石炭から化学原料、有用物質を回収する新規フラクショネーション技術の開発

• Project/Area Number: 18860043
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Catalyst/Resource chemical process
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 蘆田 隆一 京大, 工学(系)研究科(研究院), 助手 (80402965)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥2,820,000 (Direct Cost: ¥2,820,000); Fiscal Year 2007: ¥1,410,000 (Direct Cost: ¥1,410,000); Fiscal Year 2006: ¥1,410,000 (Direct Cost: ¥1,410,000)
• Keywords: 石炭 / フラクショネーション / 溶剤抽出 / 化学原料

Research Abstract

無極性溶剤を用いる高温溶剤抽出を利用した新規石炭フラクショネーション法を提案した。提案法は、350℃までの異なる温度において石炭を逐次的に抽出することによって、石油の精製のように石炭をより性状の均一な成分に分画する技術である。溶剤には無極性溶剤のテトラリンを用い、まず150℃において溶剤を石炭層に流通させて抽出を実施した。この際抽出される成分は室温から150℃の間で抽出される成分として回収し、次に抽出残渣を200℃で抽出した。この操作を50℃ずつ温度を土昇させながら繰り返し、それぞれの温度域で抽出される成分を分離回収した。この方法を歴青炭や褐炭などの異なるランクの石炭数種類に適用じたところ、いずれの石炭においても石炭を分解することなく6〜8種類の成分に分離することに成功した。抽出された成分には灰分がほとんど含まれておらず、非常にクリーンであることが明らかとなった。各成分の元素組成を分析すると、いずれの石炭から得られた成分でも抽出温度が高い成分ほど元素比H/Cが小さかった。これより低温で抽出される成分ほど脂肪族に富んでいることが示された。しかし、歴青炭の場合、各成分間での元素組成の差は比較的小さく、基本構造は原炭とあまり変わらないことがわかった。一方、歴青炭から得られた成分間では分子量分布に大きな違いが見られ、抽出温度が高い成分ほど原炭中の高分子量成分から成ることが明らかとなった。このことから、歴青炭はユニット構造は類似であるが分子量の大きく異なる成分から構成されていることが明らかとなり、提案法はそのような歴青炭を分解することなく分子量の異なる成分に分離するのに有効であることが示された。得られた成分を炭素材料源などとして応用する際に重要となる熱軟化溶融挙動を調べたところ、抽出成分はすべて顕著な溶融性を示すとともに高温で得られた成分ほどより高温で溶融することが明らかとなった。