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公開番号2025102669
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-08
出願番号2024202742
出願日2024-11-20
発明の名称炭化水素製造触媒、炭化水素製造触媒の製造方法、及び炭化水素の製造方法
出願人日本製鉄株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類B01J 23/80 20060101AFI20250701BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】二酸化炭素転化率を高め、炭素数3～4の炭化水素の生産性も高くすることが可能となる高活性な炭化水素製造触媒、当該炭化水素製造触媒の製造方法、及び、当該炭化水素製造触媒を用いた炭化水素の製造方法の提供。
【解決手段】鉄を主成分とし、コバルトと、アルミニウム、クロム、ガリウム、及び亜鉛よりなる群から選択される少なくとも1種の助触媒Xと、ナトリウムと、を含む炭化水素製造触媒、当該炭化水素製造触媒の製造方法、及び、当該炭化水素製造触媒を用いた炭化水素の製造方法である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
鉄を主成分とし、
コバルトと、
アルミニウム、クロム、ガリウム、及び亜鉛よりなる群から選択される少なくとも1種の助触媒Ｘと、
ナトリウムと、
を含む炭化水素製造触媒。
続きを表示（約 870 文字）【請求項２】
前記助触媒Ｘとして、少なくともアルミニウムを含む請求項１に記載の炭化水素製造触媒。
【請求項３】
前記鉄に対する前記ナトリウムのモル％が、０．０１～０．３０％である、請求項１に記載の炭化水素製造触媒。
【請求項４】
前記鉄に対する前記ナトリウムのモル％が、０．０１～０．１５％である、請求項１に記載の炭化水素製造触媒。
【請求項５】
前記鉄に対する前記助触媒Ｘのモル％が、０．１～２０．０％である、請求項１に記載の炭化水素製造触媒。
【請求項６】
前記鉄に対する前記助触媒Ｘのモル％が、１．０～１２．０％である、請求項１に記載の炭化水素製造触媒。
【請求項７】
前記鉄に対する前記コバルトのモル％が、１．０～１２０．０％である、請求項１に記載の炭化水素製造触媒。
【請求項８】
沈殿法により、鉄と、コバルトと、アルミニウム、クロム、ガリウム、及び亜鉛よりなる群から選択される少なくとも1種の助触媒Ｘとを含む触媒担体を得る第一の工程と、
含浸法により、前記触媒担体の表面にナトリウムを担持する第二の工程と、
を有する、炭化水素製造触媒の製造方法。
【請求項９】
請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の炭化水素製造触媒を用いた炭化水素の製造方法であって、
二酸化炭素および水素を有する混合ガスを、前記炭化水素製造触媒に接触させて炭化水素を製造する、炭化水素の製造方法。
【請求項１０】
請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の炭化水素製造触媒を用いた炭化水素の製造方法であって、
二酸化炭素および水素を有する混合ガスを、前記炭化水素製造触媒に接触させる第一の工程と、
前記第一の工程で得られた炭化水素を含む混合物をゼオライトからなる分解触媒に接触させて分解する第２工程と、
を有する、炭化水素の製造方法。
（【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，炭化水素製造触媒、炭化水素製造触媒の製造方法、及び炭化水素の製造方法に関するものである。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化等の環境問題が顕在化し、他の炭化水素燃料、石炭等と比較してＨ／Ｃが高く、地球温暖化の原因物質である二酸化炭素排出量を抑えることができ、埋蔵量も豊富な天然ガスの重要性が見直されてきており、今後ますますその需要は増加するものと予想されている。
そのような状況の中、天然ガスを合成ガスに変換した後、合成ガスからＦＴ（フィッシャー・トロプシュ：Ｆｉｓｃｈｅｒ－Ｔｒｏｐｓｃｈ）合成反応を用いて、炭化水素を製造することが各所で精力的に行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、「金属成分として、鉄と、ナトリウムと、亜鉛、マンガンおよび銅よりなる群から選択される少なくとも１種と、を有する化合物からなる炭化水素製造触媒」が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、「二酸化炭素水素付加を用いて高炭素α－オレフィンを採得する触媒であって、その特徴は、前記の触媒はＦｅを含むこと、アルカリ金属および他の金属の複合金属酸化物触媒として、そのうちＦｅそれと金属のモル比１：１～１：０．０５のために、前記のアルカリ金属触媒にある質量画分は０．０１％～１５％として、前記のアルカリ金属はＮａ、ＫおよびＲｂ中のものを含む一つまたは複数の、前記のその他の金属はＭｎ、Ｚｎ、ＣｕおよびＣｏ中の一つまたは複数を含む。」ことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２１－３６８１号公報
中国特許出願公開第１０９６７５５７３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１～２を含め、二酸化炭素と水素からの炭化水素製造は、二酸化炭素の安定性からワンパス転化率が低いことが課題である。
特に、炭化水素製造には、一般的に触媒を使用するが、ＬＰＧとして使用される炭素数３～４の炭化水素を、高効率で製造する触媒には改善の余地がある。
【０００７】
また、一般的に触媒の活性は、高ければ高いほど好ましいことは言うまでもない。これは触媒単位重量当たりの生産性が高くなることから、反応器のサイズを小型化して設備費を抑えることが可能となり、また、使用する触媒が少なくて済むことから触媒費用を抑えることが可能なためであり、触媒の高活性化は非常に重要な要素となる。
【０００８】
そこで、本発明の課題では、二酸化炭素と水素を原料とする炭化水素製造において、二酸化炭素転化率を高め、炭素数３～４の炭化水素の生産性も高くすることが可能となる高活性な炭化水素製造触媒、当該炭化水素製造触媒の製造方法、及び、当該炭化水素製造触媒を用いた炭化水素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】
【０００９】
課題を解決するための手段は、次の態様を含む。
＜１＞
鉄を主成分とし、
コバルトと、
アルミニウム、クロム、ガリウム、及び亜鉛よりなる群から選択される少なくとも1種の助触媒Ｘと、
ナトリウムと、
を含む炭化水素製造触媒。
＜２＞
前記助触媒Ｘとして、少なくともアルミニウムを含む＜１＞に記載の炭化水素製造触媒。
＜３＞
前記鉄に対する前記ナトリウムのモル％が、０．０１～０．３０％である、＜１＞又は＜２＞に記載の炭化水素製造触媒。
＜４＞
前記鉄に対する前記ナトリウムのモル％が、０．０１～０．１５％である、＜１＞又は＜２＞に記載の炭化水素製造触媒。
＜５＞
前記鉄に対する前記助触媒Ｘのモル％が、０．１～２０．０％である、＜１＞～＜４＞のいずれか１項に記載の炭化水素製造触媒。
＜６＞
前記鉄に対する前記助触媒Ｘのモル％が、１．０～１２．０％である、＜１＞～＜４＞のいずれか１項に記載の炭化水素製造触媒。
＜７＞
前記鉄に対する前記コバルトのモル％が、１．０～１２０．０％である、＜１＞～＜６＞のいずれか１項に記載の炭化水素製造触媒。
＜８＞
沈殿法により、鉄と、コバルトと、アルミニウム、クロム、ガリウム、及び亜鉛よりなる群から選択される少なくとも1種の助触媒Ｘとを含む触媒担体を得る第一の工程と、
含浸法により、前記触媒担体の表面にナトリウムを担持する第二の工程と、
を有する、炭化水素製造触媒の製造方法。
＜９＞
＜１＞～＜７＞のいずれか１項に記載の炭化水素製造触媒を用いた炭化水素の製造方法であって、
二酸化炭素および水素を有する混合ガスを、前記炭化水素製造触媒に接触させて炭化水素を製造する、炭化水素の製造方法。
＜１０＞
＜１＞～＜７＞のいずれか１項に記載の炭化水素製造触媒を用いた炭化水素の製造方法であって、
二酸化炭素および水素を有する混合ガスを、前記炭化水素製造触媒に接触させる第一の工程と、
前記第一の工程で得られた炭化水素を含む混合物をゼオライトからなる分解触媒に接触させて分解する第２工程と、
を有する、炭化水素の製造方法。
＜１１＞
前記ゼオライトが、Ｈ－ＺＳＭ－５ゼオライトである、＜１０＞に記載の炭化水素の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、二酸化炭素と水素を原料とする炭化水素製造において、二酸化炭素転化率を高め、炭素数３～４の炭化水素の生産性も高くすることが可能となる高活性な炭化水素製造触媒、当該炭化水素製造触媒の製造方法、及び、当該炭化水素製造触媒を用いた炭化水素の製造方法を提供できる。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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