重質炭素資源の高効率変換のための触媒開発

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03203101
• 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.石炭中のCーC,CーN結合の切断には,Ni/Al_2O_3とNi/SiO_2が高い活性を有していること,Sの添加により,CーCの切断と水素化の起こる割合を制御出来ることを見出した。電子受容体をド-プした石炭のESRスペクトルの線型の変化から,石炭構造中の非共有結合の寄与が明らかになった。酸化セレン処理した石炭の液化反応が加速されることを見出した。
2.亜瀝青炭を高温の水素で処理して得たチャ-に鉄を担持した触媒は,残油の分解に於てコ-クをほとんど生成すず,飽和分に富んだ分解油を与えた。
3.新しく開発したFe(CO)_5/硫黄系を触媒前駆体として用い,石炭の液化を検討した。その結果,水素ガスを用いた場合を上回る液化収率を実現した。この結果は,最も廉価な水素源である合成ガスー水系を水素源とする液化に道を開くものである。
4.石炭系塩基性油中に含まれる多環芳香族化合物を,ルテニウム触媒の存在下に酸化し,転換効率80%以上の高収率で種々のピリジンーoージカルボン酸類へ改質することができた。
5.軽油深度脱硫について検討した。ジベンゾチオフェンの水素化脱硫反応に高活性を示すMo(CO)_6ーNEt_3ーEtSH/Al_2O_3系触媒に,Co_2(CO)_8を添加した系が高い活性を示した。併せて脱硫反応速度の解析を行った。
6.共処理反応において高転化率を達成するための重質油の要件として,水素シャトリング能や粘度の重要性を明らかにした。また,共処理反応に対する高性能触媒として,クラッキング能の高いNiCl_2ーLiClーKClを石炭に含浸担持させ,さらに,水素化能の高いNiMo/Al_2O_3を共存させると,ガス発生が押さえられ,各々を単独で使用した時よりも一層高い軽質油収率が得られることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Masahide Sasaki: "Charge Transfer and Hydrogen Transfer in Polyaromatic Hydrocarbons -Probes Their Structure and Reactivity-" J.Japan Petroleum Instsitute. 34. 218-233 (1991)
• [文献書誌] 佐々木 正秀: "石炭の非共有結合構造" 燃料協会誌. 70. 790-801 (1991)
• [文献書誌] 相本 康次郎: "Transfer Hydrocracking of Heavy Oil and Its Model Compound" Energy & Fuels. 5. 739-744 (1991)
• [文献書誌] 野崎 隆生: "Coal Char Gasification under pressurized CO_2 Atmosphere" Fuel. 71. 349-350 (1992)
• [文献書誌] 藤元 薫: "Transfer Hydrocracking of Heavy Oil by Metalーsupported Active Coal" Ind.& Eng.Chem.Research.
• [文献書誌] 相本 康次郎: "Solid Catalyzed Transfer Hydrocracking of residual Oil" Proceedings of the International Conference on Petroleum Reforming and Petrochemical Proceeding. 1. 266-272 (1991)
• [文献書誌] 相本 康次郎: "置換多環芳香族炭化水素の選択的水素化分解反応" 口頭発表(第20回石油化学討論会). (1990)
• [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" 口頭発表(第34回石油学会年会). (1991)
• [文献書誌] T.Hara: "Ruthenium Catalyzed Oxidation of Nitrogen-Containing Heteroaromatie Compounds" Studies in Surface Science and Catalysis,. 66. 129-136 (1991)
• [文献書誌] Toshiaki Kabe: "Effects of Solvents in Deep Desulfurization of Benzothiophene and Dibenzothiophene" Chemistry Letters. 2233-2236 (1991)
• [文献書誌] Toshiaki Kabe: "Tritium as a Tracer in Coal Liquefaction.1.Hydrogen Mobility of Tetralin under Coal Liquefaction Conditions." Industrial & Engineering Chemistry Research. 30. 1755-1759 (1991)
• [文献書誌] Toshiaki Kabe: "Tritium as a tracer in Coal Liquefaction.4.Hydrogen-Exchange Reactions between Hydrogen in Coals and Tritiated Hydrogen Molecule." Energy & Fuels. 5. 459-463 (1991)
• [文献書誌] Xiangsheng Wang: "Hydrogenation Mechanism of Coal Tar Pitch for carbon Fiber.3.Effects of Hydrotreatment on Pyrolysis Reactivity of Each Component in Coal Tar Pitch for high Performance Carbon Fiber." Journal of Japan Petroleum Institute. 34. 314-321 (1991)
• [文献書誌] Hitoaki Shono: "Characterization of Pitch-based Carbon Fibers.1.Carbonization Behavior of Stabilized Mesophase Pitch Fibers." Journal of Japan Petroleum Institute. 34. 510-517 (3491)
• [文献書誌] 青木 三奈子: "水溶液中におけるピロ-ルの光重合の反応機構。" 日本化学会誌. 57-62 (1991)
• [文献書誌] Masakatu Nomura: "Synergistic Effects of Coprocessing Originated from Interactions between Coal and Heavy oil" 1991 Int.Conf.Coal Sci.770-773 (1991)
• [文献書誌] 野村 正勝: "コ-プロセッシング反応において相乗的液化活性が発現する要因" 第28回石炭科学会議(燃料協会). 93-96 (1991)
• [文献書誌] 野村 正勝: "多元系溶融塩触媒とアルミナ担持NiーMo触媒共存下でのコ-プロセッシング反応" 日本化学会第63春季年会. (1992)
• [文献書誌] Masakatu Nomura: "An Important Factor Affecting Synergism on Coprocessing of Taiheiyo Coal with Athabasca Oil Sand Bitumen" Fuel process.Technol.
• [文献書誌] Yoshihisa Watanabe,: "Fe(CO)5/Sulfur-Catalyzed Coal Liquefaction Using H_2O-CO as a Hydrogen Source" Chem.Letters. 1992. 111-114 (1992)
• [文献書誌] 真田 雄三,鈴木 基之,藤元 薫(編集): "活性炭" 講談社サイエンティフィック, 284 (1992)
• [文献書誌] 真田 雄三(編集): "活性炭" 講談社サイエンティフィック, 284 (1992)
• [文献書誌] T.Hara: "Formation Mechanism of Pyrolysis Tar and Utilization of Tar as Chemicals" Conference Proceedings,published by Chinese Academy of Science, 97-102(569) (1990)