JPH06279012A - 一酸化炭素の製造方法 - Google Patents
一酸化炭素の製造方法Info
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- JPH06279012A JPH06279012A JP5065274A JP6527493A JPH06279012A JP H06279012 A JPH06279012 A JP H06279012A JP 5065274 A JP5065274 A JP 5065274A JP 6527493 A JP6527493 A JP 6527493A JP H06279012 A JPH06279012 A JP H06279012A
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- JP
- Japan
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- catalyst
- carbon dioxide
- hydrogen
- carbon monoxide
- iron oxide
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- Pending
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/40—Carbon monoxide
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 地球温暖化の主要原因物質である二酸化炭素
を原料として、有機化学工業の原料として重要な一酸化
炭素を、水素で還元して製造する新規な方法を提供す
る。 【構成】 不活性担体に担持させた酸化鉄を触媒とし、
二酸化炭素と水素をこの触媒に接触させて一酸化炭素を
製造する。
を原料として、有機化学工業の原料として重要な一酸化
炭素を、水素で還元して製造する新規な方法を提供す
る。 【構成】 不活性担体に担持させた酸化鉄を触媒とし、
二酸化炭素と水素をこの触媒に接触させて一酸化炭素を
製造する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は有機化学工業の原料とし
て重要な一酸化炭素を製造する方法に関する。
て重要な一酸化炭素を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】二酸化炭素は、地球温暖化の主要原因物
質として、排出の削減、有効利用が緊急の課題として求
められている。一方、一酸化炭素は、メタノールから酢
酸を製造する際の原料として、あるいは、ヒドロホルミ
ル化により各種有機化合物を製造する際の原料として、
非常に重要な化合物である。従って、二酸化炭素を原料
としてこれを有用な一酸化炭素に変換できれば、環境問
題にもまた工業的にも非常に有意義である。
質として、排出の削減、有効利用が緊急の課題として求
められている。一方、一酸化炭素は、メタノールから酢
酸を製造する際の原料として、あるいは、ヒドロホルミ
ル化により各種有機化合物を製造する際の原料として、
非常に重要な化合物である。従って、二酸化炭素を原料
としてこれを有用な一酸化炭素に変換できれば、環境問
題にもまた工業的にも非常に有意義である。
【0003】近年、二酸化炭素の化学的変換法が多方面
(電気的還元法、光合成法、接触還元法等)で検討され
ている。その中で、水素を還元剤として、接触還元法に
より二酸化炭素を一酸化炭素に変換する報告例は極めて
少なく、担持金属銅を触媒とする方法(フランス特許F
R2,593,164号)、担持硫化モリブデンを触媒
とする方法(CO2 固定シンポジウム予稿集(199
0))があるにすぎない。その他、アンモニア合成等に
おいて下記(1)式の逆反応を進行させる触媒として工
業的に使用されているものが考えられる。(1)式は可
逆反応であるため、(1)式の逆反応を進行させる触媒
も、二酸化炭素を水素で還元し一酸化炭素を製造する反
応を進行させることのできる触媒として利用することが
できる。
(電気的還元法、光合成法、接触還元法等)で検討され
ている。その中で、水素を還元剤として、接触還元法に
より二酸化炭素を一酸化炭素に変換する報告例は極めて
少なく、担持金属銅を触媒とする方法(フランス特許F
R2,593,164号)、担持硫化モリブデンを触媒
とする方法(CO2 固定シンポジウム予稿集(199
0))があるにすぎない。その他、アンモニア合成等に
おいて下記(1)式の逆反応を進行させる触媒として工
業的に使用されているものが考えられる。(1)式は可
逆反応であるため、(1)式の逆反応を進行させる触媒
も、二酸化炭素を水素で還元し一酸化炭素を製造する反
応を進行させることのできる触媒として利用することが
できる。
【0004】 CO2 +H2 →CO+H2 O (1) これらの触媒には、低温用触媒と高温用触媒の2種類が
ある。低温用触媒は、銅および亜鉛、クロム等の酸化物
からなり、200℃程度の低温で(1)式の逆反応を進
行させる。また、高温用触媒は担体に担持されていない
酸化鉄、酸化クロムからなり、400℃〜500℃で
(1)式の逆反応を進行させる。
ある。低温用触媒は、銅および亜鉛、クロム等の酸化物
からなり、200℃程度の低温で(1)式の逆反応を進
行させる。また、高温用触媒は担体に担持されていない
酸化鉄、酸化クロムからなり、400℃〜500℃で
(1)式の逆反応を進行させる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、二酸化
炭素の水素による還元反応は吸熱反応であるために、低
温では平衡転化率が低く、転化率を上げることが熱力学
上不可能である。すなわち、低温で同量の二酸化炭素と
水素を反応させた場合、二酸化炭素および水素の転化率
が共に低い。また、大量の水素を用い二酸化炭素を還元
しようとすると未反応の水素が増加し、また逆に二酸化
炭素の比率を高めると未反応の二酸化炭素が増加するた
めに経済的でなくなる。さらに低温ではメタンの副生が
起こり、一酸化炭素を選択的に得ることができない。そ
こで本反応を効率的に行うためには高温が必要である
が、高温では触媒のシンタリングにより活性の低下が起
こる。そこで高温においても選択性がよく、高活性を維
持する触媒が求められる。
炭素の水素による還元反応は吸熱反応であるために、低
温では平衡転化率が低く、転化率を上げることが熱力学
上不可能である。すなわち、低温で同量の二酸化炭素と
水素を反応させた場合、二酸化炭素および水素の転化率
が共に低い。また、大量の水素を用い二酸化炭素を還元
しようとすると未反応の水素が増加し、また逆に二酸化
炭素の比率を高めると未反応の二酸化炭素が増加するた
めに経済的でなくなる。さらに低温ではメタンの副生が
起こり、一酸化炭素を選択的に得ることができない。そ
こで本反応を効率的に行うためには高温が必要である
が、高温では触媒のシンタリングにより活性の低下が起
こる。そこで高温においても選択性がよく、高活性を維
持する触媒が求められる。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、二酸化水素と水素
を触媒に接触させ一酸化炭素を製造するにあたり、耐熱
性のある不活性担体に酸化鉄を担持させた触媒を用いる
ことにより、高温反応下においても選択的に、収率よく
しかも活性の低下なしに一酸化炭素を製造できることを
見いだし本発明を完成するに至った。
を解決するために鋭意検討した結果、二酸化水素と水素
を触媒に接触させ一酸化炭素を製造するにあたり、耐熱
性のある不活性担体に酸化鉄を担持させた触媒を用いる
ことにより、高温反応下においても選択的に、収率よく
しかも活性の低下なしに一酸化炭素を製造できることを
見いだし本発明を完成するに至った。
【0007】即ち、本発明は、二酸化炭素と水素を触媒
に接触させ一酸化炭素を製造する方法において、触媒が
不活性担体に担持された酸化鉄であることを特徴とする
一酸化炭素の製造方法に関する。以下に本発明をさらに
詳細に説明する。
に接触させ一酸化炭素を製造する方法において、触媒が
不活性担体に担持された酸化鉄であることを特徴とする
一酸化炭素の製造方法に関する。以下に本発明をさらに
詳細に説明する。
【0008】本発明においては、触媒として不活性担体
に担持させた酸化鉄を用いる。この担持酸化鉄触媒の調
整方法に特に制限はなく、硝酸塩、塩化物等の鉄の無機
塩の溶液にアルミナ、シリカ、シリカアルミナ、マグネ
シア、カルシア、ジルコニア、チタニア又はそれらの混
合物である不活性担体を浸し、焼成により得ることがで
きる。担体の調製法にも制限はなく、市販の担体を用い
てもよいし、沈澱法、アルコキシド法等の公知の方法で
調製することもできる。
に担持させた酸化鉄を用いる。この担持酸化鉄触媒の調
整方法に特に制限はなく、硝酸塩、塩化物等の鉄の無機
塩の溶液にアルミナ、シリカ、シリカアルミナ、マグネ
シア、カルシア、ジルコニア、チタニア又はそれらの混
合物である不活性担体を浸し、焼成により得ることがで
きる。担体の調製法にも制限はなく、市販の担体を用い
てもよいし、沈澱法、アルコキシド法等の公知の方法で
調製することもできる。
【0009】担持酸化鉄触媒の調製法として、例えば沈
澱法により、硝酸アルミニウムの水溶液にアンモニア水
あるいは炭酸ナトリウムなどを加え沈澱を得、これを水
洗後、乾燥して焼成することによりアルミナ担体を得
る。このアルミナ担体を硝酸鉄水溶液に浸し、乾燥後、
空気気流中で焼成することにより担持酸化鉄触媒とする
ことができる。なお、上記の調整方法において行われる
焼成温度としては、300℃以上が好ましい。300℃
未満では原料として用いる鉄塩が分解しないため、十分
な二酸化炭素の転化率が得られないことがある。
澱法により、硝酸アルミニウムの水溶液にアンモニア水
あるいは炭酸ナトリウムなどを加え沈澱を得、これを水
洗後、乾燥して焼成することによりアルミナ担体を得
る。このアルミナ担体を硝酸鉄水溶液に浸し、乾燥後、
空気気流中で焼成することにより担持酸化鉄触媒とする
ことができる。なお、上記の調整方法において行われる
焼成温度としては、300℃以上が好ましい。300℃
未満では原料として用いる鉄塩が分解しないため、十分
な二酸化炭素の転化率が得られないことがある。
【0010】本発明の方法において使用する触媒に含ま
れる酸化鉄の量は、Fe2 O3 に換算して、3〜80重
量%でよい。より好ましくは5〜70重量%である。酸
化鉄の量が3重量%未満では、十分な反応活性を得られ
ないことがある。また、80重量%以上では、担体の細
孔をすべて酸化鉄が満たしてしまうために表面積が低下
し、十分な活性が得られないことがある。
れる酸化鉄の量は、Fe2 O3 に換算して、3〜80重
量%でよい。より好ましくは5〜70重量%である。酸
化鉄の量が3重量%未満では、十分な反応活性を得られ
ないことがある。また、80重量%以上では、担体の細
孔をすべて酸化鉄が満たしてしまうために表面積が低下
し、十分な活性が得られないことがある。
【0011】本発明の方法においては、二酸化炭素の還
元剤として水素を用いるが、この水素の量は二酸化炭素
に対する水素のモル比として規定することができる。具
体的には、水素/二酸化炭素の比は0.05〜25で実
施することができるが、0.1〜20が特に好ましい。
水素/二酸化炭素の比が0.05未満では、リサイクル
する二酸化炭素の量が多くなり、一方、水素/二酸化炭
素の比が25を越えると十分な一酸化炭素生成速度が得
られなくなり不経済となることがある。
元剤として水素を用いるが、この水素の量は二酸化炭素
に対する水素のモル比として規定することができる。具
体的には、水素/二酸化炭素の比は0.05〜25で実
施することができるが、0.1〜20が特に好ましい。
水素/二酸化炭素の比が0.05未満では、リサイクル
する二酸化炭素の量が多くなり、一方、水素/二酸化炭
素の比が25を越えると十分な一酸化炭素生成速度が得
られなくなり不経済となることがある。
【0012】なお、反応系内に供給するガスとして水素
及び二酸化炭素のほか、希釈ガスとして窒素またはその
他不活性ガスを添加してもよい。
及び二酸化炭素のほか、希釈ガスとして窒素またはその
他不活性ガスを添加してもよい。
【0013】本発明の方法は、反応温度300℃〜10
00℃の範囲で実施することができるが、転化率の点か
ら、より好ましくは500℃〜900℃である。反応温
度が300℃未満では二酸化炭素の十分な転化率が得ら
れず、また、1000℃を越える場合には触媒のシンタ
リングにより活性の低下を起こしたりすることがある。
00℃の範囲で実施することができるが、転化率の点か
ら、より好ましくは500℃〜900℃である。反応温
度が300℃未満では二酸化炭素の十分な転化率が得ら
れず、また、1000℃を越える場合には触媒のシンタ
リングにより活性の低下を起こしたりすることがある。
【0014】反応圧力については特に制限はなく、常圧
から20気圧、好ましくは常圧から10気圧で反応を行
うのがよい。
から20気圧、好ましくは常圧から10気圧で反応を行
うのがよい。
【0015】触媒に対するガス供給速度は単位触媒体積
当たりのガスの供給速度(SV) SV=(供給ガスの全容積(標準状態におけるml/時
間(hr))/(触媒の容積(ml)) で規定することができる。本発明の方法においてはSV
は500〜100000/hrでよい。SVが500/
hr未満では一酸化炭素の生成速度が小さく、またSV
が100000/hrを越えると原料の転化率が低下し
経済的でなくなることがある。
当たりのガスの供給速度(SV) SV=(供給ガスの全容積(標準状態におけるml/時
間(hr))/(触媒の容積(ml)) で規定することができる。本発明の方法においてはSV
は500〜100000/hrでよい。SVが500/
hr未満では一酸化炭素の生成速度が小さく、またSV
が100000/hrを越えると原料の転化率が低下し
経済的でなくなることがある。
【0016】反応方法は触媒とガスが効率的に接触でき
れば特に制限はなく、たとえば、固定床、流動床、移動
床で反応を行わせることができる。触媒は成型して用い
てもあるいは粉末のまま用いても差し支えなく、反応方
法によって所望の大きさに成型して用いればよい。
れば特に制限はなく、たとえば、固定床、流動床、移動
床で反応を行わせることができる。触媒は成型して用い
てもあるいは粉末のまま用いても差し支えなく、反応方
法によって所望の大きさに成型して用いればよい。
【0017】
【実施例】以下に本発明を実施例を用いて説明するが、
本発明がこれらの実施例によって制限されるものではな
いことはいうまでもない。
本発明がこれらの実施例によって制限されるものではな
いことはいうまでもない。
【0018】実施例1 硝酸鉄九水和物を水10ccに溶かした後、3mm径の
球状アルミナ(住友化学製、KHA−24)10gを加
え、3時間浸漬した。その後、110℃で20時間乾燥
したのち、700℃で2時間空気焼成し、酸化鉄/アル
ミナ触媒を得た。上記操作を2回反復して、30重量%
酸化鉄/アルミナ担持触媒を調製した。この触媒1.5
gを内径14mmのSUS反応管に充填し、温度を70
0℃に保ち、ここにモル比3:1:1の窒素、二酸化炭
素、水素の混合ガス400cc/minを供給した。
尚、反応ガスの分析はガスクロマトグラフィーにより行
った。SVおよび反応結果を表1に示す。
球状アルミナ(住友化学製、KHA−24)10gを加
え、3時間浸漬した。その後、110℃で20時間乾燥
したのち、700℃で2時間空気焼成し、酸化鉄/アル
ミナ触媒を得た。上記操作を2回反復して、30重量%
酸化鉄/アルミナ担持触媒を調製した。この触媒1.5
gを内径14mmのSUS反応管に充填し、温度を70
0℃に保ち、ここにモル比3:1:1の窒素、二酸化炭
素、水素の混合ガス400cc/minを供給した。
尚、反応ガスの分析はガスクロマトグラフィーにより行
った。SVおよび反応結果を表1に示す。
【0019】実施例2 硝酸鉄九水和物を水10ccに溶かした後、3mm径の
球状アルミナ(住友化学製、KHA−24)10gを加
え、3時間浸漬した。その後、110℃で20時間乾燥
したのち、700℃で2時間空気焼成し、8重量%酸化
鉄/アルミナ担体触媒を調製した。
球状アルミナ(住友化学製、KHA−24)10gを加
え、3時間浸漬した。その後、110℃で20時間乾燥
したのち、700℃で2時間空気焼成し、8重量%酸化
鉄/アルミナ担体触媒を調製した。
【0020】この触媒1.5gを用いた以外は、実施例
1と全く同様にして反応を行った。SVおよび結果を表
1に示す。
1と全く同様にして反応を行った。SVおよび結果を表
1に示す。
【0021】実施例3〜5 実施例2のアルミナの代わりにジルコニア、シリカ、チ
タニアを用いた以外は全く同様にして、それぞれ8重量
%酸化鉄担持触媒を調製した。
タニアを用いた以外は全く同様にして、それぞれ8重量
%酸化鉄担持触媒を調製した。
【0022】これらの触媒1.5gを用いた以外は、実
施例1と全く同様にして反応を行った。SVおよび結果
を表1に示す。
施例1と全く同様にして反応を行った。SVおよび結果
を表1に示す。
【0023】比較例1 塩化ロジウム三水和物を水10ccに溶かした後、3m
m径の球状アルミナ(住友化学製、KHA−24)10
gを加え、3時間浸漬した。その後、110℃で20時
間乾燥したのち、10%水素(残り窒素)気流下、50
0℃で1時間還元し、0.5重量%Rh/アルミナ担体
触媒を調製した。
m径の球状アルミナ(住友化学製、KHA−24)10
gを加え、3時間浸漬した。その後、110℃で20時
間乾燥したのち、10%水素(残り窒素)気流下、50
0℃で1時間還元し、0.5重量%Rh/アルミナ担体
触媒を調製した。
【0024】この触媒1.5gを用いた以外は、実施例
1と全く同様にして反応を行った。SVおよび結果を表
1に示す。
1と全く同様にして反応を行った。SVおよび結果を表
1に示す。
【0025】比較例2〜6 塩化ロジウム三水和物、塩化ルテニウム三水和物、テト
ラアンミンパラジウムジクロライド一水和物、テトラア
ンミン白金ジクロライド一水和物、塩化イリジウムを原
料に、比較例1と同様にして、それぞれ0.5重量%の
貴金属をシリカに担持した触媒を調製した。
ラアンミンパラジウムジクロライド一水和物、テトラア
ンミン白金ジクロライド一水和物、塩化イリジウムを原
料に、比較例1と同様にして、それぞれ0.5重量%の
貴金属をシリカに担持した触媒を調製した。
【0026】これらの触媒をそれぞれ1.5g用い、反
応温度を500℃とした以外は、実施例1と全く同様に
して反応を行った。SVおよび結果を表1に示す。
応温度を500℃とした以外は、実施例1と全く同様に
して反応を行った。SVおよび結果を表1に示す。
【0027】
【表1】
【0028】実施例6 実施例1で用いた触媒と同じロットの触媒を用い、触媒
活性と時間の関係を明らかにするために、実施例1と同
条件下、100時間連続して反応を行った。SVおよび
その結果を表2に示す。
活性と時間の関係を明らかにするために、実施例1と同
条件下、100時間連続して反応を行った。SVおよび
その結果を表2に示す。
【0029】比較例7 硝酸銅三水和物を水10ccに溶かした後、3mm径の
球状アルミナ(住友化学製、KHA−24)10gを加
え、3時間浸漬した。その後、110℃で20時間乾燥
した後、10%水素(残り窒素)気流下、500℃で1
時間還元し、10重量%銅/アルミナ担体触媒を調製し
た。
球状アルミナ(住友化学製、KHA−24)10gを加
え、3時間浸漬した。その後、110℃で20時間乾燥
した後、10%水素(残り窒素)気流下、500℃で1
時間還元し、10重量%銅/アルミナ担体触媒を調製し
た。
【0030】この触媒1.5gを用いた以外は、実施例
6と全く同様にして反応を行った。SVおよび結果を表
2に示す。
6と全く同様にして反応を行った。SVおよび結果を表
2に示す。
【0031】比較例8 硝酸鉄九水和物の水溶液に20%炭酸ナトリウム水溶液
をpH7〜8に保ちながら滴下し沈澱を得た。この沈澱
を水洗、ろ過し、110℃で20時間乾燥後3mmφの
ペレットに成型した。これを700℃で2時間空気焼成
して、酸化鉄触媒を調製した。
をpH7〜8に保ちながら滴下し沈澱を得た。この沈澱
を水洗、ろ過し、110℃で20時間乾燥後3mmφの
ペレットに成型した。これを700℃で2時間空気焼成
して、酸化鉄触媒を調製した。
【0032】この触媒1.5gを用いた以外は、実施例
6と全く同様にして反応を行った。SVおよび結果を表
2に示す。
6と全く同様にして反応を行った。SVおよび結果を表
2に示す。
【0033】
【表2】
【0034】
【発明の効果】二酸化炭素と水素の混合ガスを接触させ
ることにより、選択的に、しかも収率よく一酸化炭素を
製造することができる。
ることにより、選択的に、しかも収率よく一酸化炭素を
製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 久則 三重県四日市市別名6丁目8−20 (72)発明者 中村 宗太郎 三重県鈴鹿市長太旭町6丁目19−18
Claims (3)
- 【請求項1】 二酸化炭素と水素を触媒に接触させ一酸
化炭素を製造するにあたり、触媒が不活性担体に担持さ
れた酸化鉄触媒であることを特徴とする一酸化炭素の製
造方法。 - 【請求項2】 不活性担体がアルミナ、シリカ、シリカ
アルミナ、マグネシア、カルシア、ジルコニア、チタニ
ア又はそれらの混合物であることを特徴とする請求項1
に記載の一酸化炭素の製造方法。 - 【請求項3】 二酸化炭素と水素を300℃〜1000
℃の範囲内の温度において触媒と接触させることを特徴
とする請求項1又は2に記載の一酸化炭素の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5065274A JPH06279012A (ja) | 1993-03-24 | 1993-03-24 | 一酸化炭素の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5065274A JPH06279012A (ja) | 1993-03-24 | 1993-03-24 | 一酸化炭素の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06279012A true JPH06279012A (ja) | 1994-10-04 |
Family
ID=13282188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5065274A Pending JPH06279012A (ja) | 1993-03-24 | 1993-03-24 | 一酸化炭素の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06279012A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000064852A1 (en) * | 1999-04-27 | 2000-11-02 | Showa Denko K. K. | Process for producing hydrogenated ester, hydrogenation catalyst for use therein, and process for producing the catalyst |
| WO2001066463A1 (fr) * | 2000-03-07 | 2001-09-13 | L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Procede de production de monoxde de carbone par retroconversion inverse avec un catalyseur adapte |
| US6936730B1 (en) | 1999-04-27 | 2005-08-30 | Showa Denko K.K. | Process for producing hydrogenated ester, hydrogenating catalyst used therefor and process for producing the catalyst |
| US7432410B2 (en) | 2004-08-11 | 2008-10-07 | Japan Gas Synthesize, Ltd. | Production of LPG containing propane or butane from dimethyl ether or methanol |
| CN111770793A (zh) * | 2018-05-29 | 2020-10-13 | 积水化学工业株式会社 | 催化剂、二氧化碳还原方法以及二氧化碳还原装置 |
| WO2021054820A1 (en) * | 2019-09-20 | 2021-03-25 | Universiti Kebangsaan Malaysia | A catalyst composition and method of making thereof for carbon monoxide production |
-
1993
- 1993-03-24 JP JP5065274A patent/JPH06279012A/ja active Pending
Cited By (13)
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