JPH01131016A - 比表面積の大きい炭化ケイ素の製法および高温触媒反応への使用法 - Google Patents
比表面積の大きい炭化ケイ素の製法および高温触媒反応への使用法Info
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- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/90—Carbides
- C01B32/914—Carbides of single elements
- C01B32/956—Silicon carbide
- C01B32/963—Preparation from compounds containing silicon
- C01B32/97—Preparation from SiO or SiO2
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G49/00—Treatment of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen-generating compounds, not provided for in a single one of groups C10G45/02, C10G45/32, C10G45/44, C10G45/58 or C10G47/00
- C10G49/02—Treatment of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen-generating compounds, not provided for in a single one of groups C10G45/02, C10G45/32, C10G45/44, C10G45/58 or C10G47/00 characterised by the catalyst used
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/50—Solid solutions
- C01P2002/52—Solid solutions containing elements as dopants
- C01P2002/54—Solid solutions containing elements as dopants one element only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
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-
- 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
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/20—Capture or disposal of greenhouse gases of methane
-
- 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
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は石油化学および高温触媒反応において特に触媒
担体として使用することを目的とした比表面積の大きい
炭化ケイ素の製造方法に係る。
担体として使用することを目的とした比表面積の大きい
炭化ケイ素の製造方法に係る。
石油の重相は、触媒のコーキングにより炭素含いう土族
な欠点を有しており、窒素および硫黄誘導体が重度の汚
染を引き起こすと共に触媒のクラッキング特性を失効し
、金属が触媒に定着して触媒の効率を悪くする。このよ
うな欠点の改善策として、蒸留工程で得られる種々の留
分を浄化する方法がとられている。この目的で行われる
のが水素化処理である。
な欠点を有しており、窒素および硫黄誘導体が重度の汚
染を引き起こすと共に触媒のクラッキング特性を失効し
、金属が触媒に定着して触媒の効率を悪くする。このよ
うな欠点の改善策として、蒸留工程で得られる種々の留
分を浄化する方法がとられている。この目的で行われる
のが水素化処理である。
炭化水素化合物が水素の存在下で触媒反応する水素化処
理においては、 一水素添加分解の結果、分子が小さくなる、−水素化の
結果、H/ C比が大きくなり、芳香族およびオレフィ
ン族化合物が飽和する、−水素化脱硫(HDS)、水素
化脱金属(HDN)、水素化脱酸素(HDO) 、水素
化脱金属(HDM)により、(、S、C−N、C−0も
しくはC−Meの結合が切断されることによって、該炭
化水素の中に含有されるヘテロ原子および金属が無くな
る。
理においては、 一水素添加分解の結果、分子が小さくなる、−水素化の
結果、H/ C比が大きくなり、芳香族およびオレフィ
ン族化合物が飽和する、−水素化脱硫(HDS)、水素
化脱金属(HDN)、水素化脱酸素(HDO) 、水素
化脱金属(HDM)により、(、S、C−N、C−0も
しくはC−Meの結合が切断されることによって、該炭
化水素の中に含有されるヘテロ原子および金属が無くな
る。
現在使用されている触媒は、硫化モリブデンと硫化タン
グステンを基材にした触媒である。これらの触媒はその
働きを担う活性相で構成され、触媒の安定性を保証する
適当な物質を有する。
グステンを基材にした触媒である。これらの触媒はその
働きを担う活性相で構成され、触媒の安定性を保証する
適当な物質を有する。
活性相の前駆物質はVIB族元素(MO,W)ど■族元
素(Fe、Co、N t )を含む混合酸化物で形成さ
れる。これらの酸化物に所要の活性ど安定性を与えるた
めに使用館に硫化を行う。
素(Fe、Co、N t )を含む混合酸化物で形成さ
れる。これらの酸化物に所要の活性ど安定性を与えるた
めに使用館に硫化を行う。
= 5−
触媒は担体の上に堆積される。担体の機能は大きな比表
面積を利用して活性相を高分散状態に維持することにあ
る。温度や圧力の而で厳しい条件と連続的な再生に機械
的に耐え1qるように、相体を良質のものとする必要が
ある。業界で使用されている主な触媒担体として、製造
過程で集合11織変更することのできるアルミナや、非
晶質または場合により結晶質(ゼオライト)のアルミノ
ケイ酸塩があるが、これらを他の酸化物でドープするこ
ともある。
面積を利用して活性相を高分散状態に維持することにあ
る。温度や圧力の而で厳しい条件と連続的な再生に機械
的に耐え1qるように、相体を良質のものとする必要が
ある。業界で使用されている主な触媒担体として、製造
過程で集合11織変更することのできるアルミナや、非
晶質または場合により結晶質(ゼオライト)のアルミノ
ケイ酸塩があるが、これらを他の酸化物でドープするこ
ともある。
触媒はコークスや金属の作用下で経時的に徐々に失活し
て行く。重相の処理が重大な触媒失活(p oison
ing)の問題を生じるのである。コークスの蓄積は高
分子量の芳香族化合物の分解に関連する。これによって
触媒作用が低下するが、最初の段階では温度を適宜に上
昇させることによって補償される。しかし周期的にコー
クスを燃焼さUて触媒を再生する必要がある。触媒の活
性相が徐々に担体の中に浸透して行ってやがて関)W生
成物に受は入れ難いものどなるため、再生回数は無限で
はない。
て行く。重相の処理が重大な触媒失活(p oison
ing)の問題を生じるのである。コークスの蓄積は高
分子量の芳香族化合物の分解に関連する。これによって
触媒作用が低下するが、最初の段階では温度を適宜に上
昇させることによって補償される。しかし周期的にコー
クスを燃焼さUて触媒を再生する必要がある。触媒の活
性相が徐々に担体の中に浸透して行ってやがて関)W生
成物に受は入れ難いものどなるため、再生回数は無限で
はない。
反応が生じると、有機金属錯体およびポルフィリンの形
態の主としてバナジウムとニッケルである金属が触媒の
上に堆積され、次第にその細孔を塞いで行く。経済的に
可能な再生方法が存在しないため、触媒の交換を行う必
要がある。バプジウムの他に活性相の金属を再生する方
法も経済的に実行不可能である。失活した触媒が酸化し
た後にはアルミン酸イオンが存在するため、これをアル
カリ融解処理にかけることが必要となるが、この作業を
一般に使用されるトン数(数十トン)に適用するのは不
可能なためである。
態の主としてバナジウムとニッケルである金属が触媒の
上に堆積され、次第にその細孔を塞いで行く。経済的に
可能な再生方法が存在しないため、触媒の交換を行う必
要がある。バプジウムの他に活性相の金属を再生する方
法も経済的に実行不可能である。失活した触媒が酸化し
た後にはアルミン酸イオンが存在するため、これをアル
カリ融解処理にかけることが必要となるが、この作業を
一般に使用されるトン数(数十トン)に適用するのは不
可能なためである。
炭化ケイ素は理想的な触媒担体となり得るものである。
実際、炭化ケイ素はコークスと金属による二重の失活作
用に対する耐性を有する。
用に対する耐性を有する。
−」−クスによる失活作用に関して:
触媒の再生時に高温点が形成される(発熱を伴う−J−
クス粒の燃焼)。これらの個所で、触媒の活性相がアル
ミン酸塩の形態で担体の中に入り込む。SiCの使用に
より欠点が解1jされ、触媒の動作寿命が良くなる。
クス粒の燃焼)。これらの個所で、触媒の活性相がアル
ミン酸塩の形態で担体の中に入り込む。SiCの使用に
より欠点が解1jされ、触媒の動作寿命が良くなる。
一金属による失活作用に関して:
金属による失活の後も、SiCはその化学的慣性(ch
emical 1nertia)のために処理すること
が可能であり、有効なバナジウム源となることができる
(現時点ではアルミナ担体からバナジウムを抽出するこ
とは不可能である)。また、モリブデンやコバルト等の
回収も可能になる。
emical 1nertia)のために処理すること
が可能であり、有効なバナジウム源となることができる
(現時点ではアルミナ担体からバナジウムを抽出するこ
とは不可能である)。また、モリブデンやコバルト等の
回収も可能になる。
石油化学以外の分野でも、同じ理由により現在使用され
ている触媒担体に代えて炭化ケイ素を使用し得る高温触
媒反応が数多く存在するが、残念ながら現時点ではアル
ミナより比表面積の大きい、すなわち 1グラムあたり
数十ないし数百平方メートル、できればさらにそれ以上
の比表面積を有する炭化ケイ素を製造することは不可能
である。
ている触媒担体に代えて炭化ケイ素を使用し得る高温触
媒反応が数多く存在するが、残念ながら現時点ではアル
ミナより比表面積の大きい、すなわち 1グラムあたり
数十ないし数百平方メートル、できればさらにそれ以上
の比表面積を有する炭化ケイ素を製造することは不可能
である。
proceed 3rit、 Ccram、 So
c、 May 1983゜pages、 1254 f
fにおいて、P、KENNEDYとB、N0RTHが温
度約1400〜1500℃で分割炭素質基体の上に一酸
化ケイ素(S i O)を通過させて粒度の細かいく平
均粒度3−4.5μm>の炭化ケイ素を製造する実験的
方法について記載している。残念ながらこの方法で製造
された炭化ケイ素は比表面積が非常に小さく、およそi
o=/g程度であり、触媒担体として使用することは不
可能である。特許出願GB−八−2017667に記載
の方法も、10−5厘HO程度の圧力下で湿度1340
へ・1440℃でSiOとCを反応させるものであり、
比表面積が15TIl−9−’f7)S i C粉末を
生成t ル。Acheson法と呼ばれる従来の方法(
2000℃よりはるかに高い高温でSiO2とCを反応
させる方法)に関しては、固体構造の結晶化炭化ケイ素
が生成されることが知られているが、これが触媒担体に
適さないことは確実である。
c、 May 1983゜pages、 1254 f
fにおいて、P、KENNEDYとB、N0RTHが温
度約1400〜1500℃で分割炭素質基体の上に一酸
化ケイ素(S i O)を通過させて粒度の細かいく平
均粒度3−4.5μm>の炭化ケイ素を製造する実験的
方法について記載している。残念ながらこの方法で製造
された炭化ケイ素は比表面積が非常に小さく、およそi
o=/g程度であり、触媒担体として使用することは不
可能である。特許出願GB−八−2017667に記載
の方法も、10−5厘HO程度の圧力下で湿度1340
へ・1440℃でSiOとCを反応させるものであり、
比表面積が15TIl−9−’f7)S i C粉末を
生成t ル。Acheson法と呼ばれる従来の方法(
2000℃よりはるかに高い高温でSiO2とCを反応
させる方法)に関しては、固体構造の結晶化炭化ケイ素
が生成されることが知られているが、これが触媒担体に
適さないことは確実である。
本発明の第一の目的は、極微粒子の凝集メによって形成
し、比表面積が少なくとも100m−9−’である炭化
ケイ素の細粒を、特に石油化学用触媒の担体および(1
000℃にも達する)高温触媒反応用の担体として製造
する方法であって、該方法は一酸化ケイ素3i0の気体
を炭素に対して反応させる工程を含み、 一第1反応域において、5in2+Siの混合物を0.
1−1.5hPaの圧力下で1100〜1400℃に加
熱することによりSiO気体を生成し、 −第2反応域において、比表面積が少なくとも200y
4−9”である分割状態(divided st、at
e)の反応性炭素と前記3i0気体を温度1100−1
400℃で接触させることを特徴とする。
し、比表面積が少なくとも100m−9−’である炭化
ケイ素の細粒を、特に石油化学用触媒の担体および(1
000℃にも達する)高温触媒反応用の担体として製造
する方法であって、該方法は一酸化ケイ素3i0の気体
を炭素に対して反応させる工程を含み、 一第1反応域において、5in2+Siの混合物を0.
1−1.5hPaの圧力下で1100〜1400℃に加
熱することによりSiO気体を生成し、 −第2反応域において、比表面積が少なくとも200y
4−9”である分割状態(divided st、at
e)の反応性炭素と前記3i0気体を温度1100−1
400℃で接触させることを特徴とする。
好適なSiOの生成温度は1200〜1300℃であり
、SiOとCの好適な反応湿度は1100〜1200℃
である。
、SiOとCの好適な反応湿度は1100〜1200℃
である。
本発明の第二の目的は、500℃以上(650〜100
0℃でもよい)の高温で触媒の存在下で行われる多くの
化学反応に、比表面積の大きい炭化ケイ素の担体として
の使用である。このような使用の中でも、特に次のもの
を挙げることができる。
0℃でもよい)の高温で触媒の存在下で行われる多くの
化学反応に、比表面積の大きい炭化ケイ素の担体として
の使用である。このような使用の中でも、特に次のもの
を挙げることができる。
1)内燃機関の消音器またはマフラー。−酸化炭素およ
び燃焼しなかった炭化水素を二酸化炭素と水に変換する
と共に窒素酸化物をNO2に変換することを目的とする
。現時点では活性化アルミナがロジウムおよび/または
白金の塩類と共にこの目的で使用されている。比表面積
の大ぎい(>100m/Ij)炭化ケイ素は、ロジウム
の塩(fA化ロジウム等)および/または白金の塩〈ヘ
キナクロロ白金酸塩)をアルミナの場合と同等またはそ
れ取手(効率では同程度となる)の温度に含浸すること
によって活性化することができる。
び燃焼しなかった炭化水素を二酸化炭素と水に変換する
と共に窒素酸化物をNO2に変換することを目的とする
。現時点では活性化アルミナがロジウムおよび/または
白金の塩類と共にこの目的で使用されている。比表面積
の大ぎい(>100m/Ij)炭化ケイ素は、ロジウム
の塩(fA化ロジウム等)および/または白金の塩〈ヘ
キナクロロ白金酸塩)をアルミナの場合と同等またはそ
れ取手(効率では同程度となる)の温度に含浸すること
によって活性化することができる。
本発明による炭化ケイ素を消音器またはマフラーの触媒
担体として使用すると、コストが低減される他、実質寿
命が大幅に伸びることも分かっている。特にこのような
消音器またはマフラーは排気ガスの急激な温度上昇に反
応しない。
担体として使用すると、コストが低減される他、実質寿
命が大幅に伸びることも分かっている。特にこのような
消音器またはマフラーは排気ガスの急激な温度上昇に反
応しない。
2)メタンのような低分子量の炭化水素の1制御酸化」
用触媒と呼ばれる触媒。これらの触媒は酸化リチウムま
たは酸化マンガンを基材とすることが多く、湿度的65
0〜800℃において比較的高分子量で長い炭素鎖を有
する炭化水素への変換をnJ能にする。この用途にアル
ミナを担体とする触媒を用いると、アルミナの比表面積
が急速に低下する結果、その有効性も急速に失われる。
用触媒と呼ばれる触媒。これらの触媒は酸化リチウムま
たは酸化マンガンを基材とすることが多く、湿度的65
0〜800℃において比較的高分子量で長い炭素鎖を有
する炭化水素への変換をnJ能にする。この用途にアル
ミナを担体とする触媒を用いると、アルミナの比表面積
が急速に低下する結果、その有効性も急速に失われる。
炭化ケイ素はこの用途において特に、極めて優れたm
Jr!+を示す。試験の結果、当初の比表面積が120
m/qであった試料を1000℃で長時間加熱しても6
0尻/gの比表面積を示すことが証明された。ウランを
添加した炭化ケイ素の場合、当初の比表面積が200T
d、7gであるが、1000℃で長時間加熱しても12
0〜130Td、7gの比表面積を維持する。
Jr!+を示す。試験の結果、当初の比表面積が120
m/qであった試料を1000℃で長時間加熱しても6
0尻/gの比表面積を示すことが証明された。ウランを
添加した炭化ケイ素の場合、当初の比表面積が200T
d、7gであるが、1000℃で長時間加熱しても12
0〜130Td、7gの比表面積を維持する。
3)石油化学においては、通常の場合アルミナ、シリカ
または活性炭によって支持されるコバルト−モリブデン
等の温合触媒を用いる水素化処理(水素化脱硫、水素化
脱金属・・・)。比表面積の大きい炭化ケイ素に代える
と、上)ホのような多くの利点が得られる。
または活性炭によって支持されるコバルト−モリブデン
等の温合触媒を用いる水素化処理(水素化脱硫、水素化
脱金属・・・)。比表面積の大きい炭化ケイ素に代える
と、上)ホのような多くの利点が得られる。
、 −−の5明
比表面積の大きいSiCの製造を行う反応器は密封容器
1を含んで成り、吐出管2に連続されたポンプ(不図示
)により、容器1内に真空を形成することができる。
1を含んで成り、吐出管2に連続されたポンプ(不図示
)により、容器1内に真空を形成することができる。
絶縁剤およびレバレータとして作用する炭素フェルト4
で内面を被覆されているシリカ管3が容器1の内部に配
設される。
で内面を被覆されているシリカ管3が容器1の内部に配
設される。
管3の内部にグラファイトブロック6で支持したグラフ
ァイトるつぼ5が設置されている。るつば5の加熱は巻
線7を利用した誘導が熱によって行う。のぞき窓8を介
して、光学パイロメトリーにJ:り温度測定を行うこと
ができる。るつぼ5もシリカ管3の上部と同様に、炭素
フェルトのシート9で被覆されており、炉の内面に過剰
SiOが凝縮するのを防止している。被覆月は循環水を
用いた冷却回路15を含んでいる。
ァイトるつぼ5が設置されている。るつば5の加熱は巻
線7を利用した誘導が熱によって行う。のぞき窓8を介
して、光学パイロメトリーにJ:り温度測定を行うこと
ができる。るつぼ5もシリカ管3の上部と同様に、炭素
フェルトのシート9で被覆されており、炉の内面に過剰
SiOが凝縮するのを防止している。被覆月は循環水を
用いた冷却回路15を含んでいる。
グラファイトるつぼ5の底部にS i O2+S iの
混合物10を入れる。S i 02 + 2C→S i
C+COの反応を行うように、炭素を混合物の上に入
れる。
混合物10を入れる。S i 02 + 2C→S i
C+COの反応を行うように、炭素を混合物の上に入
れる。
この時、炭素は2種類の形態で配置することができる。
第2図では、SiO発生域とSiC形成域を分離するこ
とを目的とした炭素フ」−ルトシート11で゛混合物1
0(SiC2+S i )を被覆した後、反応性炭素粉
末層12で被覆している。炭素粉末層12の上方一定距
離の個所(例えばポットの高さの中間位置)に、やはり
3i0の過剰分を保持Jるために、炭素フェルトシート
13をさらに設けることができる。
とを目的とした炭素フ」−ルトシート11で゛混合物1
0(SiC2+S i )を被覆した後、反応性炭素粉
末層12で被覆している。炭素粉末層12の上方一定距
離の個所(例えばポットの高さの中間位置)に、やはり
3i0の過剰分を保持Jるために、炭素フェルトシート
13をさらに設けることができる。
第3図では、前駆物質混合物(SiC2−) 3 i
)10がスペーサ手段ににつて3iQ4−Cの反応域か
ら分離されている。スペーサ手段は、例えば幅りのグラ
ファイトフェルトシートを螺旋に巻いて形成することが
できる。S:O生成域とSiO+Cの反応域との間の距
離を決定する幅りの値(ま、反応のパラメータとして変
更することができる。分離手段の上に炭素フェルトシー
ト11と反応性炭素粉末層12を配設する。幅りを変更
することによって、SiC形成温度を高めることなくS
iCの生成機構を強化することができる。
)10がスペーサ手段ににつて3iQ4−Cの反応域か
ら分離されている。スペーサ手段は、例えば幅りのグラ
ファイトフェルトシートを螺旋に巻いて形成することが
できる。S:O生成域とSiO+Cの反応域との間の距
離を決定する幅りの値(ま、反応のパラメータとして変
更することができる。分離手段の上に炭素フェルトシー
ト11と反応性炭素粉末層12を配設する。幅りを変更
することによって、SiC形成温度を高めることなくS
iCの生成機構を強化することができる。
B、工程説明
前駆物質混合物10(S i O2+S i )を0.
1〜1.5shPa程度の減圧下で最高1400℃の湿
度、好適には1100〜1400℃まで加熱する。
1〜1.5shPa程度の減圧下で最高1400℃の湿
度、好適には1100〜1400℃まで加熱する。
こうして生成されたSiO気体が参照番号11で示され
る炭素フェルトの分離手段を通り、次に反応性炭素粉末
層12を通過する際にSiO+2C→S i C+−C
oの反応を生じる。
る炭素フェルトの分離手段を通り、次に反応性炭素粉末
層12を通過する際にSiO+2C→S i C+−C
oの反応を生じる。
「反応性炭素」の選択次第で反応の生じ方に大きく影響
する。
する。
ここでは下記のものを用いた。
一グラフ?イトペレット(粉末を凝集l)たもの);
一粉末状の活性炭(篩がすした粒体を破砕して、粒19
0.25Q 〜0.425 mmz比表面QiI<J1
150−rl、7gとしたもの>(FLUKA社供給の
油供給(A cNvated Charcoal))
ニー例えばアセチルアセトネート化合物の溶液を含浸
してウラン、セリウム、チタン、ジルコニウム、ハフニ
ウム、ランタニドの中力\ら何れかの金属を添j]tl
した後450℃のアルゴン下で4時間浸炭した活性炭
。添加量は選択した金属の4〜4.51m%程度とする
。この場合、炭素の比表面積はやや小さくなるが、変換
率は実質的に高くなる。
0.25Q 〜0.425 mmz比表面QiI<J1
150−rl、7gとしたもの>(FLUKA社供給の
油供給(A cNvated Charcoal))
ニー例えばアセチルアセトネート化合物の溶液を含浸
してウラン、セリウム、チタン、ジルコニウム、ハフニ
ウム、ランタニドの中力\ら何れかの金属を添j]tl
した後450℃のアルゴン下で4時間浸炭した活性炭
。添加量は選択した金属の4〜4.51m%程度とする
。この場合、炭素の比表面積はやや小さくなるが、変換
率は実質的に高くなる。
パラメータは下記のものとした。;
−前駆物質混合物S i 02 + b i ’7)量
−温度 −継続時間 −17= ・紅Y]口L9且: 炭素25重量部に対して4中量部の前駆物質を用い1.
:o処理中に過剰のSiOを生じ、それによって動作条
件の再現性を確保できるようにした。
−温度 −継続時間 −17= ・紅Y]口L9且: 炭素25重量部に対して4中量部の前駆物質を用い1.
:o処理中に過剰のSiOを生じ、それによって動作条
件の再現性を確保できるようにした。
S i O2−1−S iの混合物は等分子量とするの
が望ましいが、化学量論量からやや偏りのある混合物を
用いても不都合はない。
が望ましいが、化学量論量からやや偏りのある混合物を
用いても不都合はない。
・温 度:
SiOと炭素との反応に関して温度を低下すると、それ
に比例IJで細かさが増すという関係が存在する。
に比例IJで細かさが増すという関係が存在する。
1400℃の場合、第2図の構成で獲得される粒子の平
均粒度が約02μmであり、第3図の構成で2つの室(
SiO生成室と5iO−t−Cの反応室)の間の距離り
を40mmとして獲得される粒子はさらに細かくなる。
均粒度が約02μmであり、第3図の構成で2つの室(
SiO生成室と5iO−t−Cの反応室)の間の距離り
を40mmとして獲得される粒子はさらに細かくなる。
温度1250℃では、どちらの構成においてもいくらか
の毛髪状微結晶も含めてさらに細かい粒子(<0.1μ
汎)が得らえる。1100℃の低温でも処理できること
が分かった。
の毛髪状微結晶も含めてさらに細かい粒子(<0.1μ
汎)が得らえる。1100℃の低温でも処理できること
が分かった。
温度上昇相にガス抜き水平域を含む場合、mfられるS
iCの比表面積が大きくなることが知見された。
iCの比表面積が大きくなることが知見された。
ガス抜きは周囲温度で行うことができるが(例えば45
分WA)(30分〜1時間)、約87!i’c(850
〜900℃)で1〜4時圏行うと特にh効である。
分WA)(30分〜1時間)、約87!i’c(850
〜900℃)で1〜4時圏行うと特にh効である。
・[LIIJl:
反応温度(1100℃71400℃)を軽持するvi間
は4〜7R閤が望ましい。この温度範囲において反応I
Iの速度が遅くなるためである。
は4〜7R閤が望ましい。この温度範囲において反応I
Iの速度が遅くなるためである。
・1uuui:
好適には、得られた炭化ケイ票を温度約600〜800
℃の空気中で1/2〜2時間の後焙焼処理する。
℃の空気中で1/2〜2時間の後焙焼処理する。
その目的は、反応物質の中に炭素が残留している場合そ
れを破壊することであり、それにJ:って比表面積を約
5〜10%大きくする効果がある。
れを破壊することであり、それにJ:って比表面積を約
5〜10%大きくする効果がある。
C1桿られたSiCの 。
いろいろな場合において、面心立方格子状に結晶化され
たタイプのSiCで被覆された炭素質基質が回収される
。SiCは濃い青色からネズミ色、または多少濃い色合
いのthJ緑色を?する。
たタイプのSiCで被覆された炭素質基質が回収される
。SiCは濃い青色からネズミ色、または多少濃い色合
いのthJ緑色を?する。
比表面積の測定値を歪曲し得るおそれのある炭素質基質
を除去するために、空気中焙焼を温度600〜800℃
で1〜2時間〈例えば)行う。最終的に得られる炭化ケ
イ素は、極微粒子の凝集体の形態をとる。
を除去するために、空気中焙焼を温度600〜800℃
で1〜2時間〈例えば)行う。最終的に得られる炭化ケ
イ素は、極微粒子の凝集体の形態をとる。
この炭化ケイ素の特性を決定するために、下記のような
観察と測定を行う。
観察と測定を行う。
−(炭素質基体の焙焼時の)rR成損失の測定。
これによって変換歩留りを確認することができる。
− l) ebye −5cherrer室内でのxI
gIl同折によ6放射結晶学的特性決定。
gIl同折によ6放射結晶学的特性決定。
一光学顕微饋によるIQ察、電子走査顕微鏡を用いての
観察。
観察。
一ガスの吸収を伴う通常の方法を用いてのB。
E、T、比表面積の測定。
一化学試験。
いくつかの試料に圓してはフッ化水素酸を用いた洗浄を
行って5h02の形成の有無を検出した。
行って5h02の形成の有無を検出した。
また残留炭素の定積的測定も行った。
紅−呈
反応条件を最適化した場合、400viL/9の比表面
積が達成された。これを先行技術の説明の中で述べた刊
行物において製造されたSiCの比表面積(1d/g)
および石油化学の分野で通常触媒担体として使用されて
いるアルミナの比表面積200Wf/gと比較するとい
かに優れた数値であるかが理解されよう。
積が達成された。これを先行技術の説明の中で述べた刊
行物において製造されたSiCの比表面積(1d/g)
および石油化学の分野で通常触媒担体として使用されて
いるアルミナの比表面積200Wf/gと比較するとい
かに優れた数値であるかが理解されよう。
表■は比表面積が最大になった試験の条件を示したもの
である。
である。
比表面積の きい・ ケイ を−′ 受に本発明による
比表面積の大きいSiCを基体左水索化処理(HDS、
水素化脱硫)に用いた。この時担体は粒度0.250〜
0.425闇、比表面積170尻/びのSiCを従来の
触媒に対して使用される周知の方法を用いて活性炭また
はシリカまたはアルミナに含浸させたものである。
比表面積の大きいSiCを基体左水索化処理(HDS、
水素化脱硫)に用いた。この時担体は粒度0.250〜
0.425闇、比表面積170尻/びのSiCを従来の
触媒に対して使用される周知の方法を用いて活性炭また
はシリカまたはアルミナに含浸させたものである。
モリブデンの含浸に使用する出発物質の塩は式0式%)
のヘプタモリブデン酸アンモニウムである。
活性元素としての塩を溶剤(水)に溶解する。
この時の溶液の量は使用担体の細孔容量どする。
相体の上にこの溶液を注いで触媒を作成する。
このようにして含浸した触媒を周囲温度で2時間放置し
た後、−晩120℃で焼成し、その場で直接硫化した後
、最終的に500℃の炉内の空気中で2時間焙焼する(
シリカまたはアルミナタイプの処理の場合のみ)。
た後、−晩120℃で焼成し、その場で直接硫化した後
、最終的に500℃の炉内の空気中で2時間焙焼する(
シリカまたはアルミナタイプの処理の場合のみ)。
コバルトを含浸するために再び同じ作業を開始するが、
この場合の出発物質の塩は式 0式% の硝酸コバルトとする。
この場合の出発物質の塩は式 0式% の硝酸コバルトとする。
硝酸コバルト塩の量を計算するためには、中性子活性化
による分析で証明されたようにMOと00間の原子比が
0.3であることを考慮に入れる必要がある。この比は
COどMOの間に存在する最高レベルの共同作用に対応
する。
による分析で証明されたようにMOと00間の原子比が
0.3であることを考慮に入れる必要がある。この比は
COどMOの間に存在する最高レベルの共同作用に対応
する。
同一触媒の担体として、活性炭、シリカ、アルミナ、比
表面積の小さい(20m/ ’j ) S i C,お
よび本発明による比表面積の大ぎい(170cffl
/ ’;i )SiCを用いて一連の比較試験を実施し
た。
表面積の小さい(20m/ ’j ) S i C,お
よび本発明による比表面積の大ぎい(170cffl
/ ’;i )SiCを用いて一連の比較試験を実施し
た。
有効性に関する規準として、毎秒触媒13あたり、また
は毎秒1ci毎に触媒1gあたり変換されるブオフエン
の水素化脱硫(+−I D S )速度を用いた。
は毎秒1ci毎に触媒1gあたり変換されるブオフエン
の水素化脱硫(+−I D S )速度を用いた。
その結果を表■に示す。
表 ■
表 ■ (続き)
SiCを相体とする触媒はその寿命が終わった時点で容
易に再生、回復できることを考慮に入れた場合特に上記
の結果は非常に満足できるものであると言える。
易に再生、回復できることを考慮に入れた場合特に上記
の結果は非常に満足できるものであると言える。
Δ、ウランの添加
ウラニルアセチルアセテートのアルコール溶液を用いて
含浸することにより、比表面積の大きい= 27− 活性炭にウラン濃度が8〜15重呈%(初期活性炭にお
いて)になるまでウランを添加した。こうして処理した
炭素を500℃のアルゴン中で焙焼した後、反応器に入
れて、本発明の方法により一酸化ケイ素と反応させた。
含浸することにより、比表面積の大きい= 27− 活性炭にウラン濃度が8〜15重呈%(初期活性炭にお
いて)になるまでウランを添加した。こうして処理した
炭素を500℃のアルゴン中で焙焼した後、反応器に入
れて、本発明の方法により一酸化ケイ素と反応させた。
こうして得られた炭化ケイ素の比表面積を1000℃で
2時間空気中で焙焼ザる前と後で測定した。結果は下記
の通りであった。
2時間空気中で焙焼ザる前と後で測定した。結果は下記
の通りであった。
重量%U 0 8.5 9.8 15焙焼前(
1に/g) 197 425 410 279活性炭
におけるウラン濃度が@適しベルになるのは、約8〜1
0重量%の炭化ケイ素における有効含有量に相当する約
8〜10重量%の時であることが分かる。
1に/g) 197 425 410 279活性炭
におけるウラン濃度が@適しベルになるのは、約8〜1
0重量%の炭化ケイ素における有効含有量に相当する約
8〜10重量%の時であることが分かる。
X線検査の結果、焙焼前はウランかり307の形で炭化
ケイ素中に存在し、1000℃で2時間焙焼後はU3O
8の形で存在することが証明された。
ケイ素中に存在し、1000℃で2時間焙焼後はU3O
8の形で存在することが証明された。
B、セリウムの添加
硝酸セリウムCe(NO3)2・6H20やアンモニア
性硝酸セリウム(NH4)2 Cc(N03)6のよう
な水溶性セリウム塩を活性炭に含浸することによって活
性炭にセリウムを添加する場合にb1ウランと同じ手順
で行った。
性硝酸セリウム(NH4)2 Cc(N03)6のよう
な水溶性セリウム塩を活性炭に含浸することによって活
性炭にセリウムを添加する場合にb1ウランと同じ手順
で行った。
その結果は前記の通りであった。
硝酸Ce
焙 焼 前 <−nt/9’) 303
376 292 3201000℃で2時間焙焼後
(ゴ/g、) 73 94 134 141セリウ
ムの111度を同じにした場合、セリウム塩の性質が最
終的な結果に対して一定の影響を与えることが分かる。
376 292 3201000℃で2時間焙焼後
(ゴ/g、) 73 94 134 141セリウ
ムの111度を同じにした場合、セリウム塩の性質が最
終的な結果に対して一定の影響を与えることが分かる。
これはおそらく溶液が活性炭の粗孔に侵入する程度の差
によるものと考えられる。
によるものと考えられる。
アンモニア性硝酸塩を用いた2秤類の試験は、SiOと
Cを反応させてSiCを生成する際に反応パラメータを
それぞれ多少変えたものである。セリウムを添加した場
合も、少なくともウランの添加と固定度には有効である
ことが分かる。その他の添加剤、特にチタン、ジルコ−
ラム、ハフニウム、ランタニドの塩を使用することもで
きる。
Cを反応させてSiCを生成する際に反応パラメータを
それぞれ多少変えたものである。セリウムを添加した場
合も、少なくともウランの添加と固定度には有効である
ことが分かる。その他の添加剤、特にチタン、ジルコ−
ラム、ハフニウム、ランタニドの塩を使用することもで
きる。
実施例
現在作成中の欧州規格による条件下での内燃機関用触媒
消音器またはマフラーの動作をシミュレートした条件下
で、本発明を実施した。
消音器またはマフラーの動作をシミュレートした条件下
で、本発明を実施した。
触媒消音器またはマフラーをシミコレートした装置を4
つ作成した。触媒として、活性相の濃度がそれぞれ0.
2重量%のl) tと0.02千星%のRhである白金
とロジウムの混合物を用いた。
つ作成した。触媒として、活性相の濃度がそれぞれ0.
2重量%のl) tと0.02千星%のRhである白金
とロジウムの混合物を用いた。
4つの触媒を従来の方法によりそれぞれ下記の− 比表
面積235尻/9の活性アルミナ、−比表面積125T
IL/gの焙焼しない5iC1−比表面積 30況/q
の800℃で焙焼したSiC。
面積235尻/9の活性アルミナ、−比表面積125T
IL/gの焙焼しない5iC1−比表面積 30況/q
の800℃で焙焼したSiC。
一比表面積18Tlt、/gの1000℃で焙焼したS
iCに堆積した。
iCに堆積した。
機関排気ガスをシミュレートしたガスを、CO十N2の
毎分の流速を58.5cm、 03 H8を350pp
m、Noを450ppmとして触媒の上を通過させた。
毎分の流速を58.5cm、 03 H8を350pp
m、Noを450ppmとして触媒の上を通過させた。
COからCO2への変換、亜酸化窒素のNO2への変換
および不燃焼物質の酸化と温度との関係の観点から、こ
れら4種類の触媒の有効性を測定した。
および不燃焼物質の酸化と温度との関係の観点から、こ
れら4種類の触媒の有効性を測定した。
その結果を下表に示すa手表から分かるように、800
℃で焙焼したSiCはアルミナと全く遜色のない有効性
を示寸。また、SiCにはアルミナよりはるかに優れた
点があるということも付記しておかねばならない。それ
はアルミナの場合に主要な問題となっている触媒の回復
力である。
℃で焙焼したSiCはアルミナと全く遜色のない有効性
を示寸。また、SiCにはアルミナよりはるかに優れた
点があるということも付記しておかねばならない。それ
はアルミナの場合に主要な問題となっている触媒の回復
力である。
変換率X%における湿度T(’C) ガ
”C0N0xC3H8 「−10% 対照△9203211℃ 231℃ 25
1℃焙焼前のSiC252249304 焙焼後のSiC231215275 1000℃焙焼後のSac 304 305
348(空気中で15時間焙焼) T−25% 対照A、Q 2 o3230 244
264焙焼前のSi0 271 269
307800℃焙焼後のSiC2442322801
000℃焙焼後のSiC322322362(空気中で
15時間焙焼) 変換率X%にお(プる温度T (’C) ”
2co NOx C3H8 T 5Q% 対[Aj! 203245℃ 252°(
:、 3!io”c焙焼前のSiC28428234
7 800℃焙焼後のSiC2592513B51000℃
焙焼後のSiC338336380(空気中で15時間
焙焼) T−75% 対照AfJ203257 265 3
94焙焼前のSiC296292412 800℃焙焼後のSiC2662654621000℃
焙焼後のSiC352349404(空気中で15時間
焙焼) T−90% 対照A4203270 279 41
9焙焼前のSiC304301450 800℃焙焼後のSiC2702724881000℃
焙焼後のSiC364360429(空気中で15時間
焙焼) 変換率% 有効性(%) 比表面積 CONOx c3H
8対照(△fJ 203) 235m/971,0
71.0 58.7焙焼前のS i C12,562,
1B3.9 54.4800℃焙焼後のS i (:、
30 69.7 73.1 52.0
800℃で焙焼した比表面積30麓/gのSiC上に堆
積した触媒の有効性は、coとNOxに関してはアルミ
ナを担体とする触媒と実質的に同じであるが、不燃焼物
質に関してやや劣ることが注目される。
”C0N0xC3H8 「−10% 対照△9203211℃ 231℃ 25
1℃焙焼前のSiC252249304 焙焼後のSiC231215275 1000℃焙焼後のSac 304 305
348(空気中で15時間焙焼) T−25% 対照A、Q 2 o3230 244
264焙焼前のSi0 271 269
307800℃焙焼後のSiC2442322801
000℃焙焼後のSiC322322362(空気中で
15時間焙焼) 変換率X%にお(プる温度T (’C) ”
2co NOx C3H8 T 5Q% 対[Aj! 203245℃ 252°(
:、 3!io”c焙焼前のSiC28428234
7 800℃焙焼後のSiC2592513B51000℃
焙焼後のSiC338336380(空気中で15時間
焙焼) T−75% 対照AfJ203257 265 3
94焙焼前のSiC296292412 800℃焙焼後のSiC2662654621000℃
焙焼後のSiC352349404(空気中で15時間
焙焼) T−90% 対照A4203270 279 41
9焙焼前のSiC304301450 800℃焙焼後のSiC2702724881000℃
焙焼後のSiC364360429(空気中で15時間
焙焼) 変換率% 有効性(%) 比表面積 CONOx c3H
8対照(△fJ 203) 235m/971,0
71.0 58.7焙焼前のS i C12,562,
1B3.9 54.4800℃焙焼後のS i (:、
30 69.7 73.1 52.0
800℃で焙焼した比表面積30麓/gのSiC上に堆
積した触媒の有効性は、coとNOxに関してはアルミ
ナを担体とする触媒と実質的に同じであるが、不燃焼物
質に関してやや劣ることが注目される。
達成しようとする目的に応じてドーピング効果(ウラン
、セリウムその他の物質を用いて)を最適化することに
より、これらの結果をさらに改善することができる。本
発明を実施することによって、800℃において300
T1.7g以上の比表面積を保持し、1000℃でも1
00m/g以上の比表面積を保持し得るSiCを触ts
活性相の担体として使用することが容易になるためであ
る。
、セリウムその他の物質を用いて)を最適化することに
より、これらの結果をさらに改善することができる。本
発明を実施することによって、800℃において300
T1.7g以上の比表面積を保持し、1000℃でも1
00m/g以上の比表面積を保持し得るSiCを触ts
活性相の担体として使用することが容易になるためであ
る。
第1〜3図は本発明を実施するための装置を示す。
第1図は装置の全体図である。
第2図と第3図は反応るつぼの2種類の描成方法を示す
。 1・・・・・・容器、2・・・・・・排出管、3・・・
・・・シリカ管、4・・・・・・炭素フェルト、5・・
・・・・反応るつぼ、6・・・・・・グラファイトブロ
ック、7・・・・・・巻線、8・・・・・・のぞぎ窓、
9・・・・・・炭素フェルトシート、10・・・・・・
5in2+Si混合物、11.・・・・・・炭素フ、[
ルトシート、12・・・・・・反応性炭素粉末層、13
・・・・・・炭素フェルトシート、15・・・・・・冷
却回路。
。 1・・・・・・容器、2・・・・・・排出管、3・・・
・・・シリカ管、4・・・・・・炭素フェルト、5・・
・・・・反応るつぼ、6・・・・・・グラファイトブロ
ック、7・・・・・・巻線、8・・・・・・のぞぎ窓、
9・・・・・・炭素フェルトシート、10・・・・・・
5in2+Si混合物、11.・・・・・・炭素フ、[
ルトシート、12・・・・・・反応性炭素粉末層、13
・・・・・・炭素フェルトシート、15・・・・・・冷
却回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)極微粒子の凝集体から成り、比表面積が少なくとも
100m^2・g^−^1である炭化ケイ素の細粒を、
特に石油化学用触媒の担体および1000℃にも達し得
る高温触媒反応用の担体として製造する方法であつて、
該方法が一酸化ケイ素SiOの気体を炭素と反応させる
工程を含み、 第1反応域において、SiO_2+Siの混合物を0.
1〜1.5hPaの圧力下で1100〜1400℃に加
熱することによりSiO気体を生成し、 第2反応域において、比表面積が少なくとも200m^
2・g^−^1である分割状態の反応性炭素と前記Si
O気体を温度1100〜1400℃で接触させることを
特徴とする方法。 2)SiO生成温度が好適には1200〜1300℃で
あることを特徴とする請求項1に記載の方法。 3)SiOとCの反応温度が好適には1100〜120
0℃であることを特徴とする請求項1に記載の方法。 4)反応性炭素が少なくとも100m^2・g^−^1
の比表面積を有する活性炭であることを特徴とする請求
項1〜3の何れかに記載の方法。 5)ウラン、セリウム、チタン、ジルコニウム、ハフニ
ウムおよびランタニドの中から選択した金属元素を1〜
10重量%添加することにより前記反応性炭素をドープ
することを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の方
法。 6)反応温度(1100〜1400℃)への昇温を伴う
相においてガス抜きを行うことを特徴とする請求項1〜
5の何れかに記載の方法。 7)ガス抜きを周囲温度において30分から1時間行う
ことを特徴とする請求項6に記載の方法。 8)前記段階を温度850〜900℃で1〜4時間行う
ことを特徴とする請求項6に記載の方法。 9)得られた炭化ケイ素を温度約600〜800℃の空
気中で約1/2〜2時間の後焙焼処理にかけることを特
徴とする請求項1〜8項の何れかに記載の方法。 10)不活性ガス(アルゴンまたはヘリウム)の雰囲気
中で実施することを特徴とする請求項1〜6の何れかに
記載の方法。 11)500℃以上(650〜1000℃でもよい)の
高温触媒反応、具体的には内燃機関の排気ガスの触媒清
浄、低分子量炭化水素特にメタンを制御酸化してより高
分子量でより長い炭素鎖の炭化水素に変換する反応、お
よび石油化学における水素化処理反応への比表面積が少
なくとも100m^2・g^−^1である炭化ケイ素の
使用。
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8714742A FR2621904B1 (fr) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | Procede de production de carbure de silicium a grande surface specifique pour support de catalyseurs |
FR888801399A FR2626497B2 (fr) | 1987-10-19 | 1988-01-29 | Application du carbure de silicium a grande surface specifique a des reactions catalytiques a temperature elevee |
FR8714742 | 1988-03-30 | ||
FR888804727A FR2629366B2 (fr) | 1987-10-19 | 1988-03-30 | Application du carbure de silicium a grande surface specifique a des reactions catalytiques a temperature elevee |
FR8804727 | 1988-03-30 | ||
FR8801399 | 1988-03-30 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01131016A true JPH01131016A (ja) | 1989-05-23 |
JPH0723209B2 JPH0723209B2 (ja) | 1995-03-15 |
Family
ID=27251523
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63263832A Expired - Lifetime JPH0723209B2 (ja) | 1987-10-19 | 1988-10-19 | 比表面積の大きい炭化ケイ素の製法および高温触媒反応への使用法 |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4914070A (ja) |
EP (1) | EP0313480B1 (ja) |
JP (1) | JPH0723209B2 (ja) |
AU (1) | AU610677B2 (ja) |
CA (1) | CA1305305C (ja) |
DE (1) | DE3870802D1 (ja) |
DK (1) | DK579288A (ja) |
ES (1) | ES2034345T3 (ja) |
GR (1) | GR3004088T3 (ja) |
NO (1) | NO175143C (ja) |
PT (1) | PT88785B (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5618510A (en) * | 1994-04-12 | 1997-04-08 | New Oji Paper Co., Ltd. | Process for producing silicon carbide material |
JP2007145665A (ja) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | Tokai Konetsu Kogyo Co Ltd | 多孔質SiC焼結体の製造方法 |
CN100386150C (zh) * | 2005-08-17 | 2008-05-07 | 云南菲尔特环保科技有限公司 | 一种陶瓷催化剂载体、微粒捕集器和微粒捕集装置及其制备方法 |
JP2018048056A (ja) * | 2016-09-23 | 2018-03-29 | 國家中山科學研究院 | 炭化物原料の製造方法 |
Families Citing this family (40)
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