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公開番号2025141513
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024041484
出願日2024-03-15
発明の名称アンモニアからの水素の製造方法及び鉄鋼製造方法
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,個人,個人
主分類C01B 3/04 20060101AFI20250919BHJP(無機化学)
要約【課題】単位時間及び単位触媒質量当たりの水素生成量が改善された、アンモニアからの水素の製造方法を提供する。
【解決手段】アンモニアからの水素の製造方法であって、アンモニアガスを反応器に導入し、触媒の存在下で分解して水素ガスを製造することを含み、反応器における触媒層の出口ガス温度が750℃以上であり、アンモニアガスの流量Fと前記触媒の質量Wとの比F/Wが40,000mL-NH₃/(h・gcat)以上であり、触媒がNiMgO系触媒であり、NiMgO系触媒のNi含有量が1～40質量%である、アンモニアからの水素の製造方法。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
アンモニアからの水素の製造方法であって、
アンモニアガスを反応器に導入し、触媒の存在下で分解して水素ガスを製造することを含み、
前記反応器における触媒層の出口ガス温度が７５０℃以上であり、
前記アンモニアガスの流量Ｆと前記触媒の質量Ｗとの比Ｆ／Ｗが４０，０００ｍＬ－ＮＨ
３
／（ｈ・ｇｃａｔ）以上であり、
前記触媒がＮｉＭｇＯ系触媒であり、
前記ＮｉＭｇＯ系触媒のＮｉ含有量が１～４０質量％である、
アンモニアからの水素の製造方法。
続きを表示（約 440 文字）【請求項２】
前記比Ｆ／Ｗ（ｍＬ－ＮＨ
３
／（ｈ・ｇｃａｔ））が、以下の条件：
Ｆ／Ｗ（ｍＬ－ＮＨ
３
／（ｈ・ｇｃａｔ））≦８５７．１４×触媒層の出口ガス温度（℃）－５７６，０００
を満たす、
請求項１に記載のアンモニアからの水素の製造方法。
【請求項３】
鉄鋼製造方法であって、
請求項１又は２に記載の製造方法により得られた水素ガスを、高炉又はシャフト炉に導入し、前記水素ガスにより酸化鉄を還元することを含み、
前記触媒層の出口から前記高炉又は前記シャフト炉に導入されるまでの前記水素ガスの温度Ｔ（℃）が、以下の条件：
Ｔ（℃）≧６５０℃
を満たす、
鉄鋼製造方法。
【請求項４】
前記温度Ｔ（℃）が、以下の条件：
Ｔ（℃）≧触媒層の出口ガス温度（℃）－１００
を満たす、
請求項３に記載の鉄鋼製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、アンモニアからの水素の製造方法及び鉄鋼製造方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化抑制の観点から、天然ガス、石油、石炭等の化石資源に代わる燃料として、水素への注目が高まっている。水素の製造方法としては、化石資源を改質する方法、水の電気分解、水素含有化合物の脱水素反応を利用した方法などが挙げられる。中でも、水素の製造過程におけるＣＯ
２
の排出量が少ないという観点から、水素含有化合物の脱水素反応を利用した方法が注目されている。水素含有化合物としては、アンモニア、メチルシクロヘキサン、メタン等が挙げられるが、特に、単位体積当たりの水素含有量が大きいアンモニアは有望な原料である。
【０００３】
特許文献１には、ニッケルと、長周期型周期律表２～５及び１２～１５族の金属元素からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属酸化物及び／又は複合酸化物である添加物質とを含む触媒であって、ニッケルの算出比表面積（Ｓ２）と当該触媒の比表面積（Ｓ１）との比（Ｓ２／Ｓ１）が、０．５０～０．８５であることを特徴とするアンモニア分解用触媒が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、アンモニア脱水素化反応に使用することができる、六方晶構造の単結晶性物質を含む支持体；および前記支持体上に担持された触媒金属；を含む、触媒が記載されている。
【０００５】
特許文献３には、アンモニアガスの流通経路を有し、金属基材から構成される金属基材構造体と、前記金属基材構造体の表面に存在し、アルミニウム酸化物、セリウム酸化物、マグネシウム酸化物、ケイ素酸化物、及び、ジルコニウム酸化物からなる群から選ばれる１種の担体に、ルテニウムが担持されたルテニウム担持触媒を含む外表面層と、を有することを特徴とする、アンモニアから水素を製造するための触媒構造体が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１１－２２４５５５号公報
特表２０２３－５１３４８３号公報
特開２０１８－１３４６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本開示は、単位時間及び単位触媒質量当たりの水素生成量が改善された、アンモニアからの水素の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本開示の内容は次の態様を含む。
＜態様１＞
アンモニアからの水素の製造方法であって、
アンモニアガスを反応器に導入し、触媒の存在下で分解して水素ガスを製造することを含み、
前記反応器における触媒層の出口ガス温度が７５０℃以上であり、
前記アンモニアガスの流量Ｆと前記触媒の質量Ｗとの比Ｆ／Ｗが４０，０００ｍＬ－ＮＨ
３
／（ｈ・ｇｃａｔ）以上であり、
前記触媒がＮｉＭｇＯ系触媒であり、
前記ＮｉＭｇＯ系触媒のＮｉ含有量が１～４０質量％である、
アンモニアからの水素の製造方法。
＜態様２＞
前記比Ｆ／Ｗ（ｍＬ－ＮＨ
３
／（ｈ・ｇｃａｔ））が、以下の条件：
Ｆ／Ｗ（ｍＬ－ＮＨ
３
／（ｈ・ｇｃａｔ））≦８５７．１４×触媒層の出口ガス温度（℃）－５７６，０００
を満たす、
上記態様１に記載のアンモニアからの水素の製造方法。
＜態様３＞
鉄鋼製造方法であって、
上記態様１又は２に記載の製造方法により得られた水素ガスを、高炉又はシャフト炉に導入し、前記水素ガスにより酸化鉄を還元することを含み、
前記触媒層の出口から前記高炉又は前記シャフト炉に導入されるまでの前記水素ガスの温度Ｔ（℃）が、以下の条件：
Ｔ（℃）≧６５０℃
を満たす、
鉄鋼製造方法。
＜態様４＞
前記温度Ｔ（℃）が、以下の条件：
Ｔ（℃）≧触媒層の出口ガス温度（℃）－１００
を満たす、
上記態様３に記載の鉄鋼製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、単位時間及び単位触媒質量当たりの水素生成量が改善された、アンモニアからの水素の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
ＮｉとＭｇの複合酸化物からなる触媒の模式図である。
例示的なアンモニアからの水素製造設備の模式図である。
検討例１～６について、Ｆ／Ｗとアンモニアの転化率との関係を示すグラフである。
実施例１～２１及び比較例１～８について、Ｆ／Ｗとアンモニアの転化率との関係を示すグラフである。
２０ｗｔ％ＮｉＭｇＯ／Ａｌ
２
Ｏ
３
を用いた場合の、触媒層の出口ガス温度と、１００％のアンモニア転化率を与えるＦ／Ｗの最大値との関係を示すグラフである。
実施例２２～５５及び比較例９～１１について、Ｆ／Ｗとアンモニアの転化率との関係を示すグラフである。
実施例５６～８２及び比較例１２～１３について、Ｆ／Ｗとアンモニアの転化率との関係を示すグラフである。
【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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