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BDF由来廃液から石油化学関連有用化学物質合成を可能とする新規酸化反応場の構築

研究課題

研究課題/領域番号 21656201
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 反応工学・プロセスシステム
研究機関北海道大学

研究代表者

増田 隆夫  北海道大学, 大学院・工学研究院, 教授 (20165715)

研究分担者 多湖 輝興  北海道大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (20304743)
研究期間 (年度) 2009 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2010年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2009年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
キーワードバイオディーゼル / 粗製グリセリン / 酸化鉄触媒 / 酸化鉄固溶体触 / ジルコニア / チタニア / プロピレン / ケトン類
研究概要

本研究の目標は、BDFの廃棄物である"アルカリ性グリセリン水溶液"をアセトン、プロピレン、アクロレイン等の石油関連化学物質に変換可能な触媒の開発とその触媒の反応機構の解明である。昨年度は酸化鉄系触媒の最適組成とその調製法を確立した。そこで、本年度はBDF製造時に副生する実際の粗グリセリンの反応を350℃で常圧流通式反応器を用いて実施した。最初に試薬のグリセリンを原料として反応を実施した結果、アリルアルコール→プロピレンの反応(反応1)とアルデヒド→カルボン酸→ケトンの反応(反応2)の二種類が進行した。これら有用成分を合計70%炭素収率(アルデヒドを除くと60wt%弱)で得ることに成功した。さらに、後者の反応はアルカリ金属を触媒に担持することで抑制されるが、前者の反応は抑制されないことを見出し、それが、前者の(反応1)の選択性の向上に繋がることを予測した。一方、粗グリセリンにはカリウムを5wt%、メタノールと有機酸を合わせて30wt%、ガスクロで同定が難しい物質を20wt%以上含まれ、グリセリンは40wt%ほどである。予備実験から期待されたように、粗グリセリンに含まれるカリウムにより(反応2)が抑制され、(反応1)が優先的に進行することを実証した。開発した酸化鉄系触媒の活性種は格子酸素である。反応により消費する格子酸素を水分解により生成する活性酸素によって補充する。そのため、触媒の劣化の主な要因は格子酸素の過度の消費となる。この現象は触媒中の酸化鉄のヘマタイトがマグネタイトに変化することで観測される。分析した結果、反応後の触媒はヘマタイト相を維持しており、粗グリセリンに不純物として含まれる存在するメタノールと有機酸によって触媒が劣化しないことを見出した。

報告書

(2件)
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2011 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (18件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] リグニンからのフェノール類回収プロセスの開発2011

    • 著者名/発表者名
      吉川琢也・多湖輝興・増田隆夫
    • 雑誌名

      PETROTECH

      巻: 34 ページ: 24-29

    • NAID

      10028224928

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [雑誌論文] Oxidative Cracking of Aromatic Compounds Related to Lignin Constituents with Steam Using ZrO_2-Al_2O_3-FeOX Catalyst2010

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, Na-R.Duangkamol, T.Tago, T.Masuda
    • 雑誌名

      Journal of the Japan Petroleum Institute

      巻: 53 ページ: 178-183

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of New Conversion Process of Fermentation residue into Useful Chemicals Consisting of Hydrothermal Treatment and Catalytic Reaction Using ZrO_2-FeOX Catalyst2010

    • 著者名/発表者名
      S.Funai, Y.Satoh, Y.Satoh, K.Tajima, T.Tago, T.Masuda
    • 雑誌名

      Topics in Catalysis

      巻: 53 ページ: 654-658

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 家畜糞尿の新規利用プロセスの開発2010

    • 著者名/発表者名
      舟井啓・多湖輝興・増田隆夫
    • 雑誌名

      化学工学会誌 74

      ページ: 57-59

    • NAID

      10026201742

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] Recovery of useful lighter fuels from petroleum residual oil by oxidative cracking with steam using iron oxide catalyst2009

    • 著者名/発表者名
      S.Funai, E.Fumoto, T.Tago, T.Masuda
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Science 65

      ページ: 60-65

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Treatment technique of heavy oil with steam~水蒸気による重質油処理技術~2009

    • 著者名/発表者名
      舟井啓・多湖輝興・増田隆夫
    • 雑誌名

      エネルギー学会誌 88

      ページ: 187-192

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文]2009

    • 著者名/発表者名
      舟井啓、多湖輝興、増田隆夫
    • 雑誌名

      『次世代バイオエタノール燃料製造の最新技術と事業化』高含水バイオマス廃棄物からの石油化学関連物質生成触媒プロセス(フロンティア出版)

      ページ: 249-254

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 2段反応プロセスによるリグニンからの有用化学物質製造2011

    • 著者名/発表者名
      吉川琢也, 八木太一, 舟井啓, 福永哲也, 多湖輝興, 増田隆夫
    • 学会等名
      化学工学会第76年会
    • 発表場所
      東京, 東京農業大学
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] リグノセルロースからの芳香族類を生成する2段プロセスの検討2010

    • 著者名/発表者名
      増田隆夫,多湖輝興
    • 学会等名
      バイオマス利活用研究会
    • 発表場所
      東京, 化学技術戦略推進機構 招待講演
    • 年月日
      2010-12-09
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] リグノセルロースからの樹脂原料(芳香族類)生成プロセスの検討2010

    • 著者名/発表者名
      増田隆夫, 多湖輝興
    • 学会等名
      バイオマス利活用研究会
    • 発表場所
      東京, 化学技術戦略推進機構 招待講演
    • 年月日
      2010-08-27
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] バイオマス廃棄物からの石油化学関連物質の回収の可能性2010

    • 著者名/発表者名
      増田隆夫
    • 学会等名
      触媒反応工学技術交流会
    • 発表場所
      横浜, 日揮(株)MMパークビルオフィス 招待講演
    • 年月日
      2010-05-19
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Production of Valuable Chemicals from Glycerol over Zirconia-Iron Oxide Composite Catalyst2010

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, M.Mukaida, T.Tago, T.Masuda
    • 学会等名
      21st International Symposium on Chemical Reaction Engineering
    • 発表場所
      America, Philadelphia, Loews Philadelphia Hotel
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Production of Useful Chemicals from Glycerol over Zirconia-Iron Oxide Catalyst2010

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, M.Mukaida, T.Tago, T.Masuda
    • 学会等名
      TOCAT6/APCAT5
    • 発表場所
      札幌札幌コンベンションセンター
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Selctive Production of Ketone from Biomass Waste Containing a Huge Amount of Water Using Iron Oxide Catalyst2010

    • 著者名/発表者名
      S.Funai, Y.Satoh, T.Tago, T.Masuda
    • 学会等名
      TOCAT6/APCAT5
    • 発表場所
      札幌, 札幌コンベンションセンター
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 金属酸化物を添加した酸化鉄触媒によるグリセリンからの有用化学物質合成2010

    • 著者名/発表者名
      中村文香, 古仲彩, 向田光志, 吉川琢也, 舟井啓, 多湖輝興, 増田隆夫
    • 学会等名
      化学工学会第42回秋季大会
    • 発表場所
      京都, 同志社大学今出川キャンパス
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Recovery of Petroleum-Related Useful Chemicals from Biomass Pyrolytic Oil2010

    • 著者名/発表者名
      D.Mansur, T.Yoshikawa, S.Funai K.Norinaga, J.Hayashi, T, Tago, T.Masuda
    • 学会等名
      化学工学会第42回秋季大会
    • 発表場所
      京都, 同志社大学今出川キャンパス
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 酸化鉄触媒を用いたバイオマスからのケトン類合成とその機構解明2010

    • 著者名/発表者名
      舟井啓, 多湖輝興, 増田隆夫
    • 学会等名
      化学工学会第42回秋季大会
    • 発表場所
      京都, 同志社大学今出川キャンパス
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 酸化鉄系触媒による含水グリセリン廃液からの基礎化学物質合成2010

    • 著者名/発表者名
      多湖輝興, 吉川琢也, 中村文香, 向田光志, 舟井啓, 増田隆夫
    • 学会等名
      第106回触媒討論会
    • 発表場所
      甲府市, 山梨大学甲府キャンパス
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] リグニンから有用化学物質合成を可能とする2段階反応プロセスの開発2010

    • 著者名/発表者名
      吉川琢也, 舟井啓, 福永哲也, 多湖輝興, 増田隆夫
    • 学会等名
      第40回石油・石油化学討論会
    • 発表場所
      神戸, 神戸国際会議場
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Recovery of Aromatics from Pyrolysis Tar of Brown Coal over Iron Oxide Catalyst2010

    • 著者名/発表者名
      J.Y.Sang, D.Mansur, T.Yoshikawa, N.Sonoyama, K.Norinaga, J.Hayashi, T.Tago, T.Masuda
    • 学会等名
      The 23rd International Symposium on Chemical Engineering
    • 発表場所
      福岡, 九州産業大学
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Oxidative Cracking of Aromatic Compounds Related to Lignin Constituents Using Iron Oxide Catalyst2010

    • 著者名/発表者名
      T.Yoshikawa, S.Funai, T.Tago, T.Masuda
    • 学会等名
      The 23rd International Symposium on Chemical Engineering
    • 発表場所
      福岡, 九州産業大学
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Hot Water (Hydrothermal) Treatment Followed by Catalytic Reaction of Bio-ethanol Residue for Ketones Production2010

    • 著者名/発表者名
      D.Mansur, S.Funai, T.Tago, T.Masuda
    • 学会等名
      The 23rd International Symposium on Chemical Engineering
    • 発表場所
      福岡, 九州産業大学
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Catalytic Upgrading of Tar from Biomass Pyrolysis for Ketones Production2010

    • 著者名/発表者名
      D.Mansur, T.Yoshikawa, S.Funai, K.Norinaga, J.Hayashi, T.Tago, T.Masuda
    • 学会等名
      Second International Symposium on Gasification and Its Application
    • 発表場所
      福岡, 九州大学
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 下水汚泥,畜産糞尿からの石油化学関連物質製造の可能性2009

    • 著者名/発表者名
      増田隆夫・多湖輝興
    • 学会等名
      第104回触媒討論会
    • 発表場所
      宮崎市(宮崎大学)
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Production of Useful Chemicals from Coliform-Fermented Residue with Iron Oxide Catalyst2009

    • 著者名/発表者名
      S.Funai, Y.Satoh, Y.Satoh, K.Tajima, T.Tago, T.Masuda
    • 学会等名
      The 12th Japan-Korea Symposium on Catalysis
    • 発表場所
      秋田市(秋田キャッスルホテル)
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [図書] 『バイオインダストリー』含水低品位グリセリンからの基礎化学物質の製造2011

    • 著者名/発表者名
      多湖輝興・吉川琢也・増田隆夫
    • 出版者
      バイオインダストリーシーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [図書] 『未利用バイオマスの活用技術と事業性評価』触媒反応による未利用バイオマスからの基礎化学物質合成2010

    • 著者名/発表者名
      多湖輝興・増田隆夫
    • 出版者
      サイエンス&テクノロジー株式会社第2章第9節pp.176-182
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://cpl-ms.eng.hokudai.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

URL: 

公開日: 2009-04-01   更新日: 2016-04-21  

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