光化学反応を用いる燃料油の新規な省エネルギー型脱硫・脱窒素・脱メタルプロセス

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555215
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 平井 隆之 大阪大学, 太陽エネルギー化学研究センター, 教授 (80208800)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 日野 彰 大八化学工業(株), 製造技術部主任(研究職) ; 野田 秀夫 関西化学機械製作(株), 取締役社長(研究職) ; 白石 康浩 大阪大学, 太陽エネルギー化学研究センター, 助手
• Keywords: 石油 / 燃料油 / 脱硫 / 脱窒素 / 脱メタル / 光化学反応 / 化学変換 / アップグレーディング

Research Abstract

燃料油中の不純物である硫黄分・窒素分および金属分は、燃焼により大気汚染物質の発生や燃焼機関の腐食などをもたらすため、精製段階で充分に除去しアップグレーディングすることが要求されている。本研究では、従来の水素化脱硫法とは全く異なる発想に基づく、光化学反応および硫黄・窒素化合物の化学変換に基づく新規な脱硫・脱窒素プロセスの開発を行った。
1.光化学反応を利用する脱硫プロセス 軽油/アセトニトリル二相系に紫外光照射し燃料油中の硫黄化合物を光酸化してアセトニトリル相に除去するプロセスについて、二液の接触後にアセトニトリル相のみに光照射する場合との相違について検討した。二相系に光照射する場合は、分散液滴による光散乱が顕著ではあるものの、軽油相での硫黄化合物の光分解も進行することから、より効率的な脱硫プロセスであることを示した。
2. スルホニウム塩反応を利用する脱硫・脱窒素プロセス 燃料油中にアルキル化剤(ヨードメタンおよびテトラフルオロほう酸銀)を添加することによって、硫黄化合物・窒素化合物のスルホニウム塩を形成し、沈殿として除去するプロセスを開発した。軽油の脱硫においては、適切なアルキル化剤の添加により硫黄分0.005wt%まで超深度脱硫が可能であることを示した。
3. スルフィミド形成反応を利用する脱硫プロセス 燃料油中の硫黄化合物の高い求核性を利用し、クロラミンTを用いてイミノ化し、スルフィミド化合物として燃料油中から除去する、新規な脱硫プロセスを開発した。
4. 化学的酸化反応と液液抽出による脱硫プロセス 過酸化水素および酢酸を酸化剤として燃料油中の硫黄化合物および窒素化合物を酸化し、さらにアセトニトリルで抽出分離する深度脱硫・脱窒素プロセスを開発した。

Research Products

• [Publications] Y.Shiraishi, T.Hirai, I.Komasawa: "Operability Study on a Photochemical Desulfurization Process for Light Oil Using an Organic Two-Phase Extraction System"Solvent Extraction Research and Development, Japan. 8. 165-171 (2001)
• [Publications] Y.Shiraishi, K.Tachibana, T.Hirai, I.Komasawa: "A Novel Desulfurization Process for Fuel Oils Based on the Formation and Subsequent Precipitation of S-Alkylsulfonium Salts. 3. Denitrogenation Behavior of Light Oil Feedstocks"Industrial and Engineering Chemistry Research. 40(15). 3390-3397 (2001)
• [Publications] Y.Shiraishi, T.Hirai, I.Komasawa: "A Novel Desulfurization Process for Fuel Oils Based on the Formation and Subsequent Precipitation of S-Alkylsulfonium Salts. 4. Desulfurization and Simultaneous Denitorogenation of Vacuum Gas Oil"Industrial and Engineering Chemistry Research. 40(15). 3398-3405 (2001)
• [Publications] Y.Shiraishi, T.Naito, T.Hirai, I.Komasawa: "A Novel Methodology Towards Deep Desulfurization of Light Oil Effected by Sulfimides Formation"Chemical Communications. 1256-1257 (2001)
• [Publications] Y.Shiraishi, K.Tachibana, T.Hirai, I.Komasawa: "A Novel Desulfurization Process for Fuel Oils Based on the Formation and Subsequent Precipitation of S-Alkylsulfonium Salts. 5. Denitrogenation Reactivity of Basic and Neutral Nitrogen Compounds"Industrial and Engineering Chemistry Research. 40(22). 4919-4924 (2001)
• [Publications] 白石康浩, 平井隆之, 駒沢 勲: "アルキル化沈殿法による燃料油の新規な脱硫・脱窒素プロセス"化学工学論文集. 28(印刷中). (2002)
• [Publications] Y.Shiraishi, T.Hirai, I.Komasawa: "TiO_2-Mediated Photocatalytic Desulfurization Process for Light Oils Using an Organic Two-Phase System"Journal of Chemical Engineering of Japan. 35(印刷中). (2002)
• [Publications] Y.Shiraishi, T.Hirai, I.Komasawa: "Denitrogenation Behavior of Light Oils in a Desulfurization Process Based on Photosensitized Oxidation Using a Photosensitizer and Hydrogen Peroxide in an Oil/Water Two-Phase System"Solvent Extraction Research and Development, Japan. 9(印刷中). (2002)
• [Publications] Y.Shiraishi, T.Hirai, I.Komasawa: "Quantum Chemical Calculation on the Behavior of Sulfur compounds in a Photochemical Desulfurization Process for Light Oils Using Organic Two-Phase Extraction"Solvent Extraction Research and Development, Japan. 9(印刷中). (2002)
• [Publications] 白石康浩, 平井隆之, 駒沢 勲: "光化学反応と液液抽出法を利用する軽油の脱窒素プロセス"化学工学シンポジウムシリーズ. 76. 31-40 (2001)
• [Publications] 白石康浩, 平井隆之, 駒沢 勲: "スルフィミド形成反応による軽油の新規な深度脱硫プロセス"ケミカルエンジニヤリング. 46(12). 956-961 (2001)
• [Publications] Y.Shiraishi, T.Hirai, I.Komasawa: "Solvent Extraction for the 21st Century(分担執筆1397-1401ページ)"M.Cox, M.Hidalgo and M.Valiante(Editor), SCI, London. 1680 (2001)
• [Publications] Y.Shiraishi, T.Hirai, I.Komasawa: "Gratama Workshop 2000 Conference Report(分担執筆)"Organizing Commiitee of the Gratama Workshop 2000. 239(87-89) (2000)