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公開番号2025044076
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-01
出願番号2023151773
出願日2023-09-19
発明の名称ハニカム型メタネーション反応用触媒およびその製造方法
出願人株式会社プロテリアル
代理人
主分類B01J 23/755 20060101AFI20250325BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】高ガス流量においても触媒が高温になりにくく、従って、冷媒による外部冷却の調整が容易であり、メタン転換率を向上したハニカム型メタネーション反応用触媒を提供する。
【解決手段】多孔質の隔壁によって複数の流通孔が区画形成されたハニカム型セラミック基材と、触媒活性を有する活性金属と前記隔壁に前記活性金属を担持する触媒担体からなる触媒成分を含み、体積当りのBET比表面積が8700m²/L以上であることを特徴とする、ハニカム型メタネーション反応用触媒である。
【選択図】図3

特許請求の範囲【請求項１】
多孔質の隔壁によって複数の流通孔が区画形成されたハニカム型セラミック基材と、
触媒活性を有する活性金属と、前記活性金属を前記隔壁に担持する触媒担体からなる触媒成分
を含み、体積当りのＢＥＴ比表面積が８７００m
２
／Ｌ以上であること
を特徴とする、ハニカム型メタネーション反応用触媒。
続きを表示（約 510 文字）【請求項２】
前記ハニカム型メタネーション反応用触媒の体積に対する前記触媒担体の担持量割合が５５ｇ／Ｌ以上であり、
前記触媒成分層の質量に占める前記活性金属の割合が１８質量％以上３５質量％以下であること
を特徴とする、請求項1に記載のハニカム型メタネーション反応用触媒。
【請求項３】
多孔質の隔壁によって複数の流通孔が区画形成されたハニカム型セラミック基材に、粒径が３００ｎｍ未満の触媒担体からなるコロイド状水溶液を吸収させた後に前記コロイド状水溶液を乾燥して、前記ハニカム型セラミック基材の内面に触媒担体を担持させることで触媒担体担持ハニカム基材を作製する第一の工程と、
前記触媒担体に、活性金属塩水溶液を吸収させた後に前記活性金属塩水溶液を乾燥して、前記触媒担体に活性金属塩を担持させることで触媒前駆体担持ハニカム基材を作製する第二の工程と、
前記触媒前駆体担持ハニカム基材を焼成した後に還元ガス雰囲気下で還元して、ハニカム型メタネーション反応用触媒を得る第三の工程と、
を含むことを特徴とする、ハニカム型メタネーション反応用触媒の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素ガスまたは一酸化炭素ガスと水素ガスを含む混合ガスからメタンガスを製造するためのハニカム型メタネーション反応用触媒と、その製造方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素（CO2）または一酸化炭素（CO）と水素（H2）からメタン（CH4）を合成するメタンネーション技術が、温室効果ガスを低減する技術の一つとして注目されている。メタネーション反応は触媒反応であり、このような触媒活性を有するものとして、アルミナやセリア、ジルコニアといった多孔質酸化物を担体としたＮｉ系触媒やＲｕ系触媒が知られている。メタネーション反応用触媒は各種の形状で用いられるが、一般的には粒状の触媒を反応管に詰めて利用する。
【０００３】
ところで、メタネーション反応は大きな発熱を伴うが、反応温度が高くなるほど化学平衡上、メタン転換率が低くなるため、触媒温度を適切な温度域に保つ熱マネジメントが重要である。しかしながら、前述した粒状触媒を利用した反応管では、極端に温度が高いホットスポットが生じやすく、ホットスポットが発生した場合には触媒劣化や熱暴走によってメタン転換率が低下するという問題があった。このような問題を解決するために、特許文献１に示されるような、セラミックスでできたハニカム構造の基材に、触媒粉末をコーティングした形態のハニカム型触媒の研究が進められている。
【０００４】
特許文献１には、金属製またはセラミックス製ハニカム基材に、金属と金属酸化物からなる触媒層を形成することを特徴とする一酸化炭素メタネーション用のハニカム触媒の製造方法が開示されている。特許文献1に記載のハニカム触媒を用いれば、水素含有ガス中の一酸化炭素を有用なメタンに転換するに当り、高い空塔速度においても、大きな差圧等が生じることがなく、また暴走反応により反応温度が急激に上昇し、これに伴い触媒の劣化等が生じることなく、システム上の温度調整が容易である。このため安定的に高効率で水素含有ガス中の一酸化炭素を除去する、という理想的な機構を実現できると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００７―２５２９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献1に示すような従来から知られるハニカム構造の形態を有するメタネーション反応用触媒は、従来から知られる粒状の形態を有するメタネーション反応用触媒よりは熱マネジメントの点で改善したものの、高ガス流量下においては生じる反応熱が大きくなり、熱暴走により触媒劣化やメタン転換率低下などの問題が発生するおそれがあるため、触媒反応管の外部から冷媒により冷却する等温型反応管として使用して温度調整することが一般的であった。
【０００７】
そこで本発明は、上述の問題を解決するために、高ガス流量においても触媒が高温になりにくく、従って、冷媒による外部冷却の調整が容易であり、メタン転換率を向上したハニカム型メタネーション反応用触媒を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一の形態は、多孔質の隔壁によって複数の流通孔が区画形成されたハニカム型セラミック基材と、触媒活性を有する活性金属と前記隔壁に前記活性金属を担持する触媒担体からなる触媒成分を含み、前記触媒成分の体積当りのＢＥＴ比表面積が８７００m
２
／Ｌ以上であることを特徴とする、ハニカム型メタネーション反応用触媒である。
【０００９】
このとき、前記触媒担体の担持量が５５ｇ／Ｌ以上であり、前記触媒成分の質量に占める活性金属の割合が１８質量％以上３５質量％以下であることが好ましい。
【００１０】
本発明の第二の形態は、多孔質の隔壁によって複数の流通孔が区画形成されたハニカム型セラミック基材に、コロイド状水溶液を吸収させた後に前記コロイド状水溶液を乾燥して、前記ハニカム型セラミック基材の内面に触媒担体を担持させることで触媒担体担持ハニカム基材を作製する第一の工程と、前記触媒担体に、触媒活性を有する活性金属塩水溶液を吸収させた後に前記活性金属塩水溶液を乾燥して、前記触媒担体に前記活性金属の金属塩を担持させることで触媒前駆体担持ハニカム基材を作製する第二の工程と、前記触媒前駆体担持ハニカム基材を焼成した後に還元ガス雰囲気下で還元して、ハニカム型メタネーション反応用触媒を得る第三の工程と、を含むことを特徴とする、ハニカム型メタネーション反応用触媒の製造方法である。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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