超臨界水中でのメタン酸化による高収率メタノール合成

• 研究課題/領域番号: 06246202
• 研究種目: 重点領域研究
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 阿尻 雅文 東北大学, 工学部, 助教授 (60182995)
• 研究期間 (年度): 1994
• 研究課題ステータス: 完了 (1994年度)
• 配分額: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円); 1994年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
• キーワード: 超臨界水 / メタン / メタノール / 部分酸化

研究概要

現在のメタンからメタノールを合成する手法は、合成ガスを経由する2段プロセスである。これに代わる手法として、比較的低温でのメタンの部分酸化反応により、メタノールを直接合成するプロセスの開発が進められている。このプロセスでは、メタノールも反応器内で酸化分解するため、メタン転化率を高く維持しつつ、高いメタノール選択率を得る最適な反応条件の探索が重要な課題である。著者は、超臨界水を反応溶媒とすることで反応場を制御し、高いメタノール収率を得る手法の開発を試みている。本年度の研究では、水密度、温度などの諸因子が、メタン転化率、メタノール収率に与える影響について検討を行った。また、比較のために、気相中(水密度0g/cc)でのメタンの部分酸化実験も行った。実験はSUS製回分式反応器に、メタン、酸素および水を仕込み、所定の時間反応させて行なった。反応温度は、高いメタノール選択率が得られると推察される比較的低温の380℃および400℃とした。また、水密度は、0〜0.5g/cc、仕込み酸素/メタン モル比は0〜0.5、反応時間は5〜60分とした。反応時間を一定とした場合、超臨界水中では、気相中と比較して、メタン転化率は低く、メタノール収率は向上しており、この傾向は、水の密度が高いほど顕著だった。また、超臨界水中では、酸素がメタンに対し50%も含まれるような高い酸素濃度下で、400℃で10分も反応させた場合でさえも、数%の選択率でメタノールが生成していた。以上のように、超臨界水中では、メタンの酸化反応が抑制され、メタノール生成が促進されることがわかった。これは、生成したメチルラジカルにH・が添加することによるメタン酸化反応の抑制と、OH・の攻撃によるメタノールの生成によるものと推察している。