日本ゼオライト学会 刊行物 Publication of Japan Zeolite Association

ISSN: 0918–7774
一般社団法人日本ゼオライト学会 Japan Zeolite Association
〒162-0801 東京都新宿区山吹町358-5 アカデミーセンター Japan Zeolite Association Academy Center, 358-5 Yamabuki-cho, Shinju-ku, Tokyo 162-0801, Japan
Zeolite 28(4): 147-157 (2011)
doi:10.20731/zeoraito.28.4.147

解説解説

メタンからベンゼンと水素をつくるMTB触媒技術とMo/Re担持ゼオライト触媒の実用化開発MTB Catalytic Technology to Produce Benzene and Hydrogen from Methane and Its Industrial Application of Mo/Re Zeolite Catalysts

東京農業大学総合研究所 客員教授Research Institute, Tokyo University of Agriculture ◇ 〒156-8502 東京都世田谷区桜丘1-1-1

受理日:2011年11月15日Accepted: November 15, 2011
発行日:2011年12月10日Published: December 10, 2011
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メタンからベンゼンと水素を合成するMethane-to-Benzene (MTB) 触媒技術とその工業化の課題について,天然ガスやメタンハイドレートおよびバイオガスの有効利用の観点から概説する。Mo/Re担持ゼオライト触媒を用いるMTB反応における高いベンゼン収率(60~85%選択率)から,ベンゼンの分子径に相当する5.5 Å程度の細孔径を有するZSM-5やMCM-22ゼオライトの分子形状選択性と最適なブレンステッド酸点に基づくメタンの脱水素芳香族化反応機構を提案した。次いで,メタン中に少量の炭酸ガスおよび水素の添加あるいはそれらの交互導入により,触媒の不活性化要因である触媒表面への炭素蓄積を抑制して,高いメタン転化率で長時間安定なベンゼン合成活性を維持できることを見いだした。さらに,嵩高いアルキル基を有するアミノアルキルシラン試薬を用いたZSM-5表面のシラン修飾法によりさらにベンゼンの選択率を向上できた。このようなMo/Re担持ゼオライト触媒を用いるMTB技術の実用化展開や牛の糞尿醗酵で得られるメタンを用いるバイオMTB技術の実証試験の成果についても紹介する。

Novel MTB catalytic technology to produce benzene and hydrogen from methane and its industrial application was reviewed in terms of the advanced utilization of methane resources such as natural gas, COG, CBM, methane hydrates and biogas. High benzene yields (60-85% selectivity) in MTB reaction on Mo/Re supported zeolite catalysts are discussed on the product molecular selectivity based on Simodified ZSM-5 and MCM-22 having the microporous apertures of 5.5 Å diameter like benzene size. The MTB catalytic performances are kept stable for long time-on-stream by addition of a few % of CO2 (and/or H2) in the methane feed and H2-switching method due to the effective in situ removal of coke on the catalyst surface. The demonstration study of the MTB technology by modified Mo/ZSM-5 catalysts has been conducted by NEDO consortium project using natural gas and NLCE project at Bekkai, Hokkaido using cow-dung derived biogas. The economic evaluation of the industrial MTB process has been discussed using COG-derived methane and off-site natural gas to produce benzene as the plastics and commodity feed stocks over the conventional oil refinery, particularly due to the recent drastic oil cost-inflation.

キーワード:MTB触媒技術;Mo/Re担持ゼオライト触媒;ゼオライト分子形状選択性;シラン化分子チューニング法

Key words: methane-to-benzene (MTB) technology; Mo/Re-supported zeolite catalysts; Si-modified ZSM-5

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