接触水素化反応による炭酸ガスからのジメチルエーテル合成技術（第3報）複合触媒を用いたリサイクルプロセスによる直接合成

摘要

CO_2とH_2を原料として，メタノール合成触媒とメタノール脱水によるジメチルエーテル（DME）合成触媒を組み合わせた複合触媒を用いてDMEを直接合成する実験を行った。 粒子状複合触媒（MD-12）とペレット状複合触媒（MD－13）では，形状の違いによるDME合成活性面での大きな差は認められなかった。 MD－13について563Kでの2000時間の耐久性実験を実施した結果，メタノール合成触媒の活性は低下したが，メタノール脱水触媒の活性は低下しなかった。 ベンチプラントを用いて，ワンパス実験とリサイクル実験を行い，反応条件の影響を調べた。 反応温度の影響に関しては523～563Kの範囲では，メタノール合成反応は平衡の制約から温度の上昇とともに低下し，逆にメタノール脱水反応は温度の上昇とともに促進された結果，メタノール＋DME収率は若干低下したものの，DME選択率は大きく向上した。 反応圧力の影響に関してほ，メタノール合成反応は圧力の上昇とともに促進されたが，メタノール脱水反応はあまり圧力の影響を受けず，メタノール＋DME収率は向上したが，DME選択率は低下した。 このことは反応速度のシミュレーション結果と一致した。 リサイクル比の影響に関しては，リサイクル比の増大とともにメタノール合成反応とメタノール脱水反応の両方が促進され，CO_2転化率が上昇した。 DME選択率は，メタノール合成とDME合成の反応速度比も変わらないためほぼ一定であった。以上から，CO_2転化率，メタノール＋DME収率およびDME選択率を上げるためには，反応温度とリサイクル比を高く，反応圧力は低く設定することが効果的であると考えられる。