| 研究課題/領域番号 |
09450281
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
新井 邦夫 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10005457)
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| 研究分担者 |
阿尻 雅文 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60182995)
LEE Jr. Smit 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60261583)
猪股 宏 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10168479)
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| キーワード | 超臨界水 / 部分酸化 / n-ヘキサデカン / メタン / シフト反応 / カルバゾール / 触媒 |
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| 研究概要 |
超臨界水を反応溶媒とした重質油の部分酸化・Water-Gas Shift(WG)反応(CO+H_2O→CO_2+H_2)を介した一段での水素発生+重質油水添改質プロセスの開発を進めている。本研究ではそのための基礎研究を行った。
1) 超臨界水中でのn-ヘキサデカン部分酸化反応の検討
回分式反応装置を用い、温度400℃における超臨界水中で重質油のモデル化合物であるn-ヘキサデカン(n-C_<16>)の部分酸化実験を行い、CO生成選択性に及ぼす水密度の影響について検討を行った。その結果、水密度の増大にともないCO生成選択性が高くなった。
2) 超臨界水中でのメタン部分酸化反応の検討高圧メタンの導入が可能な流通式装置を用い、温度380〜400℃、圧力10〜25MPaの超臨界水中で、炭化水素の部分酸化反応の反応機構の解明を目的としてメタンの部分酸化反応を検討した。その結果、低転化率ほどメタノールおよびCOの生成選択制が高いこと、また圧力が高い(高水密度)ほど、これらの化合物の選択性は高くなった。
3) COの導入による触媒水素化反応に関する解析回分式反応装置により、温度400℃の超臨界水中でカルバゾールの触媒水素化脱窒素反応を行い、本反応に及ぼすWGS反応の寄与について検討を行った。超臨界水+H2系の結果を超臨界水+CO系の結果と比較した。いずれの場合でも水素化脱窒素化合物としてシクロペンチル-メチル-シクロヘキサン、ベンジル-シクロペンチル、シクロへキシル-ベンゼンなどが得られており、水素化脱窒素反応が進行していることがわかり、超臨界水+H_2系と超臨界水+CO系でほぼ同程度の反応速度が得られた。
また回分式反応装置により、温度400〜450℃の超臨界水中で常圧残油の触媒水素化改質反応を行い、本反応に及ぼすWGS反応の寄与について検討を行った。カルバゾールの場合と同様、超臨界水+H_2系の結果を超臨界水+CO系の結果と比較した。いずれの場合でもH_2Sが生成し、水素化脱硫反応が進行していることがわかり、超臨界水+H_2系と超臨界水+CO系でほぼ同程度の反応速度が得られた。
以上の結果は、超臨界水中での部分酸化・シフト反応を介した水素化の手法が新たな炭化水素の水素化法としての有効性を示している。
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