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公開番号2025134525
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-17
出願番号2024032493
出願日2024-03-04
発明の名称高発熱量燃料ガス製造用触媒およびその製造方法並びに高発熱量燃料ガス製造方法
出願人大阪瓦斯株式会社
代理人弁理士法人R&C
主分類B01J 23/889 20060101AFI20250909BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】一酸化炭素または二酸化炭素の少なくとも一方と、水素とを含む混合ガスから、メタンを主成分とし、エタン、プロパンおよびブタンを含む燃料ガスを製造する高発熱量ガス製造用触媒を提供することにある。
【解決手段】活性アルミナを主成分とする担体に担持された鉄、コバルトおよびレニウムを含有し、コバルトの担持量が担体100質量部に対して5.0質量部以上20質量部以下であり、鉄の担持量が担体100質量部に対して0.10質量部以上5.0質量部以下であり、レニウムの担持量が担体100質量部に対して1.0質量部以上3.0質量部以下である、高発熱量燃料ガス製造用触媒。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
活性アルミナを主成分とする担体に担持された鉄、コバルトおよびレニウムを含有し、前記コバルトの担持量が前記担体１００質量部に対して５．０質量部以上２０質量部以下であり、前記鉄の担持量が前記担体１００質量部に対して０.１０質量部以上５.０質量部以下であり、前記レニウムの担持量が前記担体１００質量部に対して１.０質量部以上３.０質量部以下である、高発熱量燃料ガス製造用触媒。
続きを表示（約 760 文字）【請求項２】
前記担体がκ型アルミナを含む、請求項１に記載の高発熱量燃料ガス製造用触媒。
【請求項３】
前記触媒が担体１００質量部に対して１.０質量部以上５.０質量部以下ニッケルを含む、請求項１に記載の高発熱量燃料ガス製造用触媒。
【請求項４】
前記触媒が担体１００質量部に対して１.０質量部以上５.０質量部以下ニッケルを含む、請求項２に記載の高発熱量燃料ガス製造用触媒。
【請求項５】
前記担体が、粒径１．０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の成型体である請求項１～４の何れか一項に記載の高発熱量燃料ガス製造用触媒。
【請求項６】
活性アルミナを主成分とする担体に担持されたコバルト、鉄およびレニウムを含有する高発熱量燃料ガス製造用触媒の製造方法であって、前記担体に、コバルト、鉄およびレニウムの水溶性化合物を溶解した水溶液を含浸して含浸体を得る含浸工程と、前記含浸体を乾燥して乾燥体を得る乾燥工程と、前記乾燥体を空気中３５０℃以上５００℃以下で焼成する焼成工程と、を含む高発熱量燃料ガス製造用触媒の製造方法。
【請求項７】
前記担体がκ型アルミナを含む、請求項６に記載の高発熱量燃料ガス製造用触媒の製造方法。
【請求項８】
前記触媒がニッケルを含有する、請求項６に記載の高発熱量燃料ガス製造用触媒の製造方法。
【請求項９】
前記触媒がニッケルを含有する、請求項７に記載の高発熱量燃料ガス製造用触媒の製造方法。
【請求項１０】
前記担体が粒径１．０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の成型体である、請求項６～９の何れか一項に記載の高発熱量燃料ガス製造用触媒の製造方法。
（【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、一酸化炭素または二酸化炭素の少なくとも一方と、水素とを含む混合ガスから、単位体積当たりの発熱量がメタンよりも高い高発熱量の燃料ガスを製造する技術に関し、より具体的には、メタンを主成分とし、エタン、プロパンおよびブタンを含む燃料ガスを製造する技術に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化対策の観点から、燃焼利用しても大気中の二酸化炭素濃度を実質的に増加させることがないカーボンニュートラル燃料に注目が集まっている。
【０００３】
工業プロセスや火力発電などで発生する排ガスから二酸化炭素を回収し、再生可能エネルギーである太陽光発電や風力発電などによる電力を用いた電気分解により得られた水素をメタン化触媒上で反応させれば、メタンが得られる。あるいは、二酸化炭素と水蒸気からなる混合ガスを固体酸化物形電解セル（ＳＯＥＣ）を用いて電解すると、水素と一酸化炭素を主成分とするガス（合成ガス）が得られ、この合成ガスをメタン化触媒上で反応させるとメタンが得られる。これらの方法によって得られたメタンは、燃焼利用しても追加的な二酸化炭素の発生がないことから、地球温暖化に影響しないカーボンニュートラル燃料と考えることができる。
【０００４】
一酸化炭素と水素とを反応させてメタンを得るメタン化反応（式１）および二酸化炭素と水素とを反応させてメタンを得るメタン化反応（式２）は、いずれも公知である。
ＣＯ＋３Ｈ
２
→ ＣＨ
４
＋Ｈ
２
Ｏ（式１）
ＣＯ
２
＋４Ｈ
２
→ ＣＨ
４
＋２Ｈ
２
Ｏ（式２）
【０００５】
メタン化反応はアンモニア合成用の水素から一酸化炭素および二酸化炭素を除去する目的で古くから使用されており、ＮｉやＲｕなどを担持した触媒が高活性を示すことが知られている（非特許文献１、２）。
【０００６】
一酸化炭素または二酸化炭素と水素を反応させてメタンを得るメタン化反応は、工業的にも確立された技術（たとえば非特許文献３）であるが、都市ガス原料として使用できる品質の燃料ガスを得るにはなお課題がある。
【０００７】
都市ガス原料として一般に利用されているのは天然ガスであり、メタンを主成分とし、少量のエタン、プロパン、およびブタンを含有する。天然ガスの組成は、ガス田によって異なり、その発熱量は一定ではない。発熱量が変動すると、ガスの燃焼性が変化して、ガス消費機器の性能が不安定になる虞がある。そこで、我が国の都市ガス工業におけるガス製造では、原料となる天然ガス（多くは、液化天然ガスを気化させたもの）に、プロパンまたはブタンを主成分とする液化石油ガス（ＬＰＧ）を添加し、熱量を一定の範囲に収める熱量調整が行われている。我が国では、標準状態（０℃、１０１．３２５ｋＰａ）における体積１ｍ
３
あたりの発熱量（高位発熱量）が４５ＭＪの都市ガスを製造し供給している例が多い。
【０００８】
メタン化反応によって生成する炭化水素は、通常の反応条件では、メタンのみであり、エタンやプロパンのような炭素数２以上の炭化水素は含まれない。メタンの発熱量は３９．８ＭＪ／ｍ
３
であるため、都市ガスとして一般的な４５ＭＪ／ｍ
３
に熱量調整するためには、多量のＬＰＧを添加することが必要となり、経済性に不利となるほか、カーボンニュートラルとみなしうるＬＰＧは、流通量が限られ、入手が困難という問題がある。
【０００９】
炭素酸化物（一酸化炭素および二酸化炭素）と水素との反応によりメタンを主成分とし、メタン以外の飽和炭化水素を副成分として含む高発熱量燃料ガスを製造する技術について種々検討されてきた。
【００１０】
特許文献１には、シリカまたはアルミナよりなる担体に、触媒基質としての鉄族金属に酸化マンガンと白金族金属とを組み合わせて担持させてなることを特徴とする高カロリーガス製造用触媒が開示されている。鉄族金属としては、コバルトと鉄が特に好ましいとの記載が見られるが、実験結果の開示は、シリカまたはアルミナ担体に、ルテニウム、コバルトおよびマンガンの３成分を担持した触媒に限られる。特許文献１に記載された触媒の調製では、ルテニウムの担持工程で、高濃度のアンモニア含有ガスに暴露する処理を採用しており、触媒調製工程の経済性に懸念が残る。
（【００１１】以降は省略されています）

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