2003 Fiscal Year Annual Research Report

水素の関与する吸・発熱反応のためのプレート型触媒反応器の開発

Research Project

Project/Area Number	13126221
Research Institution	Kogakuin University
Principal Investigator	五十嵐哲工学院大学, 工学部, 教授 (90005538)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	福原長寿八戸工業大学, 工学部, 教授 (30199260) 飯田肇工学院大学, 工学部, 助手 (60327723)
Keywords	触媒分子反応工学 / 水素製造 / 構造体触媒 / プレート型触媒反応器 / 水蒸気改質反応 / 水性ガスシフト反応 / 触媒反応場
Research Abstract	本研究は、スタートアップの迅速化、負荷変動に対する追従性、反応器内の温度分布の均一化による熱効率の改善、および反応器の小型化などの課題を克服するために、触媒のプレート化による反応場と伝熱場を併せもつ構造体触媒の開発をおもな目的としている。まず、天然ガスやナフサの高温水蒸気改質に用いるプレート型触媒のステンレス基板の焼成条件について検討したところ、N_2前焼成過程では、微量に含まれるO_2を除去し、適切な焼成温度にすることで、Al_2O_3結晶の核生成を適度に抑制すること、Air本焼成過程では、焼成温度を高くすることでAl_2O_3結晶の成長を促進させることが、ステンレス基板の高表面積化に効果的であることが示された。また、Ru/ZrO_2触媒のコーティングに用いるW.C.溶液へのHECやPEGの添加効果について検討したところ、HECの添加により触媒成分の付着量が増加し、Ru/ZrO_2/ステンレス触媒上でのn-ブタンの水蒸気改質活性が向上することをパルス反応で確認した。つぎに、アルミニウム基板上に無電解めっきで調製したプレート型Cu・Fe/Zn系触媒のメタノール改質特性とCOシフト反応特性は、反応前の酸化処理によって向上し、触媒重量基準で工業用の粒状触媒と同等、またはそれ以上の性能を示した。また、活性劣化後に再酸化することで活性は回復した。酸化処理による下地層からの亜鉛の移動が、このような特異的な触媒特性に関与していることを推論した。さらに、分離膜自体に反応性と伝熱性を付与したメンブレンリアクターを評価するために、従来の1次元的な解析に代えて、軸方向と流れ方向の濃度と温度勾配を考慮した2次元的な解析系に発展させた。開発したシミュレーターによって、大きな熱移動を伴う反応を行なった場合のメンブレンリアクター内の移動挙動を明らかにすることができた。

Research Products

(5 results)

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All Publications (5 results)

[Publications] C.Fukuhara et al.: "Two-Dimensional Simulation of a Membrane Reactor for Ethylbenzene Dehydrogenation, Considering Heat and Mass Transfer"J.Chem.Eng.Jpn.. 36. 350-359 (2003)
[Publications] C.Fukuhara et al.: "Effect of Plating Conditions in Preparing Plate-Type Nickel Catalyst by Electroless Plating on the Decomposition Property of Methanol"J.Chem.Eng.Jpn.. 36. 730-734 (2003)
[Publications] N.Itoh et al.: "Effects of Hydrogen Removal on the Catalytic Reforming of n-Hexane in a Palladium Membrane Reactor"Ind.Eng.Chem.Res.. 42. 6576-6581 (2003)
[Publications] C.Fukuhara et al.: "Characterization of Wall-Type Nickel Catalysts for Methanol Decomposition, Prepared on an Aluminum Plate by Electroless Plating"J.Chem.Eng.Jpn.. 37. 101-109 (2004)
[Publications] C.Fukuhara et al.: "Characterization of Performance of the Wall-Type Reactor with Plate-Fin Type Nickel Catalyst Prepared by Electroless Plating, for Methanol Decomposition"J.Chem.Eng.Jpn.. 37(in print). (2004)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

水素の関与する吸・発熱反応のためのプレート型触媒反応器の開発

Principal Investigator

五十嵐 哲 工学院大学, 工学部, 教授 (90005538)

Research Products

[Publications] C.Fukuhara et al.: "Two-Dimensional Simulation of a Membrane Reactor for Ethylbenzene Dehydrogenation, Considering Heat and Mass Transfer"J.Chem.Eng.Jpn.. 36. 350-359 (2003)

[Publications] C.Fukuhara et al.: "Effect of Plating Conditions in Preparing Plate-Type Nickel Catalyst by Electroless Plating on the Decomposition Property of Methanol"J.Chem.Eng.Jpn.. 36. 730-734 (2003)

[Publications] N.Itoh et al.: "Effects of Hydrogen Removal on the Catalytic Reforming of n-Hexane in a Palladium Membrane Reactor"Ind.Eng.Chem.Res.. 42. 6576-6581 (2003)

[Publications] C.Fukuhara et al.: "Characterization of Wall-Type Nickel Catalysts for Methanol Decomposition, Prepared on an Aluminum Plate by Electroless Plating"J.Chem.Eng.Jpn.. 37. 101-109 (2004)

[Publications] C.Fukuhara et al.: "Characterization of Performance of the Wall-Type Reactor with Plate-Fin Type Nickel Catalyst Prepared by Electroless Plating, for Methanol Decomposition"J.Chem.Eng.Jpn.. 37(in print). (2004)

五十嵐哲工学院大学, 工学部, 教授 (90005538)