2015 Fiscal Year Annual Research Report
非在来型原油の軽質燃料化を実現する新規固体酸触媒の開発と反応場の設計
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25289277
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
多湖 輝興 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (20304743)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤墳 大裕 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (90757105)
増田 隆夫 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20165715)
中坂 佑太 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30629548)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 化学工学 / 触媒・化学プロセス / 反応工学 / 石油精製 / 資源・エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，酸化鉄を主成分としジルコニアとアルミナを添加した（Al2O3-ZrO2-FeOx，Al-Zr-Fe触媒と略す）触媒，チタニアー酸化鉄複合酸化物触媒（Ti-Fe触媒），チタニア-ジルコニア複合酸化物触媒（Ti-Zr触媒）を開発した．そして，各触媒の重質油軽質化において，反応機構，および触媒性能を最大限に引き出す反応場の検討を実施した．
常圧残油を原料に用い，各触媒による常圧残油軽質化活性を評価した．重質油の分解軽質化は，Al-Zr-Fe触媒およびTi-Fe触媒では部分酸化反応により進行し，Ti-Zr触媒では固体酸性によるクラッキングにより進行することを明らかにした．特に，Al-Zr-Fe触媒では，亜臨界水～超臨界水雰囲気において，固体残渣の析出を抑制しつつ，常圧残油とビチュメンの軽質化が可能であることを明らかにした．一方，Ti-Zr系触媒では，最適な触媒組成（Ti/Zr比），および固体酸性と構造安定性を向上させる添加成分（ニオビア，アルミナ）を見出した．
重質油に含まれるアスファルテン成分の析出抑制には，3種の触媒のうち，Al-Zr-Fe触媒を用いた亜臨界～超臨界水雰囲気が有効であった．ビチュメンの成分を分子量によりVR，VGO，Gas oil，Gasoline＋Keroseneの各成分に分画し，ランピングモデルによるビチュメン接触分解反応の詳細速度解析を実施した．亜臨界水条件下では，VGO等の重質成分に加えてアスファルテン成分を含むVRの軽質化も可能であることを見出した．以上の検討から， Gas oilとGasoline＋Kerosene成分の軽質化には常圧条件でのTi-Zr系触媒による分解，VRとVGO成分の軽質化には亜臨界水条件でのAl-Zr-Fe触媒による分解が有効であることを明らかにした．
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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