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公開番号
2025076248
公報種別
公開特許公報(A)
公開日
2025-05-15
出願番号
2024058096
出願日
2024-03-29
発明の名称
メタンの製造方法
出願人
日本製鉄株式会社
,
日鉄エンジニアリング株式会社
代理人
個人
,
個人
,
個人
,
個人
主分類
C07C
1/12 20060101AFI20250508BHJP(有機化学)
要約
【課題】長期にわたり触媒の活性を維持し、かつ高収量でメタンを得ることができるメタンの製造方法を提供する。
【解決手段】二酸化炭素と水素を原料とするメタンの製造方法であって、反応器に二酸化炭素と水素を含むガスを導入し、二酸化炭素と水素を触媒の存在下で反応させることを含み、反応器に導入するガスの温度が220℃以上550℃以下であり、反応器における触媒層出口ガス温度が400℃超650℃以下であり、反応器において、ガスを500~2,000L/(h・g-cat)の空間速度で流通させる、メタンの製造方法。
【選択図】図2
特許請求の範囲
【請求項1】
二酸化炭素と水素を原料とするメタンの製造方法であって、
(x)反応器に二酸化炭素と水素を含むガスを導入し、二酸化炭素と水素を触媒の存在下で反応させることを含み、
前記反応器に導入する前記ガスの温度が220℃以上550℃以下であり、
前記反応器における触媒層出口ガス温度が400℃超650℃以下であり、
前記反応器において、前記ガスを500~2,000L/(h・g-cat)の空間速度で流通させる、メタンの製造方法。
続きを表示(約 640 文字)
【請求項2】
前記反応器が断熱型反応器である、請求項1に記載のメタンの製造方法。
【請求項3】
前記触媒が、Ni及びRuから選択される少なくとも1種を含む、請求項1又は2に記載のメタンの製造方法。
【請求項4】
前記触媒が、Ni/Al
2
O
3
触媒、Ni/CeO
2
触媒、Ru-Ni/CeO
2
触媒、NiMgO系触媒、及びNi/La
2
O
3
/Al
2
O
3
触媒から選択される少なくとも1種である、請求項1又は2に記載のメタンの製造方法。
【請求項5】
前記触媒のNi含有量が10~35質量%である、請求項4に記載のメタンの製造方法。
【請求項6】
前記触媒が、NiMgO系触媒であり、
前記(x)において生成した使用済みの前記触媒を雰囲気温度400~1000℃の条件で酸素含有ガスと接触させて酸化させ、酸化させた前記触媒を雰囲気温度500~1000℃の条件で水素含有ガスと接触させて還元することで、前記使用済みの触媒を再生させて再生触媒を得ることを含む、
請求項1又は2に記載のメタンの製造方法。
【請求項7】
前記再生触媒を前記(x)の前記触媒として使用して、前記(x)を再度実施することを含む、請求項6に記載のメタンの製造方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本開示は、メタンの製造方法に関する。
続きを表示(約 1,300 文字)
【背景技術】
【0002】
近年、地球温暖化抑制の観点から、二酸化炭素を再利用する技術の開発が急がれている。中でも、二酸化炭素と水素とを反応させてメタンを合成するメタネーションは、有望な技術の一つとして注目されている。
【0003】
特許文献1には、Ce、La、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及びLuからなる群から選択された一種類以上の担体と、担体に担持されたNiを含む触媒成分とを含む、300℃未満の低温でのメタン化に適した触媒が記載されている。
【0004】
特許文献2には、燃焼排ガス中に含まれる二酸化炭素を分離して水素と反応させることによりメタンを得るメタン化に際し、燃焼排ガス中に含まれ、メタン化触媒の触媒毒となる二酸化硫黄の濃度を抑制できるメタン化方法が記載されている。
【0005】
特許文献3には、Ca/(Zr+Ca)の原子比が、0.14~0.25であることを特徴とする、結晶構造にCa及びNiが取り込まれる安定化ジルコニア担体と、安定化ジルコニア担体に担持される、金属状態のNiとを備えるメタン化反応用触媒が記載されている。
【0006】
特許文献4には、活性アルミナ成型体と、活性アルミナ成型体に担持されたジルコニア及びルテニウムとを含有し、ジルコニアの担持量が活性アルミナ成型体100質量部に対して3~10質量部であり、ルテニウムの担持量が活性アルミナ成型体100質量部に対して0.1~5質量部であり、粒径2~20mmの成型体である二酸化炭素のメタン化触媒成型体が記載されている。
【0007】
非特許文献1には、CO
2
メタネーション反応において使用されるNi/CeO
2
触媒について、少量の貴金属(Pt、Ru、Rh)の添加による触媒性能への影響が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
特開2019-155227号公報
特開2019-172595号公報
国際公開第2016/013488号
国際公開第2022/224993号
【非特許文献】
【0009】
Renda, S. et al., 「Study of the effect of noble metal promotion in Ni-based catalyst for the Sabatier reaction」, Int. J. Hydrogen Energy 2021, 46, 12117-12127
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
メタネーションに対して活性を有する触媒は一般的に高価であるため、触媒をできるだけ長期で使用することが求められている。そこで、本発明の目的は、長期にわたり触媒の活性を維持し、かつ高収量でメタンを得ることができるメタンの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
(【0011】以降は省略されています)
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