(57)【要約】【課題】簡易な構成で一酸化炭素を製造する。【解決手段】一酸化炭素製造装置２０は、ステンレス鋼により例えばパイプとして構成された反応部２２と、反応部２２を３００℃以上に加熱する加熱部２４とを備える。一酸化炭素製造装置２０では、３００℃以上に加熱した反応部２２に二酸化炭素を含有する原料ガスを供給し、反応部２２で原料ガス中の二酸化炭素を一酸化炭素に変換する。このように、反応部２２としてステンレス鋼を用いるだけだから、簡易な構成とすることができる。この結果、簡易な構成で一酸化炭素を製造することができる。しかも、ステンレス鋼を微粒子触媒として用いていないから、高温下で凝集や偏析が生じにくく、高活性状態を維持することができる。【選択図】図１
2016188155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素から一酸化炭素を製造する一酸化炭素製造装置であって、
ステンレス鋼により構成された反応部と、
前記反応部を３００〜６００℃に加熱する加熱部と、
を備える一酸化炭素製造装置。
【請求項２】
請求項１記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記反応部は、ステンレス鋼による管部材またはステンレス鋼による網または多孔体が挿入された管部材である、
一酸化炭素製造装置。
【請求項３】
二酸化炭素から一酸化炭素を製造する一酸化炭素製造方法であって、
二酸化炭素を含む原料ガスを３００〜６００℃に加熱されたステンレス鋼により構成された反応部に供給する、
ことを特徴とする一酸化炭素製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の一酸化炭素製造方法であって、
前記原料ガスは水素を含むガスである、
一酸化炭素製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一酸化炭素製造装置および一酸化炭素製造方法に関し、詳しくは、二酸化炭素から一酸化炭素を製造する一酸化炭素製造装置および二酸化炭素から一酸化炭素を製造する一酸化炭素製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の一酸化炭素の製造技術としては、酸化ニッケルや酸化鉄，銅，硫化モリブデン、炭化モリブデンなどの触媒の存在下で水素を還元剤として二酸化炭素を一酸化炭素に変換するものが提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。これらの技術では、触媒はアルミナなどの担体に担持されており、その反応は３００〜６００℃で行なわれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１９８９号公報
【特許文献２】特開平８−２４５２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一酸化炭素は、Ｃ１化学の分野では重要な原料化合物であり、有機化学ではカルボニル基の原料として無機化学では配位子として広く用いられている。このため、簡易で安価に一酸化炭素を製造することが望まれている。
【０００５】
本発明の一酸化炭素製造装置は、簡易な構成で一酸化炭素を製造することができる装置を提供することを主目的とする。また、本発明の一酸化炭素製造方法は、簡易に一酸化炭素を製造することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一酸化炭素製造装置および一酸化炭素製造方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の一酸化炭素製造装置は、
二酸化炭素から一酸化炭素を製造する一酸化炭素製造装置であって、
ステンレス鋼により構成された反応部と、
前記反応部を３００〜６００℃に加熱する加熱部と、
を備える。
【０００８】
本発明の一酸化炭素製造装置では、ステンレス鋼により構成された反応部を加熱部により３００〜６００℃に加熱した状態で二酸化炭素を含有する原料ガスを反応部に供給すると、二酸化炭素が一酸化炭素に変換される。ステンレス鋼により構成された反応部を加熱して原料ガスを供給するだけで一酸化炭素を得ることができるから、簡易な構成で一酸化炭素を製造することができる。しかも、ステンレス鋼を微粒子触媒として用いていないから、高温下で凝集や偏析が生じにくく、高活性状態を維持することができる。
【０００９】
ここで、反応部としては、ステンレス鋼による管部材、即ちステンレス鋼によるパイプとしてもよいし、ステンレス鋼による網や多孔体を耐熱性の管部材に挿入されたものとしてもよい。ステンレス鋼としては、マルテンサイト系ステンレス鋼やフェライト系ステンレス鋼，オーステナイト系ステンレス鋼，オーステナイト・フェライト二相ステンレス鋼，析出硬化ステンレス鋼などの種々のものを用いることができる。原料ガスとしては、二酸化炭素が含まれていればよく、水素が含まれている場合は特に好ましい。
【００１０】
本発明の一酸化炭素製造方法は、
二酸化炭素から一酸化炭素を製造する一酸化炭素製造方法であって、
二酸化炭素を含む原料ガスを３００〜６００℃に加熱されたステンレス鋼により構成された反応部に供給する、
ことを特徴とする。
【００１１】
本発明の一酸化炭素製造方法では、二酸化炭素を含む原料ガスを３００〜６００℃に加熱されたステンレス鋼により構成された反応部に供給すると、二酸化炭素が一酸化炭素に変換される。３００〜６００℃に加熱されたステンレス鋼により構成された反応部に原料ガスを供給するだけで一酸化炭素を得ることができるから、簡易に一酸化炭素を製造することができる。しかも、ステンレス鋼を微粒子触媒として用いていないから、高温下で凝集や偏析が生じにくく、高活性状態を維持することができる。
【００１２】
ここで、反応部としては、ステンレス鋼による管部材、即ちステンレス鋼によるパイプとしてもよいし、ステンレス鋼による網や多孔体を耐熱性の管部材に挿入されたものとしてもよい。ステンレス鋼としては、マルテンサイト系ステンレス鋼やフェライト系ステンレス鋼，オーステナイト系ステンレス鋼，オーステナイト・フェライト二相ステンレス鋼，析出硬化ステンレス鋼などの種々のものを用いることができる。原料ガスとしては、二酸化炭素が含まれていればよく、水素が含まれている場合は特に好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態としての一酸化炭素製造装置２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】実施例として用いた実施装置１２０の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための形態について説明する。図１は、本発明の実施形態としての一酸化炭素製造装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施形態の一酸化炭素製造装置２０は、本発明の実施形態としての一酸化炭素製造方法を用いる装置であり、二酸化炭素を一酸化炭素に変換する反応部２２と、反応部２２を加熱する加熱部２４と、を備える。反応部２２には、供給管２６が接続されており、二酸化炭素を含有する原料ガスが供給される。また、反応部２２には、排出管２８が接続されており、変換後の一酸化炭素を含有する変換ガスを排出する。
【００１５】
反応部２２は、例えば、ステンレス鋼による管部材（ステンレスパイプ）として構成されているものとしてもよいし、ステンレス鋼による網や多孔体が耐熱性の管部材の内部に充填されているものとしてもよい。ステンレス鋼としては、マルテンサイト系ステンレス鋼やフェライト系ステンレス鋼，オーステナイト系ステンレス鋼，オーステナイト・フェライト二相ステンレス鋼，析出硬化ステンレス鋼などの種々のものを用いることができる。原料ガスとしては、二酸化炭素が含まれていればよく、水素が含まれている場合は特に好ましい。
【００１６】
こうした実施形態の一酸化炭素製造装置２０では、加熱部２４により３００〜６００℃に加熱された反応部２２に、供給管２６により二酸化炭素を含有する原料ガスを供給すると、反応部２２で二酸化炭素が一酸化炭素に変換され、排出管２８から一酸化炭素を含有する変換ガスが排出される。原料ガスに二酸化炭素の他に水素が含有されているときには、水素が還元剤となり、ステンレス鋼の成分としての鉄やクロム，ニッケル，モリブデンなどが主に触媒として機能していると考えられる。原料ガスに水素が含有されていないときには、ステンレス鋼の成分である鉄やクロム，ニッケルなどが還元剤として機能していると考えられる。
【００１７】
ここで、実施形態の一酸化炭素製造方法としては、３００〜６００℃に加熱されたステンレス鋼により構成された反応部２２に二酸化炭素を含有する原料ガスを供給するものとなる。
【００１８】
次に、実施形態の一酸化炭素製造装置２０を用いた一酸化炭素製造方法の実施例について説明する。図２は、実施例として用いた実施装置１２０の概略を示す構成図である。実施装置１２０は、反応部２２として機能するＳＵＳ３１６による直径１／２インチ（１．２７ｃｍ）のステンレスパイプ１２２と、ステンレスパイプ１２２を加熱する加熱部２４として機能する管状炉１２４と、を中心に構成されている。ステンレスパイプ１２２には、アルゴン（Ａｒ）が充填されバルブ１４０が取り付けられたアルゴンガスタンク１３０、３％水素（Ｈ２）／アルゴン（Ａｒ）が充填されバルブ１４２が取り付けられた水素アルゴンガスタンク１３２、二酸化炭素（ＣＯ２）が充填されバルブ１４４が取り付けられた二酸化炭素ガスタンク１３４、の３つのガスタンクが供給管２６として機能するＳＵＳ３１６またはＳＵＳ３０４による供給管１２６を介して接続されている。ステンレスパイプ１２２には、排出管２８として機能するＳＵＳ３１６またはＳＵＳ３０４による排出管１２８が接続されており、排出管１２８には、バルブ１４６を介して真空ポンプ１３６とバルブ１４８を介してガスクロマトグラフ１５０とが接続されている。また、排出管１２８はバルブ１４９により大気開放することができるようになっている。なお、供給管１２６や排出管１２８以外の配管は、いずれもＳＵＳ３１６またはＳＵＳ３０４により形成されている。管状炉１２４は、ステンレスパイプ１２２を３０ｃｍに亘って覆い、中心の１０ｃｍを目標とする加熱温度にすることができるようになっている。
【００１９】
実施例では、原料ガスとして、組成が１％の二酸化炭素（ＣＯ２），３％の水素（Ｈ２），９６％のアルゴン（Ａｒ）の第１原料ガスと、組成が１％の二酸化炭素（ＣＯ２），９９％のアルゴン（Ａｒ）の第２原料ガスと、を用いた。原料ガスの供給量は、いずれも１００ｃｃ／ｍｉｎとした。また、管状炉１２４の目標とする加熱温度としては、３００℃，４００℃，５００℃とした。実施結果を次表１に示す。
【００２０】
【表１】
2016188155.tif 000003
【００２１】
実施結果は、表１に示すように、変換ガスの一酸化炭素濃度は、第１原料ガスでは、目標とする加熱温度が３００℃で６０ｐｐｍ、目標とする加熱温度が４００℃で６００ｐｐｍ、目標とする加熱温度が５００℃で２０００〜３４００ｐｐｍであった。これらにより、３００℃以上に加熱したステンレス鋼のパイプに第１原料ガスを供給するだけで、二酸化炭素を一酸化炭素に変換することができるのが解る。特に、加熱温度を５００℃とすることにより、比較的高い転化率で高い一酸化炭素選択率で二酸化炭素を一酸化炭素に変換することができる。
【００２２】
第２原料ガスでは、目標とする加熱温度が３００℃および４００℃は実施せず、目標とする加熱温度が５００℃で１６０ｐｐｍであった。これにより、５００℃以上に加熱したステンレス鋼のパイプに第２原料ガスを供給するだけで、二酸化炭素を一酸化炭素に変換することができるのが解る。第２原料ガスには水素が含まれないから、二酸化炭素の還元による一酸化炭素への変換の際に、ステンレスパイプのいずれかの成分が酸化されていると考えられる。
【００２３】
上述の実施結果から、ステンレス鋼が触媒として或いは還元剤として機能していると考えられるから、反応部２２として、ステンレス鋼によるパイプ（管部材）だけでなく、ステンレス鋼による網や多孔体を触媒や還元剤として用いるものも好適であると考えられる。
【００２４】
以上説明した実施形態の一酸化炭素製造装置２０によれば、ステンレス鋼により構成された反応部２２と、反応部２２を加熱する加熱部２４とを備え、３００℃以上に加熱した反応部２２に二酸化炭素を含有する原料ガスを供給するだけで、原料ガス中の二酸化炭素を一酸化炭素に変換することができる。この結果、簡易な構成で一酸化炭素を製造することができる。しかも、ステンレス鋼を微粒子触媒として用いていないから、高温下で凝集や偏析が生じにくく、高活性状態を維持することができる。
【００２５】
実施形態の一酸化炭素製造方法によれば、３００℃以上に加熱したステンレス鋼により構成された反応部２２に二酸化炭素を含有する原料ガスを供給するだけで、原料ガス中の二酸化炭素を一酸化炭素に変換することができる。この結果、簡易に一酸化炭素を製造することができる。しかも、ステンレス鋼を微粒子触媒として用いていないから、高温下で凝集や偏析が生じにくく、高活性状態を維持することができる。
【００２６】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、一酸化炭素やその製造装置の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００２８】
２０  一酸化炭素製造装置、２２  反応部、２４  加熱部、２６，１２６  供給管、２８，１２８  排出管、１２０  実施装置、１２２  ステンレスパイプ、１２４  管状炉、１３０  アルゴンガスタンク、１３２  水素アルゴンガスタンク、１３４  二酸化炭素ガスタンク、１３６  真空ポンプ、１４０〜１４９  バルブ、１５０  ガスクロマトグラフ。
【図１】
2016188155.tif 000004
【図２】
2016188155.tif 000005