CO2発生量の大幅削減を目指した炭材ガス化反応の高速化

• Project/Area Number: 22360314
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Metal making engineering
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 西岡 浩樹 Kyushu University, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80294891)
• Project Period (FY): 2010 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2011: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2010: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
• Keywords: ガス化 / コークス / 炭材 / Fe触媒 / モデル化

Research Abstract

炭材のガス化速度に及ぼす微細鉄粉の粒度変化による触媒効果の影響を調査するため、グラファイトに微細鉄粉(-0,3μm、-5μm、-53μm)を触媒として担持させた試料(鉄配合率:Omass%、10mass%、30mass%)を作製した。Feが安定的に存在しうるCO-CO_2雰囲気、1000℃～1200℃の温度域における試料重量変化を熱天秤により連続的に測定した。さらに、各条件下において得られたガス化率曲線よりガス化速度を求めた。
グラファイトへのFe触媒担持によりガス化反応の活性化エネルギーが低下し、ガス化反応が促進されることが確認された。またグラファイトのガス化速度定数は、Fe触媒の配合率が増加するにつれて増加することも確認された。Fe触媒の粒度と配合率に基づき触媒の表面積を算出したところ、ガス化速度定数と触媒の表面積の間に、比較的良好な比例関係が得られた。さらに高反応性コークスと鉄触媒担持グラファイトのガス化速度定数を比較した結果、粒度-0.3μmの鉄触媒を用いた試料では、高反応性コークスよりも大きなガス化速度定数を有していることが確認された。炭材のガス化速度に関しては、鉄触媒の表面積の影響が顕著であることを確認した。
炭材の結晶化度に関しては、1000℃、1100℃、1200℃にて熱処理を行った全ての炭材についてラマン分光分析を行い、熱処理温度が高くなるにつれてI_V/I_G値は小さくなり黒鉛化が進行していることを確認した。ガス化速度に及ぼす炭材の結晶化度の影響に関しては、炭材の結晶化度の向上に伴い、炭材のガス化速度が低下する傾向が確認された。