[发明专利]逆转移反应用催化剂和使用其的合成气体的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及对由一氧化碳和水蒸气生成二氧化碳和氢的转移反应的逆反应，即，由二氧化碳和氢生成一氧化碳和水蒸气的反应具有活性的逆转移反应用催化剂和使用其的合成气体的制造方法。

背景技术

二氧化碳是温室效应的主要原因物质，因此，近年来，其排放量的降低和有效利用成为紧迫的课题。此外，在石油纯化和石油化学等技术领域会产生烃系气体，人们寻求高效地将其转变成更有效的物质的方法。

这样的情况下，有人提出，利用氢和二氧化碳令其进行逆转移反应，制造含有生成的一氧化碳和未反应的氢的合成气体的方法（参照专利文献1和2）。

此外，已知有如专利文献1的现有技术（第0002段）所示的对水蒸气改性后的气体中的二氧化碳进行分离，返回改性器的方法。

但是，关于以制造氢为目的，用于促进下式（1）所示的转移反应的催化剂，即所谓的转移反应用催化剂，已有很多催化剂被实用化。

CO+H₂O→CO₂+H₂……(1)

此外，促进转移反应的催化剂中，多数具有下式（2）所示的作为逆转移反应用催化剂的活性。

CO₂+H₂→CO+H₂O……(2)

但，考虑到由反应生成的合成气体的组成（平衡组成），该逆转移反应优选在600℃以上的高温下进行反应。但是，600℃以上的高温是远远高于通常进行转移反应的温度的高温，因此，实际情况是，使用通常的转移反应用的催化剂较为困难。

此外，在一般的水蒸气改性催化剂中也可以进行逆转移反应，但是，在加压条件下，存在以下问题点：引起水蒸气反应的逆反应，即下式（3）的甲烷化，生成甲烷、一氧化碳浓度降低。

CO+3H₂→CH₄+H₂O  ……(3)

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平6-211502号公报

专利文献2：日本专利特开平4-244035号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

本发明是鉴于上述情况而完成的发明，目的在于提供能够在高温下使用，抑制甲烷化反应，有效发生逆转移反应，能够得到甲烷含有率低、含有一氧化碳和氢的合成气体的逆转移反应催化剂以及使用该逆转移反应用催化剂的合成气体的制造方法。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决上述课题，本发明的逆转移反应用催化剂是用于从二氧化碳和氢生成一氧化碳和水蒸气的逆转移反应用催化剂，其特征在于，由复合氧化物构成，所述复合氧化物含有选自Ca、Sr和Ba的至少一种碱土类金属以及选自Ti和Zr的至少一种过渡金属。

此外，本发明的合成气体的制造方法的特征在于，在700℃以上的温度条件下，使含有二氧化碳和氢的原料气体与上述记载的逆转移反应用催化剂接触，进行逆转移反应。

发明效果

本发明的逆转移反应用催化剂由复合氧化物构成，所述复合氧化物含有选自Ca、Sr和Ba的至少一种碱土类金属以及选自Ti和Zr的至少一种成分。另外，像本发明的逆转移反应用催化剂这样含有碱土类金属的钙钛矿化合物由于是作为碱性催化剂发挥作用的，所以，与CO₂的亲和性高，且进行由晶格内的氧引起的氧化还原，故而，在使用了CO₂的逆转移反应中具有高催化活性。

结果，通过使用该逆转移反应用催化剂，在高温条件下能够在抑制甲烷化反应的同时有效促进氢和二氧化碳的逆转移反应，能够有效制造含有一氧化碳和氢的合成气体。

但，如前所述，转移反应是如下式（1）所示的以CO和H₂O为原料生成H₂和CO₂的反应。

CO+H₂O→CO₂+H₂……(1)

此时，CO₂、H₂、CO、H₂O的组成由化学平衡支配，氢制造工序在上述式（1）的反应易于进行的低温下进行。

另外，在高温区域，发生逆反向的反应，即下式（2）所示的逆转移反应。

CO₂+H₂→CO+H₂O……(2)