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公開番号2025098545
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-02
出願番号2023214756
出願日2023-12-20
発明の名称エチレン製造用触媒、エチレン製造用触媒の製造方法、及びエチレンの製造方法
出願人DIC株式会社,国立研究開発法人産業技術総合研究所
代理人個人,個人,個人,個人
主分類B01J 29/78 20060101AFI20250625BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】一酸化炭素及び水素を原料として用い、エチレンを高い選択性で製造可能なエチレン製造用触媒、該エチレン製造用触媒の製造方法、及び該エチレン製造用触媒を用いたエチレンの製造方法の提供。
【解決手段】(i)第1の触媒としてマンガンおよび鉄と、第2の触媒としてマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、およびナトリウムのうち少なくとも1種以上と、を含む金属触媒と、
(ii)第3の触媒として少なくとも1種以上のゼオライトを含むゼオライト触媒と、を含む、エチレン製造用触媒である。
【選択図】なし

特許請求の範囲【請求項１】
（ｉ）第１の触媒としてマンガンおよび鉄と、第２の触媒としてマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、およびナトリウムのうち少なくとも１種以上と、を含む金属触媒と、
（ｉｉ）第３の触媒として少なくとも１種以上のゼオライトを含むゼオライト触媒と、を含む、エチレン製造用触媒。
続きを表示（約 740 文字）【請求項２】
エチレンの選択率が５０％以上である、請求項１に記載のエチレン製造用触媒。
【請求項３】
メタノール－ツー－オレフィン（ＭＴＯ）反応経路を利用する触媒である、請求項１に記載のエチレン製造用触媒。
【請求項４】
前記金属触媒が、アモルファス状態の金属触媒粒子からなる、請求項１に記載のエチレン製造用触媒。
【請求項５】
前記第１の触媒と前記第２の触媒の総質量に対する前記第２の触媒の含有率が１～５０質量％である、請求項１～４のいずれかに記載のエチレン製造用触媒。
【請求項６】
前記第１の触媒のマンガンと鉄の比率が、マンガン：鉄＝１：１０～１０：１である、請求項１～４のいずれかに記載のエチレン製造用触媒。
【請求項７】
前記金属触媒における金属触媒粒子の平均粒子径が０．１～１０００μｍである、請求項１～４のいずれかに記載のエチレン製造用触媒。
【請求項８】
前記第３の触媒が、ＩＴＱゼオライト、ＺＳＭ－５ゼオライト、ＳＡＰＯゼオライト、ＦＥＲゼオライト、およびＭＯＲゼオライトから選択される１種以上である、請求項１～４のいずれかに記載のエチレン製造用触媒。
【請求項９】
前記ＩＴＱゼオライトが、ＩＴＱ－２ゼオライトである、請求項８に記載のエチレン製造用触媒。
【請求項１０】
前記エチレン製造用触媒が、第４の触媒として、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｅ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｔ、Ｍｏ、及びＧａから選択される１種以上を更に含む、請求項１～４のいずれかに記載のエチレン製造用触媒。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、エチレン製造用触媒、エチレン製造用触媒の製造方法、及びエチレンの製造方法に関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
低級オレフィン（エチレン、プロピレン、ブテン）は従来、石油を原料に生産されてきた。しかし、石油資源枯渇や資源の地域遍在性の問題から、天然ガスや石炭などから誘導される合成ガス（少なくともＨ
２
とＣＯを含む混合ガス）を原料に低級オレフィンを製造する技術が望まれている。
合成ガスを原料に用いた低級オレフィンの製造では、一般的に触媒が用いられ、触媒についての研究も広く行われており、低級オレフィン製造用の触媒も知られている（例えば、特許文献１および２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－３０４３３号公報
特表２０２３－５０４５１０号公報
【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、上記特許文献１および２に記載の触媒では、高い選択率でＨ
２
／ＣＯ混合ガスをエチレンに変換することはできなかった。
そこで、高い選択性でＨ
２
／ＣＯ混合ガスをエチレンに変換できる方法の提供が望まれている。
【０００５】
本発明は、一酸化炭素及び水素を原料として用い、エチレンを高い選択性で製造可能なエチレン製造用触媒、該エチレン製造用触媒の製造方法、及び該エチレン製造用触媒を用いたエチレンの製造方法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】
【０００６】
本発明者らは、上記の課題を解決する為、鋭意検討を行った結果、上記の課題を解決出来ることを見出し、以下の要旨を有する本発明を完成させた。すなわち、本発明は以下を包含する。
（１）（ｉ）第１の触媒としてマンガンおよび鉄と、第２の触媒としてマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、およびナトリウムのうち少なくとも１種以上と、を含む金属触媒と、
（ｉｉ）第３の触媒として少なくとも１種以上のゼオライトを含むゼオライト触媒と、を含む、エチレン製造用触媒。
（２）エチレンの選択率が５０％以上である、（１）に記載のエチレン製造用触媒。
（３）メタノール－ツー－オレフィン（ＭＴＯ）反応経路を利用する触媒である、（１）又は（２）に記載のエチレン製造用触媒。
（４）前記金属触媒が、アモルファス状態の金属触媒粒子からなる、（１）～（３）のいずれかに記載のエチレン製造用触媒。
（５）前記第１の触媒と前記第２の触媒の総質量に対する前記第２の触媒の含有率が１～５０質量％である、（１）～（４）のいずれかに記載のエチレン製造用触媒。
（６）前記第１の触媒のマンガンと鉄の比率が、マンガン：鉄＝１：１０～１０：１である、（１）～（５）のいずれかに記載のエチレン製造用触媒。
（７）前記金属触媒における金属触媒粒子の平均粒子径が０．１～１０００μｍである、（１）～（６）のいずれかに記載のエチレン製造用触媒。
（８）前記第３の触媒が、ＩＴＱゼオライト、ＺＳＭ－５ゼオライト、ＳＡＰＯゼオライト、ＦＥＲゼオライト、およびＭＯＲゼオライトから選択される１種以上である、（１）～（７）のいずれかに記載のエチレン製造用触媒。
（９）前記ＩＴＱゼオライトが、ＩＴＱ－２ゼオライトである、（８）に記載のエチレン製造用触媒。
（１０）前記エチレン製造用触媒が、第４の触媒として、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｅ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｔ、Ｍｏ、及びＧａから選択される１種以上を更に含む、（１）～（９）のいずれかに記載のエチレン製造用触媒。
（１１）（１）～（１０）のいずれかに記載のエチレン製造用触媒を製造する方法であって、
（ｉ）前記第１の触媒および前記第２の触媒を混合した混合物を含む金属触媒と、
（ｉｉ）前記第３の触媒と
を混合する工程を含む、エチレン製造用触媒の製造方法。
（１２）一酸化炭素及び水素を含む原料ガスを、（１）～（１０）のいずれかに記載のエチレン製造用触媒に接触させることによりエチレンを製造する、エチレンの製造方法。
（１３）一酸化炭素及び水素を含む原料ガスを、請求項１～４のいずれかに記載のエチレン製造用触媒に接触させ、メタノール－ツー－オレフィン（ＭＴＯ）反応経路によりメタノールを経由してエチレンを製造する、（１２）に記載のエチレンの製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、一酸化炭素及び水素を原料として用い、エチレンを高い選択性で製造可能なエチレン製造用触媒、該エチレン製造用触媒の製造方法、及び該エチレン製造用触媒を用いたエチレンの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
金属触媒粒子がアモルファス状態であることを説明するためのＸ線回折（ＸＲＤ）の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（エチレン製造用触媒）
本発明のエチレン製造用触媒は、一酸化炭素および水素を原料としたエチレンの合成反応を触媒する。
本発明者らは、金属触媒とゼオライト触媒とを含むエチレン製造用触媒において、該金属触媒として、マンガン（Ｍｎ）および鉄（Ｆｅ）を含む第１の触媒と、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、およびナトリウム（Ｎａ）のうち少なくとも１種以上を含む第２の触媒とを含む金属触媒を用いることで、選択率が５０％以上という高い選択率でエチレンを製造できることを見出した。
つまり、本発明のエチレン製造用触媒は、
“（ｉ）第１の触媒としてマンガンおよび鉄と、第２の触媒としてマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、およびナトリウムのうち少なくとも１種以上とを含む金属触媒と、
（ｉｉ）第３の触媒として少なくとも１種以上のゼオライトを含むゼオライト触媒とを含む、エチレン製造用触媒”である。
【００１０】
また、本発明者らは、第１の触媒と第２の触媒とを混合し、第１の触媒と第２の触媒を複合化させてなる金属触媒が、一酸化炭素及び水素を原料として高い選択性でメタノールを製造できることを見出した。
本発明のエチレン製造用触媒は、メタノール－ツー－オレフィン（ＭＴＯ）反応経路によりメタノールを経由してエチレンを製造する触媒である。本発明のエチレン製造用触媒は、フィッシャー・トロプシュ（ＦＴ）反応によりエチレンを製造する触媒ではないため、ＦＴ反応における副生成物であるＣＯ
２
は発生しない。ＣＯ
２
を発生させずにエチレンを製造することができるため、本発明のエチレン製造用触媒は利用価値が高い。
（【００１１】以降は省略されています）

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