水素化脱硫・脱窒素反応を主体とする分子反応工学

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07242225
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 永井 正敏 東京農工大学, 大学院・生物システム応用科学研究科, 助教授 (20111635)
• 研究分担者: 馬 光輝 東京農工大学, 工学部, 助手 (90262245) ; 磯 守 東京農工大学, 工学部, 講師 (60184587) ; 尾見 信三 東京農工大学, 大学院・生物システム応用科学研究科, 教授 (70016393)
• キーワード: 水素化脱硫 / 水素化脱窒素 / 窒化モリブデン / アルミナ担体 / 昇温脱離法

研究概要

水素化脱窒素反応(HDN)は水素化精製の重要なプロセスであり、一般的に担持モリブデン系触媒が用いらている。本研究では、このアルミナ担持モリブデン窒化物を様々な窒化条件(圧力、温度、流量)で調製し、カルバゾールのHDNに対する活性と触媒粒子内外の拡散の影響を検討した。また、各触媒の活性を形成されたモリブデン窒化物種の窒化条件による変化を検討した。
カルバゾールのHDN活性(TOF)は活性金属Moが生成する900℃窒化触媒が最大で、700℃窒化触媒(γ-Mo_2Nが主表面種),500℃窒化・還元触媒(MoO_2)の順で低下した。
触媒粒子内外の拡散の影響を評価するために、二つの異なる粒子径(da1=1.27mm、da2=0.605mm)を用いてカルバゾールのHDN反応を行った。本反応では、粒子径の比d_<a2>/d_<a1>(=r_<a1>/r_<a2>)は0.48となる。r_1/r_2は反応温度300℃で0.98、340℃で1.00、360℃で1.01であった。触媒粒子間物質移動律速であると仮定した場合(HDN反応速度は触媒の粒子径に反比例)比は0.48となることから、本実験条件ではHDN速度の比は粒子径とは無関係であることが示され、従って、粒子外物質移動は無視し得る。次に細孔内拡散の影響をMadonとBoudartの手法に従って評価した。カルバゾールのHDN速度と表面活性モリブデン種の濃度の関係から、4種類の500℃処理触媒(NH_3流量4l/h,15l/h,NH_3圧5atm,H_215l/h還元)の活性モリブデン濃度とHDN速度は傾き1の直線関係を示し(物質移動,無視)、細孔内拡散の影響は認められない。また、700℃および900℃窒化触媒はこの直線上には載らなかった。これはXPS,XRD,昇温脱離実験の結果から、700℃,900℃で窒化処理した触媒上には500℃(MoO_2)とは異なるモリブデン種(MoO_2NとMo金属)が存在しているためであり、触媒粒子内の拡散による影響ではないと考えている。

研究成果

• [文献書誌] 宮尾敏広,穴倉勲,松岡正邦,永井正敏: "アルミナ担持窒化モリブラデンの調製" 石油学会誌. 39(5月号掲載予定). (1996)
• [文献書誌] 永井正敏,岸田浩司,尾見信三: "塩化タングステンを原料とした窒化タングステン薄膜の減圧熱CVD合成" 日本化学会誌. 1996(4月号掲載予定). (1996)
• [文献書誌] M.Nagai,S.Omi: "Preparation,Surface and Catalytic Properties of Molybdenum Nitrides" J.Jpn.Petrol.Inst. 38(6). 363-373 (1995)
• [文献書誌] 宮尾敏広,穴倉勲,松岡石邦,永井正敏: "CVD法による担持炭化モリブデン触媒の調製とCO_2水素化活性" 化学工学論文集. 21(6). 1070-1076 (1995)
• [文献書誌] 永井正敏: "CVD法による触媒調製" ケミカルエンジニアリング. 40(6). 457-462 (1995)
• [文献書誌] M.Nagai,T.Kusagaya,A.Miyata,S.Omi: "TPR and FTIR Study of Nitrided Molybdena-Alumina Catalyst" Bull.Soc.Chim.Belg.104(4-5). 311-316 (1995)
• [文献書誌] 宮田陽,尾見信三,永井正敏: "窒化モリブデン触媒によるカルバゾールの水素化脱窒素反応" 石油学会誌. 38(4). 251-257 (1995)
• [文献書誌] M.Nagai: "The Promoting Effect of Aeridine on Hydrodesulfurization of Dibenzothiophene over MiMo and CoMo Catalysts" J.Japan.Petrol.Inst.38(1). 52-56 (1995)
• [文献書誌] 尾見信三,馬光輝: "単分散高分子ミクロフェアの合成と応用" 化学工学. 59(3). 161-164 (1995)
• [文献書誌] S.Omi,K.Katami,M.Iso,T.Taguchi,K.Kaneko: "Synthesis and application of porous SPG(Shirasu Porous Glass)microspheres" Macromolecular Symposia. 92. 309-320 (1995)
• [文献書誌] 磯守: "高分子微粒子の複合化-高分子ラテックスとマイクロカプセル" 高分子加工. 45(2). 57-62 (1996)
• [文献書誌] M.Nagai,A.Miyata,T.Kusagaya,S.Omi: "The Chemistry of Tranaition Metal Carbides and Nitrides,ed by S.T.Oyama" Chapman & Hall,New York, 534(327-344) (1996)