マイクロ波加熱を利用する新規なメタノール合成プロセスの開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11750681
• Research Institution: Asahikawa National College of Technology
• Principal Investigator: 宮越 昭彦 旭川工業高等専門学校, 物質化学工学科, 助手 (10249724)
• Keywords: マイクロ波加熱 / 触媒反応プロセス / メタノール合成 / メタン部分酸化反応

Research Abstract

平成11年度はマイクロ波加熱を利用した触媒反応装置を製作し、この装置のマイクロ波印加特性(触媒加熱温度)を検討した。マイクロ波発振はマグネトロン(出力1.5kW、周波数2450MHz)により、触媒はメタンの部分酸化反応活性が高い酸化モリブデン/シリカ系にマイクロ波吸収体である誘電体(酸化銅(II)またはマンガンフェライト)を物理混合させた酸化物(誘電体/シリカ比0,25,50,75,100wt%)を用いた。また、触媒へのマイクロ波印加実験では大気圧下、水蒸気存在下(流量:50,100,150,200ml/hr)、水蒸気-メタン混合下の各条件を設定し、それぞれの条件に対するマイクロ波出力(kW)と触媒表面温度の関係(放射温度計を使用)を求めた。得られた成果を次に示す。
1.触媒へのマイクロ波印加による加熱(マイクロ波出力が一定の場合)は、印加時の雰囲気(大気圧、水蒸気やメタン等)にほとんど影響されず、誘電体/シリカ比の影響が最も大きい。すなわち酸化銅、マンガンフェライトを使用した場合、ともに誘電体/シリカ比が50%以上の触媒でマイクロ波印加による触媒加熱が可能となる。
2.誘電体の違いはマイクロ波出力と触媒表面温度の関係に影響する。酸化銅を用いた触媒は80Wのマイクロ波印加で触媒が加熱し、誘電体/シリカ比の異なる触媒では650℃から850℃の温度範囲でばらつきが認められた。一方、マンガンフェライトを用いた触媒では10Wの低マイクロ波出力で触媒加熱(405℃)され、出力値を変えることで800℃まで触媒加熱の調整が可能となる。このことからマンガンフェライトの方が触媒表面温度を制御でき、マイクロ波加熱による触媒反応を行うには適していることがわかった。