重質炭素資源の高効率変換のための触媒開発

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02203101
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 真田 雄三 北海道大学, 工学部, 教授 (50109485)
• 研究分担者: 野村 正勝 大阪大学, 工学部, 教授 (10029184) ; 加部 利明 東京農工大学, 工学部, 教授 (50092482) ; 原 孝夫 横浜国立大学, 工学部, 助教授 (10017999) ; 渡部 良久 京都大学, 工学部, 教授 (70025956) ; 藤元 薫 東京大学, 工学部, 助教授 (30011026)
• キーワード: 重質炭素資源 / 触媒 / 変換 / 石炭 / ビチュ-メン / 共処理 / 水素化脱硫 / 液化

研究概要

1.石炭構造中の官能基による水素結合,芳香族構造によるπーπ結合などの非共有結合を切断すれば液化反応特性が向上する可能性を明らかにした。石炭構造単位を架橋している共有結合の切断に有効なFe系複合酸化物触媒を設計した。複合させる担体酸化物の種類により,水素化分解反応に対する触媒性能が大きく変わることを新らかにした。
2.一酸化炭素ー水を水素源として用い,Fe(CO)_5ーイオウを触媒として石炭の液化を行い,純水素を用いた場合と同等以上の極めて高い石炭転換率を実現できた。
3.重質炭素資源熱分解プロセスを開発するため,水素移行能力に優れた褐炭チャ-に鉄触媒を担持すると,アスファルテンを100%分解しつつ留出油が得られた。
4.石炭液化油中に含まれる極性成分の構造解析を行ない,この中に含まれる塩基性油をルテニウム触媒を用いて酸化することにより,高い効率でキノリン酸,シンコメロン酸に転換することができた。
5.CoーMo/Al_2O_3触媒を用いて深度脱硫条件下におけるジベンゾチオフェンの水素化脱硫反応の解析および溶媒の阻害効果を明らかにした。この結果は芳香環の多い成分を含む石炭液化油の脱硫反応に有用な知見となる。
6.NiーMo/Al_2O_3触媒存在下で石炭とアサバスカオイルビチュ-メンとの共処理をおこなった。石炭が適度な熱分解反応性を有し,相乗的水素化能が高い混合物系で,高い液化活性の発現することを明らかにし,併せて高い液化活性を有する系を簡便に予測しうることを示した。

研究成果

• [文献書誌] T.Yokono: "High Temperature ^<13>C n.m.r.Study on Mesophase Pitch" Fuel. 69. 795-798 (1990)
• [文献書誌] 横山 晋: "石炭の高圧水素化分解アスファルテンの化学構造ー重合分子構造ー" 日本化学学会誌. 858-863 (1990)
• [文献書誌] Y.Sanada: "Hydrogen Transfer and NonーCovalent Bonding as Probes of Coal Structure and Reactivity" The 3rd ChinaーJapan Symposium on Coal and C,Chemistry,Proceedings. 7-12 (1990)
• [文献書誌] T.Chiba: "LowーTemperature Atmospheric Pyrolysis of Yallourn Coal in Presence of Selenium Oxide" The 3rd ChinaーJapan Symposium on Coal and C,Chemistry,Proceedings. 155-160 (1990)
• [文献書誌] M.Sasaki: "Charge Transfer Complexes between Coal and Electron Acceptors,Importance of Non Covalent Interaction in Coal Stracture" Proceedings of the 4th Australian Coal Science Conference. 136-142 (1990)
• [文献書誌] T.Umeki: "Characterization of IronーBase Catalysts for Coal Liquefaction by TPD.XAFS and Mossbauer Spectroscopy" Bulletin of the Chemical Society of Japan.
• [文献書誌] Kohjiroh Aimoto: "Transfer Hydrocracking of Heavy Oil and Its Model Compound" Energy & Fuels.
• [文献書誌] 藤元 薫: "水素移行現象を利用する水素化脱硫および水素化分解プロセス" 石油学会第36回研究発表会.
• [文献書誌] Koji Omata: "In Situ Preperation of Ni on Active Carbon Catalyst by CVD Method" Catalysis Letter. 4. 123-125 (1990)
• [文献書誌] Atsushi Ishihara: "FischerーTropsch Synthesis Catalyzed by FeーAlkaline Earth/YーAl_2O_3 Prepared from [NEt_3H][HFe_3(CO)_<11>]" J.Jpn.Petrol.Inst.33. 327-331 (1990)
• [文献書誌] Takeーaki Mitsudo: "FischerーTropsch Synthesis Catalyzed by a YーAluminaーSupported [N(Et)_3H][HFe_3(CO)_<11>]ーAlkali Metal Hydroxide System" I & EC Research. 29. 163-170 (1990)
• [文献書誌] Yoshihisa Watanabe: "Liquefaction of Yallourn Coal with Carbon MonoxideーWater Catalyzed by Fe(CO)_5ーSulfur" Chem.Letters. (1991)
• [文献書誌] 原 孝夫: "石炭系中重質油中の有効成分の化学原料化に関する研究" 石炭科学会議発表論文集. 27. 230-233 (1990)
• [文献書誌] 原 孝夫: "石炭タ-ルからのインド-ルの濃縮分離" 石油学会誌.
• [文献書誌] S.Okuyama: "Hydrogenation Mechanism of Coal Tar Pitch for Carbon Fiber.1.Estimation of Hydrogen Mobility of Coal Tar pitch for High Performance Carbon Fiber Using Trtium Tracer Methods" J.Jpn.Petrol.Inst.33. 181-188 (1990)
• [文献書誌] T.Kabe: "Mechanism of Thermal Dehydrogenation of Hydrotreated Pitch Using Tritium Tracer" Chem.Lett.1235-1238 (1990)
• [文献書誌] T.Kabe: "Estimation of Hydrogen Mobility in Coal Using a Tritium Tracer Method.Hydrogen Exchange Reaction of Coal With Tritiated Water" Chem.Lett.1571-1574 (1990)
• [文献書誌] H.Shono: "Hydrogenation Mechanism of Coal Tar Pitch for Carbon Fiber.2.Hydrogen Transfer Mechanism from Tetralin to Coal Tar Pitch for High Performance Carbon Fiber Using Tritium Tracer Method" J.Jpn.Petrol.lnst.33. 299-303 (1990)
• [文献書誌] 青木 三奈子: "水容液中におけるビロ-ルの光重合の反応機構" 日本化学会誌. 57-62 (1991)
• [文献書誌] T.Kabe: "Tritium as a Tracer in Coal Liquefaction.4.Hydrogen Exchange Reactions between Hydrogen in Coals and Tritiated Hydrogen Molecule" Energy & Fuels.
• [文献書誌] 野村 正勝: "数種の石炭とアサバスカオイルサンドビチュ-メンとのコ-プロセッシング反応" 第27回石炭科学会議発表論文集. 87-90 (1990)
• [文献書誌] Masakatsu Nomura: "Synergistic Effects of Coprocessing Originated from Interactions between Coal and Heavy Oil" 1991 International Conference on Coal Science. (1991)
• [文献書誌] 野村 正勝: "太平洋炭とアサバスカオイルサンドビチュ-メンとのコ-プロセッシング反応ー石炭濃度が相乗的液化活性におよぼす効果ー" 日本化学会第61春季年会. (1991)
• [文献書誌] 野村 正勝: "太平洋炭とアサバスカオイルサンドビチュ-メンとのコ-プロセッシング反応に対する触媒担体の影響" 日本化学会第61春季年会. (1991)
• [文献書誌] 真田 雄三: "地球環境問題の中での石炭の役割" 化学工業社, 6 (1991)
• [文献書誌] T.Hara: "Ruthenium Catalyzed Oxidation of NitrogenーContaining Heteroaromatic Compounds" Elsevier Science Publishers, (1991)
• [文献書誌] T.Hara: "Formation Mechanism of Pyrolysis Tar and Utilization of Tar as Chemicals" Chinese Academy of Science, 569 (1990)