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公開番号2024139368
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-09
出願番号2023050271
出願日2023-03-27
発明の名称短鎖パラフィン合成触媒、短鎖パラフィン合成装置、および、短鎖パラフィン製造方法
出願人日立造船株式会社
代理人弁理士法人いくみ特許事務所
主分類B01J 23/83 20060101AFI20241002BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】COおよび/またはCO₂を水素と反応させて、メタンと、比較的多くの炭素数2～4の短鎖パラフィンとを製造する短鎖パラフィン合成触媒、その触媒を含む短鎖パラフィン合成装置、および、その装置を用いる短鎖パラフィン製造方法を提供すること。
【解決手段】COおよび/またはCO₂を水素と反応させて、炭素数1～4の短鎖パラフィンを製造するための短鎖パラフィン合成触媒であって、担体と、活性金属とを備え、担体は、安定化元素が固溶し、正方晶系および/または立方晶系の結晶構造を有する安定化ジルコニア担体を含み、安定化元素は、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Dy、Ca、および、Mgからなる群より選択される少なくとも一つの元素であり、活性金属は、Feおよび/またはCoを含み、活性金属の総和に対して、Feおよび/またはCoの原子割合が、50原子%超過である、短鎖パラフィン合成触媒。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
ＣＯおよび／またはＣＯ
２
を水素と反応させて、炭素数１～４の短鎖パラフィンを製造するための短鎖パラフィン合成触媒であって、
担体と、
活性金属と
を備え、
前記担体は、安定化元素が固溶し、正方晶系および／または立方晶系の結晶構造を有する安定化ジルコニア担体を含み、
前記安定化元素は、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｃａ、および、Ｍｇからなる群より選択される少なくとも一つの元素であり、
前記活性金属は、Ｆｅおよび／またはＣｏを含み、
前記活性金属の総和に対して、Ｆｅおよび／またはＣｏの原子割合が、５０原子％超過である、短鎖パラフィン合成触媒。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記安定化ジルコニア担体を構成するＺｒおよび前記安定化元素と、前記活性金属に含まれるＦｅおよび／またはＣｏとの総和に対して、
Ｚｒの原子割合が、０．４０原子％以上、６５．０原子％以下、
前記安定化元素の原子割合が、０．２０原子％以上、３５．０原子％以下、
Ｆｅおよび／またはＣｏの原子割合が、９．０原子％以上、９９．４原子％以下である、請求項１に記載の短鎖パラフィン合成触媒。
【請求項３】
Ｎａ、Ｋ、Ｍｏ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、および、Ｃからなる群より選択される少なくとも一つの元素を、さらに含む、請求項１に記載の短鎖パラフィン合成触媒。
【請求項４】
シリカ、アルミナ、チタニア、セリア、および、ゼオライトからなる群から選択される少なくとも一つの担体を、さらに含む、請求項１に記載の短鎖パラフィン合成触媒。
【請求項５】
前記活性金属は、前記担体に担持されるとともに、前記安定化ジルコニア担体に固溶している、請求項１に記載の短鎖パラフィン合成触媒。
【請求項６】
前記短鎖パラフィンは、メタンと、エタンと、プロパンと、ブタンとを含み、
前記短鎖パラフィンの総和に対して、エタンと、プロパンと、ブタンとの総和が３体積％以上である、請求項１に記載の短鎖パラフィン合成触媒。
【請求項７】
請求項１～６のいずれか一項に記載の短鎖パラフィン合成触媒を備える、短鎖パラフィン合成装置。
【請求項８】
ＣＯおよび／またはＣＯ
２
と水素とを、請求項７に記載の短鎖パラフィン合成装置に供給し、反応させて、主生成物である短鎖パラフィンと副生成物であるＨ
２
Ｏとを含む反応生成物を得る合成工程と、
前記反応生成物を冷却し、短鎖パラフィンを含む気体とＨ
２
Ｏを水として含む液体とに分離する第１分離工程と、
前記短鎖パラフィンを含む気体を、未反応ガスと短鎖パラフィンとに分離する第２分離工程と
を備える、短鎖パラフィン製造方法。
【請求項９】
前記合成工程後、前記第１分離工程前であって、前記反応生成物から、Ｈ
２
Ｏを水蒸気として分離する第３分離工程を、さらに備える、請求項８に記載の短鎖パラフィン製造方法。
【請求項１０】
前記第２分離工程後であって、前記未反応ガスを、前記短鎖パラフィン合成装置に再度供給する再供給工程を、さらに備える、請求項８に記載の短鎖パラフィン製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、短鎖パラフィン合成触媒、短鎖パラフィン合成装置、および、短鎖パラフィン製造方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、二酸化炭素を水素と反応させ、メタンを得るための触媒が知られている。そのような触媒として、例えば、安定化ジルコニア担体にＮｉを担持させた、メタン化反応用触媒が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開２０１６／０１３４８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のメタン化反応用触媒は、二酸化炭素からメタンを高転換率で製造できるものの、より炭素数の多い炭化水素を製造することは、困難である。
【０００５】
本発明は、ＣＯおよび／またはＣＯ
２
を水素と反応させて、メタンと、比較的多くの炭素数２～４の短鎖パラフィンとを製造する短鎖パラフィン合成触媒、その触媒を含む短鎖パラフィン合成装置、および、その装置を用いる短鎖パラフィン製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明［１］は、ＣＯおよび／またはＣＯ
２
を水素と反応させて、炭素数１～４の短鎖パラフィンを製造するための短鎖パラフィン合成触媒であって、担体と、活性金属とを備え、前記担体は、安定化元素が固溶し、正方晶系および／または立方晶系の結晶構造を有する安定化ジルコニア担体を含み、前記安定化元素は、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｃａ、および、Ｍｇからなる群より選択される少なくとも一つの元素であり、前記活性金属は、Ｆｅおよび／またはＣｏを含み、前記活性金属の総和に対して、Ｆｅおよび／またはＣｏの原子割合が、５０原子％超過である、短鎖パラフィン合成触媒を含む。
【０００７】
本発明［２］は、前記安定化ジルコニア担体を構成するＺｒおよび前記安定化元素と、前記活性金属に含まれるＦｅおよび／またはＣｏとの総和に対して、Ｚｒの原子割合が、０．４０原子％以上、６５．０原子％以下、前記安定化元素の原子割合が、０．２０原子％以上、３５．０原子％以下、Ｆｅおよび／またはＣｏの原子割合が、９．０原子％以上、９９．４原子％以下である、［１］に記載の短鎖パラフィン合成触媒を含む。
【０００８】
本発明［３］は、Ｎａ、Ｋ、Ｍｏ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、および、Ｃからなる群より選択される少なくとも一つの元素を、さらに含む、［１］または［２］に記載の短鎖パラフィン合成触媒を含む。
【０００９】
本発明［４］は、シリカ、アルミナ、チタニア、セリア、および、ゼオライトからなる群から選択される少なくとも一つの担体を、さらに含む、［１］～［３］のいずれか一項に記載の短鎖パラフィン合成触媒を含む。
【００１０】
本発明［５］は、前記活性金属は、前記担体に担持されるとともに、前記安定化ジルコニア担体に固溶している、［１］～［４］のいずれか一項に記載の短鎖パラフィン合成触媒を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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