| 研究課題/領域番号 |
14350418
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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 |
反応・分離工学
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
草壁 克己 九州大学, 工学研究院, 助教授 (30153274)
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| 研究分担者 |
諸岡 成治 福岡大学, 工学部, 教授 (60011079)
外輪 健一郎 九州大学, 工学研究院, 助手 (00336009)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2003
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| キーワード | 無機膜 / ゼオライト / 触媒反応 / 触媒 / 脱水素 / ベンゼン / シクロヘキサン / 水素 |
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| 研究概要 |
多孔質α-アルミナ支持管上に水熱合成法によってFAU型ゼオライト膜を合成し、有機化合物の蒸気分離を行った。またFAU型ゼオライト膜を用いた膜型反応器によりシクロヘキサンの脱水素反応を行った。これらの成果を基に膜型反応器のモデル化を行い、その反応シミュレーションにより反応分離挙動を検討した。
FAU型ゼオライト膜について、ベンゼンと炭素数が4から7までの種々の飽和炭化水素との混合物の蒸気分離を行った。単成分の透過ではシクロヘキサンに比べてベンゼンの透過速度は小さいが、ベンゼンとシクロヘキサンの混合物の蒸気分離では、ベンゼンがFAU型ゼオライトに吸着して空孔内をほぼ完全に占有し、シクロヘキサンの拡散を阻害するので、ベンゼンが優先的に透過することを明らかにした。またシクロヘキサン以外の飽和炭化水素とベンゼンとの分離について同様の結果が得られた。
膜型反応器の分離膜としてゼオライト膜を用い、シクロヘキサンの脱水素反応を行った。粒状の白金担持アルミナ触媒を充填した膜型反応器では、反応場からベンゼンと水素を選択的に除去できるので、熱力学的平衡値を越えるシクロヘキサンの反応率となった。
膜型反応器によるシクロヘキサンの脱水素反応について、押し出し流れおよび等温操作条件を仮定して導出した反応器モデルを用いて数値計算を行い、膜型反応器の反応・分離挙動について検討した。シクロヘキサンの反応率の計算値が実測値と一致し、また、数値計算の結果からFAU型ゼオライト膜を用いた膜型反応器は触媒のコーキング抑制に有効であることを明らかにした。
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