メタン接触部分酸化反応に及ぼす水蒸気供給の脈流効果

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350424
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 上野 晃史 静岡大学, 工学部, 教授 (30135420)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 東 直人 静岡大学, 工学部, 助教授 (50192464)
• Keywords: メタン / 部分酸化 / ホルムアルデヒド / 過剰水蒸気 / モリブド珪酸 / メタン転化率 / ホルムアルデヒド選択性 / 再現性確保

Research Abstract

シリカ担持モリブド珪酸(SMA)触媒はメタンの部分酸化に有効であるが耐熱性に乏しく、高温ではシリカと酸化モリブデンに分解する(H_4SiMo_<12>O_<40>=SiO_2+12MoO_3+2H_2O)。しかし、過剰の水蒸気が存在すると逆反応も進行するので、反応中は恒常的にSMAが存在しメタンの部分酸化を促進する。このようにSMAはメタンの部分酸化を促進する活性種であるが、高温では分解と再生の微妙なバランスの上に存在するため、活性の再現性を確保することは容易でない。本研究では再現性を確保するため、以下の事項について検討した。
(1)水蒸気供給量と触媒活性:水蒸気供給量を毎時0.75〜4.5Lまで変化させた。供給量が少ないときはメタン転化率は高いがホルムアルデヒドの選択性が低く、逆に水蒸気供給量が多いときはメタン転化率は低いがホルムアルデヒドの選択性が高くなる。その結果、ホルムアルデヒド収率は水蒸気供給量の多少によらず、ほぼ一定の値になることが判明した。(2)原料ガス供給量と触媒活性:メタン/酸素の供給量を毎時2Lに保ちヘリウムを追加供給することで、空間速度を1400〜5600h^<-1>まで変化させた。空間速度が小さいときはメタン転化率は高いがホルムアルデヒドの選択性は低い。空間速度を大きくするとメタン転化率は低いがホルムアルデヒドの選択性は向上することが判明した。また、空間速度を大きくするとホルムアルデヒドの生成量が増大し、一酸化炭素の生成量が著しく低減することから、一酸化炭素の多くはホルムアルデヒドの分解により生成するものと考えられる。

Research Products

• [Publications] A.Kido, H.Iwamoto, N.Azuma, A.Ueno: "Effects of catalyst heating rate upon activity of silica-supported silicomolybdic acid catalysts for methane partial oxidation"Catalysis Survey from Japan. vol.6,Nos1/2. 45-53 (2002)
• [Publications] A.Miyakoshi, A.Ueno, M.Ichikawa: "Mn-substituted Fe-K mixed oxide catalysts for dehydrogenation of ethylbenzene toward styrene"Applied Catalysis, A. 216. 137-146 (2001)
• [Publications] A.Miyakoshi, A.Ueno, M.Ichikawa: "XPS and TPD characterization of Mn-substituted Fe-K oxide catalysts which are selective for dehydrogenation of ethylbenzene into styrene"Applied Catalysis, A. 219. 249-258 (2001)
• [Publications] 上野 晃史(共著): "リサイクル百科事典"丸善出版. 859 (2001)