二酸化炭素の高速メタノール化を実現する触媒構造の設計

实现二氧化碳快速甲醇化的催化剂结构设计

基本信息

批准号：
04241217
负责人：
乾智行
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1992
资助国家：
日本
起止时间：
1992 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

地球温暖化の主要な原因と考えられる二酸化炭素の蓄積を緩和することを目的として、付加価値の高いメタノールにできるだけ高速で変換できる高性能触媒の開発を行った。合成ガスからメタノールを合成するのに用いられている工業触媒は、CuO-ZnO-Cr_2O_3-Al_2O_3などの多成分系の金属酸化物で、沈澱法により調製されているが、この方法では不均一性が大きい。そこで本研究では、これらの成分の硝酸塩混合液にアンモニアガスを適当な濃度と時間接触させて全体をゲル化する均一ゲル化法を創案して調製した。この調製法による触媒は、沈澱法による触媒よりも活性が高く、メタノールの収量は1.5倍となった。80気圧の加圧条件下での接触時間61秒の反応では、メタノールの生成は270℃以上で平衡値に達したが、平衡値の大きい250℃では約半分であった。そこで、二酸化炭素のメタン化に顕著な効果を認めていた酸化ランタンや、水素の吸着速度を増大させるパジヂウムや銀を触媒に添加したところ、250℃でも平衡値に達する活性の増大を実現させることができた。このときのメタノールへ転化した二酸化炭素の転化率は30%、メタノールの収量は、触媒1リットル当たり、1時間当たり16.5モルという極めて高い水準を実現することができた。しかし、二酸化炭素の蓄積を緩和させるという目標に照らせば、この数値は依然極めて不十分なものである。二酸化炭素をメタンに変換させる場合には、常圧下でも、同じ触媒量と時間当たりに500モルを実現させているので、このときの触媒構造の特徴をメタノール合成に対しても組み入れることを種々試みた。たとえば、5〜10ミクロン径のセラミック繊維を不繊布状に厚さ1ミリメートルに成型したものを用い、これに均一ゲル化法でメタノール合成触媒を担持させて、二餌化炭素の水素化に用いた結果、50気圧下、触媒時間3.3秒、290℃の反応条件下で、上記単位で76モルにまで増大させることができた。

为了减轻二氧化碳的积累，这被认为是全球变暖的主要原因，我们开发了一种高性能的催化剂，可以尽可能快地转化高价值增强的甲醇。用于合成气体合成甲醇的工业催化剂是一种多组分金属氧化物，例如cuo-zno-cr_2o_3-al_2o_3，并通过降水方法制备，但是该方法具有较高的不均匀性。因此，在这项研究中，我们制定了一种均匀的胶凝方法，其中将氨气与这些成分的硝酸盐混合物接触，以适当浓度，并有一段时间凝胶整体。使用这种制备方法的催化剂比使用沉淀方法的催化剂更活跃，甲醇产量为1.5倍。在80个大气的压力条件下的反应和61秒的接触时间，甲醇的产生在270°C或更高时达到平衡，但在250°C时达到了平衡，平衡约为一半。因此，当将二氧化碳的甲基化作用明显影响时，将氢的吸附速率添加到催化剂中时，载有二氧化碳和银的甲基化作用明显。目前，转化为甲醇的二氧化碳的转化率为30％，甲醇的产率为每升每升催化剂16.5 mol。但是，鉴于减轻二氧化碳积累的目的，该数字仍然非常不足。当将二氧化碳转换为甲烷时，即使在正常压力下，每小时甚至在正常压力下也达到500摩尔，因此已经进行了各种尝试，以将目前催化剂结构的特性纳入甲醇合成中。例如，直径为5至10微米的陶瓷纤维被模制成一个非纤维织物至1毫米厚的织物，并通过一种均匀的凝胶化方法来支撑混合物，以氢化二透明碳的氢化，结果，在50 atm下，在上述单元中，反应在3.3秒的时间为3.3秒的时间为3.3秒。