烃的制造装置及烃的制造方法与流程
本发明涉及烃的制造装置及烃的制造方法。
背景技术：
作为制造可用作作为石油的替代燃料的合成油、合成燃料等液态或固态燃料制品的原料的烃化合物的方法，已知利用催化反应由以一氧化碳气体(co)及氢气(h2)为主成分的合成气体合成烃、尤其是液态或固态烃的费托合成反应(以下，有时也称为“ft合成反应”。)。
作为可用于该ft合成反应的催化剂，例如，专利文献1中，公开了在二氧化硅、氧化铝等载体上担载钴、铁等活性金属而成的催化剂，专利文献2中，公开了含有钴、锆或钛、及二氧化硅的催化剂。
ft合成反应中使用的催化剂例如可通过在二氧化硅、氧化铝等载体中浸渗钴盐、钌盐等、并对其进行烧成、从而作为担载有钴氧化物及/或钌氧化物的催化剂(未还原催化剂)而得到。按照上述方式得到的催化剂相对于ft合成反应呈现充分的活性，因此，需要如专利文献3中公开的那样，使该催化剂与氢气等还原气体接触而进行还原处理，将作为活性金属的钴及/或钌从氧化物的状态转化成金属的状态。
在进行ft合成反应的反应器中，碳原子数较多的重质烃主要以液体成分的形式被合成，碳原子数较少的轻质烃主要以气体成分的形式被合成。然而，在ft合成反应中，由于合成具有各种碳原子数的烃，因此为了得到所期望的烃，需要在合成工艺后进行分解工艺、纯化工艺等多余的工艺。为此，期望在ft合成反应中能够尽可能地控制产物的碳原子数分布。
在专利文献4中公开了如下技术：使用由构成ft合成催化剂的核部、和分解烃而轻质化的壳部构成的核-壳型催化剂，利用核部的ft合成催化剂使烃生长，利用壳部的分解烃的催化剂分解由ft合成反应得到的产物，由此使生成的烃轻质化。但是，专利文献4中仅公开了主要以碳原子数为5以上的烃为对象的碳原子数分布。
另外，由于利用核部的钴催化剂合成的烃的碳原子数通过壳部的沸石表面的反应来调整，因此有时在壳部调制产物的软质化后还会再次与核部或相邻的壳部等反应。因此，难以控制具有特定范围的碳原子数的烃的选择性，尤其难以控制以碳原子数更少的轻质烃作为对象的碳原子数分布。
已知在ft合成反应中作为气体成分生成的丙烯、丁烯等轻质烃、各种芳香族烃被用作各种化学制品的基础原料。在ft合成反应中，虽然也可生成这样的化合物，但是其选择性依然很低。即，就由ft合成反应得到的产物而言，还未确立提高如上述那样的化合物的选择性的技术。另外，还期望：通过开发这样的技术，不仅提高上述化合物的选择性，而且省去以往的合成工艺中所需的纯化工艺等追加操作，实现生产效率的提高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平4-227847号公报
专利文献2：日本特开昭59-102440号公报
专利文献3：国际公开第2015/072573号
专利文献4：国际公开第2014/142282号
技术实现要素：
发明要解决的课题
本发明的目的在于提供烃的制造装置及其制造方法，其能够抑制催化活性的下降、提高选择性、由一氧化碳和氢效率良好地制造含有包含丙烯的低级烯烃和芳香族烃中的至少一者的化合物的烃。
用于解决课题的手段
本发明的主旨构成如下所述。
1.烃的制造装置，其制造含有包含丙烯的低级烯烃和碳原子数6以上且10以下的芳香族烃中的至少一者的化合物的烃，
所述制造装置具备：
第1供给部，供给包含一氧化碳和氢的原料气体；和
烃生成部，从前述第1供给部供给前述原料气体，一边将催化剂结构体在150℃以上且低于300℃的第1温度或者350℃以上且低于550℃的第2温度下加热，一边由前述原料气体中包含的一氧化碳和氢生成含有包含丙烯的低级烯烃和碳原子数6以上且10以下的芳香族烃中的至少一者的化合物的烃，
前述催化剂结构体具备由沸石型化合物构成的多孔质结构的载体和存在于前述载体内的至少1种金属微粒，
前述载体具有与该载体的外部连通的通道，
前述通道的一部分的平均内径为0.95nm以下。
2.如前述1所述的烃的制造装置，其中，前述芳香族烃包含下式(1)所示的化合物及多环芳香族烃中的至少一者的化合物。
[化学式1]
(式(1)中，r1～r6各自独立地为氢原子或碳原子数1以上且4以下的烷基。)
3.如前述2所述的烃的制造装置，其中，前述式(1)所示的化合物包含选自由苯、甲苯及丁基苯组成的组中的1种以上的化合物。
4.如前述2所述的烃的制造装置，其中，前述多环芳香族烃包含甘菊蓝及萘中的至少一者的化合物。
5.如前述1～4中任一项所述的烃的制造装置，其还具备向前述烃生成部供给氧的氧供给部。
6.如前述5所述的烃的制造装置，其中，前述氧供给部向前述烃生成部供给低于爆炸下限的浓度的氧。
7.如前述1～6中任一项所述的烃的制造装置，其中，前述金属微粒含有：
选自由钌(ru)、镍(ni)、铁(fe)及钴(co)组成的组中的至少1种的第1金属；或者
选自由钌(ru)、镍(ni)、铁(fe)及钴(co)组成的组中的至少1种的第1金属，以及，与前述第1金属不同的种类、且选自由铂(pt)、钯(pd)、金(au)、银(ag)、铜(cu)、钌(ru)、铱(ir)、铑(rh)、锇(os)、zr(锆)及mn(锰)组成的组中的至少1种的第2金属。
8.如前述1～7中任一项所述的烃的制造装置，其特征在于，前述通道的一部分的平均内径为0.39nm以上且0.75nm以下。
9.如前述1～8中任一项所述的烃的制造装置，其中，前述通道具有前述沸石型化合物的骨架结构的一维孔、二维孔及三维孔中的任一种、和与前述一维孔、前述二维孔及前述三维孔中的任一种均不同的扩径部，并且
前述金属微粒至少存在于前述扩径部。
10.如前述1～9中任一项所述的烃的制造装置，其还具备对从前述烃生成部排出的前述烃与一氧化碳和氢进行分离的第1分离部。
11.如前述10所述的烃的制造装置，其还具备将前述第1分离部中分离的一氧化碳和氢向前述烃生成部供给的第2供给部。
12.如前述1～11中任一项所述的烃的制造装置，其还具备对从前述烃生成部排出的前述烃中的前述丙烯和前述芳香族烃进行检测的检测部。
13.如前述1～12中任一项所述的烃的制造装置，其还具备将从前述烃生成部排出的前述烃冷却而对前述低级烯烃和前述芳香族烃进行分离的第2分离部。
14.烃的制造方法，其制造含有包含丙烯的低级烯烃和碳原子数6以上且10以下的芳香族烃中的至少一者的化合物的烃，
所述制造方法包括：
工序s1，将包含一氧化碳和氢的原料气体向催化剂结构体供给；以及
工序s2，一边将前述催化剂结构体在150℃以上且低于300℃的第1温度或者350℃以上且低于550℃的第2温度下加热，一边由前述原料气体中包含的一氧化碳和氢生成含有包含丙烯的低级烯烃和碳原子数6以上且10以下的芳香族烃中的至少一者的化合物的烃，
前述催化剂结构体具备由沸石型化合物构成的多孔质结构的载体和存在于前述载体内的至少1种金属微粒，
前述载体具有与该载体的外部连通的通道，
前述通道的一部分的平均内径为0.95nm以下。
发明效果
根据本发明，能够提供烃的制造装置及其制造方法，其能够抑制催化活性的下降、提高选择性、由一氧化碳和氢效率良好地制造含有包含丙烯的低级烯烃和芳香族烃中的至少一者的化合物的烃。
附图说明
[图1]图1是将构成实施方式的烃的制造装置的主要部分构成要素分别用方框表示时的框图。
[图2]图2是为了理解烃的制造装置中所使用的催化剂结构体的内部结构而概略性地示出的图，图2(a)为立体图(用横截面示出一部分。)，图2(b)为局部放大剖面图。
[图3]图3是表示图2的催化剂结构体的变形例的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明实施方式。
本申请的发明人为了达成上述目的而反复进行了深入研究，结果发现通过使用催化剂结构体，可抑制催化活性的下降、提高选择性、效率良好地制造含有包含丙烯的低级烯烃和芳香族烃中的至少一者的化合物的烃，基于该见解，以至完成本发明。
实施方式的烃的制造装置制造含有包含丙烯的低级烯烃和碳原子数6以上且10以下的芳香族烃中的至少一者的化合物的烃，所述制造装置具备：第1供给部，供给包含一氧化碳和氢的原料气体；和烃生成部，从前述第1供给部供给前述原料气体，一边将催化剂结构体在150℃以上且低于300℃的第1温度或者350℃以上且低于550℃的第2温度下加热，一边由前述原料气体中包含的一氧化碳和氢生成含有包含丙烯的低级烯烃和碳原子数6以上且10以下的芳香族烃中的至少一者的化合物的烃，前述催化剂结构体具备由沸石型化合物构成的多孔质结构的载体和存在于前述载体内的至少1种金属微粒，前述载体具有与该载体的外部连通的通道，前述通道的一部分的平均内径为0.95nm以下。
实施方式的烃的制造方法制造含有包含丙烯的低级烯烃和碳原子数6以上且10以下的芳香族烃中的至少一者的化合物的烃，所述制造方法包括：工序s1，将包含一氧化碳和氢的原料气体向催化剂结构体供给；以及工序s2，一边将前述催化剂结构体在150℃以上且低于300℃的第1温度或者350℃以上且低于550℃的第2温度下加热，一边由前述原料气体中包含的一氧化碳和氢生成含有包含丙烯的低级烯烃和碳原子数6以上且10以下的芳香族烃中的至少一者的化合物的烃，前述催化剂结构体具备由沸石型化合物构成的多孔质结构的载体和存在于前述载体内的至少1种金属微粒，前述载体具有与该载体的外部连通的通道，前述通道的一部分的平均内径为0.95nm以下。
[烃的制造装置的构成]
图1示出将构成实施方式的烃的制造装置的主要部分构成要素分别用方框表示时的框图。
图1所示的烃的制造装置100(以下也简称为制造装置)是制造含有包含丙烯的低级烯烃和碳原子数6以上且10以下的芳香族烃中的至少一者的化合物的烃的装置，该装置主要由第1供给部101及烃生成部103构成。
第1供给部101具备一氧化碳供给部102a和氢供给部102b，将包含一氧化碳和氢的原料气体向烃生成部103供给。一氧化碳供给部102a例如由一氧化碳气体的液化气瓶、一氧化碳气体产生机等构成，能够控制向烃生成部103供给的一氧化碳气体的供给量。氢供给部102b例如由氢气的液化气瓶、氢气产生机等构成，能够控制向烃生成部103供给的氢的供给量。
烃生成部103具备收纳催化剂结构体的催化剂结构体收纳部104及未图示的如加热炉那样可控制温度的加热部，将催化剂结构体收纳部104内的催化剂结构体利用加热炉在150℃以上且低于300℃的第1温度或者350℃以上且低于550℃的第2温度下加热。然后，就烃生成部103而言，从第1供给部101供给包含一氧化碳和氢的原料气体，一边将催化剂结构体收纳部104内的催化剂结构体在规定的温度下加热，一边由原料气体中包含的一氧化碳和氢生成含有包含丙烯的低级烯烃和碳原子数6以上且10以下的芳香族烃的烃。
具体而言，通过从第1供给部101向烃生成部103供给包含一氧化碳和氢的合成气体，并且将设置于烃生成部103的内部的催化剂结构体在150℃以上且低于300℃的第1温度或者350℃以上且低于550℃的第2温度下加热，从而所供给的一氧化碳和氢通过催化剂结构体进行反应，由此能够生成含有包含丙烯的低级烯烃和碳原子数6以上且10以下的芳香族烃的烃。以下，有时也将烃生成部103中生成的烃的生成反应称作ft合成反应。
在ft合成反应中，若将催化剂结构体在第1温度下加热，则低级烯烃有效地生成，若将催化剂结构体在第2温度下加热，则芳香族烃有效地生成。
催化剂结构体收纳部104在烃生成部103内的设置状态只要能够使收纳于催化剂结构体收纳部104的内部的加热状态的催化剂结构体与原料气体接触即可。例如，如图1所示，按照将供给原料气体的配管和烃生成部103的连接部分、与烃生成部103和排出烃的配管的连接部分连结的方式，设置催化剂结构体收纳部104。
利用制造装置100制造的烃中包含丙烯和芳香族烃。烃中的丙烯及芳香族烃的浓度并无特别限定，可通过调整ft合成反应的条件等来适当选择。
作为上述的烃中包含的低级烯烃，除丙烯外，还可列举碳原子数4以下的烯烃、例如乙烯、丙烯、丁烯等。
另外，上述的烃中包含的芳香族烃包含下式(1)所示的化合物及多环芳香族烃中的至少一者的化合物。
[化学式2]
式(1)中，r1～r6各自独立地为氢原子或碳原子数1以上且4以下的烷基。
作为上述式(1)所示的化合物，包含选自由苯、甲苯及丁基苯组成的组中的1种以上的化合物。另外，作为上述的多环芳香族烃，包含甘菊蓝及萘中的至少一者的化合物。
另外，向催化剂结构体收纳部104供给的氢/一氧化碳的摩尔比优选为1.5以上且2.5以下，更优选为1.8以上且2.2以下。另外，催化剂结构体收纳部104内的压力优选为0.1mpa以上且3.0mpa以下(绝对压力)。若为这样的条件，则烃生成部103内的ft合成反应有效地进行。
催化剂结构体的高温侧的加热温度即第2温度优选为350℃以上且550℃以下，更优选为450℃以上且550℃以下。若将催化剂结构体在上述温度范围内加热，则能够选择性地生成上述芳香族烃，因此所期望的烃的生成量增加。
根据制造装置100，通过一边将催化剂结构体加热至规定的温度一边进行使用，能够由包含一氧化碳和氢的原料气体制造含有包含丙烯的低级烯烃和碳原子数6以上且10以下的芳香族烃的烃。这样，在制造装置100中，通过在不改变催化剂的情况下调整催化剂结构体的加热温度，能够制造所期望的烃。
另外，制造装置100可以还具备向烃生成部103供给氧的氧供给部114。氧供给部114由例如氧气的液化气瓶、氧气产生机等构成，能够控制向烃生成部103供给的氧气的供给量。
通过从氧供给部114向催化剂结构体收纳部104内的催化剂结构体供给氧，能够抑制因ft合成反应中生成的催化剂结构体的焦化所致的催化剂结构体的催化活性的下降。
氧供给部114优选向烃生成部103供给低于爆炸下限的浓度的氧。若向烃生成部103供给上述浓度的氧，则能够有效地抑制由焦化所致的催化剂结构体的催化活性的下降。
具体而言，向烃生成部103供给的氧量越多，越能抑制由焦化所致的催化剂结构体的失活，但该氧量的上限值为低于爆炸下限的浓度的氧量。从氧供给部114供给的氧与氮、氩等非活性气体混合而调整成规定的氧浓度。
另外，制造装置100可以还具备对从烃生成部103排出的上述烃与一氧化碳和氢进行分离的第1分离部111。第1分离部111例如为深冷分离式的分离部，将在烃生成部103的ft合成反应中未反应的原料气体成分、即一氧化碳和氢从上述烃中分离。通过将上述烃中包含的一氧化碳和氢分离，能够以高体积比例生成上述烃。
另外，制造装置100可以还具备将第1分离部111中分离的一氧化碳和氢向烃生成部103供给的第2供给部116。第2供给部116能够控制向烃生成部103供给的一氧化碳及氢的供给量。从第2供给部116向烃生成部103供给的一氧化碳和氢能够再次利用于ft合成反应，因此能够降低原料气体的使用量。
另外，制造装置100可以还具备对在烃生成部103中生成并排出的烃中的丙烯和芳香族烃进行检测的检测部115。在检测部115能够检测到烃中的丙烯及上述芳香族烃的情况下，能够判断制造装置100在正常运转。另一方面，在检测部115不能检测到烃中的丙烯及芳香族烃的情况下，制造装置100为异常，因此停止与ft合成反应关联的部分并进行检查、修理。
另外，制造装置100可以还具备将从烃生成部103排出的烃冷却而对包含低级烯烃的气体和上述芳香族烃进行分离的第2分离部110。第2分离部110例如为可冷却至室温的气液分离部。在包含低级烯烃的气体中包含低级烯烃、一氧化碳及氢。
另外，制造装置100可以还具备对从第2分离部110排出的上述芳香族烃中的水进行分离的第3分离部112。第3分离部112例如为按照沸点不同进行分馏的分离部。第3分离部112中分离的水能够按照工业用排水来处理。
需要说明的是，图1中示出通过一氧化碳供给部102a及氢供给部102b分别供给一氧化碳和氢的一例，但是，也可以将混合有一氧化碳和氢的混合气体向烃生成部103供给。另外，示出通过第1供给部101及氧供给部114分别供给原料气体和氧的一例，但是，也可以将混合有原料气体和氧的混合气体向烃生成部103供给。
另外，从一氧化碳供给部102a供给的一氧化碳的浓度、从氢供给部102b供给的氢的浓度并无特别限定。例如，它们的浓度可以为100％，也可以与氮、氩等非活性气体混合而调整成规定值。在使用非活性气体的情况下，从未图示的非活性气体供给部向制造装置100供给非活性气体。
另外，关于催化剂结构体的设置状态，在图1中示出催化剂结构体被收纳于催化剂结构体收纳部104内的一例，但是，只要能够使加热状态的催化剂结构体与原料气体接触，则并无特别限定，例如，催化剂结构体可以被收纳于烃生成部103内的一部分或全部。另外，基于催化剂结构体的ft合成反应例如可以利用固定床、超临界固定床、浆态床(slurrybed)、流化床等来实施。其中，优选为固定床、超临界固定床、浆态床。
另外，关于第2分离部110的配置构成，在图1中示出向第2分离部110供给从烃生成部103排出的烃的一例，但是，也可以构成为向第2分离部110供给从第1分离部111排出的烃。另外，制造装置100可以具备多个第2分离部110。
[烃的制造方法]
实施方式的烃的制造方法是用于制造含有包含丙烯的低级烯烃和碳原子数6以上且10以下的芳香族烃中的至少一者的化合物的烃的方法，例如可以使用图1所示的制造装置100来进行。
实施方式的烃的制造方法主要由第1供给工序s1及生成工序s2构成。
第1供给工序s1向催化剂结构体供给包含一氧化碳和氢的原料气体。在图1所示的制造装置100中，从第1供给部101供给的原料气体被供给至设置于烃生成部103的内部的催化剂结构体收纳部104内的催化剂结构体。
生成工序s2一边将催化剂结构体在150℃以上且低于300℃的第1温度或者350℃以上且低于550℃的第2温度下加热，一边由第1供给工序s1中供给的原料气体所含的一氧化碳和氢生成含有包含丙烯的低级烯烃和碳原子数6以上且10以下的芳香族烃中的至少一者的化合物的烃。在制造装置100中，通过烃生成部103中被加热至规定温度的催化剂结构体，使得由原料气体中的一氧化碳和氢生成上述烃。
另外，实施方式的烃的制造方法可以还具有向催化剂结构体供给氧的氧供给工序s11。将从氧供给部114供给的氧向催化剂结构体收纳部104内的催化剂结构体供给。因此，能够抑制因生成工序s2中的催化剂结构体的焦化所致的催化活性的下降。
另外，实施方式的烃的制造方法可以还具有对生成工序s2中生成的烃与一氧化碳和氢进行分离的第1分离工序s12。第1分离部111从生成工序s2中生成的烃中分离一氧化碳和氢，因此能够以高体积比例生成上述烃。
另外，实施方式的烃的制造方法可以还具有向生成工序s2供给第1分离工序s12中分离的一氧化碳和氢的第2供给工序s13。由于第2供给部116向生成工序s2供给一氧化碳和氢，因此一氧化碳和氢被再次利用于生成工序s2中进行的ft合成反应。
另外，实施方式的烃的制造方法可以还具有对生成工序s2中生成的烃中的丙烯和上述芳香族烃进行检测的检测工序s14。在制造装置100中，利用检测部115来检测烃生成部103中生成并排出的烃中的丙烯和上述芳香族烃。
另外，实施方式的烃的制造方法可以还具有将生成工序s2中生成的上述烃冷却而对上述包含低级烯烃的气体和上述芳香族烃进行分离的第2分离工序s15。第2分离部110通过将上述烃冷却而对上述低级烯烃和上述芳香族烃进行分离。
另外，实施方式的烃的制造方法可以还具有对第2分离工序s15中所得的上述芳香族烃中的水进行分离的第3分离工序s16。第3分离部112对第2分离工序s15中所得的芳香族烃中包含的水进行分离。
[催化剂结构体的构成]
图2为概略地示出上述的烃的制造装置100的催化剂结构体收纳部104中所收纳的催化剂结构体1的构成的图，(a)为立体图(用横截面示出一部分。)，(b)为局部放大剖面图。需要说明的是，图2中的催化剂结构体表示其一例，各构成的形状、尺寸等不限于图2。催化剂结构体1是适合于ft合成反应的催化剂。
如图2(a)所示，催化剂结构体1具备：由沸石型化合物构成的多孔质结构的载体10、和存在于该载体10内的至少1种金属微粒20。
催化剂结构体1中，多个金属微粒20、20、……被包合于载体10的多孔质结构的内部。金属微粒20为具有催化能力(催化活性)的催化剂物质。对于金属微粒，在后文中详细说明。另外，金属微粒20可以是包含金属氧化物、金属的合金、或者它们的复合材料的粒子。
载体10为多孔质结构，如图2(b)所示，优选通过形成多个孔11a、11a、……，从而具有与载体10的外部连通的通道11。此处，载体10的通道11的一部分的平均内径为0.95nm以下，金属微粒20存在于平均内径为0.95nm以下的通道11中，优选保持于平均内径为0.95nm以下的通道11中。
通过这样的构成，尤其在ft合成反应中能够提高上述烃的选择性。另外，载体10内的金属微粒20的移动被限制，有效地防止了金属微粒20、20彼此的凝聚。结果，能有效地抑制作为金属微粒20的有效表面积的减少，金属微粒20的催化活性长期持续。即，通过催化剂结构体1，能抑制因金属微粒20的凝聚而导致的催化活性的下降，能谋求作为催化剂结构体1的长寿命化。另外，通过催化剂结构体1的长寿命化，能降低催化剂结构体1的更换频率，能大幅减少使用后的催化剂结构体1的废弃量，能谋求节约资源化。
通常，在将催化剂结构体在流体(例如，重质油、nox等重整气体等)中使用的情况下，可能从流体受到外力。这种情况下，若金属微粒仅以附着状态被保持于载体10的外表面，则存在下述这样的问题：在来自流体的外力的影响下，金属微粒容易从载体10的外表面脱离。与此相对，对于催化剂结构体1而言，金属微粒20存在于载体10的至少通道11，因此，即使受到因流体而导致的外力的影响，金属微粒20也不易从载体10脱离。即，认为催化剂结构体1位于流体内的情况下，流体从载体10的孔11a向通道11内流入，因此，在通道11内流动的流体的速度由于流路阻力(摩擦力)而比在载体10的外表面流动的流体的速度慢。由于这样的流路阻力的影响，存在于通道11内的金属微粒20从流体受到的压力比在载体10的外部金属微粒从流体受到的压力低。因此，能有效地抑制存在于载体10内的金属微粒20脱离，能长期稳定地维持金属微粒20的催化活性。需要说明的是，认为越是载体10的通道11具有多处弯曲、分支，载体10的内部成为更复杂且为三维的立体结构，上述这样的流路阻力就越大。
另外，通道11优选具有由沸石型化合物的骨架结构划定的一维孔、二维孔及三维孔中的任一种、和与上述一维孔、上述二维孔及上述三维孔中的任一种均不同的扩径部12，此时，金属微粒20优选至少存在于扩径部12，更优选至少被包合于扩径部12。另外，扩径部12优选将构成上述一维孔、上述二维孔及上述三维孔中的任一种的多个孔11a、11a彼此连通。由此，由于在载体10的内部设置与一维孔、二维孔或三维孔不同的另外的通道，因此，能进一步发挥金属微粒20的功能。需要说明的是，此处所谓一维孔，是指形成了一维孔道的隧道型或笼型的孔、或者形成了多个一维孔道的隧道型或笼型的多个孔(多个一维孔道)。另外，所谓二维孔，是指多个一维孔道二维连接而成的二维孔道，所谓三维孔，是指多个一维孔道三维连接而成的三维孔道。由此，金属微粒20的载体10内的移动被进一步限制，能更有效地防止金属微粒20的脱离、金属微粒20、20彼此的凝聚。所谓包合，是指金属微粒20被内包于载体10的状态。此时，金属微粒20与载体10并非必须直接相互接触，可以是在金属微粒20与载体10之间夹有其他物质(例如，表面活性剂等)的状态下，金属微粒20被间接保持于载体10。
图2(b)中，示出了金属微粒20被包合于扩径部12的情况，但并非仅限于该构成，金属微粒20可以以其一部分向扩径部12的外侧膨出的状态被保持于通道11。另外，金属微粒20可以被部分地埋设于、或通过粘接等被保持于扩径部12以外的通道11的部分(例如通道11的内壁部分)。
另外，通道11以包含分支部或合流部的方式三维地形成于载体10的内部，扩径部12优选被设置于通道11的上述分支部或合流部。
形成于载体10的整个通道11的平均内径df可由构成上述一维孔、二维孔及三维孔中的任一种的孔11a的短径及长径的平均值算出，例如为0.10nm以上且1.50nm以下，优选为0.49nm以上且0.95nm以下。另外，在利用ft合成反应来合成轻质烃的情况下，ft合成反应中，一氧化碳和氢是原料，一氧化碳的分子尺寸为约0.38nm，氢的分子尺寸为约0.29nm。因此，整个通道11的平均内径df优选为0.40nm以上且1.50nm以下，更优选为0.49nm以上且0.95nm以下，进一步优选为0.49nm以上且0.70nm以下。另外，扩径部12的内径de例如为0.5nm以上且50nm以下，优选为1.1nm以上且40nm以下，更优选为1.1nm以上且3.3nm以下。扩径部12的内径de例如取决于后述的前体材料(a)的细孔径及被包合的金属微粒20的平均粒径dc。扩径部12的内径de为可包合金属微粒20的大小。
载体10由沸石型化合物构成。作为沸石型化合物，可列举例如沸石(铝硅酸盐)、阳离子交换沸石、硅沸石等硅酸盐化合物、铝硼酸盐、铝砷酸盐、锗酸盐等沸石类似化合物、磷酸钼等磷酸盐系沸石类似物质等。其中，沸石型化合物优选为硅酸盐化合物。
沸石型化合物的骨架结构可从fau型(y型或x型)、mtw型、mfi型、fer型(镁碱沸石)、lta型(a型)、mww型(mcm-22)、mor型(丝光沸石)、ltl型(l型)、bea型(β型)等中选择，优选为mfi型、mor型、bea型。
沸石型化合物中，形成有多个具有与各骨架结构对应的孔径的孔，例如mfi型([010]轴)的孔径中，短孔径为0.53nm
对于内部存在金属微粒的通道的一部分，通过对平均内径dt进行更严密地控制，能够进一步提高所生成的轻质烃的选择性，尤其能够提高具有与平均内径dt同等的分子尺寸的轻质烃的选择性。例如，碳原子数为3的轻质烃的分子尺寸是0.49nm以上且小于0.59nm，碳原子数为4的轻质烃的分子尺寸是0.59nm以上且小于0.70nm，碳原子数为5的轻质烃的分子尺寸是0.70nm以上且小于0.79nm，碳原子数为6的轻质烃的分子尺寸是0.79nm以上且小于0.95nm。另外，碳原子数为6的正己烯的分子尺寸是约0.91nm，碳原子数为5的正戊烯的分子尺寸是约0.78nm，碳原子数为4的正丁烯的分子尺寸是约0.65nm，碳原子数为3的丙烯的分子尺寸是约0.52nm，碳原子数为2的乙烯的分子尺寸是约0.39nm。因此，在提高作为产物的碳原子数为4以下的烃的选择性的情况下，通道11的一部分的平均内径dt优选为0.75nm以下，在提高碳原子数为4的烃、例如正丁烯的选择性的情况下，通道11的一部分的平均内径dt更优选小于0.75nm，进一步优选为0.55nm以上且小于0.75nm，从与碳原子数为3的烃相比碳原子数为4的烃的选择性更高、能进一步选择性地进行正丁烯的回收的观点考虑，特别优选为0.63nm以上且小于0.75nm。在提高作为产物的碳原子数为3的烃、例如丙烯的选择性的情况下，通道11的一部分的平均内径dt优选小于0.68nm，更优选大于0.39nm且小于0.68nm。另外，轻质烃的选择性不仅受到形成于沸石型化合物的细孔尺寸的影响，而且还受到沸石型化合物的骨架结构、所生成的轻质烃的分子运动等的影响。例如，在沸石型化合物的骨架结构为mfi型的情况下，存在丙烯、丁烯(正丁烯及异丁烯)等烯烃的选择性提高的倾向。这样，即使是具有比平均内径dt大的分子尺寸的轻质烃，也会因这些影响而提高选择性。
金属微粒20包括为一次粒子的情况、和一次粒子进行凝聚而形成的二次粒子的情况，金属微粒20的平均粒径dc优选大于整个通道11的平均内径df，并且，为扩径部12的内径de以下(df＜dc≤de)。这样的金属微粒20在通道11内优选存在于扩径部12，载体10内的金属微粒20的移动被限制。因此，即使在金属微粒20从流体受到外力的情况下，载体10内的金属微粒20的移动也会被抑制，能有效地防止在被分散配置于载体10的通道11的扩径部12、12、……中分别存在的金属微粒20、20、……彼此接触。
另外，金属微粒20的平均粒径dc在一次粒子及二次粒子的任一者的情况下均优选为0.08nm以上。另外，金属微粒20的平均粒径dc相对于整个通道11的平均内径df而言的比例(dc/df)优选为0.05以上且300以下，更优选为0.1以上且30以下，进一步优选为1.1以上且30以下，特别优选为1.4以上且3.6以下。另外，金属微粒20的金属元素(m)相对于催化剂结构体1而言优选以0.5质量％以上且7.6质量％以下被含有，更优选以0.5质量％以上且6.9质量％以下被含有，进一步优选以0.5质量％以上且2.5质量％以下被含有，最优选以0.5质量％以上且1.5质量％以下被含有。例如，在金属元素(m)为co的情况下，co元素的含量(质量％)以{(co元素的质量)/(催化剂结构体1的全部元素的质量)}×100来表示。
上述金属微粒只要包含未被氧化的金属来构成即可，例如，可以由单一的金属构成，或者也可以由2种以上的金属的混合物构成。需要说明的是，在本说明书中，构成金属微粒的(作为材质的)“金属”是指包括包含1种金属元素(m)的单质金属和包含2种以上的金属元素(m)的金属合金，其是包含1种以上的金属元素的金属的统称。另外，金属微粒与金属元素相同，金属氧化物在使用环境中被还原，结果金属微粒成为组成，在该情况下，前述金属氧化物实质上能够视为金属微粒。
金属微粒含有第1金属、或者、含有第1金属和第2金属。作为第1金属，是选自由钌(ru)、镍(ni)、铁(fe)及钴(co)组成的组中的至少1种元素。作为第2金属，为与第1金属不同的种类，是选自由铂(pt)、钯(pd)、金(au)、银(ag)、铜(cu)、钌(ru)、铱(ir)、铑(rh)、锇(os)、zr(锆)及mn(锰)组成的组中的至少1种元素。在第2金属为ru的情况下，第1金属为选自由ni、fe及co组成的组中的至少1种元素。其中，从ft合成反应中的有用性的观点考虑，金属微粒只要是至少由co、fe、ni、ru中的任一者构成的金属微粒即可。另外，从提高ft合成反应中的催化活性的观点考虑，更优选除co、fe、ni、ru中的任一第1金属外还包含上述第2金属。
另外，构成载体10的硅(si)相对于构成金属微粒20的金属元素(m)的比例(原子数比si/m)优选为10以上且1000以下，更优选为50以上且200以下，进一步优选为100以上且200以下。若上述比例大于1000，则存在催化活性低等不能充分得到作为金属微粒的催化剂物质的作用的可能性。另一方面，若上述比例小于10，则金属微粒20的比例变得过大，存在载体10的强度下降的倾向。需要说明的是，此处提及的金属微粒20是指保持或担载于载体10的内部的微粒，不包括附着于载体10的外表面的金属微粒。
[催化剂结构体的功能]
如上所述，催化剂结构体1具备多孔质结构的载体10、和存在于载体内的至少1种金属微粒20。对于催化剂结构体1而言，通过使存在于载体内的金属微粒20与流体接触，从而发挥金属微粒20的催化能力。具体而言，与催化剂结构体1的外表面10a接触的流体从形成于外表面10a的孔11a向载体10内部流入，被引导至通道11内，在通道11内穿过而进行移动，通过其他孔11a向催化剂结构体1的外部流出。在流体在通道11内穿过而进行移动的路径中，通过与存在于通道11中平均内径为0.95nm以下的通道的金属微粒20接触，从而使基于金属微粒20的催化反应发生。另外，对于催化剂结构体1而言，由于载体是多孔质结构，因此具有分子筛功能。
首先，以流体为一氧化碳和氢的情况为例，对催化剂结构体1的分子筛功能进行说明。需要说明的是，可以使一氧化碳和氢依次与催化剂结构体接触，也可以使一氧化碳和氢同时与催化剂结构体接触。具有孔11a的孔径以下、换言之通道11的内径以下的大小的分子(例如一氧化碳、氢)能渗入至载体10内。另一方面，由具有大于孔11a的孔径的大小的分子构成的气体成分不能渗入至载体10内。这样，在流体包含多种化合物的情况下，不能渗入至载体10内的化合物的反应被限制，能够使能渗入至载体10内的化合物进行反应。
在通过反应而在载体10内生成的化合物中，由具有孔11a的孔径以下的大小的分子构成的化合物能通过孔11a向载体10的外部流出，作为反应产物而被得到。另一方面，若不能从孔11a向载体10的外部流出的化合物被转化成由能向载体10的外部流出的大小的分子构成的化合物，则能向载体10的外部流出。另外，因所生成的化合物的分子运动，使得比孔11a的孔径大的分子也能一边进行分子的伸缩运动一边向载体10的外部流出。这样，通过使用控制了孔11a的孔径、尤其是存在金属微粒的孔径的催化剂结构体1，从而能够选择性地得到特定的反应产物。在本实施方式中，具体而言，一氧化碳与氢反应而得到含有包含丙烯的低级烯烃和碳原子数6以上且10以下的芳香族烃中的至少一者的化合物的烃作为反应产物。
对于催化剂结构体1而言，金属微粒20被包合于通道11的扩径部12。金属微粒20的平均粒径dc大于通道11的一部分的平均内径dt、且小于扩径部12的内径de的情况(dt＜dc＜de)下，可在金属微粒与扩径部12之间形成小通道13。因此，已渗入至小通道13的流体与金属微粒接触。各金属微粒被包合于扩径部12，因此，载体10内的移动被限制。由此，可防止载体10内的金属微粒彼此的凝聚。结果，能稳定地维持金属微粒与流体的大的接触面积。
具体而言，若已渗入至通道11的分子与金属微粒20接触，则通过催化反应而使分子(被重整物质)重整。通过使用控制了通道11的一部分的平均内径dt的催化剂结构体1，例如，可将以氢和一氧化碳为主成分的混合气体作为原料来选择性地制造低级烯烃、上述芳香族烃。另外，以氢和一氧化碳为主成分的该ft合成反应例如在上述的第1温度、第2温度下进行，但是由于金属微粒20存在于载体10内，因此不易受到加热的影响。尤其是，由于金属微粒20存在于扩径部12，因此，能进一步限制金属微粒20在载体10内的移动，能进一步抑制金属微粒20彼此的凝聚(烧结)。结果，能进一步抑制催化活性的下降，能实现催化剂结构体1的进一步的长寿命化。另外，即使因长期使用催化剂结构体1而导致催化活性下降，由于金属微粒20不与载体10结合，因此也能够易于进行金属微粒20的活化处理(还原处理)。
[催化剂结构体的制造方法]
以下，以存在于载体内的金属微粒为不易被氧化的金属种类的情况为例，对催化剂结构体的制造方法的一例进行说明。
(步骤s1-1：准备工序)
首先，准备用于得到由沸石型化合物构成的多孔质结构的载体的前体材料(a)。前体材料(a)优选为规则性中孔物质，可根据构成催化剂结构体的载体的沸石型化合物的种类(组成)来适当选择。
此处，构成催化剂结构体的载体的沸石型化合物为硅酸盐化合物的情况下，规则性中孔物质优选为细孔径为1nm以上且50nm以下的细孔以一维、二维或三维方式、大小均匀且规则地扩展的si-o骨架所形成的化合物。这样的规则性中孔物质根据合成条件不同而可作为各种合成物而得到，作为合成物的具体例，可列举例如sba-1、sba-15、sba-16、kit-6、fsm-16、mcm-41等，其中，优选mcm-41。需要说明的是，sba-1的细孔径为10nm以上且30nm以下，sba-15的细孔径为6nm以上且10nm以下，sba-16的细孔径为6nm，kit-6的细孔径为9nm，fsm-16的细孔径为3nm以上且5nm以下，mcm-41的细孔径为1nm以上且10nm以下。另外，作为这样的规则性中孔物质，可列举例如中孔二氧化硅、中孔铝硅酸盐、中孔金属硅酸盐等。
前体材料(a)可以为市售品及合成品中的任一种。在合成前体材料(a)的情况下，可利用已知的规则性中孔物质的合成方法进行。例如，制备包含含有前体材料(a)的构成元素的原料、和用于规定前体材料(a)的结构的模板剂的混合溶液，根据需要调节ph，进行水热处理(水热合成)。然后，回收(例如，过滤)通过水热处理而得到的沉淀物(产物)，根据需要进行洗涤及干燥，进而进行烧成，由此，得到作为粉末状的规则性中孔物质的前体材料(a)。此处，作为混合溶液的溶剂，例如可使用水、或醇等有机溶剂、或它们的混合溶剂等。另外，原料可根据载体的种类来选择，可列举例如四乙氧基硅烷(teos)等二氧化硅剂、气相二氧化硅、石英砂等。另外，作为模板剂，可使用各种表面活性剂、嵌段共聚物等，优选根据规则性中孔物质的合成物的种类来选择，例如，在制作mcm-41的情况下，优选十六烷基三甲基溴化铵等表面活性剂。水热处理例如可在密闭容器内、在80℃以上且800℃以下、5小时以上且240小时以内、0kpa以上且2000kpa以下的处理条件下进行。烧成处理例如可在空气中、在350℃以上且850℃以下、2小时以上且30小时以内的处理条件下进行。
(步骤s1-2：浸渗工序)
接下来，在准备的前体材料(a)中浸渗含金属溶液，得到前体材料(b)。
含金属溶液为含有与构成催化剂结构体的金属微粒的金属元素(m)对应的金属成分(例如金属离子)的溶液即可，例如，可通过使含有金属元素(m)的金属盐溶解于溶剂中来制备。作为这样的金属盐，可列举例如氯化物、氢氧化物、氧化物、硫酸盐、硝酸盐等金属盐，其中，优选硝酸盐。作为溶剂，例如可使用水、或醇等有机溶剂、或它们的混合溶剂等。
使含金属溶液浸渗于前体材料(a)中的方法并无特别限制，例如，优选在后述的烧成工序之前，一边搅拌粉末状的前体材料(a)，一边分多次每次少量地向前体材料(a)中添加含金属溶液。另外，从含金属溶液更容易渗入至前体材料(a)的细孔内部的观点考虑，优选在向前体材料(a)中添加含金属溶液之前，预先添加表面活性剂作为添加剂。认为这样的添加剂具有被覆前体材料(a)的外表面的作用，抑制之后添加的含金属溶液附着于前体材料(a)的外表面，含金属溶液变得更容易渗入至前体材料(a)的细孔内部。
作为这样的添加剂，可列举例如聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚等非离子性表面活性剂。对于这些表面活性剂而言，认为由于分子尺寸大，不能渗入至前体材料(a)的细孔内部，因此，不会附着于细孔的内部，不妨碍含金属溶液向细孔内部渗入。作为非离子性表面活性剂的添加方法，例如，优选在后述的烧成工序之前，添加相对于前体材料(a)而言为50质量％以上且500质量％以下的非离子性表面活性剂。非离子性表面活性剂相对于前体材料(a)而言的添加量小于50质量％时，上述的抑制作用不易呈现，添加相对于前体材料(a)而言多于500质量％的非离子性表面活性剂时，溶液的粘度过度提高。因此，使非离子性表面活性剂相对于前体材料(a)而言的添加量成为上述范围内的值。
另外，向前体材料(a)中添加的含金属溶液的添加量优选考虑浸渗于前体材料(a)中的含金属溶液中包含的金属元素(m)的量(即，存在于前体材料(b)内的金属元素(m)的量)来适当调节。例如，在后述的烧成工序之前，优选以换算成构成前体材料(a)的硅(si)相对于向前体材料(a)中添加的含金属溶液中包含的金属元素(m)之比(原子数比si/m)而成为10以上且1000以下的方式，调节向前体材料(a)中添加的含金属溶液的添加量，更优选以成为50以上且200以下的方式进行调节，进一步优选以成为100以上且200以下的方式进行调节。例如，向前体材料(a)中添加含金属溶液之前，向前体材料(a)中添加表面活性剂作为添加剂时，通过使向前体材料(a)中添加的含金属溶液的添加量成为换算为原子数比si/m时成为50以上且200以下，可以以相对于催化剂结构体而言为0.5质量％以上且7.6质量％以下的量含有金属微粒的金属元素(m)。在前体材料(b)的状态下，含金属溶液的金属浓度、上述添加剂的有无、以及温度、压力等各种条件相同时，存在于该细孔内部的金属元素(m)的量与向前体材料(a)中添加的含金属溶液的添加量大致成比例。另外，存在于前体材料(b)内的金属元素(m)的量与构成存在于催化剂结构体的载体内的金属微粒的金属元素的量存在比例关系。因此，通过将向前体材料(a)中添加的含金属溶液的添加量控制为上述范围，能将含金属溶液充分浸渗至前体材料(a)的细孔内部，进而，能调节存在于催化剂结构体的载体内的金属微粒的量。
将含金属溶液浸渗于前体材料(a)中后，根据需要，可进行洗涤处理。作为洗涤溶液，可使用水、或醇等有机溶剂、或它们的混合溶液。另外，将含金属溶液浸渗于前体材料(a)中、根据需要进行洗涤处理后，进一步实施干燥处理是优选的。作为干燥处理，可列举一夜左右的自然干燥、150℃以下的高温干燥。需要说明的是，若在含金属溶液中包含的水分、洗涤溶液的水分在前体材料(a)中残留较多的状态下进行后述的烧成处理，则作为前体材料(a)的规则性中孔物质的骨架结构可能被破坏，因此，优选充分干燥。
(步骤s1-3：烧成工序)
接下来，对前体材料(b)进行烧成，得到前体材料(c)，所述前体材料(b)是在用于得到由沸石型化合物构成的多孔质结构的载体的前体材料(a)中浸渗含金属溶液而得到的。
烧成处理例如优选在空气中、在350℃以上且850℃以下、2小时以上且30小时以内的处理条件下进行。通过这样的烧成处理，在规则性中孔物质的孔内浸渗的金属成分进行晶体生长，在孔内形成金属微粒。
(步骤s1-4：水热处理工序)
接下来，制备混合前体材料(c)和结构导向剂而成的混合溶液，将对前述前体材料(b)进行烧成而得到的前体材料(c)进行水热处理，得到催化剂结构体。
结构导向剂是用于规定催化剂结构体的载体的骨架结构的模板剂，例如可使用表面活性剂。结构导向剂优选根据催化剂结构体的载体的骨架结构来选择，例如优选四甲基溴化铵(tmabr)、四乙基溴化铵(teabr)、四丙基溴化铵(tpabr)、四乙基氢氧化铵(teaoh)等表面活性剂。
前体材料(c)与结构导向剂的混合可在正式水热处理工序时进行，也可在水热处理工序之前进行。另外，上述混合溶液的制备方法并无特别限制，可将前体材料(c)、结构导向剂、和溶剂同时混合，也可在将前体材料(c)和结构导向剂分别分散于溶剂中而成为各自的溶液的状态后，将各分散溶液混合。作为溶剂，例如可使用水、或醇等有机溶剂、或它们的混合溶剂等。另外，对于混合溶液而言，优选在进行水热处理前，使用酸或碱，预先调节ph。
水热处理可利用已知的方法进行，例如，优选在密闭容器内，在80℃以上且800℃以下、5小时以上且240小时以内、0kpa以上且2000kpa以下的处理条件下进行。另外，水热处理优选在碱性气氛下进行。此处的反应机理虽然不一定明确，但通过以前体材料(c)为原料进行水热处理，作为前体材料(c)的规则性中孔物质的骨架结构逐渐破坏，但在前体材料(c)的细孔内部的金属微粒的位置大致被维持，通过结构导向剂的作用，可形成作为催化剂结构体的载体的新的骨架结构(多孔质结构)。按照上述方式得到的催化剂结构体具备多孔质结构的载体、和存在于载体内的金属微粒，此外，载体通过该多孔质结构而具有多个孔相互连通的通道，金属微粒的至少一部分存在于载体的通道中。另外，本实施方式中，上述水热处理工序中，制备混合前体材料(c)和结构导向剂而成的混合溶液，对前体材料(c)进行水热处理，但不限于此，也可在不将前体材料(c)和结构导向剂混合的情况下，对前体材料(c)进行水热处理。
对于在水热处理后得到的沉淀物(催化剂结构体)，优选在回收(例如，过滤)后，根据需要进行洗涤、干燥及烧成。作为洗涤溶液，可使用水、或醇等有机溶剂、或它们的混合溶液。作为干燥处理，可列举一夜左右的自然干燥、150℃以下的高温干燥。需要说明的是，若在沉淀物中残留较多水分的状态下进行烧成处理，则可能会破坏作为催化剂结构体的载体的骨架结构，因此，优选充分进行干燥。另外，烧成处理例如可在空气中、在350℃以上且850℃以下、2小时以上且30小时以内的处理条件下进行。通过这样的烧成处理，附着于催化剂结构体的结构导向剂被烧掉。另外，对于催化剂结构体而言，根据使用目的，也可不对回收后的沉淀物进行烧成处理而直接使用。例如，催化剂结构体的使用环境为氧化性气氛的高温环境的情况下，通过在使用环境中暴露一定时间，从而将结构导向剂烧掉，能得到与进行了烧成处理的情况同样的催化剂结构体，因此可直接使用。
以上说明的制造方法是浸渗于前体材料(a)的含金属溶液中包含的金属元素(m)为不易被氧化的金属种类(例如贵金属)的情况的一例。
在浸渗于前体材料(a)的含金属溶液中包含的金属元素(m)为容易被氧化的金属种类(例如fe、co、ni等)的情况下，优选在上述水热处理工序后对经水热处理的前体材料(c)进行还原处理。在含金属溶液中包含的金属元素(m)为容易被氧化的金属种类的情况下，因浸渗处理(步骤s1-2)之后的工序(步骤s1-3～s1-4)中的热处理而导致金属成分被氧化。因此，使得水热处理工序(步骤s1-4)中形成的载体内存在金属氧化物微粒。因此，为了得到在载体内存在金属微粒的催化剂结构体，期望在上述水热处理后对所回收的沉淀物进行烧成处理、再在氢气等还原气体气氛下进行还原处理。通过进行还原处理，从而在载体内存在的金属氧化物微粒被还原，形成与构成金属氧化物微粒的金属元素(m)对应的金属微粒。结果，可得到在载体内存在金属微粒的催化剂结构体。需要说明的是，这样的还原处理只要根据需要进行即可，例如，在催化剂结构体的使用环境为还原气氛的情况下，通过在使用环境中暴露一定时间，从而金属氧化物微粒被还原，因此可得到与进行还原处理的情况同样的催化剂结构体，因而能够以在载体内存在氧化物微粒的状态直接使用。
[催化剂结构体的变形例]
图3为表示图2的催化剂结构体1的变形例即催化剂结构体2的示意图。
图2的催化剂结构体1具备载体10和存在于载体10内的金属微粒20，但并非仅限于该构成，例如，如图3所示，催化剂结构体2可以除具备在载体10内存在的金属微粒20以外还具备被保持于载体10的外表面10a的至少1种其他金属微粒30。
该金属微粒30是发挥一种或多种催化能力的物质。其他金属微粒30所具有的催化能力与金属微粒20所具有的催化能力可以相同也可以不同。另外，在金属微粒20和金属微粒30这两者为具有相同的催化能力的物质的情况下，其他金属微粒30的材料与金属微粒20的材料可以相同也可以不同。通过本构成，能增大被保持于催化剂结构体2的催化剂物质的含量，能进一步促进催化剂物质的催化活性。
在该情况下，存在于载体10内的金属微粒20的含量优选多于被保持于载体10的外表面10a的其他金属微粒30的含量。由此，基于被保持于载体10的内部的金属微粒20的催化能力成为主导，能稳定地发挥催化剂物质的催化能力。
以上，对实施方式涉及的烃的制造装置及烃的制造方法进行了说明，但本发明不受上述实施方式的限制，可基于本发明的技术思想进行各种变形及变更。
实施例
(实施例1-1)
首先，作为催化剂结构体，使用了表1所示的催化剂结构体e1-1。在催化剂结构体e1-1中，co存在于载体内以及担载于载体的外表面。将催化剂结构体e1-1设置于烃生成部的内部。接着，一边将催化剂结构体e1-1加热至250℃以上且500℃以下，一边向烃生成部以体积比1：2供给(ghsv＝3000h-1)一氧化碳和氢，用检测器测定从烃生成部排出的产物中的低级烯烃及芳香族烃的有无。结果，检测器检测到包含丙烯的碳原子数4以下的烯烃及碳原子数6以上且10以下的上述芳香族烃，因此确认到能够在烃生成部中生成所期望的烃。
[评价]
接下来，在各加热温度下分别评价了低级烯烃及芳香族烃的选择率。
(1)低级烯烃的选择率
在低级烯烃(碳原子数4以下的烯烃)在反应产物的烃中所占的含有比例、即低级烯烃的选择率为10％以上的情况下，选择率良好而设为〇，在选择率小于10％的情况下，选择率不良而设为×。
(2)芳香族烃的选择率
在上述芳香族烃(碳原子数6以上且10以下)在反应产物的烃中所占的含有比例、即芳香族烃的选择率为5％以上的情况下，选择率良好而设为〇，在选择率为1％以上且小于5％的情况下，选择率合格而设为△，在选择率小于1％的情况下，选择率不良而设为×。
(比较例1-1)
除了如表1所示那样将催化剂结构体替换为催化剂结构体c1-1以外，与实施例1-1同样地进行操作。然后，与实施例1-1同样地进行上述评价。催化剂结构体c1-1是在由沸石型化合物构成的具有多孔质结构的载体的外表面担载有co的催化剂结构体，co仅担载于该载体的外表面，而不存在于载体的内部。
表1中还示出催化剂结构体的前处理条件、烃生成部中的反应条件、及评价结果。
[表1]
由表1的结果可知，在上述实施例的制造装置中，通过将催化剂结构体在规定的温度下加热，从而能够效率良好地制造所期望的烃。由这样的结果暗示着：通过将催化剂结构体e1-1在150℃以上且低于300℃的第1温度下加热，从而由原料气体中包含的一氧化碳和氢生成包含丙烯的低级烯烃而不生成碳原子数6以上且10以下的芳香族烃，不需要从催化剂结构体e1-1的反应产物中除去上述芳香族烃的工序。另外，暗示着：通过将催化剂结构体e1-1在350℃以上且低于550℃的第2温度下加热，从而由原料气体中包含的一氧化碳和氢除生成包含丙烯的低级烯烃外还能效率良好地生成碳原子数6以上且10以下的芳香族烃。
附图标记说明
100烃的制造装置
101第1供给部
102a一氧化碳供给部
102b氢供给部
103烃生成部
104催化剂结构体收纳部
110第2分离部
111第1分离部
112第3分离部
114氧供给部
115检测部
116第2供给部
1、2催化剂结构体
10载体
10a外表面
11通道
11a孔
12扩径部
13小通道
20、30金属微粒
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