特許
J-GLOBAL ID：200903005892769718
触媒膜反応器
発明者：
,
,
出願人/特許権者：
代理人 (12件)：
鈴江 武彦
, 河野 哲
, 中村 誠
, 蔵田 昌俊
, 峰 隆司
, 福原 淑弘
, 白根 俊郎
, 村松 貞男
, 野河 信久
, 砂川 克
, 橋本 良郎
, 風間 鉄也
公報種別：公表公報
出願番号（国際出願番号）：特願2007-544904
公開番号（公開出願番号）：特表2008-522801
出願日： 2005年12月06日
公開日（公表日）： 2008年07月03日
要約：
少なくとも75体積%で、100体積%以下の、式(I):M1-x-uM’xM”uM1-y-vM’yM”vO3-wで示される化合物を含む材料からなる緻密な層(CD1)、緻密な層(CD1)に隣接し、少なくとも75体積%で、100体積%以下の、式(II):M1-x-uM’xM”uM1-y-vM’yM”vO3-wで示される化合物を含む材料からなる多孔質層(CP1)、および緻密な層(CD1)に隣接し、少なくとも10体積%で、100体積%以下の、式(III):M1-x-uM’xM”uM1-y-vM’yM”vO3-wで示される化合物を含む材料からなる触媒層(CC1)を備えるか、あるいは上に規定したとおりの、厚さEC1の、緻密な層(CD1)、多孔質層(CP1)、触媒層(CC1);並びに触媒層(CC1)と緻密な層(CD1)との間に介挿され、少なくとも75体積%で、100体積%以下の、式(IV):M1-x-uM’xM”uM1-y-vM’yM”vO3-wで示される化合物を含む材料からなる第2の多孔質層(CP2)を備えることを特徴とするアセンブリであり、このアセンブリにおいて、隣接する層の化学元素うちの少なくとも2種は同じであり、1種の化学元素は異なるものである。天然ガスの酸化による合成ガスの製造のために意図された新規な反応器。
請求項（抜粋）：
(a)厚さED1を有し、気孔率が5体積%を超えない緻密な層(CD1)であって、該緻密な層(CD1)は、その体積の100%について、
(i)少なくとも75体積%で、100体積%以下の、式(I):
Mα1-x-uMα’xMα”uMβ1-y-vMβ’yMβ”vO3-w (I)
(ここで、
Mαは、スカンジウム、イットリウムから、またはランタニド、アクチニドまたはアルカリ土類金属の族から選らばれる原子を表し、
Mα’は、Mαとは異なり、スカンジウム、イットリウムから、またはランタニド、アクチニドまたはアルカリ土類金属の族から選らばれる原子を表し、
Mα”は、MαおよびMα’とは異なり、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、タリウム(Tl)から、またはアルカリ土類金属の族から選ばれる原子を表し、
Mβは、遷移金属から選ばれる原子を表し、
Mβ’は、Mβとは異なり、遷移金属、アルミニウム(Al)、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、スズ(Sn)、鉛(Pb)またはチタン(Ti)から選ばれる原子を表し、
Mβ”は、MβおよびMβ’とは異なり、遷移金属、アルカリ土類族の金属、アルミニウム(Al)、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、スズ(Sn)、鉛(Pb)またはチタン(Ti)から選ばれる原子を表し、
0<x≦0.5;
0≦u≦0.5;
(x+u)≦0.5;
0≦y≦0.9;
0≦v≦0.9;0≦(y+v)≦0.9および
wは、当該構造が電気的に中性であるようにするものである)で示される、使用温度において、ペロブスカイト相の酸化物イオン空孔を有する結晶格子の形態にあるドープされたセラミック酸化物から選ばれる化合物(C1)、
(ii)任意に、25体積%までの、化合物(C1)とは異なり、酸化ホウ素、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化セリウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウムまたは酸化カルシウムのような酸化物タイプの物質から、好ましくは酸化マグネシウム(MgO)、酸化カルシウム(CaO)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化チタン(TiO2)またはセリア(CeO2);ストロンチウム-アルミニウム複合酸化物SrAl2O4またはSr3Al2O6;バリウム-チタン複合酸化物(BaTiO3);カルシウム-チタン複合酸化物(CaTiO3);ムライト(2SiO2・3Al2O3)、コージーライト(Mg2Al4Si5O18)のようなアルミニウムおよび/またはマグネシウムシリケートまたはスピネル相MgAl2O4;カルシウム-チタン複合酸化物(CaTiO3);ヒドロキシルアパタイトCa10(PO4)6(OH)2またはリン酸三カルシウムCa3(PO4)2のようなカルシウムホスフェートもしくはその誘導体;またはLa0.5Sr0.5Fe0.9Ti0.1O3-δ、La0.6Sr0.4Fe0.9Ga0.1O3-δ、La0.5Sr0.5Fe0.9Ga0.1O3-δまたはLa0.6Sr0.4Fe0.9Ti0.1O3-δのようなペロブスカイト型物質から、あるいは非酸化物タイプの物質、好ましくは炭化ケイ素(SiC)、窒化ホウ素(BN)、窒化アルミニウム(AlN)または窒化ケイ素(Si3N4)、「サイアロン」(SiAlON)のような炭化物または窒化物から、あるいはニッケル(Ni)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)またはロジウム(Rh);これら種々のタイプの物質の金属合金または混合物から選ばれる化合物(C2)、および
(iii)任意に、2.5体積%までの、式:
xFC1 + yFC2 → zFC1-2
(この式において、FC1、FC2およびFC1-2は、それぞれ化合物(C1)、(C2)および(C1-2)の実験式を表し、x、yおよびzは、0以上の有理数を表す)で示される少なくとも1つの化学反応により生成する化合物(C1-2)
を含む材料(AD1)からなる緻密な層、
(b)厚さEP1を有し、体積気孔率が20%〜80%であり、前記緻密な層(CD1)に隣接した多孔質層(CP1)であって、該多孔質層(CP1)は、その体積100%について、
(i)少なくとも75体積%で、100体積%以下の、式(II):
Mγ1-x-uMγ’xMγ”uMδ1-y-vMδ’yMδ”vO3-w (II)
(ここで、
Mγは、スカンジウム、イットリウムから、またはランタニド、アクチニドまたはアルカリ土類金属の族から選らばれる原子を表し、
Mγ’は、Mγとは異なり、スカンジウム、イットリウムから、またはランタニド、アクチニドまたはアルカリ土類金属の族から選らばれる原子を表し、
Mγ”は、MγおよびMγ’とは異なり、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、タリウム(Tl)から、またはアルカリ土類金属の族から選ばれる原子を表し、
Mδは、遷移金属から選ばれる原子を表し、
Mδ’は、Mδとは異なり、遷移金属、アルミニウム(Al)、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、スズ(Sn)、鉛(Pb)またはチタン(Ti)から選ばれる原子を表し、
Mδ”は、MδおよびMδ’とは異なり、遷移金属、アルカリ土類族の金属、アルミニウム(Al)、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、スズ(Sn)、鉛(Pb)またはチタン(Ti)から選ばれる原子を表し、
0<x≦0.5;
0≦u≦0.5;
(x+u)≦0.5;
0≦y≦0.9;
0≦v≦0.9;
0≦(y+v)≦0.9、および
wは、当該構造が電気的に中性であるようにするものである)で示される、使用温度において、ペロブスカイト相の酸化物イオン空孔を有する結晶格子の形態にあるドープされたセラミック酸化物から選ばれる化合物(C3)、
(ii)任意に、25体積%までの、化合物(C3)とは異なり、酸化ホウ素、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化セリウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウムまたは酸化カルシウムのような酸化物タイプの物質から、好ましくは酸化マグネシウム(MgO)、酸化カルシウム(CaO)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化チタン(TiO2)またはセリア(CeO2);ストロンチウム-アルミニウム複合酸化物SrAl2O4またはSr3Al2O6;バリウム-チタン複合酸化物(BaTiO3);カルシウム-チタン複合酸化物(CaTiO3);ムライト(2SiO2・3Al2O3)、コージーライト(Mg2Al4Si5O18)のようなアルミニウムおよび/またはマグネシウムシリケートまたはスピネル相MgAl2O4;カルシウム-チタン複合酸化物(CaTiO3);ヒドロキシルアパタイトCa10(PO4)6(OH)2またはリン酸三カルシウムCa3(PO4)2のようなカルシウムホスフェートもしくはその誘導体;またはLa0.5Sr0.5Fe0.9Ti0.1O3-δ、La0.6Sr0.4Fe0.9Ga0.1O3-δ、La0.5Sr0.5Fe0.9Ga0.1O3-δまたはLa0.6Sr0.4Fe0.9Ti0.1O3-δのようなペロブスカイト型物質から、あるいは非酸化物タイプの物質、好ましくは炭化ケイ素(SiC)、窒化ホウ素(BN)、窒化アルミニウム(AlN)または窒化ケイ素(Si3N4)、「サイアロン」(SiAlON)のような炭化物または窒化物から、あるいはニッケル(Ni)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)またはロジウム(Rh);これら種々のタイプの物質の金属合金または混合物から選ばれる化合物(C4)、および
(iii)任意に、2.5体積%までの、式:
xFC3 + yFC4 → zFC3-4
(この式において、FC3、FC4およびFC3-4は、それぞれ化合物(C3)、(C4)および(C3-4)の実験式を表し、x、yおよびzは、0以上の有理数を表す)で示される少なくとも1つの化学反応により生成する化合物(C3-4)
を含む材料(AP1)からなる多孔質層、および
(c)ガス状酸素によるメタンの一酸化炭素および水素への部分酸化の反応を促進し得る触媒層(CC1)であって、該触媒層(CC1)は、厚さEC1のものであり、20%〜80%の体積気孔率を有し、前記緻密な層(CD1)に隣接しており、かつその体積100%について、
(i)少なくとも10体積%で、100体積%以下の、式(III):
Mε1-x-uMε’xMε”uMη1-y-vMη’yMη”vO3-w (III)
(ここで、
Mεは、スカンジウム、イットリウムから、またはランタニド、アクチニドまたはアルカリ土類金属の族から選らばれる原子を表し、
Mε’は、Mεとは異なり、スカンジウム、イットリウムから、またはランタニド、アクチニドまたはアルカリ土類金属の族から選らばれる原子を表し、
Mε”は、MεおよびMε’とは異なり、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、タリウム(Tl)から、またはアルカリ土類金属の族から選ばれる原子を表し、
Mηは、遷移金属から選ばれる原子を表し、
Mη’は、Mηとは異なり、遷移金属、アルミニウム(Al)、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、スズ(Sn)、鉛(Pb)またはチタン(Ti)から選ばれる原子を表し、
Mη”は、MηおよびMη’とは異なり、遷移金属、アルカリ土類族の金属、アルミニウム(Al)、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、スズ(Sn)、鉛(Pb)またはチタン(Ti)から選ばれる原子を表し、
0<x≦0.5;
0≦u≦0.5;
(x+u)≦0.5;
0≦y≦0.9;
0≦v≦0.9;
0≦(y+v)≦0.9、および
wは、当該構造が電気的に中性であるようにするものである)で示される、使用温度において、ペロブスカイト相の酸化物イオン空孔を有する結晶格子の形態にあるドープされたセラミック酸化物から選ばれる化合物(C5)、
(ii)任意に、90体積%までの、化合物(C5)とは異なり、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)またはこれら金属の混合物から選ばれる化合物(C6)であって、任意に、前記金属または金属の混合物の0.1〜60重量%の量の酸化物もしくは非酸化物セラミック支持体上に被着されており、前記セラミック支持体は、酸化ホウ素、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウムまたは酸化カルシウムのような酸化物タイプの物質から、好ましくは酸化マグネシウム(MgO)、酸化カルシウム(CaO)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化チタン(TiO2)またはセリア(CeO2);ムライト(2SiO2・3Al2O3)、コージーライト(Mg2Al4Si5O18)のようなアルミニウムおよび/またはマグネシウムシリケートまたはスピネル相MgAl2O4;カルシウム-チタン複合酸化物(CaTiO3)またはカルシウム-アルミニウム複合酸化物(CaAl12O19);ヒドロキシルアパタイトCa10(PO4)6(OH)2またはリン酸三カルシウムCa3(PO4)2のようなカルシウムホスフェートもしくはその誘導体;またはLa0.5Sr0.5Fe0.9Ti0.1O3-δ、La0.6Sr0.4Fe0.9Ga0.1O3-δ、La0.5Sr0.5Fe0.9Ga0.1O3-δまたはLa0.6Sr0.4Fe0.9Ti0.1O3-δのようなペロブスカイト型物質から、あるいは非酸化物タイプの物質、好ましくは炭化ケイ素(SiC)、窒化ホウ素(BN)、窒化アルミニウム(AlN)または窒化ケイ素(Si3N4)、「サイアロン」(SiAlON)のような炭化物または窒化物から選ばれるところのもの、および
(iii)任意に、2.5体積%までの、式:
xFC5 + yFC6 → zFC5-6
(この式において、FC5、FC6およびFC5-6は、それぞれ化合物(C5)、(C6)および(C5-6)の実験式を表し、x、yおよびzは、0以上の有理数を表す)で示される少なくとも1つの化学反応により生成する化合物(C5-6)
を含む材料(AC1)からなる触媒層
を、3つの連続層{(CC1)、(CD1)、(CP1)}からなるアセンブリE1を構成するように含み、
化合物(C1)中に実際に存在する化学元素Mα、Mα’、Mα”、Mβ、Mβ’またはMβ”のうち少なくとも2つは、化合物(C5)中に実際に存在する化学元素Mε、Mε’、Mε”、Mη、Mη’またはMη”のうちの2つと同一であり、
化合物(C1)中に実際に存在する化学元素Mα、Mα’、Mα”、Mβ、Mβ’またはMβ”のうち少なくとも1つは、化合物(C5)中に実際に存在する化学元素Mε、Mε’、Mε”、Mη、Mη’またはMη”のうちの1つと異なり、
化合物(C1)中に実際に存在する化学元素Mα、Mα’、Mα”、Mβ、Mβ’またはMβ”のうち少なくとも2つは、化合物(C3)中に実際に存在する化学元素Mγ、Mγ’、Mγ”、Mδ、Mδ’またはMδ”のうちの2つと同一であり、かつ
化合物(C1)中に実際に存在する化学元素Mα、Mα’、Mα”、Mβ、Mβ’またはMβ”のうち少なくとも1つは、化合物(C3)中に実際に存在する化学元素Mγ、Mγ’、Mγ”、Mδ、Mδ’またはMδ”のうちの1つと異なるものであるか、あるいは
(a)上に規定したとおりの、厚さED1の緻密な層(CD1)、
(b)上に規定したとおりの、前記緻密な層(CD1)に隣接した、厚さEP1の多孔質層(CP1)、
(c)上に規定したとおりの、厚さEC1の触媒層(CC1)、および
(d)前記触媒層(CC1)と前記緻密な層(CD1)との間に介挿され、厚さがEP2で、体積気孔率が20%〜80%である第2の多孔質層(CP2)であって、該多孔質層(CP2)は、その体積の100%について、
(i)少なくとも75体積%で、100体積%以下の、式(IV):
Mθ1-x-uMθ’xMθ”uMκ1-y-vMκ’yMκ”vO3-w (IV)
(ここで、
Mθは、スカンジウム、イットリウムから、またはランタニド、アクチニドまたはアルカリ土類金属の族から選らばれる原子を表し、
Mθ’は、Mθとは異なり、スカンジウム、イットリウムから、またはランタニド、アクチニドまたはアルカリ土類金属の族から選らばれる原子を表し、
Mθ”は、MθおよびMθ’とは異なり、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、タリウム(Tl)から、またはアルカリ土類金属の族から選ばれる原子を表し、
Mκは、遷移金属から選ばれる原子を表し、
Mκ’は、Mκとは異なり、遷移金属、アルミニウム(Al)、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、スズ(Sn)、鉛(Pb)またはチタン(Ti)から選ばれる原子を表し、
Mκ”は、MκおよびMκ’とは異なり、遷移金属、アルカリ土類族の金属、アルミニウム(Al)、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、スズ(Sn)、鉛(Pb)またはチタン(Ti)から選ばれる原子を表し、
0<x≦0.5;
0≦u≦0.5;
(x+u)≦0.5;
0≦y≦0.9;
0≦v≦0.9;
0≦(y+v)≦0.9、および
wは、当該構造が電気的に中性であるようにするものである)で示される、使用温度において、ペロブスカイト相の酸化物イオン空孔を有する結晶格子の形態にあるドープされたセラミック酸化物から選ばれる化合物(C7)、
(ii)任意に、25体積%までの、化合物(C7)とは異なり、酸化ホウ素、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化セリウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウムまたは酸化カルシウムのような酸化物タイプの物質から、好ましくは酸化マグネシウム(MgO)、酸化カルシウム(CaO)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化チタン(TiO2)またはセリア(CeO2);ストロンチウム-アルミニウム複合酸化物SrAl2O4またはSr3Al2O6;バリウム-チタン複合酸化物(BaTiO3);カルシウム-チタン複合酸化物(CaTiO3);ムライト(2SiO2・3Al2O3)、コージーライト(Mg2Al4Si5O18)のようなアルミニウムおよび/またはマグネシウムシリケートまたはスピネル相MgAl2O4;カルシウム-チタン複合酸化物(CaTiO3);ヒドロキシルアパタイトCa10(PO4)6(OH)2またはリン酸三カルシウムCa3(PO4)2のようなカルシウムホスフェートもしくはその誘導体;またはLa0.5Sr0.5Fe0.9Ti0.1O3-δ、La0.6Sr0.4Fe0.9Ga0.1O3-δ、La0.5Sr0.5Fe0.9Ga0.1O3-δまたはLa0.6Sr0.4Fe0.9Ti0.1O3-δのようなペロブスカイト型物質から、あるいは非酸化物タイプの物質、好ましくは炭化ケイ素(SiC)、窒化ホウ素(BN)、窒化アルミニウム(AlN)または窒化ケイ素(Si3N4)、「サイアロン」(SiAlON)のような炭化物または窒化物から、あるいはニッケル(Ni)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)またはロジウム(Rh);これら種々のタイプの物質の金属合金または混合物から選ばれる化合物(C8)、および
(iii)任意に、2.5体積%までの、式:
xFC7 + yFC8 → zFC7-8
(この式において、FC7、FC8およびFC7-8は、それぞれ化合物(C7)、(C8)および(C7-8)の実験式を表し、x、yおよびzは、0以上の有理数を表す)で示される少なくとも1つの化学反応により生成する化合物(C7-8)
を含む材料(AD2)からなる第2の多孔質層
を、4つの連続層{(CC1)、(CP2)、(CD1)、(CP1)、}からなるアセンブリE2を構成するように含み、
化合物(C7)中に実際に存在する化学元素Mθ、Mθ’、Mθ”、Mκ、Mκ’またはMκ”のうち少なくとも2つは、化合物(C5)中に実際に存在する化学・・・
IPC (2件)：
B01J 23/825
, B01J 23/835
4G169AA03
, 4G169AA08
, 4G169AA11
, 4G169BA01A
, 4G169BA02A
, 4G169BA04A
, 4G169BA05A
, 4G169BA06A
, 4G169BA06B
, 4G169BA13A
, 4G169BA13B
, 4G169BB04A
, 4G169BB04B
, 4G169BB06A
, 4G169BB06B
, 4G169BB11A
, 4G169BB14A
, 4G169BB15A
, 4G169BC09A
, 4G169BC12A
, 4G169BC12B
, 4G169BC16A
, 4G169BC17A
, 4G169BC17B
, 4G169BC19A
, 4G169BC21A
, 4G169BC22A
, 4G169BC23A
, 4G169BC25A
, 4G169BC26A
, 4G169BC35A
, 4G169BC39A
, 4G169BC40A
, 4G169BC41A
, 4G169BC42A
, 4G169BC42B
, 4G169BC43A
, 4G169BC43B
, 4G169BC45A
, 4G169BC50A
, 4G169BC50B
, 4G169BC66A
, 4G169BC66B
, 4G169BC68A
, 4G169BC68B
, 4G169BC71A
, 4G169BC72A
, 4G169BC75A
, 4G169BD03A
, 4G169BD05A
, 4G169CC17
, 4G169EA07
, 4G169EC23
, 4G169EC28
, 4G169FA01
, 4G169FB04
, 4G169FB30
, 4G169FC08
