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新規部分酸化反応システムによる木質系バイオマスの樹脂原料芳香族への転換

Research Project

Project/Area Number 19656207
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Reaction engineering/Process system
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

増田 隆夫  Hokkaido University, 大学院・工学研究科, 教授 (20165715)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 多湖 輝興  北海道大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (20304743)
Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 2008: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Keywords木質バイオマス / リグニン / ペーパースラッジ / 部分酸化分解 / 酸化鉄触媒 / 水蒸気 / ジルコニア / フェノール
Research Abstract

本研究では, ZrO_2-FeO_x触媒を用い, 木質バイオマスの一種であるリグニンの分解と高付加価値樹脂原料芳香族への転換を目的としている.
多環芳香族を主成分とするリグニンから有用化学物質を合成する反応プロセス開発を実施した. 先ず, 先ず, 多環芳香族のモデル物質として, 石油生成プロセスで副製する常圧残油の軽質化を行った. ZrO_2, FeO_xの各触媒成分の機能を明確にするため, それぞれの担持量の異なる触媒を調製し, 反応実験を行った. その結果, FeO_xの格子酸素を酸素源として常圧残油を効果的に軽質化することに成功した. さらに, 反応系に共存する水分子がZrO_2上で分解し酸素活性種を生成することで, 消費された格子酸素が補われ, 反応サイクルが進むことを明らかにした. 続いて同触媒を用いて, リグニン構造のモデル物質であるアセトフェノンとグアヤコルの分解を実施したところ, アシル結合とアルキルアルコール結合の官能基を分解し, フェノールを生成することを明らかにした.
上記検討の結果を基に, パームシェルの熱分解タールの軽質化を実施した. 熱分解タールにはフェノール系の芳香環以外に多量の不明成分と水分が含まれる. 水蒸気雰囲気下、350℃〜450℃でZrO_2-FeO_x触媒を用い, 熱分解タールを反応させたところ, これら不明成分を選択的に分解することに成功したさらに, フェノール類とケトン類が新たに生成した. 熱分解タールに含まれる不明成分が分解し、フェノールとケトンが生成したと考えられる. しかし、450℃以上では生成した有用成分(フェノール, ケトン類など)の完全酸化分解とFeO_x触媒の劣化(ヘマタイト(α-Fe_2O_3)からマグネタイト(Fe_3O_4)への結晶性の変化)が進行した.

Report

(2 results)
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2009 2008 2007

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (3 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Treatment technique of heavy oil with steam〜水蒸気による重質油処理技術〜2009

    • Author(s)
      舟井啓・多湖輝興・増田隆夫
    • Journal Title

      エネルギー学会誌 88(3)

      Pages: 187-192

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Recovery of Useful Lighter Fuels from Petroleum Residual Oil by Oxidative Cracking with Steam Using Iron Oxide Catalyst2009

    • Author(s)
      Funai S., Fumoto E., Tago T. and Masuda T.
    • Journal Title

      Chemical Engineering Science (印刷中)

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Recovery of useful chemicals from oil palm shell-derived oilusing zirconia supporting iron oxide catalysts2008

    • Author(s)
      Na-Ranong D., Yuangsawad R., Tago T., Masuda T.
    • Journal Title

      Korean Journal of the Chemical Engineering 25(3)

      Pages: 426-430

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Recovery of Useful Chemicals from Paper Sludge-derived Tar by Catalytic Partial Oxidization over Zirconia-Supporting Iron Oxide Catalysts in Steam Atmosphere2008

    • Author(s)
      B. Liu, T. Tago, E. Fumoto, J. Hayashi and T. Masuda
    • Journal Title

      Journal of Chemical Engineering of Japan (印刷中)

    • NAID

      10021110253

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Recovery of useful chemicals from oil palm shell-derived oil using zirconia supporting iron oxide catalysts2008

    • Author(s)
      D. Na-Ranong, R. Yuangsawad, T. Tago and T. Masuda
    • Journal Title

      Korean Journal of the Chemical Engineering (印刷中)

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 酸化鉄触媒による重質油の軽質燃料化2007

    • Author(s)
      多湖輝興・麓恵里・増田隆夫
    • Journal Title

      化学工業 58

      Pages: 522-527

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Recovery of Useful Lighter Fuels from Petroleum Residual Oil by Oxidative Cracking with Steam Using Iron Oxide Catalyst2008

    • Author(s)
      Funai S., Fumoto E., Tago T. and Masuda T.
    • Organizer
      20^<th> International Symposium on Chemical Reaction Engineering
    • Place of Presentation
      Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Recovery of useful chemicals from paper sludge-derived tar by catalytic partial oxidization over iron oxide catalysts in steam atmosphere2007

    • Author(s)
      B. Liu, Teruoki T., E. Fumoto, J. Hayashi and T. Masuda
    • Organizer
      11th Korean-Japna Symbosium on Catalyst
    • Place of Presentation
      Yonsei Univ, Seoul, Korea
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 木質系バイオマスからの有用化学物質回収を可能とする酸化鉄触媒の開発2007

    • Author(s)
      劉保華、多湖輝興、増田隆夫
    • Organizer
      化学工学会 第39回秋季大会
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌市)
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] バイオエタノールからのアセトン製造法2008

    • Inventor(s)
      増田隆夫・多湖輝興
    • Industrial Property Rights Holder
      北海道大学・日本碍子
    • Industrial Property Number
      2008-051498
    • Filing Date
      2008-03-03
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

URL: 

Published: 2007-04-01   Modified: 2016-04-21  

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