JPH05229967A - 二酸化炭素の還元方法 - Google Patents

二酸化炭素の還元方法

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JPH05229967A
JPH05229967A JP4073267A JP7326792A JPH05229967A JP H05229967 A JPH05229967 A JP H05229967A JP 4073267 A JP4073267 A JP 4073267A JP 7326792 A JP7326792 A JP 7326792A JP H05229967 A JPH05229967 A JP H05229967A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】地球温暖化の主要原因物質である二酸化炭素を
有機化学工業の原料として重要な一酸化炭素と芳香族炭
化水素に変換する方法を提供する。 【構成】アルミナ担持五酸化バナジウム、アルミナ担持
カリウム−五酸化バナジウム、HGSM−5担持ガリウ
ム、HGSM−5担持白金及びHGSM−5担持亜鉛か
ら選ばれる触媒の存在下、二酸化炭素の還元剤としてプ
ロパン又はプロピレンを任意の割合で混合して、一酸化
炭素と芳香族炭化水素を製造する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、有機化学工業の原料と
して重要な一酸化炭素と芳香族炭化水素との併産方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】二酸化炭素は地球温暖化の主要原因物質
として、排出の削減、有効利用が緊急の課題として求め
られている。一方、一酸化炭素は、メタノールから酢酸
を製造する際の原料として、あるいは、ヒドロホロミル
化により各種有機化合物を製造する際の原料として非常
に重要な化合物である。従って、二酸化炭素を原料とし
てこれを有用な一酸化炭素に変換できれば環境問題か
ら、また、工業的にも非常に有意義である。
【0003】二酸化炭素を還元して一酸化炭素を製造す
る方法としては、還元剤として水素を用いる方法(米国
特許第3718418号)、メタンを用いる方法(O.
Tokunaga and S.Ogasawara,
React.Kinet.Catal.Lett.,
39(1),69(1989))、トルエンを用いる方
法(第66回、触媒討論会(A)3L407(1990
年))が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】水素を還元剤とする方
法では、水素が高価であり経済的に不利となる。また、
メタンを還元剤とする方法ではメタンの反応性が低いた
め高転化率を得るためには高温が必要となりエネルギー
的に問題がある。また、トルエンを還元剤とする方法で
は、経済的にトルエンは高価であり、性能的にも活性の
経時低下が著しいといった問題がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは二酸化炭素
の一酸化炭素への還元反応について鋭意検討した結果、
安価な低級炭化水素であるプロパンまたはプロピレンを
還元剤として用いることで、効率的かつ経済的に二酸化
炭素を還元して一酸化炭素を製造できる新規な事実を見
いだし本発明を完成するに至った。
【0006】即ち、本発明は、プロパン及びプロピレン
と二酸化炭素をアルミナ担持五酸化バナジウム、アルミ
ナ担持カリウム−五酸化バナジウム、HZSM−5担持
ガリウム、HZSM−5担持白金及びHZSM−5担持
亜鉛から選ばれた1又は2以上の組み合わせからなる触
媒に接触させ、一酸化炭素と芳香族炭化水素を製造する
ことを特徴とする二酸化炭素の還元方法に関する。
【0007】以下に本発明をさらに詳細に説明する。
【0008】本発明の方法において用いられる触媒はア
ルミナ担持五酸化バナジウム、アルミナ担持カリウム−
五酸化バナジウム、HZSM−5担持ガリウム、HZS
M−5担持白金、HZSM−5担持亜鉛のなかの1又は
2以上を組み合わせた触媒を用いる。
【0009】このうち、アルミナ担持五酸化バナジウム
触媒の調製方法に特に制限はなく、硝酸バナジウム、バ
ナジン酸アンモニウム等の溶液をアルミナに含浸した後
に空気中で焼成して触媒を得るといった通常の触媒調製
法を用いることができる。また、カリウムの添加方法に
もとくに制限はなく炭酸カリウム、塩化カリウム等のカ
リウム塩をバナジウム塩と同時にアルミナに含浸しても
よいし、アルミナ担持五酸化バナジウム触媒にカリウム
塩溶液を含浸して調製することもできる。これらの五酸
化バナジウム系の触媒はそのまま反応に用いても構わな
いし、また、酸化物にした後に高温での前処理を行って
反応に用いても良い。
【0010】また、担体として用いるアルミナの結晶形
態には特に制限はないが500℃以上であらかじめ焼成
されたものを用いるのが好ましい。
【0011】触媒成分である五酸化バナジウムの担持率
はモル数で0.1%〜50%でよく、好ましくは0.2
%〜20%である。担持率が0.1%未満では十分な活
性が得られないことがあり、50%を越えても効果の著
しい増大はなく不経済となる場合がある。カリウムの添
加量はバナジウムとのモル比で規定することができ、バ
ナジウムに対し0〜2、好ましくは0.05〜1であ
る。カリウムの添加量が2を越えると十分な活性が得ら
れないことがある。
【0012】HZSM−5担持ガリウム、HZSM−5
担持白金、HZSM−5担持亜鉛の調製方法にも特に制
限はない。担持に用いる原料としては、例えば、塩化ガ
リウム、塩化白金酸、塩化亜鉛等の塩化物、硝酸ガリウ
ム、硝酸亜鉛等の硝酸塩、あるいは、酢酸亜鉛等の有機
の化合物を挙げることができる。金属の担持方法にも特
に制限はないが金属化合物を適当な溶媒に溶解しておき
これをHZSM−5に含浸させた後に焼成する方法を用
いても良いし、金属化合物の溶液にHZSM−5パウダ
ーを添加し、加熱還流によってイオン交換を行った後に
焼成する方法を用いることもできる。
【0013】担体として用いるHZSM−5の調製法に
も特に制限はなく、例えば、触媒誌23巻232(19
81)に記載の方法で得ることができるし、特公昭46
−10064号、特公昭56−49851号、特開昭5
9−54620号公報に記載の方法で調製されたZSM
−5を塩酸水溶液に浸し、50℃〜80℃でイオン交換
を行った後に洗浄、ろ過、乾燥を行うことによって得る
こともできる。
【0014】また、ZSM−5を硝酸アンモニウム水溶
液に浸し、50℃〜80℃でイオン交換を行った後に洗
浄、ろ過、乾燥を行いアンモニウム型ZSM−5とした
後に空気中で焼成することによってHZSM−5を得る
こともできる。
【0015】ガリウム、白金、亜鉛の担持量は重量で
0.1%〜40%でよく、好ましくは0.2%〜20%
である。担持率が0.1%未満では十分な活性が得られ
ないことがあり、20%を越えても効果の著しい増大は
なく不経済となる場合がある。
【0016】本発明の方法においては、二酸化炭素の還
元剤としてプロパンまたはプロピレンがそれぞれ単独あ
るいは任意の割合で混合して用いられる。又プロパンと
プロピレンの量は二酸化炭素に対するモル比として規定
することができる。具体的には、二酸化炭素に対し還元
剤は0.05〜25とすることができ、0.1〜20が
好ましい。還元剤の量が0.05未満では十分な一酸化
炭素生成速度が得られなくなることがあり、一方、還元
剤の量が25を越えるとリサイクルする還元剤の量が多
くなり不経済となることがある。原料ガスは、窒素、ヘ
リウム、水蒸気等の不活性な気体で希釈して用いても良
い。
【0017】本発明の方法における反応温度は300℃
〜850℃でよい。より好ましくは400℃〜800℃
である。反応温度が300℃未満では二酸化炭素の十分
な転化率が得られないことがあり、850℃を越える場
合にはシンタリングやコーキングにより活性の経時低下
を起こしたり、生成した芳香族炭化水素の分解により芳
香族炭化水素の収量低下を招いたりすることがある。反
応圧力についてはとくに制限はなく、常圧から20気
圧、好ましくは常圧から10気圧で反応を行うのがよ
い。
【0018】触媒に対する原料供給速度は単位触媒体積
当たりの原料の供給速度(SV)で規定することができ
る。本発明の方法においてはSVは500〜10000
0/hでよい。SVが500/h未満では一酸化炭素の
生成速度が小さくなることがあり、またSVが1000
00/hを越えると原料の転化率が低下し経済的でなく
なることがある。
【0019】反応方法は触媒と原料が効率的に接触でき
れば特に制限はなく、たとえば、固定床、流動床、移動
床で反応を行わせることが出来る。触媒は成型して用い
てもあるいは粉末のまま用いても差し支えなく、反応方
法によっては所望の大きさに成型して用いればよい。
【0020】以上の方法により、二酸化炭素は還元さ
れ、一酸化炭素とベンゼン、トルエン、キシレンの芳香
族炭化水素が得られる。
【0021】
【実施例】以下に本発明を実施例を用いて説明するが、
本発明がこれらの実施例によって制限されるものではな
い。
【0022】実施例1 バナジン酸アンモニウムをシュウ酸に溶解した液をアル
ミナに含浸した後、空気気流中500℃で3時間焼成し
アルミナ担持(5mol%)五酸化バナジウム触媒を得
た。
【0023】次に28〜48メッシュに整粒した触媒
1.5gを反応管に充填し、水素気流中550℃で1時
間前処理を行った後、550℃でモル比2:3:2のプ
ロピレン、二酸化炭素、窒素の混合ガスを35ml毎分
で供給した。反応結果を図1に示す。
【0024】実施例2 実施例1と同様にして調製したアルミナ担持五酸化バナ
ジウム触媒に炭酸カリウム水溶液を添加し、蒸発乾固し
た後に酸素気流中500℃で焼成しアルミナ担持(2.
5%)カリウム−(5%)五酸化バナジウム触媒を得
た。28〜48メッシュに整粒した触媒1.5gを反応
管に充填し、実施例1と全く同様にして反応を行った。
結果を図2に示す。
【0025】実施例3 ZSM−5(Si/Al比=23.3)15gを、水4
00mlに硝酸アンモニウム16.3gを溶解した水溶
液に浸し、80℃に加熱しながら3日間イオン交換を行
った。水で洗浄し、ろ過した後に120℃12時間乾燥
し、空気気流中400℃で焼成しHZSM−5を得た。
このHZSM−5パウダーに硝酸ガリウム水溶液を加
え、加熱還流を行った。得られたスラリーをろ過した
後、空気気流中550℃で焼成しHZSM−5担持(1
重量%)ガリウム触媒を得た。この触媒0.3gを反応
管に充填し、ここにモル比2:5:5のプロパン、二酸
化炭素および窒素の混合ガスを38ml毎分で供給し
た。反応結果を図3に示す。
【0026】実施例4 塩化白金酸を原料とした以外は実施例3と全く同様の操
作で触媒を調製しHZSM−5担持(1重量%)白金触
媒を得た。実施例3と全く同様にしてプロパンと二酸化
炭素の反応を行った。結果を図4に示す。 実施例5 硝酸亜鉛を原料とした以外は実施例3と全く同様にして
触媒を調製しHZSM−5担持(1重量%)亜鉛触媒を
得た。実施例3と全く同様にしてプロパンと二酸化炭素
の反応を行った。結果を図5に示す。
【0027】
【発明の効果】プロパンまたはプロピレンを二酸化炭素
の還元剤として用いることで経済的に一酸化炭素と芳香
族炭化水素を併産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1において行なった本発明の二酸化炭素
の還元反応の結果を示す図である。
【図2】実施例2において行なった本発明の二酸化炭素
の還元反応の結果を示す図である。
【図3】実施例3において行なった本発明の二酸化炭素
の還元反応の結果を示す図である。
【図4】実施例4において行なった本発明の二酸化炭素
の還元反応の結果を示す図である。
【図5】実施例5において行なった本発明の二酸化炭素
の還元反応の結果を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07C 2/42 2/84 15/02 8619−4H 15/06 8619−4H 15/08 8619−4H // C07B 61/00 300

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プロパン及びプロピレンと二酸化炭素を、
    アルミナ担持五酸化バナジウム、アルミナ担持カリウム
    −五酸化バナジウム、HZSM−5担持ガリウム、HZ
    SM−5担持白金及びHZSM−5担持亜鉛から選ばれ
    た触媒に接触させ、一酸化炭素と芳香族炭化水素を製造
    することを特徴とする二酸化炭素の還元方法。
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