2015 Fiscal Year Research-status Report
微小空間の移動現象に着目した気液固触媒反応器の設計法構築とC1化学への応用
| Project/Area Number |
15K18263
|
|---|
| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
福田 貴史 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 化学プロセス研究部門, 研究員 (50734969)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | マイクロリアクタ / プレート型反応器 / 低圧力損失 / メタン改質 / 触媒反応 / 炭素析出 / 反応器設計 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は研究計画通り、プレート型反応器の触媒設置方法と物質移動が反応に与える影響について検討した。扱う反応として、C1化学において基本的かつ地域資源にもなりうるバイオガスの有効利用を想定し、メタンのドライ改質を選んだ。この反応はコーキングによる流路閉塞を伴い得るため、プレート型反応器の利点のひとつである低圧力損失維持の検討も同時に行った。前者において、プレート間の幅、触媒層の深さを変更することで、壁面設置された粉末触媒と反応ガスの接触に要する物質移動距離を調整し、各々のメタン転化率を反応実験から得た。物質移動や反応に要する代表時間から成る無次元数と反応律速への到達率との関係をまとめることで、メタンのドライ改質に限定され得るものの、気固触媒反応系におけるプレート型反応器の設計指針を実験データに基づいて提示できた。また後者において、充填層型反応器との比較を通して、同じ粒子径の触媒を用いた場合においてもプレート型反応器の方が流路閉塞を起こすことなく同程度のメタン転化率で低圧力損失の運転ができることを確かめた。詳細に検討する必要はあるが、気固触媒反応系における微小空間を利用した反応器の優位性を示すことができたといえる。本研究を実施するうえで、粉末触媒の固定化に工夫が必要となったが、この課題は反応器形状によって解決でき、両壁面に触媒設置させることでメタン転化率を高めることができた。このほか次年度以降の研究実施に向けて、液相が関わる混相流系の選定も行った。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の研究計画通り、気固触媒反応系におけるプレート型反応器の検討を実験に基づいて行い、反応律速域の性能を得るための条件を無次元数を用いて整理し、設計指針として提示できたため。また次年度以降の研究実施に向けて液相が関わる混相流系の選定も行えたため。
|
| Strategy for Future Research Activity |
研究計画の一部を変更し、プレート型反応器の重点的な検討を実施予定である。よりコーキングの起こりやすい濃厚ガスを用いた反応実験を通して、プレート型反応器が流路閉塞の回避に効果的であるかの検討を実施する。また本年度提示できた設計指針が他の反応系でも成立するか検討する。また、プレート型反応器の改良とスケールアップをし、その性能評価を実施する。
液相が関わる混相流系の実験は、気液固触媒系の複雑な反応に備え、流動状態の観察と物質移動性能の検討を実施する予定である。
|
| Causes of Carryover |
「次年度使用額（B-A）」に相当する物品等は比較的少額であるため見当たらなかったが、次年度に繰り越して合算使用することが適切と感じられたため。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度における消耗品の購入に充てる。
|
