メタノール合成の触媒の発展状況について説明してください

合成メタノールの触媒は大きく2つのカテゴリーに分けられる。一つ目は、銅元素を主要な活性成分とする銅系触媒です；もう一つのタイプは、貴金属を活性成分とする担持型触媒です。 主に； 1；亜鉛クロム触媒------亜鉛クロム（ZnO/Cr2O3）触媒は高圧固体触媒で、1923年にドイツのBASF社によって初めて開発されました。亜鉛クロム触媒の活性は低く、より高い触媒活性を得るためには、操作温度を590 K～670 Kに保つ必要がある。より高い転換率を得るためには、操作圧力を25 MPa～35 MPaに保つ必要があり、そのため高圧触媒と呼ばれています。亜鉛クロム触媒の特徴は、a)耐熱性に優れ、100℃以上の温度差が生じる過熱状態にも耐えられること、b)硫黄に対して感受性がないこと、c)機械的強度が高いこと、d)使用寿命が長く、使用範囲が広く、操作制御が容易であること、d)銅系触媒と比較して活性が低く、選択性が低く、蒸留が困難（製品中の不純物が多い）であることです。この種の触媒ではCr2O3の質量分率が10％にも達するため、クロムの重要な汚染源の一つとなっている。クロムは人体にとって有毒であり、現在この種の触媒は徐々に廃止されつつある。 2；銅系触媒------ 銅系触媒とは、低温低圧下でのメタノール合成用触媒であり、その主成分はCuO/ZnO/Al2O3（Cu-Zn-Al）である。これは、イギリスのICI社とドイツのLurgi社によって順番に開発されたものである。低（中）圧法の銅系触媒の操作温度は210℃～300℃、圧力は5MPa～10MPaであり、従来の合成工程の温度よりもはるかに低く、メタノール反応の平衡に有利である。その特徴は以下の通りである：a) 活性が高く、単程変換率は7％～8％；b) 選択性が高く、99％以上で、不純物は微量のメタン、ジメチルエーテル、メチル酢酸エステルのみであり、高純度の精製メタノールを容易に得られる；c) 耐高温性が低く、硫黄に対して敏感である。 3；パラジウム系触媒 -----銅系触媒の選択性は99％以上に達するため、新規触媒の開発方向は、触媒の活性をさらに高め、熱安定性を向上させ、使用寿命を延ばすことにある。新規触媒の研究はほとんどが遷移金属や貴金属などを基盤としているが、従来の（または通常の）触媒と比較すると、その活性は理想的ではない。例えば、貴金属であるパラジウムを主な触媒成分とする触媒では、その活性の向上幅は大きくなく、一部の触媒では選択性が逆に低下することもある。 4；モリブデン系触媒 ----- 銅系触媒はメタノール合成工業において重要な触媒ですが、原料ガス中に少量のH2S、CS2、Cl2などが含まれているため、触媒が容易に毒害されてしまいます。そのため、耐硫黄性触媒の開発がますます注目されています。天津大学の張吉燕は、MoS2/K2CO3/MgO-SiO2からなる硫黄含有メタノール合成触媒を開発した。この触媒を用いた場合の条件は、温度が533K、圧力が8.1MPa、空間速度が3000 h-1であり、φ(H2)∶φ(CO)の比は1.42である。また、硫黄の質量濃度は1350 mg/Lで、COの転化率は36.1％、メタノールの選択性は53.2％であった。この触媒は単行程転化率は高いものの、選択性は50％に過ぎず、副生成物の後処理が複雑で、工業的応用までにはまだ大きな隔たりがある。 それ以外にもCu-Zn-Al-V系の触媒がある。Cu-Zn-Al系銅系触媒には、南化集団研究院を代表とするC207、C301、C3011、NC5011、C306、C307型があり、Cu-Zn-Al-V系銅系触媒には、西南化工研究院を代表とするCN J202、C302、C3021、C3022、CN J206、XNC98型がある。 現在、広く使用されているのは銅系触媒です。今後の銅系触媒の研究方向は、低温・低圧・高活性・高選択性、そして省エネ・環境保護を重点とするものとなる。