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公開番号2024035495
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-14
出願番号2022139985
出願日2022-09-02
発明の名称触媒およびその製造方法、ならびに液体燃料の製造方法
出願人JFEエンジニアリング株式会社,国立大学法人富山大学
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類B01J 29/14 20060101AFI20240307BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】一酸化炭素および水素を原料として製造される炭素数が5以上の炭化水素の収率を向上させること。
【解決手段】フィッシャー・トロプシュ合成反応に活性を有する金属化合物を含有し、合成ガスから炭化水素を生成する金属系触媒と、金属系触媒を担持するゼオライトを含む担体触媒とを有し、合成ガスから炭化水素を製造可能な触媒であって、金属化合物が、コバルトと、マンガンおよびルテニウムからなる群より選ばれた少なくとも1種類の金属とを含み、Mnの担持量は1～3重量%、Ruの担持量は0.5～2重量%、Coの担持量は10～30重量%である。ゼオライトは、生成された炭化水素の炭素鎖を分解する、細孔を有するゼオライトを含み、細孔は、開孔径が2nm以上50nm以下のメソ細孔であり、ゼオライトにおけるアルミニウムに対するケイ素の比は、2.5以上3.5以下である。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
フィッシャー・トロプシュ合成反応に活性を有する金属化合物を含有し、合成ガスから炭化水素を生成する金属系触媒と、前記金属系触媒を担持するゼオライトを含む担体触媒とを有し、合成ガスから炭化水素を製造可能な触媒であって、
前記金属化合物が、コバルトと、マンガンおよびルテニウムからなる群より選ばれた少なくとも１種類の金属と、を含む
ことを特徴とする触媒。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記マンガンの担持量は、１重量％以上３重量％以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の触媒。
【請求項３】
前記ルテニウムの担持量は、０．５重量％以上２重量％以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の触媒。
【請求項４】
前記コバルトの担持量は、１０重量％以上３０重量％以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の触媒。
【請求項５】
前記ゼオライトは、生成された前記炭化水素の炭素鎖を分解する、細孔を有するゼオライトを含み、
前記細孔は、開孔径が２ｎｍ以上５０ｎｍ以下のメソ細孔である
ことを特徴とする請求項１に記載の触媒。
【請求項６】
前記ゼオライトにおけるアルミニウムに対するケイ素の比（Ｓｉ／Ａｌ比）は、２．５以上３．５以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の触媒。
【請求項７】
請求項１～６のいずれか１項に記載の触媒を製造する触媒の製造方法であって、
担体触媒にメソ細孔を形成する細孔形成工程と、
前記担体触媒に前記金属化合物を担持させる触媒担持工程と、を含み、
前記触媒担持工程は、
前記担体触媒に、コバルトを含む金属化合物と、マンガンを含む金属化合物およびルテニウムを含む金属化合物の少なくとも一方とを担持させる工程を含む
ことを特徴とする触媒の製造方法。
【請求項８】
前記触媒担持工程は、
前記担体触媒に、コバルトを含む金属化合物と、マンガンを含む金属化合物およびルテニウムを含む金属化合物の少なくとも一方とを溶融含浸させる溶融含浸工程を含む
ことを特徴とする請求項７に記載の触媒の製造方法。
【請求項９】
前記溶融含浸工程は、
前記担体触媒に前記コバルトを含む金属化合物を溶融含浸法により担持させた後、前記マンガンを含む金属化合物および前記ルテニウムを含む金属化合物の少なくとも一方を溶融含浸法により担持させる工程である
ことを特徴とする請求項８に記載の触媒の製造方法。
【請求項１０】
前記溶融含浸工程は、
前記担体触媒に前記コバルトを含む金属化合物と、前記マンガンを含む金属化合物および前記ルテニウムを含む金属化合物の少なくとも一方とを、溶融含浸法によって略同時に担持させる工程である
ことを特徴とする請求項８に記載の触媒の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒およびその製造方法、ならびに液体燃料の製造方法に関し、特に、酸化炭素と水素との混合ガスを反応させて液体燃料を製造するための触媒およびその製造方法、ならびにこの触媒を用いて酸化炭素から液体燃料を製造する方法に適用して好適なものである。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、一酸化炭素（ＣＯ）と水素（Ｈ
2
）とから液状の炭化水素を合成する、フィッシャー・トロプシュ（Fischer-Tropsch：ＦＴ）法による合成技術を用いて、複雑な反応経路を制御することにより、目的とする生成物の選択性を向上させるための研究開発が盛んに行われている。従来の目的生成物の選択性の向上にとって主な触媒であるコバルト（Ｃｏ）以外にも、酸化物系助触媒や第二金属助触媒を添加する技術が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
また、修飾されたメソ体ゼオライトコバルト触媒を用いることによって、一酸化炭素と水素との混合ガスである合成ガスから、１段階で二次水素化精製処理なしに液体燃料を合成する技術が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
上述した非特許文献１においては、触媒として、メソ細孔を有するＹ型ゼオライト担体に対して、メソ細孔内における陽イオン（カチオン）をランタン（Ｌａ）やカリウム（Ｋ）とし、コバルト（Ｃｏ）の担持量を１５重量％とした触媒が用いられている。このような触媒は、フィッシャー・トロプシュ（Fischer-Tropsch）合成反応に活性を有し、炭化水素系の液体燃料を生成するためのＦＴ合成触媒と称される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特表２０１９－５２９０６５号公報
特開２０１５－１３１７６８号公報
【非特許文献】
【０００６】
”Integrated tuneable synthesis of liquid fuels via Fischer-Tropsch technology”, Jie Li et al, Nature Catalysis volume 1, pages787-793 (2018)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したＦＴ合成触媒を用いて、水素（Ｈ
2
）および一酸化炭素（ＣＯ）を含む合成ガスから、炭素数が５～２０の炭化水素を含む液体燃料を生成する場合、液体燃料の選択率は高い一方、一酸化炭素転化率（以下、ＣＯ転化率）が低いという問題があった。ＣＯ転化率が低いと、転化率と選択率との積で導出される収率が低くなる。そのため、炭素数が５以上の炭化水素からなる液状生成物の収率を向上することができる高活性な触媒が求められていた。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、一酸化炭素および水素を原料として製造される炭素数が５以上２０以下の炭化水素の収率を向上できる触媒およびその製造方法、ならびに液体燃料の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る触媒は、フィッシャー・トロプシュ合成反応に活性を有する金属化合物を含有し、合成ガスから炭化水素を生成する金属系触媒と、前記金属系触媒を担持するゼオライトを含む担体触媒とを有し、合成ガスから炭化水素を製造可能な触媒であって、前記金属化合物が、コバルトと、マンガンおよびルテニウムからなる群より選ばれた少なくとも１種類の金属と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
（２）本発明の一態様に係る触媒は、上記の（１）の発明において、前記マンガンの担持量は、１重量％以上３重量％以下であることを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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