JPH0696442B2 - 炭酸ガス還元方法 - Google Patents

炭酸ガス還元方法

Info

Publication number
JPH0696442B2
JPH0696442B2 JP3229518A JP22951891A JPH0696442B2 JP H0696442 B2 JPH0696442 B2 JP H0696442B2 JP 3229518 A JP3229518 A JP 3229518A JP 22951891 A JP22951891 A JP 22951891A JP H0696442 B2 JPH0696442 B2 JP H0696442B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon dioxide
gas
hydrogen
reaction
tungsten
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP3229518A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0543215A (ja
Inventor
利彦 尾崎
博史 垰田
尋巳 山北
Original Assignee
工業技術院長
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 工業技術院長 filed Critical 工業技術院長
Priority to JP3229518A priority Critical patent/JPH0696442B2/ja
Priority to US08/019,646 priority patent/US5346679A/en
Publication of JPH0543215A publication Critical patent/JPH0543215A/ja
Publication of JPH0696442B2 publication Critical patent/JPH0696442B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、炭酸ガスを還元して一
酸化炭素に転化し、化成品の原料や燃料として利用する
ための炭酸ガス還元方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、地球規模の環境汚染が人類の生存
を脅かす問題として大きくクローズアップされている
が、その中で最も対策の難しい問題が炭酸ガスによる地
球温暖化である。炭酸ガスは、これまで問題になってき
た窒素酸化物や硫黄酸化物などと異なり、それ自身には
毒性はないが、全世界で年間約200億トンという膨大
な量が排出されており、大気中の炭酸ガス濃度の上昇に
伴い、温室効果による気候変動が起こり、何千万人もの
環境難民が発生すると危ぐされている。これを防止する
ため、エネルギー代替や省エネルギーなどによる炭酸ガ
ス排出の抑制が政策的に推進されようとしているが、炭
酸ガスの排出は経済社会の発展と密接な関係を持ってい
るため、その大幅な抑制は極めて難しい情勢である。し
たがって、炭酸ガスによる地球温暖化を阻止するために
は炭酸ガスの還元・固定化技術の開発が不可欠である。
【0003】炭酸ガスを水素と反応させて還元する接触
水素化反応による炭酸ガスの還元・固定化法は、光化学
反応法や電気化学反応法、高分子合成による方法、有機
合成による方法などと比べ、単位時間、単位面積当りの
炭酸ガスの還元・固定化能力 ページ(2) が大きく、大量の炭酸ガスの処理が可能である。また、
既存のフィッシャー・トロプシュ法炭化水素合成技術な
どが応用でき、気相反応であるため、生成物の分離が容
易などの利点も持っている。これまで接触水素化反応に
よる炭酸ガスの還元・固定化法として、ルテニウムやロ
ジウムなどの貴金属触媒を用いる方法が研究されてきた
(例えば、F. Solymosi and A. Erdohelyi, J. Mol. Ca
tal., Vol.8, 471 (1980))。
【0004】しかしこの方法は、1)使用する触媒が高
価であり、硫化水素や亜硫酸ガスなどのイオウ化合物に
よって簡単に被毒され、触媒活性が急激に低下する、
2)この反応では炭酸ガスがメタンに還元されるが、こ
の反応は原料よりも生成物のエネルギーが低くなる発熱
反応であるため、エネルギー歩留まりが悪い、3)高圧
にしないと反応がうまく進行しないことが多い、4)一
般に、反応が高温で行われ、その温度を得るのに化石燃
料を使用するため、実質的に炭酸ガスの排出抑制になら
ない、などの欠点を持っていた。
【0005】硫化タングステンは水素添加脱硫触媒やエ
チレン系炭化水素の水素化触媒として使われている例が
あるが、硫化水素や亜硫酸ガスなどの硫黄化合物によっ
て被毒されず、無毒で酸にも強く、耐久性があるという
特長を持っている。しかも、高価な貴金属を使用する必
要がない。また、硫化タングステンは黒色で太陽光をよ
く吸収する。しかし、これまで硫化タングステン触媒を
炭酸ガス還元に用いた研究はまったく報告されていな
い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の点に鑑
み、炭酸ガスによる地球温暖化に対処して、未利用の低
温廃熱や無公害の太陽エネルギーを利用した、硫黄化合
物によって被毒されず、低温かつ常圧という温和な条件
で炭酸ガスを選択的に一酸化炭素に還元する経済的な炭
酸ガス還元方法の提供を目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
ページ(3) この目的は本発明によれば、硫化タングステン上に炭酸
ガスと水素を導入し、加熱あるいは太陽光を照射するこ
とによって達成される。炭酸ガスは硫化タングステン上
で水素ガスと反応して一酸化炭素に転化されるが、一酸
化炭素はそのまま燃料としても使用できるし、既存の合
成ガス(一酸化炭素と水素)からのメタノール製造プロ
セスやC1化学技術などを利用して、最近、自動車用燃
料として脚光を浴びているメタノールや化成品の原料に
変換して利用することもできる。
【0008】本発明に用いられる硫化タングステン触媒
としては、二硫化タングステンや三硫化タングステンの
他に低級及び高級硫化物を含んだものや、さらにそれら
に酸化タングステンや金属タングステンを含んだものな
どが挙げられるが、特に多孔質で表面積の大きな二硫化
タングステンあるいはタングステンの低級硫化物が好ま
しい。また、それらを担体に担持したものでもよい。
【0009】本発明に用いられる硫化タングステンは、
1)所定量のタングステンと硫黄の混合物を窒素気流中
で800〜900℃で24時間加熱する、2)三酸化タ
ングステンを炭酸カリウムと共に熱し、硫黄、硫化水
素、二硫化炭素などと反応させる、3)六塩化タングス
テンを硫化水素気流中で熱する、4)三酸化タングステ
ン、ホウ砂、硫酸ナトリウム、フッ化ナトリウムなどの
混合物を融解電解する、などの方法でも作製されるが、
5)灰重石・鉄マンガン重石などのタングステン酸塩に
強酸を加えて得られるタングステン酸をアンモニア水に
溶かしてタングステン酸アンモニウムに変換し、それに
硫化水素や硫化アンモニウムを飽和させるなどして得ら
れたテトラチオタングステン酸アンモニウムを、水素、
窒素、あるいはアルゴンやヘリウムなどの不活性ガス気
流中で400〜700℃の温度で加熱分解することによ
って調製したものが特に触媒活性が高い。また、6)三
硫化タングステンを水素、窒素、あるいはアルゴンやヘ
リウムなどの不活性ガス気流中で加熱して分解したり、
7)三酸化タングステンを硫化水素気流中や硫化水素と
水素の混合ガス気流中で加熱することによって調製して
もよい。
【0010】硫化タングステンのS/Wのモル比は、2
以下であることが好ましい。加熱分 ページ(4) 解温度は450〜500℃が最も好ましく、温度がそれ
以上になると焼結が進み触媒の表面積が小さくなるた
め、触媒活性が低下する。また、加熱温度が400℃未
満では硫化タングステンのS/Wのモル比が2以上とな
り、低い触媒活性しか得られない。加熱時間は1時間程
度が望ましく、加熱温度を高くするにつれて短くした方
がよい。加熱時間が長くなりすぎると焼結が進み、触媒
の表面積が小さくなるため、触媒活性が低下する。
【0011】本発明に用いられる反応ガスは炭酸ガスと
水素の混合ガスであるが、アルゴンやヘリウムなどの不
活性ガスや窒素ガス、硫化水素などを含んでいてもよ
い。炭酸ガス/水素のモル比は1に近い方が好ましい。
【0012】こうして得られた硫化タングステン触媒に
炭酸ガスと水素を含んだガスを流通させながら廃熱や集
光した太陽光の照射などで加熱することにより、炭酸ガ
スは触媒上で水素と反応し、ほぼ100%の選択率で一
酸化炭素に転化される。このとき、硫化タングステン触
媒に炭酸ガスと水素を含んだ加熱されたガスを流通させ
てもよい。同様に炭酸ガスは触媒上で水素と反応し、ほ
ぼ100%の選択率で一酸化炭素に転化される。
【0013】本発明の方法において太陽エネルギーを熱
源として用いる場合には、樋型平面鏡集光集熱器や樋型
複合放物面鏡集光集熱器、樋型放物面鏡集光集熱器、樋
型放物面鏡を平面鏡で疑似した集光集熱器、回転放物面
鏡集光集熱器、線型フレネルレンズ集光集熱器、円型フ
レネルレンズ集光集熱器等の集光集熱器が使用され、そ
の集熱管内あるいは焦点付近に硫化タングステン触媒が
置かれ、導入された炭酸ガスと水素が触媒上で反応し、
一酸化炭素に転化される。 硫化タングステンは黒色で
太陽光をよく吸収し、しかも、半導体であり光の照射に
よって励起されるため、炭酸ガスと水素との反応が促進
される。
【0014】本発明の方法によって得られる反応生成物
である一酸化炭素は、そのまま燃料としても使用できる
し、既存のC1化学技術などを利用して化成品の原料に
変換 ページ(5) して利用することもできる。この炭酸ガスを一酸化炭素
に転化する反応は吸熱反応であるため、エネルギー歩留
まりが良く、生成物である一酸化炭素は太陽エネルギー
や廃熱など、熱源の熱を蓄えたことになる。
【0015】
【実施例】本発明の実施例の内で特に代表的なものを以
下に示す。
【0016】実施例1 テトラチオタングステン酸アンモニウムを、水素気流
中、450℃で1時間加熱した。得られた触媒300m
gを直径1cmの石英製U字型反応管に充填し、炭酸ガ
スと水素1:1の混合ガスを20ml/minの流量で
流通させて反応させ、反応生成物をガスクロマトグラフ
を用いて分析した。その結果、300℃で3%、400
℃で15%、500℃で32%の炭酸ガスが一酸化炭素
に転化していた。一酸化炭素以外の反応生成物は見られ
なかった。
【0017】実施例2 市販の二硫化タングステン(WS2)300mgを直径
1cmの石英製U字型反応管に充填し、実施例1と同様
にして炭酸ガスと水素1:1の混合ガスを20ml/m
inの流量で流通させて反応させ、得られた反応生成物
をガスクロマトグラフを用いて分析した。その結果、炭
酸ガスの一酸化炭素への転化率は300℃で1%、40
0℃で2%、500℃で7%であった。
【0018】実施例3 三硫化タングステンをアルゴンガス気流中で、480℃
で55分間加熱した。得られた触媒5gを石英ガラス製
の透明容器内に充填し、炭酸ガスと水素とアルゴン3:
3:1の混合ガスを2ml/minの流量で流通させな
がら、直径1.5mのフレネルレンズによって集光した
太陽光を照射して反応させ、得られた反応生成物をガス
クロマトグラフを用いて分析した。その結果、約5%の
炭酸ガスが一酸化炭素に転化していた。 ページ(6)
【0019】実施例4 三酸化タングステンを硫化水素気流中、500℃で2時
間加熱した。得られた触媒10gを長さ1m幅20cm
の樋型複合放物面鏡集光集熱器の中の石英ガラス製の集
熱管内に充填し、炭酸ガスと水素と硫化水素5:5:1
の混合ガスを2ml/minの流量で流通させながら集
光した太陽光を照射して反応させ、得られた反応生成物
をガスクロマトグラフを用いて分析した。その結果、約
8%の炭酸ガスが一酸化炭素に転化していた。
【0020】
【発明の効果】本発明は以上説明したように、低温かつ
常圧という温和な条件で炭酸ガスを選択的に一酸化炭素
に還元できる、経済的な炭酸ガス還元方法を提供するも
のである。硫化タングステンは硫黄化合物によって被毒
されず、安価で無毒の物質であり、酸にも強く耐久性が
あるという特長を持っている。本発明の方法により、炭
酸ガスは逆水性ガスシフト反応を起こして選択的に一酸
化炭素に還元されるが、この反応は気相反応であるため
大量の炭酸ガスの処理が可能であり、吸熱反応であるた
めエネルギーの歩留まりが良く、熱源として太陽熱や廃
熱を利用すれば、生成物である一酸化炭素はそれらの熱
を蓄えたことになるし、ヒートポンプとしての利用も可
能である。また、反応生成物である一酸化炭素はそのま
ま燃料としても利用できるし、既存のC1化学技術を用
いて自動車用燃料として脚光を浴びているメタノールや
化成品の原料に変換して利用することもできるため、地
球環境保全の面からもエネルギー対策の面からも非常に
効果が大きい。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硫化タングステン上に炭酸ガスと水素を
    導入し、加熱あるいは太陽光の照射により、炭酸ガスを
    水素ガスと反応させて一酸化炭素に転化することを特徴
    とする炭酸ガス還元方法。
JP3229518A 1991-08-15 1991-08-15 炭酸ガス還元方法 Expired - Lifetime JPH0696442B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3229518A JPH0696442B2 (ja) 1991-08-15 1991-08-15 炭酸ガス還元方法
US08/019,646 US5346679A (en) 1991-08-15 1993-02-17 Method for reduction of carbon dioxide, catalyst for the reduction, and method for production of the catalyst

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3229518A JPH0696442B2 (ja) 1991-08-15 1991-08-15 炭酸ガス還元方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0543215A JPH0543215A (ja) 1993-02-23
JPH0696442B2 true JPH0696442B2 (ja) 1994-11-30

Family

ID=16893432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3229518A Expired - Lifetime JPH0696442B2 (ja) 1991-08-15 1991-08-15 炭酸ガス還元方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0696442B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0543215A (ja) 1993-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5346679A (en) Method for reduction of carbon dioxide, catalyst for the reduction, and method for production of the catalyst
DK2867169T3 (en) COMPOSITE PHOTOC CATALYST BASED ON METAL SULPHIDS FOR HYDROGEN PREPARATION
Lin et al. Visible-light-driven photocatalysis of carbon dioxide by BiSeX and BiSeX/g-C3N4 (X= Cl, Br, I)
Guan et al. Photoreduction of carbon dioxide with water over K2Ti6O13 photocatalyst combined with Cu/ZnO catalyst under concentrated sunlight
Zhang et al. Electrochemical ammonia synthesis from N2 and H2O catalyzed by doped LaFeO3 perovskite under mild conditions
US5904880A (en) One step conversion of methanol to hydrogen and carbon dioxide
JP3496051B2 (ja) メタノールの酸化的水蒸気改質反応による水素ガス製造触媒及びその製造法
US20220088578A1 (en) Bifunctional catalyst for hydrogenation of carbon dioxide, and method for preparing hydrocarbon by using same
JP2019130523A (ja) メタン合成用触媒、メタン製造方法、およびメタン合成用触媒の製造方法
US6297189B1 (en) Sulfide catalysts for reducing SO2 to elemental sulfur
JPS61500970A (ja) アルカリ−硫化モリブデン触媒を使用して、一酸化炭素と水素とからアルコ−ルを製造する方法
US4113590A (en) Photoreduction of nitrogen
JP2003275599A (ja) 二酸化炭素還元用複合光触媒及びそれを用いた二酸化炭素光還元方法
CN110040764B (zh) 含硫缺陷的硫化物的制备方法与光催化还原二氧化碳的方法
Furimsky Activity of spent hydroprocessing catalysts and carbon supported catalysts for conversion of hydrogen sulphide
CA2619515A1 (en) Generation of hydrogen and oxygen from water and storage thereof with silicides
Wang et al. Facet-Dependent Photocatalytic CO2 Reduction on TiO2 Crystals in the Presence of SO2: Role of Surface Hydroxyl
JP2535752B2 (ja) 炭酸ガスの気相還元方法
Kurenkova et al. Hydrogen Production from Aqueous Glucose Solutions over g-C3N4/Pt/TiO2 Photocatalysts
KR102271431B1 (ko) 바이오매스의 액상 개질용 불균일계 합금 촉매, 그 제조방법, 및 이를 이용하는 고순도 수소 생산 방법
JP2600091B2 (ja) 炭酸ガス還元用硫化モリブデン触媒及び一酸化炭素の製造方法
JPH0543215A (ja) 炭酸ガス還元方法
JPH07173088A (ja) 二酸化炭素と水素からメタノールを製造する方法
Zheng et al. Bi2S3/Eu‐Bi12O17CL2 Nanosheets for Photocatalytic Reduction of CO2 to CO
JPH0761449B2 (ja) 炭酸ガス還元用硫化モリブデン触媒

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term