轻烃的部分氧化催化剂和使用其的一氧化碳的制造方法技术

[课题]提供容易高活性/高选择性地进行轻烃的部分氧化反应的部分氧化催化剂、及使用其的高收率的一氧化碳的制造方法。[解决手段]一种部分氧化催化剂，其为轻烃的部分氧化催化剂，包含负载钴和铑的沸石。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】轻烃的部分氧化催化剂和使用其的一氧化碳的制造方法
本专利技术涉及轻烃的部分氧化催化剂，进一步详细而言，涉及能使轻烃高效地部分氧化的、包含负载钴和铑而成的沸石的部分氧化催化剂。
技术介绍
近些年，由于天然气、页岩气的开采规模日益扩大，将以甲烷为首的轻烃作为资源在工业上加以利用的重要性日益增加。另外，能耗大的化学制造业中节能措施是重要的课题。因此，针对将轻烃更节能地转化有用的化合物(例如，用于生成工业上能利用的有机化合物的合成气体)的方法的开发引起了关注。此外，作为轻烃的工业上的利用方法，例如代表性的是通过水蒸气重整由甲烷转化为合成气体(一氧化碳、氢气混合气体)，得到的合成气体作为基于费-托反应的烷烃制造、甲醇制造的原料而利用。水蒸气重整的通式由下述(1)式表示。CnHm+nH2O→nCO+(m/2+n)H2···(1)然而，该水蒸气重整的反应为吸热反应，因此需要约800℃～1000℃的高温条件，再加上其工厂规模而使巨大的热能消耗成为课题。另外，作为由甲烷得到合成气体的方法，已知甲烷的部分氧化。烃的部分氧化如下述(2)式所示进行。该部分氧化反应为发热反应，因此与水蒸气重整相比，热效率良好。CnH2m+(n/2)O2→nCO+mH2···(2)此外，作为能用于甲烷的部分氧化的催化剂，一直以来报道了如下催化剂：将氧化镁等金属氧化物作为载体并负载有铑和/或钌的催化剂(例如参见专利文献1。)、为了改善热稳定性而在钙钛矿化合物中负载了镍和/或铑的催化剂(例如参见专利文献2。)、将热导率高的碳化硅作为载体的催化剂(例如参见专利文献3。)等。另外，报道了将被CeO2覆盖的Al2O3作为载体、负载作为活性金属的镍的催化剂(例如参见专利文献4。)。然而对于专利文献1～3中提出的催化剂，部分氧化反应均需要接近1000℃或1000℃以上的温度，需要与水蒸气重整同等的高温。另外，对于专利文献4中提出的催化剂，虽然在600～700℃这样低温度下进行部分氧化反应，但一氧化碳的选择率低，在生产效率方面存在课题。作为即使在低温区域也容易进行部分氧化反应、能够得到高的一氧化碳选择率的催化剂，报道了将沸石作为载体并负载了过渡金属的催化剂(例如参见专利文献5。)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平11-130404号公报专利文献2：日本特开2004-167485号公报专利文献3：日本特表2006-517176号公报专利文献4：日本特开2007-237084号公报专利文献5：日本特开2017-113719号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题专利文献5所公开的催化剂即使在低温区域也容易进行轻烃的部分氧化反应、能够得到高的一氧化碳选择率。然而，期望出现能够以更高活性/高选择性地进行轻烃的部分氧化的催化剂。因此，本专利技术的目的在于提供涉及容易高活性/高选择性地进行轻烃的部分氧化反应的部分氧化催化剂的新型技术。用于解决问题的方案本专利技术人等为了解决上述的课题而进行了深入研究，结果发现：通过制成包含负载有钴和铑的沸石的部分氧化催化剂，轻烃的部分氧化得以高活性/高选择性地进行，以至完成了本专利技术。即，本专利技术的主旨如下。[1]一种部分氧化催化剂，其特征在于，其为轻烃的部分氧化催化剂，包含负载钴和铑的沸石。[2]根据[1]所述的部分氧化催化剂，其特征在于，前述钴的负载量相对于前述沸石100重量％为0.01重量％以上且6.0重量％以下，前述铑的负载量相对于前述沸石100重量％为0.001重量％以上且0.01重量％以下，前述钴的负载量相对于前述铑的负载量的比例为1以上且6000以下。[3]根据[1]或[2]所述的部分氧化催化剂，其特征在于，前述沸石为选自由丝光沸石型沸石、MFI型沸石和β型沸石组成的组中的1种或两种以上的混合物。[4]根据[1]～[3]中任一项所述的部分氧化催化剂，其特征在于，前述轻烃为甲烷或者以甲烷作为主要成分。[5]一种一氧化碳的制造方法，其特征在于，在[1]～[4]中任一项所述的部分氧化催化剂的存在下使轻烃与氧气接触，通过部分氧化而生成一氧化碳和氢气。[6]根据[5]所述的一氧化碳的制造方法，其特征在于，在300℃以上且1000℃以下的温度范围使前述轻烃与前述氧气接触。专利技术的效果根据本专利技术，可以提供涉及容易高活性/高选择性地进行轻烃的部分氧化反应的部分氧化催化剂的新型技术。另外，根据本专利技术的一个实施方式，由于能够减少铑等昂贵的贵金属的用量，因此还可以提供廉价的部分氧化催化剂。附图说明图1是实施例中使用的部分氧化的反应装置的示意图。具体实施方式以下对本专利技术进行详细地说明。本专利技术的部分氧化催化剂包含负载有钴和铑的沸石(以下也称为“负载沸石”。)而成，适于通过部分氧化由轻烃和氧气制造一氧化碳和氢气。并且，根据该部分氧化催化剂，与以往相比，能够高活性/高选择性地进行轻烃的部分氧化反应(由轻烃制造一氧化碳和氢气)。另外，即使减少铑等昂贵的贵金属的用量也能够高活性/高选择性地进行轻烃的部分氧化反应，因此还可以提供廉价的部分氧化催化剂。本专利技术的部分氧化催化剂包含负载有钴和铑的沸石，可以通过使沸石负载钴和铑来制备。通过包含负载有钴和铑的沸石，从而成为轻烃的部分氧化优异的(高活性/高选择性且廉价的催化剂成本的)催化剂。另外，作为构成骨架的沸石，只要属于被称为沸石的范畴的物质就可以是任意的物质，没有特别限定。例如可以使用铝硅酸盐等金属硅酸盐、磷酸铝、磷酸硅铝等金属磷酸盐。另一方面，从本专利技术的沸石成为能够高活性/高选择性地进行轻烃的部分氧化的催化剂的观点出发，本专利技术的沸石优选为选自由丝光沸石型沸石、MFI型沸石和β型沸石组成的组中的1种或两种以上的混合物。这些沸石可以为市售的沸石。钴和铑负载于沸石即可，对于所负载的位置没有限定。例如，钴、铑可以包含在沸石的骨架结构中(在沸石为铝硅酸盐的情况下为由氧、硅、铝形成的骨架结构中)而被负载，还可以被固定于沸石的表面而负载。另外，负载于沸石的钴、铑未必一定以钴(Co)、铑(Rh)的形式负载，还可以以离子、化合物的形式负载。作为构成本专利技术的部分氧化催化剂的该负载沸石的制造方法，只要能够制造该负载沸石就可以使用任意的方法，没有特别限定。例如可以列举出如下方法：将沸石同时/或依次浸渗于包含钴的溶液和包含铑的溶液中，通过干燥/焙烧而将钴和铑负载于沸石表面来制成该负载沸石的方法；通过使沸石与包含钴的溶液和包含铑的溶液接触来进行构成沸石的金属(骨架结构中的金属)与钴和铑的离子交换，然后，进行干燥/焙烧，利用该方法制成该负载沸石的方法。作为包含钴的溶液，例如可以列举出在溶剂中溶解和/或分散有钴盐的溶液。作为钴盐，可以列举出硝酸钴，作为溶剂，可以列举出水。另外，作为包含铑的溶液，例如可以列举出在溶剂中溶解和/或分散有铑盐的溶液。作为铑盐，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种部分氧化催化剂，其特征在于，其为轻烃的部分氧化催化剂，包含负载钴和铑的沸石。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180411 JP 2018-0761291.一种部分氧化催化剂，其特征在于，其为轻烃的部分氧化催化剂，包含负载钴和铑的沸石。


2.根据权利要求1所述的部分氧化催化剂，其特征在于，所述钴的负载量相对于所述沸石100重量％为0.01重量％以上且6.0重量％以下，
所述铑的负载量相对于所述沸石100重量％为0.001重量％以上且0.01重量％以下，
所述钴的负载量相对于所述铑的负载量的比例为1以上且6000以下。


3.根据权利要求1或2所述的部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：福冈淳，小林广和，染谷纱衣，
申请(专利权)人：国立大学法人北海道大学，东曹株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP