| 研究課題/領域番号 |
02650594
|
|---|
| 研究種目 |
一般研究(C)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 研究分野 |
工業物理化学・複合材料
|
|---|
| 研究機関 | 早稲田大学 |
|---|
研究代表者 |
菊地 英一 早稲田大学, 理工学部, 教授 (90063734)
|
|---|
| 研究分担者 |
伊藤 宏行 早稲田大学, 理工学部, 助手 (00213083)
松田 剛 早稲田大学, 理工学部, 講師 (10199804)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
1990 – 1991
|
| キーワード | パラジウム / 無機多孔質膜 / メンブレンリアクター / 水素 / 脱水素 / 環化脱水素 / プロパン / イソブタン |
|---|
| 研究概要 |
多孔質アルミナの表面上にパラジウム薄膜を担持した複合膜を分離膜として組み込んだメンブレンリアクターのエチルベンゼンの脱水素、プロパンの環化脱水素及びイソブタンの脱水素反応への適用を検討した。これらの反応は吸熱反応であるため、十分に高い転化率を得るには熱力学的に高い反応温度が必要である。しかし、メンブレンリアクターを適用すると生成した水素が反応系外に除法されるため低温でも十分に高い転化率が得られることが明かとなった。また、生成した水素を反応系から除去することにより水素化分解や水素異性化などの副反応が抑制された。このため、プロパンの環化脱水素反応ではこれまでにない高い芳香族収率が得られ、またイソブタンの脱水素では100%の選択率でイソブテンが得られた。
イソブタンの脱水素反応においては通常の反応形式では白金系触媒が最も高い活性を示したが、メンブレンリアクターを用いた場合にはクロミア・アルミナ触媒が最も高活性であった。これはメンブレンリアクターでは反応系内がオレフィンリッチになるため白金触媒上で炭素析出が起きやすくなるためと考察した。しかし、白金触媒にすずを添加すると炭素析出が水素化分解等が抑制され、脱水素活性が増加することがわかった。このすずの効果は通常の反応器ではみられなかった。このように、メンブレンリアクターを用いた場合には通常の反応器とは異なる触媒の開発が必要であることを明かにした。
イソブタンの脱水素反応では分離膜の水素透過能は反応初期に急激に低下したが、その後一定となった。系内の水素分圧とイソブテン収率の関係を検討したところ、反応は平衡に達していないことが示された。このことから、分離膜は反応中に劣化するがその水素透過速度は十分に大きく、より高い活性を有する触媒の関発が必要であることが示された。
|
