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アンモニア合成触媒用組成物およびその製造方法、ならびにアンモニアの合成方法 NEW

国内特許コード P170014697
整理番号 OU-0274
掲載日 2017年12月7日
出願番号 特願2015-139856
公開番号 特開2017-018907
出願日 平成27年7月13日(2015.7.13)
公開日 平成29年1月26日(2017.1.26)
発明者
  • 永岡 勝俊
  • 佐藤 勝俊
  • 今村 和也
出願人
  • 国立大学法人 大分大学
発明の名称 アンモニア合成触媒用組成物およびその製造方法、ならびにアンモニアの合成方法 NEW
発明の概要 【課題】アンモニア合成活性がさらに向上したアンモニア合成触媒用組成物およびその製造方法、ならびにアンモニアの合成方法を提供する。
【解決手段】A.ルテニウムもしくはその合金、またはルテニウムを含む化合物、B.ランタノイドを含む化合物、ならびにC.塩基性助触媒を物理混合してなるアンモニア合成触媒用組成物。このアンモニア合成触媒用組成物を触媒として、窒素と水素を反応させてアンモニアを製造する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


炭化水素からの水素製造技術や水素利用技術、例えば燃料電池などは盛んに研究開発されている。一方、刺激臭のある無色の気体で水によく溶け、アルカリ性を示し、圧縮により容易に液化するアンモニアは、全世界で1億6,000万トン(2010年)製造されている。その大部分は肥料や化学薬品・化学繊維、冷媒などの原料として使用されてきた。アンモニアは、水素含有量が多く;貯蔵、水素の取り出しが容易;炭素を含まないので、利用時に二酸化炭素が発生しない;ハンドリング技術、安全管理、医療法が確立され、輸送・貯蔵のプロセスが容易、といった特徴がある。旧来のアンモニア利用目的による製造設備は、老朽化して衰退の一途であるが、最近新しい水素エネルギーとしてのアンモニア活用が注目されている。すなわち、最近、特にアフリカ大陸等で、太陽エネルギーをもとにアンモニアを製造し、安全で効率的な貯蔵・輸送を経て、地域や家庭、自動車などで直接的に、あるいは改質して得られる水素を提供しようとしていること等から、今後のアンモニア合成プラントの更新に伴い収率の高いアンモニア合成触媒の開発が期待されている。



アンモニアは、長きにわたり、鉄系触媒を用いたハーバーボッシュ法により製造されてきた。しかしながらハーバーボッシュ法では、200気圧程度の高圧下で反応を行う必要があるため、設備投資及び消費電力の増大、製造工程の煩雑化等の問題を有する。



上記問題に対して、近年では、ルテニウム触媒を用いて10気圧程度の低圧条件下でアンモニアを製造する方法が報告されている。この触媒を用いることにより、低圧条件下でアンモニアが製造可能となるのみならず、一酸化炭素や水によるアンモニア合成阻害を低減することも可能となり、アンモニア収率が向上する。ルテニウム触媒を用いるアンモニア製造では、ルテニウム触媒を担体に担持させたる場合がある。ルテニウムを担持させる担体としては、触媒の担体として一般 的なアルミナが広く用いられている。最近では、アルミナに替えて希土類酸化物を担体として用いることにより、ルテニウムの使用量を低減でき、且つ、反応温 度を低くできることが開示されている(特許文献1)。しかしながら、上記のアンモニア製造方法では、より低圧条件下においてアンモニアを製造する場合のアンモニア収率が十分なものではなかった。



そこで、本発明者らは、先般、低圧条件下において高収率でアンモニアを製造できる組成物、及び該組成物を用いたアンモニア製造方法を提供することを目的とし、ルテニウム;ランタノイド;ならびに塩基性助触媒および/または多孔性金属錯体を配合した組成物をアンモニア合成触媒とすることを見出した(特許文献2)。この組成物は、水溶液中での含浸法により調製されたものであるが、アンモニア合成活性は不十分であり、さらに高活性な触媒の開発が求められていた。

産業上の利用分野


本発明は、アンモニア合成触媒用組成物およびその製造方法、ならびにアンモニアの合成方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
A.ルテニウムもしくはその合金、またはルテニウムを含む化合物、B.ランタノイドを含む化合物、ならびにC.塩基性助触媒を物理混合してなるアンモニア合成触媒用組成物。

【請求項2】
ランタノイドを含む化合物がランタノイド酸化物である請求項1に記載のアンモニア合成触媒用組成物。

【請求項3】
塩基性助触媒が、アルカリ金属の酸化物もしくは水酸化物、またはアルカリ土類金属の酸化物もしくは水酸化物である請求項1または2に記載のアンモニア合成触媒用組成物。

【請求項4】
物理混合が水分を含まない乾式の摩砕混合である請求項1~3のいずれか1項に記載のアンモニア合成触媒用組成物。

【請求項5】
請求項1~4のいずれか1項に記載のアンモニア合成触媒用組成物を触媒として、窒素と水素を反応させてアンモニアを製造することを特徴とするアンモニアの合成方法。

【請求項6】
A.ルテニウムもしくはその合金、またはルテニウムを含む化合物、B.ランタノイドを含む化合物、ならびにC.塩基性助触媒を物理混合してなるアンモニア合成触媒用組成物を得ることを特徴とするアンモニア合成触媒用組成物の製造方法。

【請求項7】
物理混合してなるアンモニア合成触媒用組成物を還元反応に供する請求項6に記載のアンモニア合成触媒用組成物の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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