石炭の構造パラメータを用いた石炭燃焼時の窒素酸化物の推算定量化に関する研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555250
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 野村 正勝 大阪大学, 工学部, 教授 (10029184)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柴田 和博 日本COM, 研究所, 所長 ; 西田 清二 KNラボアナリシス, 社長 ; 三浦 雅博 大阪大学, 工学部, 助教授 (20183626) ; 大塚 康夫 東北大学, 反応化学研究所, 助教授 (20091663) ; 富田 彰 東北大学, 反応化学研究所, 教授 (80006311)
• Keywords: 石炭 / 窒素酸化物 / 含窒素化合物 / 燃焼 / 急速昇温熱分解 / ガス化

Research Abstract

大阪大学とKNラボアナリシスでは共同研究として、褐炭から瀝青炭までの7炭種を対象にXPS分析を行い、これらの石炭中の窒素は主にピロール型として存在していることを確認した。また、急速昇温熱分解分析についても検討を行っており、含窒素低分子化合物(窒素、アンモニア、シアン化水素)の生成を確認している。これらの結果をもとに各含窒素化合物の熱分解メカニズムについて検討を行い、石炭中の各化合物の分布と、熱分解時に生成する含窒素ガスとの間に相関があることを認めた。東北大学では、石炭のガス化、燃焼時に生成するNOと石炭との再反応についての検討を行っており、そのモデルとして純粋な炭素と窒素酸化物の反応を取り上げている。その結果、炭素とNOの反応で炭素表面に含窒素化合物が生成することをXPSを用いてはじめて立証した。さらに窒素化合物とNOガスとの反応機構を解明するにあたって、同位体のC,NO,O_2を反応物質として用いることにより、これまで全く不明であった炭素上の含窒素化合物とNOガスの相互作用などに関するきわめて明解な情報を得ることができた。また、加熱速度を大きく変化できるように赤外線イメージ炉を付属した石英製の流通式固定床反応装置を製作して、炭化度の異なる数種の石炭を10%CO_2-He中で昇温ガス化し、窒素化合物の脱離挙動を調べ、600°C以下の熱分解域では、NH_3が主生成物でHCN発生量は少なく、800°C以上のガス化進行領域になると、NH_3はほとんど発生せずN_2が主な生成物となり、石炭中の窒素量の大部分がN_2に転化されることを明らかにしている。