 5 to 15 MPa.

また、上記の式(1)、(2)の反応を用いた気相法に代わるプロセスとして、液相法によるメタノール合成法が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。   Further, a methanol synthesis method by a liquid phase method has been proposed as a process replacing the gas phase method using the reactions of the above formulas (1) and (2) (see, for example, Patent Documents 1 to 3).

特開平6−263666号公報JP-A-6-263666 特開平9−187654号公報JP-A-9-187654 特開2008−19176号公報JP 2008-19176 A

「バイオマス資源を原料とするエネルギー変換技術に関する調査(III)」、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、平成12年度調査報告書、NEDO−GET−0004、平成13年3月“Survey on Energy Conversion Technology Using Biomass Resources (III)”, New Energy and Industrial Technology Development Organization, 2000 Survey Report, NEDO-GET-0004, March 2001

しかしながら、非特許文献1記載の方法では、5〜15MPaという高い温度および圧力を必要とする。そのため、反応設備が大がかりになると共に、加圧のためのエネルギーを必要とするという問題があった。また、平衡転化率が制限を受け、1パス当たりの転化率が低いという問題があった。さらに、触媒の劣化を防ぐための熱の除去が課題となっている。また、式(2)の反応や、メタノールの水素化反応により目的物であるメタノールおよび炭化水素と共に生成する水も、銅−亜鉛系メタノール合成触媒の劣化の原因となる。   However, the method described in Non-Patent Document 1 requires a high temperature and pressure of 5 to 15 MPa. For this reason, there is a problem that the reaction equipment becomes large and energy for pressurization is required. In addition, the equilibrium conversion rate is limited, and there is a problem that the conversion rate per pass is low. Furthermore, the removal of heat to prevent catalyst deterioration has become a problem. Moreover, the water produced | generated with the methanol and hydrocarbon which are target products by reaction of Formula (2), or hydrogenation reaction of methanol also causes deterioration of a copper-zinc type methanol synthesis catalyst.

特許文献1、2記載の方法も、液相法であるにもかかわらず高圧を必要とする点で、依然として非特許文献1記載の方法と同様の上述の問題を有している。また、液相法に共通する課題として、大量の溶媒を必要とし、あるいは触媒と混合した反応液がスラリー状となるため、いずれの場合も反応速度が低下するという問題が挙げられる。   The methods described in Patent Documents 1 and 2 still have the above-mentioned problem similar to the method described in Non-Patent Document 1 in that a high pressure is required in spite of being a liquid phase method. Further, as a problem common to the liquid phase method, a large amount of solvent is required, or the reaction liquid mixed with the catalyst becomes a slurry, and in any case, the reaction rate is lowered.

また、一酸化炭素または一酸化炭素と二酸化炭素の混合物と水素から炭化水素を合成する方法は種々提案されているが、炭素源として二酸化炭素のみを用い、炭化水素を合成する方法については提案がなされていないのが現状である。   Various methods for synthesizing hydrocarbons from carbon monoxide or a mixture of carbon monoxide and carbon dioxide and hydrogen have been proposed, but there are proposals for methods for synthesizing hydrocarbons using only carbon dioxide as a carbon source. The current situation is that nothing has been done.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、従来法より低い温度および圧力で行うことができ、二酸化炭素と水素から高効率で炭化水素を製造することが可能な炭化水素の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a hydrocarbon production method that can be carried out at a temperature and pressure lower than those of conventional methods and that can produce hydrocarbons from carbon dioxide and hydrogen with high efficiency. The purpose is to do.

前記目的に沿う本発明は、下記の[1]〜[4]のいずれかに記載の炭化水素の製造方法を提供することにより上記課題を解決するものである。
[1] 二酸化炭素と水素とを反応させて炭素数1〜9の炭化水素を製造する方法であって、
粒子サイズが0.1〜5mmの、銅−亜鉛−アルミナ混合酸化物を主成分とし、二酸化炭素と水素とからメタノールを合成する反応を触媒するメタノール合成触媒と、
粒子サイズが0.1〜5mmの、ゼオライトにパラジウム、ニッケルおよび銅から選択される1または複数の金属を担持させたゼオライト触媒であり、メタノールと水素から炭化水素と水が生成する反応を触媒する炭化水素合成触媒とを混合した混合触媒に、
二酸化炭素、水素および炭素数9以下の直鎖パラフィン系炭化水素を含む気体状の原料混合物を、反応温度250〜350℃、反応圧力0.1〜5MPaの条件下で接触させ、
前記混合触媒中の前記メタノール合成触媒が前記原料混合物中の前記直鎖パラフィン系炭化水素で被覆された状態で二酸化炭素および水素を気相反応させ、炭化水素を製造する工程を有する炭化水素の製造方法
] 前記混合触媒中の前記メタノール合成触媒と前記炭化水素合成触媒の重量比が1:2〜2:1である上記[1]記載の炭化水素の製造方法。
] 前記直鎖パラフィン系炭化水素がn−ヘキサンである上記[1]または[2]記載の炭化水素の製造方法。
] 前記ゼオライトが、ゼオライトZSM−5またはβ−ゼオライトである上記[]から[]のいずれか1項記載の炭化水素の製造方法。
The present invention that meets the above-mentioned object solves the above-mentioned problems by providing a method for producing hydrocarbons according to any one of the following [1] to [4].
[1] A method for producing a hydrocarbon having 1 to 9 carbon atoms by reacting carbon dioxide and hydrogen,
A methanol synthesis catalyst having a particle size of 0.1 to 5 mm as a main component, a copper-zinc-alumina mixed oxide, and catalyzing a reaction of synthesizing methanol from carbon dioxide and hydrogen ;
A zeolite catalyst having a particle size of 0.1 to 5 mm , in which one or more metals selected from palladium, nickel, and copper are supported on zeolite, and catalyzing the reaction in which hydrocarbons and water are produced from methanol and hydrogen. To mixed catalyst mixed with hydrocarbon synthesis catalyst,
A gaseous raw material mixture containing carbon dioxide, hydrogen and a straight-chain paraffinic hydrocarbon having 9 or less carbon atoms is brought into contact under conditions of a reaction temperature of 250 to 350 ° C. and a reaction pressure of 0.1 to 5 MPa,
Production of hydrocarbon having a step of producing a hydrocarbon by reacting gas phase with carbon dioxide and hydrogen in a state where the methanol synthesis catalyst in the mixed catalyst is covered with the linear paraffinic hydrocarbon in the raw material mixture Way .
[ 2 ] The method for producing a hydrocarbon according to the above [1] , wherein a weight ratio of the methanol synthesis catalyst to the hydrocarbon synthesis catalyst in the mixed catalyst is 1: 2 to 2: 1.
[ 3 ] The method for producing a hydrocarbon according to the above [1] or [2 ], wherein the linear paraffinic hydrocarbon is n-hexane.
[ 4 ] The method for producing a hydrocarbon according to any one of [ 1 ] to [ 3 ], wherein the zeolite is zeolite ZSM-5 or β-zeolite.

本発明の炭化水素の製造方法では、銅−亜鉛系メタノール合成触媒とゼオライト触媒を混合して用いるため、二酸化炭素と水素との反応により生成したメタノールが、ゼオライト触媒の作用により迅速に水素化を受け炭化水素に転化する。そのため、必要以上に温度を下げたり圧力を上げたりすることなく、上記の式(2)の反応の平衡を生成物側にシフトさせることができる。そのため、本発明の炭化水素の製造方法によると、二酸化炭素を原料として、液化石油ガスやガソリンと同様に利用可能な軽質炭化水素を安価かつ効率的に製造することが可能になる。また、原料である二酸化炭素および水素と共に直鎖パラフィン系炭化水素を混合触媒に接触させることにより、銅−亜鉛系メタノール合成触媒の表面が直鎖パラフィン系炭化水素からなる疎水性の被膜で被覆された状態で反応を触媒させることができる。それにより、二酸化炭素と水素との反応により生成した水はメタノール合成触媒と接触できなくなるため、水によるメタノール合成触媒の失活を防ぐことができる。また、予め所定の粒子サイズにしたメタノール合成触媒とゼオライト触媒とを混合した混合触媒を用いることにより、ゼオライト触媒とメタノール合成触媒とが、後者の表面に形成された疎水性の被膜で隔てられた状態で適度な距離を保つことができる。そのため、ゼオライト触媒上におけるメタノールの水素化反応の際に生成する水によるメタノール合成触媒の失活も防ぐことができる。したがって、本発明の炭化水素の製造方法によると、反応中に触媒活性が低下することなく、長時間にわたって安定かつ効率的に炭化水素の製造を行うことができる。さらに、本発明の炭化水素の製造方法は、工場や発電所等から化石燃料の燃焼により排出されており、安価に入手可能な二酸化炭素を原料として炭化水素の製造を行うことを可能とするため、低コストであると共に、温室効果ガスである二酸化炭素の排出量削減、ひいては環境負荷の低減にも貢献しうる方法である。特に、二酸化炭素の原料として、バイオマス燃料の燃焼により生成する二酸化炭素を用いる場合、本発明の方法は、バイオマスのガス化等のバイオマス利用技術に比べ、低コストでエネルギー効率に優れたバイオマス利用技術を提供するものでもある。 In the hydrocarbon production method of the present invention, since a copper-zinc based methanol synthesis catalyst and a zeolite catalyst are mixed and used, the methanol produced by the reaction of carbon dioxide and hydrogen is rapidly hydrogenated by the action of the zeolite catalyst. Converts to a receiving hydrocarbon. Therefore, the equilibrium of the reaction of the above formula (2) can be shifted to the product side without lowering the temperature or increasing the pressure more than necessary. Therefore, according to the method for producing hydrocarbons of the present invention, it becomes possible to produce light hydrocarbons that can be used at low cost and in the same manner as liquefied petroleum gas and gasoline using carbon dioxide as a raw material. In addition, by bringing linear paraffinic hydrocarbons into contact with the mixed catalyst together with carbon dioxide and hydrogen as raw materials, the surface of the copper-zinc methanol synthesis catalyst is coated with a hydrophobic film made of linear paraffinic hydrocarbons. The reaction can be catalyzed in a wet state. Thereby, since the water produced | generated by reaction of a carbon dioxide and hydrogen cannot contact a methanol synthesis catalyst, the deactivation of the methanol synthesis catalyst by water can be prevented. In addition, by using a mixed catalyst in which a methanol synthesis catalyst having a predetermined particle size and a zeolite catalyst are mixed, the zeolite catalyst and the methanol synthesis catalyst are separated by a hydrophobic film formed on the latter surface. An appropriate distance can be maintained in the state. Therefore, the deactivation of the methanol synthesis catalyst by water generated during the hydrogenation reaction of methanol on the zeolite catalyst can also be prevented. Therefore, according to the method for producing hydrocarbons of the present invention, hydrocarbon production can be carried out stably and efficiently over a long period of time without a decrease in catalytic activity during the reaction. Furthermore, the method for producing hydrocarbons of the present invention is produced by burning fossil fuels from factories, power plants, etc., and makes it possible to produce hydrocarbons using carbon dioxide that can be obtained at low cost as a raw material. In addition to being low-cost, it is a method that can contribute to the reduction of emissions of carbon dioxide, which is a greenhouse gas, and thus to the reduction of environmental impact. In particular, when carbon dioxide generated by combustion of biomass fuel is used as a carbon dioxide raw material, the method of the present invention is a low-cost and energy-efficient biomass utilization technology compared to biomass utilization technology such as biomass gasification. It is also what provides.

炭化水素の製造方法に用いられる装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the apparatus used for the manufacturing method of hydrocarbon. 実施例1における、二酸化炭素の転化率および一酸化炭素の選択率の経時変化を示すグラフである。2 is a graph showing changes over time in the conversion rate of carbon dioxide and the selectivity of carbon monoxide in Example 1. FIG. 実施例1における、生成した炭化水素中の炭素数分布を示すグラフである。2 is a graph showing the carbon number distribution in the generated hydrocarbon in Example 1. FIG. 実施例2における、二酸化炭素の転化率および一酸化炭素の選択率の経時変化を示すグラフである。4 is a graph showing changes over time in the conversion rate of carbon dioxide and the selectivity of carbon monoxide in Example 2. FIG. 実施例2における、生成した炭化水素中の炭素数分布を示すグラフである。6 is a graph showing the carbon number distribution in the generated hydrocarbon in Example 2. 実施例3における、二酸化炭素の転化率および一酸化炭素の選択率の経時変化を示すグラフである。6 is a graph showing changes over time in carbon dioxide conversion and carbon monoxide selectivity in Example 3. FIG. 実施例3における、生成した炭化水素中の炭素数分布を示すグラフである。6 is a graph showing a carbon number distribution in a generated hydrocarbon in Example 3. 比較例1における、二酸化炭素の転化率および一酸化炭素の選択率の経時変化を示すグラフである。6 is a graph showing changes over time in the conversion rate of carbon dioxide and the selectivity of carbon monoxide in Comparative Example 1; 比較例2における、二酸化炭素の転化率および一酸化炭素の選択率の経時変化を示すグラフである。6 is a graph showing changes over time in the conversion rate of carbon dioxide and the selectivity of carbon monoxide in Comparative Example 2.

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention.

本発明の一実施の形態に係る炭化水素の製造方法(以下、「炭化水素の製造方法」、「本方法」と略称する場合がある。)は、二酸化炭素と水素とを反応させて炭素数1〜9の炭化水素を製造する方法であって、粒子サイズが0.1〜5mmのメタノール合成触媒と、粒子サイズが0.1〜5mmの炭化水素合成触媒とを混合した混合触媒に、二酸化炭素、水素および炭素数9以下の直鎖パラフィン系炭化水素を含む気体状の原料混合物を、反応温度250〜350℃、反応圧力0.1〜5MPaの条件下で接触させ、混合触媒中のメタノール合成触媒が原料混合物中の直鎖パラフィン系炭化水素で被覆された状態で二酸化炭素および水素を気相反応させ、炭化水素を製造する工程を有している。 A hydrocarbon production method according to an embodiment of the present invention (hereinafter, may be abbreviated as “hydrocarbon production method” or “this method” in some cases) is obtained by reacting carbon dioxide with hydrogen. A method for producing 1 to 9 hydrocarbons, wherein a methanol synthesis catalyst having a particle size of 0.1 to 5 mm and a hydrocarbon synthesis catalyst having a particle size of 0.1 to 5 mm are mixed with a mixed catalyst. Methanol in the mixed catalyst is brought into contact with a gaseous raw material mixture containing carbon, hydrogen and a straight-chain paraffinic hydrocarbon having 9 or less carbon atoms under the conditions of a reaction temperature of 250 to 350 ° C. and a reaction pressure of 0.1 to 5 MPa. It has a step of producing a hydrocarbon by subjecting carbon dioxide and hydrogen to a gas phase reaction in a state where the synthesis catalyst is covered with the straight-chain paraffinic hydrocarbon in the raw material mixture.

<1>混合触媒
本方法において用いられる混合触媒は、粒子サイズが0.1〜5mmのメタノール合成触媒と、粒子サイズが0.1〜5mmの炭化水素合成触媒とを混合したものである。メタノール合成触媒および炭化水素合成触媒の粒子サイズは、共に0.1〜5mm、好ましくは0.5〜2mmである。両者の粒子サイズが5mmを超えると、単位体積当たりの表面積が小さくなるため、触媒効率が低下する。また、両者の粒子サイズが0.1mmを下回ると、メタノール合成触媒と炭化水素合成触媒の反応サイト間の距離が近くなりすぎ、後者が触媒するメタノールの水素化反応において生成する水により前者が失活を受けやすくなる。同様の理由により、混合触媒の調製時に、メタノール合成触媒および炭化水素合成触媒の原料混合物を粉砕したり、一方を他方に担持させることは好ましくない。
<1> Mixed catalyst The mixed catalyst used in this method is a mixture of a methanol synthesis catalyst having a particle size of 0.1 to 5 mm and a hydrocarbon synthesis catalyst having a particle size of 0.1 to 5 mm. The particle sizes of the methanol synthesis catalyst and the hydrocarbon synthesis catalyst are both 0.1 to 5 mm, preferably 0.5 to 2 mm. When the particle size of both exceeds 5 mm, the surface area per unit volume becomes small, so that the catalyst efficiency decreases. In addition, if the particle size of both is less than 0.1 mm, the distance between the reaction sites of the methanol synthesis catalyst and the hydrocarbon synthesis catalyst becomes too close, and the former is lost due to water generated in the methanol hydrogenation reaction catalyzed by the latter. It becomes easy to receive life. For the same reason, it is not preferable to pulverize the raw material mixture of the methanol synthesis catalyst and the hydrocarbon synthesis catalyst or to support one on the other when preparing the mixed catalyst.

メタノール合成触媒は、下記の式(2)の反応により、二酸化炭素と水素とからメタノールを合成する反応を触媒する任意の触媒をいう。
CO+3H = CHOH+HO+11.8kcal …(2)
メタノール合成触媒の例としては、銅−亜鉛系触媒、パラジウム−亜鉛−クロム系触媒、亜鉛−クロム系触媒、パラジウム系触媒等が挙げられ、好ましくは銅−亜鉛系触媒である。銅−亜鉛系のメタノール合成触媒としては、銅および亜鉛を含む複合酸化物を主成分とする任意の触媒を用いることができ、具体例としては、銅−亜鉛−アルミナ混合酸化物を主成分とする触媒等が挙げられる。これらの触媒は、市販のものを用いてもよいし、任意の公知の方法を用いて合成してもよい。
The methanol synthesis catalyst refers to any catalyst that catalyzes the reaction of synthesizing methanol from carbon dioxide and hydrogen by the reaction of the following formula (2).
CO 2 + 3H 2 = CH 3 OH + H 2 O + 11.8 kcal (2)
Examples of the methanol synthesis catalyst include a copper-zinc catalyst, a palladium-zinc-chromium catalyst, a zinc-chromium catalyst, a palladium catalyst, and the like, preferably a copper-zinc catalyst. As the copper-zinc-based methanol synthesis catalyst, any catalyst containing a composite oxide containing copper and zinc as a main component can be used. As a specific example, a copper-zinc-alumina mixed oxide is used as a main component. And the like. These catalysts may be commercially available or may be synthesized using any known method.

炭化水素合成触媒は、メタノールと水素から、炭化水素と水が生成する反応を触媒する任意の触媒をいう。炭化水素合成触媒の例としては、ゼオライトが挙げられるが、パラジウム、ニッケルおよび銅から選択される1または複数の金属を担持させた金属担持ゼオライト(ゼオライト触媒)が特に好ましい。金属を担持させていないゼオライトを触媒として用いた場合、オレフィンの生成率が高くなり、これが重合して混合触媒の周囲に析出したり、さらに熱分解を受けて炭化したりするため、目的とする炭素数1〜9の炭化水素の生成率の低下や、触媒活性低下等の原因となる。そこで、上記の金属を担持させ、パラフィン系炭化水素の生成率を向上させる。ゼオライトとしては、任意のものを特に制限なく用いることができるが、具体例としては、ZSM−5、β−ゼオライト、SAPO、モルデナイト、Y型ゼオライト、USY等が挙げられ、適当な空孔サイズのものを選択することにより、合成される炭化水素の炭素数およびその分布をコントロールできる。特に好ましいゼオライトは、ZSM−5およびβ−ゼオライトである。ゼオライトは、市販のものを用いてもよいし、任意の公知の方法を用いて合成してもよい。   The hydrocarbon synthesis catalyst refers to any catalyst that catalyzes a reaction in which hydrocarbon and water are produced from methanol and hydrogen. Examples of the hydrocarbon synthesis catalyst include zeolite, but a metal-supported zeolite (zeolite catalyst) on which one or more metals selected from palladium, nickel and copper are supported is particularly preferable. When a zeolite that does not carry metal is used as a catalyst, the production rate of olefins increases, and this polymerizes and precipitates around the mixed catalyst, and further undergoes thermal decomposition to carbonize, so it is the target. This causes a decrease in the production rate of hydrocarbons having 1 to 9 carbon atoms and a decrease in catalyst activity. Therefore, the above metal is supported to improve the production rate of paraffinic hydrocarbons. Any zeolite can be used without particular limitation. Specific examples include ZSM-5, β-zeolite, SAPO, mordenite, Y-type zeolite, USY, etc. By selecting one, the number of carbon atoms of the synthesized hydrocarbon and its distribution can be controlled. Particularly preferred zeolites are ZSM-5 and β-zeolite. Zeolites may be commercially available or may be synthesized using any known method.

金属の担持は、例えば、担持しようとする金属の塩、錯体等の水溶液にゼオライトの粉末を浸漬し、ゼオライトに溶液を含浸後乾燥することにより行うことができる。金属の担持量は0.1重量%以上であることが好ましい。担持量の上限は特に制限されないが、通常1重量%以下、好ましくは0.5重量%以下である。   The metal can be supported, for example, by immersing the zeolite powder in an aqueous solution of a metal salt or complex to be supported, impregnating the zeolite with the solution, and drying. The amount of metal supported is preferably 0.1% by weight or more. The upper limit of the supported amount is not particularly limited, but is usually 1% by weight or less, preferably 0.5% by weight or less.

これらの触媒をそれぞれ別個に調製し、必要に応じて所定の粒子サイズに調整後、両者を混合することにより混合触媒が得られる。メタノール合成触媒と炭化水素合成触媒の混合比は特に制限されないが、両者の重量比が1:4〜4:1の範囲内になることが好ましく、1:2〜2:1の範囲内にあることがより好ましい。混合触媒は、粉末のまま用いてもよいが、所定の大きさおよび形状を有する顆粒状、ペレット状等に成形してもよく、熱交換器や反応器の表面に塗布した状態で用いてもよい。両触媒の混合および成形は、両触媒の粒子サイズを上記範囲から逸脱させない限りにおいて任意の方法を用いて行うことができるが、乾式法が好ましく用いられる。混合触媒の成形方法の具体例としては、押出成形法、打錠成形法等が挙げられる。   These catalysts are prepared separately, adjusted to a predetermined particle size as necessary, and then mixed to obtain a mixed catalyst. The mixing ratio of the methanol synthesis catalyst and the hydrocarbon synthesis catalyst is not particularly limited, but the weight ratio of the two is preferably in the range of 1: 4 to 4: 1, and is in the range of 1: 2 to 2: 1. It is more preferable. The mixed catalyst may be used as a powder, but may be formed into a granular shape or a pellet shape having a predetermined size and shape, or may be used in a state of being applied to the surface of a heat exchanger or a reactor. Good. The mixing and shaping of both catalysts can be performed using any method as long as the particle size of both catalysts is not deviated from the above range, but a dry method is preferably used. Specific examples of the method for forming the mixed catalyst include an extrusion molding method and a tableting molding method.

混合触媒は、その効果を損なわない範囲で他の成分を含んでいてもよい。他の成分の具体例としては、シリカ、アルミナ等の不活性で安定な熱伝導体等が挙げられる。
また、必要に応じて、水素等の還元雰囲気で加熱する等の任意の公知の方法を用いて、還元処理を行ってもよく、必要に応じ、触媒の乾燥、活性化等を目的とする任意の前処理を行ってもよい。
The mixed catalyst may contain other components as long as the effect is not impaired. Specific examples of other components include inert and stable heat conductors such as silica and alumina.
In addition, if necessary, the reduction treatment may be performed using any known method such as heating in a reducing atmosphere such as hydrogen. The preprocessing may be performed.

<2>反応条件
上記の触媒に、二酸化炭素、水素および炭素数9以下の直鎖パラフィン系炭化水素を含む気体状の原料混合物を接触させ、二酸化炭素と水素とを気相中で反応させ、炭素数1〜9の炭化水素を得る。触媒床の方式は特に制限されず、固定床、沸騰床、流動床、移動床等の任意の方式のものを用いることができる。原料として用いられる二酸化炭素の起源は特に制限されないが、二酸化炭素源の具体例としては、高濃度の二酸化炭素を含み、安価で大量に利用可能な火力発電所の排気ガス、製鉄所の高炉ガス、化学プラント等が挙げられる。原料として用いられる水素の起源も特に制限されないが、高濃度の水素を含み、安価で大量に利用可能な製鉄所等のコークス炉ガス等を用いてもよく、水の電気分解等の方法により製造した水素を用いてもよい。環境負荷の低減や省エネルギーの観点から、水の電気分解に用いられる電気は、太陽光発電、風力発電等の自然エネルギーまたは再生可能エネルギーを利用して発電されたものであることが好ましい。
<2> Reaction conditions The above catalyst is brought into contact with a gaseous raw material mixture containing carbon dioxide, hydrogen, and a linear paraffinic hydrocarbon having 9 or less carbon atoms, and carbon dioxide and hydrogen are reacted in the gas phase. A hydrocarbon having 1 to 9 carbon atoms is obtained. The method of the catalyst bed is not particularly limited, and any method such as a fixed bed, a boiling bed, a fluidized bed, and a moving bed can be used. The origin of carbon dioxide used as a raw material is not particularly limited. Specific examples of the carbon dioxide source include high-concentration carbon dioxide, which can be used at low cost and in large quantities for thermal power plant exhaust gas, and ironworks blast furnace gas. And chemical plants. The origin of hydrogen used as a raw material is not particularly limited, but it may be produced by a method such as electrolysis of water, including high-concentration hydrogen, coke oven gas such as steelworks that can be used in large quantities at low cost. Hydrogen may be used. From the viewpoint of reducing the environmental load and saving energy, the electricity used for water electrolysis is preferably generated using natural energy such as solar power generation or wind power generation or renewable energy.

原料である二酸化炭素および水素を、直鎖パラフィン系炭化水素と混合後、気体状の原料混合物を所定の圧力および温度に調整し、触媒に接触させることが好ましい。原料混合物は、各原料の分圧や熱伝導率の調節等のため、必要に応じて、窒素、アルゴン等の不活性ガスを含んでいてもよい。本方法の実施に用いることができる反応装置の一例を図1に示す。図1中の略号の意味は、下記の通りである。
FIC:流量計つき流量制御装置
PIC:圧力計つき圧力制御装置
TIC:温度計つき温度制御装置
PI:圧力計
TI:温度計
GC:ガスクロマトグラフ
なお、直鎖パラフィン系炭化水素が常温常圧で液体の場合には、高圧ポンプを介して反応装置内に導入され、内部で気化される。直鎖パラフィン系炭化水素の分圧は、ポンプの流量を調整することにより制御される。
It is preferable that carbon dioxide and hydrogen as raw materials are mixed with linear paraffinic hydrocarbons, and then the gaseous raw material mixture is adjusted to a predetermined pressure and temperature and brought into contact with the catalyst. The raw material mixture may contain an inert gas such as nitrogen or argon as necessary for adjusting the partial pressure and thermal conductivity of each raw material. An example of a reaction apparatus that can be used for carrying out this method is shown in FIG. The meanings of the abbreviations in FIG. 1 are as follows.
FIC: Flow controller with flowmeter PIC: Pressure controller with pressure gauge TIC: Temperature controller with thermometer PI: Pressure gauge TI: Thermometer GC: Gas chromatograph Note that linear paraffinic hydrocarbons are liquid at normal temperature and normal pressure In this case, it is introduced into the reactor via a high-pressure pump and vaporized inside. The partial pressure of the linear paraffinic hydrocarbon is controlled by adjusting the flow rate of the pump.

本方法の全反応式は、下記の式(3)で表される。
nCO+(3n+1)H → C2n+2+2nHO …(3)
したがって、原料混合物中の二酸化炭素と水素の理論的モル比は、1:(3+1/n)である。したがって、二酸化炭素と水素のモル比は、1:3を超え1:4以下の適当な値に調節される。
The overall reaction formula of this method is represented by the following formula (3).
nCO 2 + (3n + 1) H 2 → C n H 2n + 2 + 2nH 2 O (3)
Therefore, the theoretical molar ratio of carbon dioxide and hydrogen in the raw material mixture is 1: (3 + 1 / n). Accordingly, the molar ratio of carbon dioxide to hydrogen is adjusted to an appropriate value exceeding 1: 3 and not more than 1: 4.

直鎖パラフィン系炭化水素と原料ガス(二酸化炭素+水素)のモル比は、好ましくは1:4〜4:1、より好ましくは1:2〜2:1である。直鎖パラフィン系炭化水素は、反応槽中で、メタノール合成触媒の表面に吸着され、その表面を被覆する疎水性の被膜を形成すると共に、触媒中または表面で発生する反応熱を周囲に伝達する熱媒体としても作用することができる。直鎖パラフィン系炭化水素の炭素数は、4以上8以下であることが好ましく、5または6であることが特に好ましい。特に好ましい直鎖パラフィン系炭化水素としてはn−ヘキサンが挙げられる。反応条件下で、n−ヘキサンは亜臨界状態の被膜を形成していると考えられ、触媒表面への反応ガスの接触を阻害することなく、メタノール合成触媒表面への水の接触を阻害し、触媒性能の劣化を防ぐことができる。なお、本方法で製造される炭化水素のうち、上記条件を満たす直鎖パラフィン系炭化水素の少なくとも一部を、原料ガスと混合する直鎖パラフィン系炭化水素として利用してもよい。 The molar ratio of the straight-chain paraffinic hydrocarbon to the raw material gas (carbon dioxide + hydrogen) is preferably 1: 4 to 4: 1, more preferably 1: 2 to 2: 1. The linear paraffinic hydrocarbon is adsorbed on the surface of the methanol synthesis catalyst in the reaction tank to form a hydrophobic film covering the surface, and transfers reaction heat generated in or on the catalyst to the surroundings. It can also act as a heat medium. The number of carbon atoms of the linear paraffinic hydrocarbon is preferably 4 or more and 8 or less, and particularly preferably 5 or 6. Particularly preferred linear paraffinic hydrocarbon includes n-hexane. Under the reaction conditions, n-hexane is considered to form a subcritical coating, which inhibits contact of water with the methanol synthesis catalyst surface without inhibiting reaction gas contact with the catalyst surface, Deterioration of catalyst performance can be prevented. In addition, you may utilize at least one part of the linear paraffinic hydrocarbon which satisfy | fills the said conditions among the hydrocarbons manufactured by this method as a linear paraffinic hydrocarbon mixed with source gas .

触媒床接触直前の原料混合物の温度(反応温度)は、反応が円滑に進行する限りにおいて特に制限されないが、例えば、250℃以上であることが好ましい。反応温度の上限は、例えば350℃である。触媒床接触直前の原料混合物の圧力は、0.1〜5MPa、好ましくは0.4〜4MPaである。 Although the temperature (reaction temperature) of the raw material mixture immediately before contacting the catalyst bed is not particularly limited as long as the reaction proceeds smoothly, it is preferably, for example, 250 ° C. or higher. The upper limit of the reaction temperature is, for example, 350 ° C. The pressure of the raw material mixture immediately before contacting the catalyst bed is 0.1 to 5 MPa, preferably 0.4 to 4 MPa.

原料混合物の流量は、触媒1gあたり10〜100mL/分であることが好ましく、20〜50mL/分であることがより好ましい。   The flow rate of the raw material mixture is preferably 10 to 100 mL / min per 1 g of catalyst, and more preferably 20 to 50 mL / min.

このようにして得られる炭化水素は、炭素数1〜9の直鎖状または分岐鎖状の炭化水素を含んでいる。炭化水素の炭素数およびその分布は、使用される混合触媒中の炭化水素合成触媒(ゼオライトの種類および担持される金属)、反応条件(温度、圧力、原料混合物の流量)等に応じて変動し、典型的には、炭素数3および4の炭化水素(プロパンおよびブタン)が50重量%前後含まれているが、これには限定されない。   The hydrocarbon thus obtained contains a linear or branched hydrocarbon having 1 to 9 carbon atoms. The number of hydrocarbons and their distribution vary depending on the hydrocarbon synthesis catalyst (zeolite type and supported metal) in the mixed catalyst used, reaction conditions (temperature, pressure, flow rate of the raw material mixture), etc. Typically, hydrocarbons having 3 and 4 carbon atoms (propane and butane) are contained in an amount of about 50% by weight, but not limited thereto.

炭化水素は、炭素数に応じて、液化石油ガスまたはガソリンの用途(燃料等)に使用することができる。炭化水素は、そのまま用いてもよいが、必要に応じて、蒸留等の任意の公知の手段で分離精製や異性化等の処理を行った上で用いてもよい。   Hydrocarbons can be used for liquefied petroleum gas or gasoline (fuel etc.) depending on the number of carbons. The hydrocarbons may be used as they are, but if necessary, they may be used after separation and purification or isomerization by any known means such as distillation.

次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
図1に示す装置を用い、二酸化炭素、水素、n−ヘキサンおよびアルゴン(内標)の気体状の原料混合物(各成分のモル比および全圧は、各成分の圧力により調節した)を気化器中で所定の温度まで加熱し、電気炉中に設置した反応管中の混合触媒に接触させ、炭化水素の製造を行った。
Next, examples carried out for confirming the effects of the present invention will be described.
Using the apparatus shown in FIG. 1, a vaporized raw material mixture of carbon dioxide, hydrogen, n-hexane and argon (inner standard) (the molar ratio and total pressure of each component were adjusted by the pressure of each component) The mixture was heated to a predetermined temperature and brought into contact with a mixed catalyst in a reaction tube installed in an electric furnace to produce hydrocarbons.

1.混合触媒の調製
(1)メタノール合成触媒
メタノール合成触媒として、銅/亜鉛/アルミナ系触媒を使用した。錠剤成形機を用いて、粉末状のメタノール合成触媒をディスク状に成形(40kg/cm、30秒間)後、0.37〜0.84mmに破砕した。
1. Preparation of mixed catalyst (1) Methanol synthesis catalyst A copper / zinc / alumina catalyst was used as the methanol synthesis catalyst. Using a tablet molding machine, a powdery methanol synthesis catalyst was formed into a disk shape (40 kg / cm 3 , 30 seconds) and then crushed to 0.37 to 0.84 mm.

(2)炭化水素合成触媒
炭化水素合成触媒として、0.5重量%のパラジウム(Pd)を担持したZSM−5(Zeolyst社(米国)製、SiO/Alモル比が23のもの)を使用した。パラジウムの担持は、下記のイオン交換法を用いて行った。Pd(NHClの水溶液(6mg Pd/mL)を調製し、100mLに希釈した。0.5重量%のパラジウムを担持させるために必要な量の溶液を容器に計り取り、イオン交換水で希釈(25mL)後、3gのZSM−5を加え、得られた懸濁液を60〜70℃で8時間撹拌した。懸濁液をろ過し、洗浄液に塩化物イオンが検出されなくなるまでイオン交換水で洗浄した。次いで、120℃で12時間乾燥後、500℃で2時間焼結し、粉末状の炭化水素合成触媒を得た。錠剤成形機を用いて、粉末状の炭化水素合成触媒をディスク状に成形(40kg/cm、30秒間)後、0.37〜0.84mmに破砕した。
(2) Hydrocarbon synthesis catalyst As a hydrocarbon synthesis catalyst, ZSM-5 (Zeolyst (USA), supported by 0.5% by weight of palladium (Pd), having a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of 23 )It was used. Palladium was supported using the following ion exchange method. An aqueous solution of Pd (NH 3 ) 4 Cl 2 (6 mg Pd / mL) was prepared and diluted to 100 mL. The amount of solution required to support 0.5% by weight of palladium was weighed into a container, diluted with ion-exchanged water (25 mL), 3 g of ZSM-5 was added, and the resulting suspension was added from 60 to 60%. Stir at 70 ° C. for 8 hours. The suspension was filtered and washed with ion-exchanged water until no chloride ions were detected in the washing solution. Subsequently, after drying at 120 degreeC for 12 hours, it sintered at 500 degreeC for 2 hours, and obtained the powdery hydrocarbon synthesis catalyst. Using a tablet molding machine, the powdered hydrocarbon synthesis catalyst was formed into a disk shape (40 kg / cm 3 , 30 seconds) and then crushed to 0.37 to 0.84 mm.

(3)混合触媒の調製および前処理
上記のようにして得られたメタノール合成触媒および炭化水素合成触媒を、1:1の重量比で混合し、混合触媒を得た。これを固定床加圧流通式の反応管(内径6mm、全長30cm)に充填(グラスウール、ガラスビーズ、触媒、ガラスビーズの順で充填)し、窒素気流下(100mL/分)、250℃で2時間乾燥した。次いで高純度水素/窒素=5/95を流しながら(100mL/分)300℃で3時間加熱することにより、還元処理を行った。
(3) Preparation and pretreatment of mixed catalyst The methanol synthesis catalyst and hydrocarbon synthesis catalyst obtained as described above were mixed at a weight ratio of 1: 1 to obtain a mixed catalyst. This was filled into a fixed bed pressurized flow type reaction tube (inner diameter 6 mm, total length 30 cm) (filled in the order of glass wool, glass beads, catalyst, and glass beads), and 2 at 250 ° C. under a nitrogen stream (100 mL / min). Dry for hours. Subsequently, reduction treatment was performed by heating at 300 ° C. for 3 hours while flowing high purity hydrogen / nitrogen = 5/95 (100 mL / min).

気体混合物中の二酸化炭素と水素のモル比は、1:3とし、二酸化炭素+水素とn−ヘキサンのモル比は、1:1または1:1.75とした。比較のために、n−ヘキサンを添加しない場合についても検討を行った。反応混合物の流量は、混合触媒1g当たり21mL/分または42mL/分とし、圧力は3MPaまたは4MPaとした。混合触媒接触直前の反応混合物の温度は、280℃に調節した。   The molar ratio of carbon dioxide and hydrogen in the gas mixture was 1: 3, and the molar ratio of carbon dioxide + hydrogen and n-hexane was 1: 1 or 1: 1.75. For comparison, the case where n-hexane was not added was also examined. The flow rate of the reaction mixture was 21 mL / min or 42 mL / min per 1 g of the mixed catalyst, and the pressure was 3 MPa or 4 MPa. The temperature of the reaction mixture immediately before contacting the mixed catalyst was adjusted to 280 ° C.

反応後の混合物は、反応間の下流側に設置された冷却器で冷却され、添加したn−ヘキサンおよび生成した炭化水素のうち高沸点のものは、ここで液化され、定期的にオフラインで分析された(FIDガスクロマトグラフ、島津製作所製GC−8A、ジーエルサイエンス社製TC−1カラム(内径0.25mm×長さ30m。膜厚1.00μm)使用。カラム温度60〜230℃。)。一方、冷却器においても液化しない低沸点成分は、流路上に設置されたFID(炭化水素)またはTCD(一酸化炭素、二酸化炭素、メタンおよびアルゴン)ガスクロマトグラフ(ガスクロマトグラフ、島津製作所製GC−8A、ジーエルサイエンス社製InterCap
1カラム(内径0.25mm×長さ30m。膜厚1.50μm)使用。カラム温度60〜230℃(FIDの場合)または100℃(TCDの場合))を用いて分析された。
The mixture after the reaction is cooled by a cooler installed downstream during the reaction, and the added n-hexane and the generated hydrocarbons having high boiling points are liquefied here and periodically analyzed offline. (FID gas chromatograph, GC-8A manufactured by Shimadzu Corporation, TC-1 column manufactured by GL Sciences Inc. (inner diameter 0.25 mm × length 30 m, film thickness 1.00 μm), column temperature 60 to 230 ° C.). On the other hand, low boiling point components that do not liquefy even in the cooler are FID (hydrocarbon) or TCD (carbon monoxide, carbon dioxide, methane, and argon) gas chromatograph (gas chromatograph, GC-8A manufactured by Shimadzu Corporation) installed on the flow path. InterCap manufactured by GL Sciences Inc.
One column (inner diameter 0.25 mm × length 30 m, film thickness 1.50 μm) was used. Column temperature was analyzed using 60-230 ° C. (for FID) or 100 ° C. (for TCD)).

上述の手順により、反応管内にセットされた混合触媒の還元処理を行った後、反応器の温度を一旦室温に戻し、窒素および水素ガスを停止した。次いで、反応混合物を流しながら所定の圧力まで昇圧、次いで所定の温度まで昇温後、反応を開始した。冷却器の下流側で生成物のサンプリングを定期的に行い、分析を行った。   After reducing the mixed catalyst set in the reaction tube by the above procedure, the temperature of the reactor was once returned to room temperature and nitrogen and hydrogen gas were stopped. Next, the pressure was raised to a predetermined pressure while flowing the reaction mixture, and then the temperature was raised to a predetermined temperature, and then the reaction was started. The product was periodically sampled and analyzed downstream of the cooler.

各実施例および比較例における、二酸化炭素+水素とn−ヘキサンのモル比、混合触媒1g当たりの反応混合物の流量および圧力を表1に示す。   Table 1 shows the molar ratio of carbon dioxide + hydrogen and n-hexane, the flow rate of the reaction mixture per 1 g of the mixed catalyst, and the pressure in each Example and Comparative Example.

各実施例および比較例における、二酸化炭素の転化率および一酸化炭素の選択率の経時変化を示すグラフを、それぞれ、図2、4、6、8、9に示す。また、各実施例における、炭化水素中の炭素数分布を示すグラフを、それぞれ、図3、5、7に示す。なお、図2、4、6、8、9における一酸化炭素の選択率とは、水性ガス逆シフト反応により生成する一酸化炭素が二酸化炭素の反応生成物に占める割合をいう。また、図3、5、7において、炭素数6のノルマルパラフィン(n−ヘキサン)の割合については、反応混合物に添加したn−ヘキサンも同時に検出されるため、実測値の代わりに、n−ペンタンおよびn−ヘプタンの割合の平均値を掲載した。   2, 4, 6, 8, and 9 show graphs showing changes over time in the conversion rate of carbon dioxide and the selectivity of carbon monoxide in the examples and comparative examples, respectively. Moreover, the graph which shows carbon number distribution in hydrocarbon in each Example is shown to FIG. In addition, the selectivity of carbon monoxide in FIGS. 2, 4, 6, 8, and 9 refers to the ratio of carbon monoxide generated by the water gas reverse shift reaction to the reaction product of carbon dioxide. 3, 5, and 7, as for the ratio of normal paraffin (n-hexane) having 6 carbon atoms, n-hexane added to the reaction mixture is also detected at the same time. And the average value of the proportion of n-heptane.

図8、9(比較例1、2)と図2、4、6(実施例1、2、3)との比較より明らかなように、反応混合物がn−ヘキサンを含まない場合には、時間の経過と共に二酸化炭素の転化率が低下すると共に、一酸化炭素の選択率が急激に増加している。これは、反応により水の影響でメタノール合成触媒が失活し、水性ガス逆シフト反応が優勢となることに起因すると考えられる。一方、実施例1、2、3のいずれの場合においても、一酸化炭素の選択率は30%以下であると共に、二酸化炭素の転化率も30%以上の値を保持していた。これらの結果より、反応混合物にn−ヘキサンを添加することで、メタノール合成触媒の失活を抑制でき、長時間にわたり、高収率で炭化水素を製造できることが確認できた。   As is apparent from a comparison between FIGS. 8 and 9 (Comparative Examples 1 and 2) and FIGS. 2, 4 and 6 (Examples 1, 2 and 3), when the reaction mixture does not contain n-hexane, the time As time passes, the conversion rate of carbon dioxide decreases, and the selectivity of carbon monoxide increases rapidly. This is considered to be due to the fact that the methanol synthesis catalyst is deactivated by the influence of water due to the reaction and the water gas reverse shift reaction becomes dominant. On the other hand, in any of Examples 1, 2, and 3, the carbon monoxide selectivity was 30% or less, and the carbon dioxide conversion rate also maintained a value of 30% or more. From these results, it was confirmed that by adding n-hexane to the reaction mixture, deactivation of the methanol synthesis catalyst can be suppressed, and hydrocarbons can be produced in a high yield over a long period of time.

また、実施例2と3の比較より、反応混合物の流量を減少させることにより、二酸化炭素の転化率が向上すると共に、炭素数の大きな炭化水素の生成割合が増大することが確認された。   Moreover, it was confirmed from the comparison of Example 2 and 3 that the conversion rate of a carbon dioxide improves by reducing the flow volume of a reaction mixture, and the generation rate of a hydrocarbon with a large carbon number increases.

Claims (4)

二酸化炭素と水素とを反応させて炭素数1〜9の炭化水素を製造する方法であって、
粒子サイズが0.1〜5mmの、銅−亜鉛−アルミナ混合酸化物を主成分とし、二酸化炭素と水素とからメタノールを合成する反応を触媒するメタノール合成触媒と、
粒子サイズが0.1〜5mmの、ゼオライトにパラジウム、ニッケルおよび銅から選択される1または複数の金属を担持させたゼオライト触媒であり、メタノールと水素から炭化水素と水が生成する反応を触媒する炭化水素合成触媒とを混合した混合触媒に、
二酸化炭素、水素および炭素数9以下の直鎖パラフィン系炭化水素を含む気体状の原料混合物を、反応温度250〜350℃、反応圧力0.1〜5MPaの条件下で接触させ、
前記混合触媒中の前記メタノール合成触媒が前記原料混合物中の前記直鎖パラフィン系炭化水素で被覆された状態で二酸化炭素および水素を気相反応させ、炭化水素を製造する工程を有することを特徴とする炭化水素の製造方法。
A method of producing a hydrocarbon having 1 to 9 carbon atoms by reacting carbon dioxide and hydrogen,
A methanol synthesis catalyst having a particle size of 0.1 to 5 mm as a main component, a copper-zinc-alumina mixed oxide, and catalyzing a reaction of synthesizing methanol from carbon dioxide and hydrogen ;
A zeolite catalyst having a particle size of 0.1 to 5 mm , in which one or more metals selected from palladium, nickel, and copper are supported on zeolite, and catalyzing the reaction in which hydrocarbons and water are produced from methanol and hydrogen. To mixed catalyst mixed with hydrocarbon synthesis catalyst,
A gaseous raw material mixture containing carbon dioxide, hydrogen and a straight-chain paraffinic hydrocarbon having 9 or less carbon atoms is brought into contact under conditions of a reaction temperature of 250 to 350 ° C. and a reaction pressure of 0.1 to 5 MPa,
Characterized in that it has a step of producing a hydrocarbon by reacting gas phase with carbon dioxide and hydrogen in a state where the methanol synthesis catalyst in the mixed catalyst is coated with the linear paraffinic hydrocarbon in the raw material mixture. A method for producing hydrocarbons.
前記混合触媒中の前記メタノール合成触媒と前記炭化水素合成触媒の重量比が1:2〜2:1であることを特徴とする請求項記載の炭化水素の製造方法。 The weight ratio of the hydrocarbon synthesis catalyst and the methanol synthesis catalyst in the mixed catalyst is from 1: 2 to 2: method for producing hydrocarbons according to claim 1, wherein the 1. 前記直鎖パラフィン系炭化水素がn−ヘキサンであることを特徴とする請求項1または2記載の炭化水素の製造方法。 The method for producing a hydrocarbon according to claim 1 or 2, wherein the linear paraffinic hydrocarbon is n-hexane. 前記ゼオライトが、ゼオライトZSM−5またはβ−ゼオライトであることを特徴とする請求項からのいずれか1項記載の炭化水素の製造方法。 The method for producing hydrocarbons according to any one of claims 1 to 3 , wherein the zeolite is zeolite ZSM-5 or β-zeolite.
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