流路構造担体持触媒による二酸化炭素からの高速メタノール合成

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05225218
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 乾 智行 京都大学, 工学部, 教授 (60025989)
• 研究分担者: 竹口 竜弥 京都大学, 工学部, 助手 (30227011)
• キーワード: 二酸化炭素 / 流路構造 / メタノール合成 / Cu-Zn-Cr-Al / メタン改質 / 高速変換 / 低級オレフィン / SAPO-34

研究概要

Ni-CeO_2-Pt触媒をガス空間速度10000h^<-1>で、メタンのCO_2による改質反応(CH_4+CO_2→2H_2+2CO)に適用すると、ほとんど平衝に達する高い効率でH_2とCOに変換する。ところが、SVを10倍に上げると、通常予期される通り、メタンの転化率は、約1/3に下がってしまう。しかし、触媒を少量のRhで修飾した結果、ほぼ平衡値に達する転化率に到達させることができた。600℃における水素の生成速度は、893mol/1・hであり、担体の流路の体積86.3vol-%を除外して計算すると、6518mol/l・hの高速変換反応が実現したことになる。
また、Ni-CeO_2-Pt系触媒は、メタンのCO_2とH_2Oによる改質反応、2CH_4+CO_2+H_2O→5H_2O+3COにも、SV10000h^<-1>の条件では平衡に達する高い活性を示した。生成合成ガスのCOとH_2の比率をアルコール合成のための量論組成に調節することができる。
合成ガスからのメタノール合成は、すでに工業的にも行われているし、最近演者らは二酸化炭素からも250℃付近の比較的低温で平衡値に達する高活性メタノール合成触媒を開発している。アルコール合成は、CO_2から出発しても結局COを経るので、現在、COを経由させる触媒要素を組み合わせたCO_2からのアルコール合成について研究中である。
CO_2をメタノールに変換し、そのメタノールを直列に連結した反応管に形状選択性触媒を充填して、ガソリンまたは低級オレフィンに変換させた。この場合は、従来のH-ZSM-5を用いたのではその強い水素移行化能のため低級パラフィンが主生成物なるに過ぎないが、SAPO-34あるいはH-Feシリケートを用いれば、それぞれ、低級オレフィンとガソリンに富んだ生成物を得ることができた。

研究成果

• [文献書誌] Tomoyuki Inui: "Environments of Iron in Fe-silicates Synthesized by Rapicl Crystallization Method" J.Catalysis. 139. 482-489 (1993)
• [文献書誌] Tomoyuki Inui: "Hydrogenation of Carbon Dioxide to C_1〜C_7 Hydrocarbons via Methanol on Composite Catalysts" Applied Catalysis,A. 94. 31-44 (1993)
• [文献書誌] Tatsuya Takeguchi: "Separation and Concentration of CO_2 from CO_2/N_2 Gaseous Mixture by Pressure Swing Adsorption Using Metal-Incorporatecl Microporous Crystals with High Surface Areu" Gas Sep.Purif.7. 3-9 (1993)
• [文献書誌] Tomoyuki Inui: "Role of Rare Earth Oxides as Transport Media for Rapid Catalytic Reaction" J.Alloys and Compounds. 193. 47-51 (1993)
• [文献書誌] Tomoyuki Inui: "Selective Synthes's of Aromatics from Propene on Platinummodified Zinco-silicate Catalyst" Applied Catalysis,A. 106. 83-95 (1993)
• [文献書誌] Tomoyuki Inui: "New Aspects of Spillover Effect in Catalysis For Development of Highly Active Catalysts" Elsevier Science Publisher B.V., 435 (1993)