Fuel窒素の無害化除去法の開発

1994 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 05558072
• 研究種目: 試験研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 環境保全
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 大塚 康夫 東北大学, 反応化学研究所, 助教授 (20091663)
• 研究分担者: 朝見 賢二 大阪市立大学, 工学部, 講師 (80202604) ; 加茂 徹 通産省, 資源環境技術総合研究所, 主任研究員 ; 板垣 省三 日本鋼管(株), 総合材料技術研究所, 主任研究員 ; 佐藤 芳樹 通産省, 資源環境技術総合研究所, 室長 ; KAMO T NIRE,MITI ; Senior Scientist ; SATOH Y NIRE,MITI ; Chief of Hydrocarbon Technology ; ITAGAKI S NKK Corp. ; Senior Scientist
• 研究期間 (年度): 1993 – 1994
• キーワード: Fuel窒素 / 石炭 / 脱窒素 / 鉄微粒子触媒

研究概要

1.鉄触媒の存在下で石炭を単に加熱するだけで、石炭中の窒素の50〜60%を無害なN_2として除去することに成功した。触媒が存在すると、アンモニアやシアン化水素の発生量が減少するとともに、チャー中に残留する窒素量も著しく減少した。この脱窒素反応には、高価な水素が不要であることも判明した。窒素含有モデル炭素の熱処理実験より、鉄微粒子がFuel窒素の固相脱N_2反応を促進することを見いだした。2.水酸化カルシウムを用いる沈殿法により、安価な塩化鉄水溶液からの塩素フリー高分散鉄触媒の製造法を確立した。鉄触媒は石炭上では微細なFeOOH粒子として存在し、FeOOH粒子は熱分解過程で20〜50nmの金属鉄・炭化鉄に還元された。このような鉄微粒子(もしくはクラスター)が石炭の脱窒素反応を促進した。3.熱分解で生成するオイルやタールの収率は、触媒の有無によって大きく変化しなかったが、これらの液状生成物中の窒素含有量は、触媒存在下で小さくなった。触媒の添加により、揮発分窒素量が減少する一方N_2生成量が増加し、揮発分窒素が触媒上で二次的分解を受けてN_2に転化することが示された。モデル実験より、ピロールの分解が、高分散鉄触媒によって著しく促進されることが明らかとなった。4.鉄担持炭の熱分解で得られた固体チャーでは、H/C比が原炭チャーより著しく低下し、結晶化した炭素が生成した。炭素の結晶化と、熱履歴による鉄触媒の分散性の低下により、チャーのガス化反応性と触媒のガス化活性が低下した。チャー中の窒素のファンクショナリティ解析より、熱分解過程では、鉄触媒がピロール環窒素からの脱N_2反応をより選択的に促進していることが明らかとなった。鉄触媒を用いるCO_2ガス化においても、石炭中の窒素の大部分が無害なN_2として除去できることを見い出した。

研究成果

• [文献書誌] Yasuo.Ohtsuka: "Selective conversion of cool nitrogen to N_2 iorth iron" Energy & Fuels. 7. 1095-1096 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Ohtsuka: "Low temperature nitrogen removol from model carbons with wltrafine iron pcrticles" International conference on coal Science. 2. 11-14 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yasuo.Ohtsuka: "Nitrogen removal during atmospleric-pressure pyrohys of brown coal with iron" Fuel. 73. 1093-1097 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Ohtsuka: "Iran catalyzecl nifrogon removal from coal and carbon" Eleventh Annual Interrctional Pittoburgh Coal Conference. I. 224-229 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Ohtsuka: "Effect of ultrafire iron and miheral matter on conversion of nitrgen and corbou during pyroly of coal" Energy & Fuels. 9. 141-147 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Ohtsuka: "Change in nitrogen functionality during iron-catclyzeel nifrogen removal of coal Sclence" Eighth International Conternce on coal. (発表予定). (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yasuo Ohtsuka et al.: "Selective conversion of coal nitrogen to N_2 with iron" Energy & Fuels. 7. 1095-1096 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yasuo Ohtsuka et al.: "Low temperature nitrogen removal from model carbons with ultrafine iron particles" Proc., International Conference on Coal Science. Vol.2. 11-14 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yasuo Ohtsuka et al.: "Nitrogen removal during atmospheric-pressure pyrolysis of brown coal with iron" Fuel. 73. 1093-1097 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Ohtsuka et al.: "Iron catalyzed nitrogen removal from coal and carbon" Proc., the Eleventh Annual International Pittsburgh Coal Conference. Vol.I. 224-229 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Ohtsuka et al.: "Effect of ultrafine iron and mineral matter on conversion of nitrogen and carbon during pyrolysis and gasification of coal" Energy & Fuels. 9. 141-147 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Ohtsuka et al.: "Change in nitrogen functionality during iron-catalyzed nitrogen removal of coal" Proc., the Eighth International Conference on Coal Science. in press. (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より