メタノール水蒸気改質反応

質問

メタノール水蒸気反応は平衡反応ではないと聞きましたが本当でしょうか。
そのようなことについて詳しく書いてある本、またはサイト等をご存知でしたら教えてください。

回答No.5

noname#160321 · ベストアンサー

＃１です
>>つまり、シミュレーション等でメタノール水蒸気改質反応を再現するには、
シフト反応やCO選択酸化などたくさんの反応を使わなければいけないということでしょうか。
厳密に言えばそうなります。しかしすべての素反応を考えることは、原理的に不可能に近いので、反応を選択し、より少ない数の反応を考慮することによって、実測値とのより良い一致を図ることがシミュレーションの要点ではないかと考えます。
<(_ _)>

お礼

勉強になりました。

メタノール水蒸気改質反応ではなく、
いくつかの素反応の組み合わせで検討してみます。
それなら平衡定数も見つかるかもしれません。

ありがとうございました。

回答No.4

noname#160321

>>平衡定数って触媒を使っても使わなくても変わらないんですよね。
おっしゃる通りです。ですので＃１で「実際上は」と付けたのですが、混乱させたらごめんなさい。
つまりこの反応は単純な分析化学の平衡のように誰がやっても再現できる平衡反応ではなく、非常に多くの複雑な反応の集まりです。
最終的にはメタノールと水からほぼ定量的に水素と二酸化炭素を得ることもできますし。逆の反応を行わせることもできます。しかしそのためにどの向きにもそれぞれ特別な触媒と熱力学的に生成物に有利になる条件を選んで、しかも通常「流通系」で行っています。(原系も生成系も高温ではガスなので)
nomane様が用いようとされているCu/ZnO系の触媒はCOとH2からメタノールを作る際の基本的な触媒で、この反応は基本的に可逆で、平衡もかなり厳密に成り立ちます。ですが実際行おうとしている反応はさらにシフト反応でCOとH2OからCO2とH2を作ろうとしているわけです。この反応は単純ではないのです。引用文献や検索結果に多く見られるように蟻酸誘導体やホルムアルデヒドもできてしまいます。そのため多くの研究者、技術者が汗水垂らして最適な触媒と反応条件を探しています。まだ今もそして将来も。
それとも、この反応は「厳密な意味で」は「可逆ではない」ので「平衡反応ではない」と申し上げた方が良かったでしょうか。
<(_ _)>

お礼

ありがとうございます。
大変勉強になりました。

つまり、シミュレーション等でメタノール水蒸気改質反応を再現するには、
シフト反応やCO選択酸化などたくさんの反応を使わなければいけないということでしょうか。

回答No.3

noname#160321

>>平衡定数って触媒を使っても使わなくても変わらないんですよね。
おっしゃる通りです。ですので＃１で「実際上は」と付けてのですが、混乱させたらごめんなさい。
つまりこの反応は単純な分析化学の平衡のように誰がやっても再現できる平衡反応ではなく、非常に多くの複雑な反応の集まりです。
最終的にはメタノールと水からほぼ定量的に水素と二酸化炭素を得ることもできますし。逆の反応を行わせることもできます。しかしそのためにどの向きにもそれぞれ特別な触媒と熱力学的に生成物に有利になる条件を選んで、しかも通常「流通系」で行っています。(原系も生成系も高温ではガスなので)
nomane様が用いようとされているCu/ZnO系の触媒はCOとH2からメタノールを作る際の基本的な触媒で、この反応は基本的に可逆で、平衡もかなり厳密に成り立ちます。ですが実際行おうとしている反応はさらにシフト反応でCOとH2OからCO2とH2を作ろうとしているわけです。この反応は単純ではないのです。引用文献や検索結果に多く見られるように蟻酸誘導体やホルムアルデヒドもできてしまいます。そのため多くの研究者、技術者が汗水垂らして最適な触媒と反応条件を探しています。まだ今もそして将来も。
それとも、この反応は「厳密な意味で」は可逆でないので「平衡反応ではない」と申し上げた方が良かったでしょうか。
<(_ _)>

回答No.2

noname#160321

いや大変。Cu/ZnO系のメタノール合成触媒を用いた逆反応を含むリフォーミングの研究はやっぱり山ほどありました。ただもうすでに古くて活きの良いのは見つかりません…と言うより息切れちゃって。(--;
googleで「copper zinc oxide? methanol reforming reaction rate」で調べるとごっちゃりと…。
とても特許検索する気になりません。
日本語の方を「銅 亜鉛 酸化物 "メタノール改質" 触媒　速度」で調べるとかなり前の触媒討論会(触媒学会が開催)の表題が引っ掛かって来ますので、当該大学、研究機関へ問い合わせてみてはいかがでしょう。
一つだけ引用しておきました。シュテットガルト大学に提出された博士論文、クリックすると全文読めます。本文ドイツ語だけど、英文抄録付き。かなり立派な代物ですね。

参考URL：

http://elib.uni-stuttgart.de/opus/volltexte/2004/1596/

お礼

何度もありがとうございます。

すごく基本的なことで申し訳ないんですけど、
平衡定数って触媒を使っても使わなくても変わらないんですよね。
なんだか混乱してきました。
すみません。

回答No.1

noname#160321

>>メタノール水蒸気反応は平衡反応ではないと聞きましたが本当でしょうか。
実際上は「平衡反応です」、ただ下記の反応を右に寄らせるか左に寄らせるか、また一酸化炭素や蟻酸誘導体などの望ましくない物質の生成をいかに抑えるかはかなり難しい問題もあります。全て「触媒」次第。
CO2 + 3H2 = CH3OH + H2O
メタノール合成(右側への反応)はURL資源環境総合研究所(現在、産業技術総合研究所に合併吸収)
http://www.nire.go.jp/publica/sgkkyo_j/sgkk6-6-2/co2-meta.htm
メタノール改質(左側への反応)はURL（科学技術振興機構の理科大学の特許のページ）
http://jstore.jst.go.jp/cgi-bin/patent/list/detail.cgi?pat_id=7489
なお関連特許や論文は本当に山ほどあります。ここに挙げたのはgoogleで引いたら最初に出て来てしかも成績が良い例だけです。

お礼

ありがとうございます。

「触媒しだい」とのことですが、
Cu/ZnO触媒を使ってCH3OH + H2O→CO2 + 3H2をしています。
平衡定数か反応速度定数が知りたいのですが、
ご存知ないでしょうか。
度々質問してすみません。