高温水素分離シリカ膜を搭載した膜反応器による革新的プロピレン製造法の開発

• 研究課題/領域番号: 24360323
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 化工物性・移動操作・単位操作
• 研究機関: 工学院大学
• 研究代表者: 中尾 真一 工学院大学, 工学部, 教授 (00155665)
• 研究分担者: 赤松 憲樹 工学院大学, 先進工学部, 准教授 (50451795)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円); 2014年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2013年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2012年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
• キーワード: 水素分離シリカ膜 / プロパン / プロピレン / 膜反応器 / 平衡シフト / シリカ膜 / 脱水素 / コーキング

研究成果の概要

本研究では，水素選択透過性シリカ膜と，プロパン脱水素触媒を組み合わせた膜反応器を開発し，プロパン脱水素反応の平衡シフトを利用したプロピレンの高効率製造の実証を行うことを目的とした．テトラメトキシシラン(TMOS)，トリメトキシフェニルシラン，ジメトキシジフェニルシランをプレカーサーとして，対向拡散CVD法にて作製したシリカ膜は，膜反応器に用いるために十分な水素選択透過性を有していることが明らかとなった．TMOS膜を用いて開発した膜反応器を用いてプロパン脱水素反応を行ったところ平衡シフトを実現することができた．ただしコーキングによる性能低下も見られた．

研究成果

• [雑誌論文] Influence of toluene vapor on the H2-selective performance of dimethoxydiphenylsilane-derived silica membranes prepared by the chemical vapor deposition method (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Seshimo, et al
  • 雑誌名: J. Membrane Sci. 巻: 415-416 ページ: 51-56
  • 査読あり
• [学会発表] Gas permeation property of multi-tube membrane module fabricated using silica membranes derived from dimethoxydiphenylsilane (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenta Sato, Kazuki Akamatsu, Satoshi Furuta, Shin-ichi Nakao
  • 学会等名: The 13th International Symposium on Advanced Technology (ISAT-13)
  • 発表場所: Danang, Vietnam
  • 年月日: 2014-11-13 – 2014-11-15
• [学会発表] Development of multi-tube membrane module using silica membrane for hydrogen separation (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenta Sato, Kazuki Akamatsu, Satoshi Furuta, Shin-ichi Nakao
  • 学会等名: The 1st Innovation Forum of Advanced Engineering and Education (IFAEE)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2014-11-01 – 2014-11-02
• [学会発表] H2 permselective silica membranes prepared by chemical vapor deposition (CVD) and their applications for membrane reactors (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Nakao
  • 学会等名: 10th International Conference on Separation Science and Technology
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 2014-10-31 – 2014-11-01
  • 招待講演
• [学会発表] H2 permselective silica membranes prepared by chemical vapor deposition (CVD) and their applications for membrane reactors (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Nakao
  • 学会等名: 13th International Conference on Inorganic Membranes
  • 発表場所: Brisbane, Australia
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-09
  • 招待講演
• [学会発表] H_2-トルエン分離においてトルエンの脱水の有無がDimethoxydiphenylsilane由来シリカ膜へ及ぼす影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 瀬下ら
  • 学会等名: 化学工学会第78年会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2013-03-17
• [学会発表] Dimethoxydiphenylsilane由来シリカ膜の水蒸気耐性に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 瀬下ら
  • 学会等名: 化学工学会第44回秋季大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] Long-term stability of dimethoxydiphenylsilane-derived silica membrane under H_2-toluene mixture system (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Seshimo, et al
  • 学会等名: The 7th Conference of Aseanian Membrane Society (AMS 7)
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 2012-07-04
• [学会発表] Influence of coexisting aromatic compounds on the H_2-permeselective performance of the silica membrane prepared by the chemical vapor deposition method (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Seshimo, et al
  • 学会等名: The 7th Conference of Aseanian Membrane Society (AMS 7)
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 2012-07-04
• [学会発表] H_2/Toluene共存系におけるDMDPS由来シリカ膜の耐久性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 瀬下ら
  • 学会等名: 日本膜学会第34年会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-05-08
• [学会発表] シリカ系水素分離膜開発の現状と課題
  • 著者名/発表者名: 赤松憲樹
  • 学会等名: 第4回燃料電池関連技術分科会
  • 発表場所: 三重県工業研究所
  • 招待講演
• [図書] エネルギー・化学プロセスにおける膜分離技術 (2014)
  • 著者名/発表者名: 赤松憲樹(分担執筆)
  • 出版者: S&T 出版
• [図書] ここまできた膜分離プロセスー基礎から応用ー (2014)
  • 著者名/発表者名: 赤松憲樹・中尾真一(分担執筆)
  • 出版者: 化学工学会