| 研究課題/領域番号 |
09450281
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
化学工学一般
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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)
SMITH Richar 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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| 研究期間 (年度) |
1997 – 1998
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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 / ナフタレン / カルバゾール / 触媒 |
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| 研究概要 |
本研究では、超臨界水を反応溶媒とした重質油の部分酸化・Water-Gas Shift(WGS)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のための基礎研究を行った。
1) 超臨界水中での炭化水素の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。
流通式装置を用い、温度400℃でのメタノールの部分酸化反応実験を行ったところ、滞在時間が5.7秒および水密度が0.35g/ccにおいてCO選択率が60%となった。また、流通式装置を用い、温度380〜400℃、圧力10〜25MPaの超臨界水中で、メタンの部分酸化反応を検討した結果、低転化率ほどメタノールおよびCOの生成選択制がくなり、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。
2) Water-Gas Shift反応速度の測定
流通式装置を用い、温度380〜400℃、圧力10〜30MPaの超臨界水中で、WGS反応速度の測定を行った結果、水の臨界点近傍において反応速度が特異的に変化し、また水密度の増大にともない反応速度が若干増大した。
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℃の超臨界水中でナフタレンおよびカルバゾールの触媒水素化反応を行い、本反応に及ぼすWGS反応の寄与について、超臨界水+H_2系の結果を超臨界水+CO系の結果と比較することで検討した。ナフタレンおよびカルバゾールとも、いずれの雰囲気下においても水素化反応が進行し、超臨界水+H_2系と超臨界水+CO系では、超臨界水+CO系の方が高い水素化活性を示した。また、超臨界水+CO_2+H_2系でも超臨界水+H_2系に比べて高い水素化活性が得られ、WGS反応を介することでより高い水素化活性が得られることが示唆された。
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。上述同様、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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