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公開番号2025037021
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-17
出願番号2023143729
出願日2023-09-05
発明の名称アルコールの脱水水素化触媒および同触媒の製造方法
出願人大阪瓦斯株式会社
代理人弁理士法人R&C
主分類B01J 23/652 20060101AFI20250310BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】メタンを主成分とする燃料ガスを製造するに際して、簡単で経済的に有利な方法で水素濃度が低減された燃料ガスを得る方法およびその実現に必要な触媒を提供する。
【解決手段】水素と炭素酸化物をメタン化触媒の存在下で反応させて、脱水後の体積基準で2%以上20%以下の水素を含む第一燃料ガスを得るメタン化反応工程と、メタン化反応工程で得られた燃料ガスにアルコールを添加したのちに、当該アルコールと、第一燃料ガス中の水素とを、脱水水素化触媒の存在下で反応させて、炭素数2以上4以下のアルカンを含む第二燃料ガスを得る脱水水素化反応工程と、を有し、アルコールは、炭素数2以上4以下のアルコールから選択される一つ又は複数のアルコールであり、脱水水素化触媒は、タングステン酸化ジルコニアに白金を担持してなり、アルコールの脱水反応およびアルケンの水素化反応に活性を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水素と炭素酸化物とをメタン化触媒の存在下でメタン化反応させることで得られる、脱水後の体積基準で水素を２％以上２０％以下含む第一燃料ガスを、炭素数２以上４以下のアルコールの存在下に処理して、炭素数２以上４以下のアルカンを含み水素濃度が減少した第二燃料ガスに変換するための、白金と固体酸触媒とを含むアルコールの脱水水素化触媒であって、
ＣＯ吸着量が前記白金１ｇ当たり０．５ｃｃ以上１００ｃｃ以下である、アルコールの脱水水素化触媒。
続きを表示（約 460 文字）【請求項２】
前記固体酸触媒がＳｉＷ／シリカ触媒又はタングステン酸化ジルコニアである、請求項１に記載のアルコールの脱水水素化触媒。
【請求項３】
水素と炭素酸化物とをメタン化触媒の存在下でメタン化反応させることで得られる、脱水後の体積基準で水素を２．０％以上２０％以下含む第一燃料ガスを、炭素数２以上４以下のアルコールの存在下に処理して、炭素数２以上４以下のアルカンを含み水素濃度が減少した第二燃料ガスに変換するための、白金と固体酸触媒とを含む、アルコールの脱水水素化触媒の製造方法であって、白金を含む触媒前駆体を４００℃以上で焼成する工程を含む、アルコールの脱水水素化触媒の製造方法。
【請求項４】
前記触媒前駆体は、白金が含浸された固体酸触媒である、請求項３に記載のアルコールの脱水水素化触媒の製造方法。
【請求項５】
前記固体酸触媒がＳｉＷ／シリカ触媒又はタングステン酸化ジルコニアである、請求項３又は４に記載のアルコールの脱水水素化触媒の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素と炭素酸化物とをメタン化触媒の存在下にメタン化反応させてメタンを主成分とする高発熱量の燃料ガスを製造するための触媒に関し、より詳細には水素濃度が低減された炭化水素濃度の高い燃料ガスを製造するための触媒およびその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化対策の観点から、燃焼利用しても大気中の二酸化炭素濃度を実質的に増加させることがないカーボンニュートラル燃料に注目が集まっている。
【０００３】
工業プロセスや火力発電などで発生する排ガスから二酸化炭素を回収し、再生可能エネルギーである太陽光発電や風力発電などによる電力を用いた電気分解により得られた水素と反応させれば、メタンが得られる。この方法によって得られたメタンは、燃焼利用しても追加的な二酸化炭素の発生がないことから、地球温暖化に影響しないカーボンニュートラル燃料と考えることができる。
【０００４】
二酸化炭素と水素とを反応してメタンを得るメタン化反応（式１）は公知である。
【０００５】
ＣＯ
２
＋４Ｈ
２
→ ＣＨ
４
＋２Ｈ
２
Ｏ（式１）
特許文献１には、ＣＯおよびＨ
２
を含むガスをメタン化するに際し、上流側にＣｕ－Ｚｎ系低温シフト触媒を配し且つ下流側にメタン化触媒を配置したメタン化反応器を使用することを特徴とするＣＯおよびＨ
２
を含むガスのメタン化方法が開示されている。上流側の低温シフト反応器ではＣＯシフト反応（式２）が進行するので、原料ガスに含まれる一酸化炭素の大部分は水蒸気と反応して二酸化炭素に転換され、下流側のメタン化触媒上では二酸化炭素のメタン化反応が進行しているものと考えられる。
ＣＯ＋Ｈ
２
Ｏ → ＣＯ
２
＋Ｈ
２
（式２）
【０００６】
メタン化反応はアンモニア合成用の水素から一酸化炭素および二酸化炭素を除去する目的で古くから使用されており、ＮｉやＲｕなどを担持した触媒が高活性を示すことが知られている（非特許文献１、２）。
【０００７】
炭素酸化物（一酸化炭素および二酸化炭素）を水素と反応させてメタンを得るメタン化反応は、工業的にも確立された技術（たとえば非特許文献３）であるが、都市ガス原料として使用できる品質の燃料ガスを得るにはなお課題がある。
【０００８】
都市ガス原料として一般に利用されているのは天然ガスであり、メタンを主成分とし、少量のエタン、プロパン、およびブタンを含有する。天然ガスには、水素および一酸化炭素は通常含まれず、二酸化炭素は天然ガスの精製過程で除去される。特に、液化天然ガスを原料として製造される都市ガスの場合には、水素、一酸化炭素、および二酸化炭素は液化精製の過程でほぼ完全に除去されるので、実質的にほとんど含まれない。
【０００９】
天然ガス中に含まれるメタン以外の炭化水素（エタン、プロパン、およびブタン）の濃度は、天然ガスの産地や精製方法などによって変動するため、都市ガスを製造する際には、通常はプロパン又はブタンを添加して熱量を一定の範囲となるように調整したうえで、保安確保のために付臭剤を添加してから都市ガス導管で需要家に送られる。
【００１０】
水素、一酸化炭素および二酸化炭素が都市ガスに含まれると以下のような問題を引き起こす可能性がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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