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2009 Fiscal Year Annual Research Report

ミクロ多孔膜を用いたメンブレンリアクターの開発

Research Project

Project/Area Number 19360368
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

松方 正彦  Waseda University, 理工学術院, 教授 (00219411)

Keywords膜分離 / 省資源・省エネルギー技術 / ゼオライト / メンブレンリアクター / 膜反応器 / ミクロ多孔膜
Research Abstract

プロセスの自動化、熱のカスケード利用など従来型の省エネ手法はすでに相当のレベルにあり、より一層の効率化には全く新しい原理によるプロセスの開発が必要である。本研究の意義は、固体触媒と、耐性に富む無機膜を組み合わせた革新的膜反応システムを創成することにより、エネルギー・化学産業における動脈プロセスのグリーン化に貢献することにある。
例えばカルボン酸とアルコールのエステル化のような平衡反応は、現在過剰のアルコール添加、反応蒸留による生成物の除去などの方法を用いて平衡をシフトさせている。しかし過剰のアルコール添加は反応後の分離コスト増大の原因となり、また反応蒸留は、酢酸エチル合成系のように反応物と生成物の比揮発度が小さい場合は効率的でない。仮に膜分離により副生する水のみを反応系内から除去することができれば、大幅なエネルギー削減が期待できる。しかしこれまで検討されてきた有機高分子膜や、A型ゼオライト膜では耐熱性・耐有機酸性が十分でないため、本研究では耐熱性・耐酸性に優れる脱水膜の開発を行った。
本年度は、これまでに開発した脱水能を有する各種ゼオライト膜を用いて膜反応器を構築し、酢酸エチル合成など、工業的に重要性の高い固体触媒反応に適用した。その結果、開発したゼオライト膜の中でも特にモルデナイト型ゼオライト膜は、既往の分離膜では適用できない高温高圧の過酷なエステル合成条件下でも高い結晶性を保ち、優れた脱水能を発揮することが分かった。更に、膜の透過分離性能と反応成績(到達転化率、反応速度、および反応選択性)との関係を検討し、新規な反応分離場における触媒特性および膜透過分離特性など、膜反応器を設計していくために必要な知見を得た。例えば、ゼオライト膜中の交換カチオン種が触媒層に移動し、膜反応器の物性が変化するなど、今後改善すべき新たな課題を見出すことができた。

  • Research Products

    (18 results)

All 2010 2009

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (15 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Reverse-selective microporous membrane for gas separation2009

    • Author(s)
      K.Sawamura, M.Takada, Y.Sekine, E.Kikuchi, M.Matsukata, et al.
    • Journal Title

      Chem.Asian J 4

      Pages: 1070-1077

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Prospects for energy saving of distillation process with microporous membrane2010

    • Author(s)
      松方正彦・澤村健一・関根泰・菊地英一
    • Organizer
      ACS Spring 2010 National Meeting
    • Place of Presentation
      San Francisco, CA, USA
    • Year and Date
      2010-03-22
  • [Presentation] NaY型ゼオライト膜による水/2-プロパノール蒸気透過分離2009

    • Author(s)
      澤村健一・古畑泰介・関根泰・菊地英一・松方正彦
    • Organizer
      第24回ゼオライト研究発表会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2009-11-26
  • [Presentation] Separation of hexane isomers through compact Na-ZSM-5 zeolite membrane2009

    • Author(s)
      澤村健一・関根泰・菊地英一・松方正彦, 他
    • Organizer
      2009AIChE Annual Meeting
    • Place of Presentation
      Nashville, TN, USA
    • Year and Date
      2009-11-12
  • [Presentation] Vapor phase separation of water/acetic acid mixtures through mordenite type zeolite membrane2009

    • Author(s)
      澤村健一・関根泰・菊地英一・松方正彦, 他
    • Organizer
      2009AIChE Annual Meeting
    • Place of Presentation
      Nashville, TN, USA
    • Year and Date
      2009-11-11
  • [Presentation] Na型ZSM-5膜によるヘキサン異性体高温透過分離特性2009

    • Author(s)
      澤村健一・関根泰・菊地英一・松方正彦, 他
    • Organizer
      化学工学会第41回秋季大会
    • Place of Presentation
      広島
    • Year and Date
      2009-09-17
  • [Presentation] ZSM-5膜による水/酢酸蒸気透過分離機構の解析2009

    • Author(s)
      澤村健一・大小原慎太郎・古畑泰介・関根泰・菊地英一・松方正彦
    • Organizer
      化学工学会第41回秋季大会
    • Place of Presentation
      広島
    • Year and Date
      2009-09-17
  • [Presentation] ゼオライトを用いた高温逆選択性ガス分離膜の開発2009

    • Author(s)
      澤村健一・泉輝明・浦田佑平・河崎圭利・大小原慎太郎・関根泰・菊地英一・松方正彦
    • Organizer
      日本化学会第3回関東支部大会(2009)
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2009-09-05
  • [Presentation] モルデナイト型ゼオライトを用いた水/酢酸蒸気分離膜の開発2009

    • Author(s)
      澤村健一・大小原慎太郎・古畑泰介・楢島雅俊・関根泰・菊地英一・松方正彦
    • Organizer
      日本化学会第3回関東支部大会(2009)
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2009-09-05
  • [Presentation] Vapor phase separation of water/acetic acid mixtures through ZSM-5 membranes2009

    • Author(s)
      澤村健一・関根泰・菊地英一・松方正彦, 他
    • Organizer
      International Symposium on Zeolites and Microporous Crystals 2009(ZMPC2009)
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2009-08-06
  • [Presentation] Vapor phase separation of water/2-propanol mixtures through ZSM-5 membranes2009

    • Author(s)
      澤村健一・古畑泰介・関根泰・菊地英一・松方正彦
    • Organizer
      International Symposium on Zeolites and Microporous Crystals 2009(ZMPC2009)
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2009-08-05
  • [Presentation] Synthesis of compact ZSM-5 type zeolite membrane for hexane isomers separation2009

    • Author(s)
      澤村健一・関根泰・菊地英一・松方正彦, 他
    • Organizer
      The Fifth Conference of Aseanian Membrane Society(AMS5)
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2009-07-14
  • [Presentation] Vapor phase separation of water/acetic acid mixture through zeolite membranes2009

    • Author(s)
      澤村健一・関根泰・菊地英一・松方正彦, 他
    • Organizer
      The Fifth Conference of Aseanian Membrane Society(AMS5)
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2009-07-14
  • [Presentation] Esterification of acetic acid and ethanol with acid tolerant mordenite membrane2009

    • Author(s)
      澤村健一・関根泰・菊地英一・松方正彦, 他
    • Organizer
      The Fifth Conference of Aseanian Membrane Society(AMS5)
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2009-07-14
  • [Presentation] ZSM-5型ゼオライト膜による炭化水素透過分離特性の検討2009

    • Author(s)
      澤村健一・河崎圭利・大小原慎太郎・佐藤圭介・関根泰・菊地英一・松方正彦
    • Organizer
      日本膜学会第31年会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2009-05-21
  • [Presentation] ZSM-5型ゼオライト膜の水/酢酸蒸気透過分離特性の検討2009

    • Author(s)
      澤村健一・大小原慎太郎・古畑泰介・関根泰・菊地英一・松方正彦
    • Organizer
      日本膜学会第31年会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2009-05-21
  • [Book] ナノサイエンスが作る多孔性材料2009

    • Author(s)
      松方正彦, 他
    • Total Pages
      249
    • Publisher
      シーエムシー出版
  • [Book] ナノ空間材料の創製と応用2009

    • Author(s)
      松方正彦, 他
    • Total Pages
      314
    • Publisher
      フロンティア出版

URL: 

Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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