超臨界水中部分酸化によって生成する活性水素の反応特性の解明

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750674
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 松村 幸彦 東京大学, 環境安全研究センター, 助教授 (80251370)
• Keywords: 超臨界水 / 部分酸化 / 活性水素 / 水性ガスシフト反応 / ギ酸

Research Abstract

本年度は、超臨界水流通式反応器を作製し、過酸化水素あるいはギ酸ならびにアセトンを用いた水素化反応についての基礎的検討と、更に回分式反応器を用いた水素化反応の評価試験を行った。
連続流通式反応器は、2台のHPLCポンプによって過酸化水素とグルコースあるいはギ酸とアセトンの組み合わせで溶液を送り、溶融塩翼において加熱、混合して反応を進行させるもので、設定反応時間後には熱交換管によって急冷、所定の反応時間における反応の進行を定量的に評価できるものとしている。反応温度ならびに圧力は、400℃、25MPaとし、反応時間は0.02秒から数秒まで変化させられる。触媒の添加がない場合には、ギ酸を送った場合にも水素化反応が進行しないこと、過酸化水素を添加した場合には、主に燃焼反応が進行するが、一酸化炭素も約30%の割合で生成すること、を確認している。
回分式反応を用いては、窒素雰囲気、水素雰囲気、酸素雰囲気のそれぞれで、ニッケル触媒存在下でセルロースを400℃、25MPaで超臨界処理し、水素を添加することによってセルロースのガス化が大きく促進され、反応時間20分では炭素ガス化率が70%から99%近くまで増加すること、酸素を添加した場合にも同様の効果が見られること、この時に添加した酸素量は完全燃焼の12%程度でしかないことから添加した酸素による燃焼によって説明できる以上のガス化が進行すること、を確認している。リグニンを用いて、水素雰囲気、一酸化炭素雰囲気、ギ酸添加条件のそれぞれで同様の実験を行ったところ、ギ酸添加の時にのみ効果が見られ、対象とする物質によっても部分酸化ならびに水素供与の効果が異なることが確認されている。来年度は、流通式反応器でニッケル触媒の効果を定量的に明らかにしていく。