| 研究概要 |
我が国では、エネルギー安定供給の確保、地球温暖化防止等への対応等含め、さらなるエネルギーの高効率利用を促進する必要がある。新たなエネルギー利用のプロセスとして、ジメチルエーテルの水蒸気改質を用いて排熱のエネルギーを燃料として回収するプロセスを提案した。
DMEを用いて排熱を燃料として回収するシステムを設計するためには、2点の課題がある。
・回収する排熱のエネルギーで改質が可能な触媒の使用
・熱交換器を含めた改質反応器を最適な設計
本研究では改質反応速度式を実験により測定した。また得られた反応速度式を用いて装置の基本的な設計をし、提案システムの実現可能性についての検討を行った。
DMEの反応速度式は充填層型の反応器を用いて測定される。反応管は内径10mmの石英管を用いて作成した。触媒はJFE技研提供の銅系触媒、粒径約30μmを使用した。反応物はマスフローコントローラー、シリンジポンプによって流量を調整されたのち、充填層を通過し、ガスクロマトグラフにより成分分析が行われる。なお、入り口、出口流量は石鹸膜流量計で測定した。また、触媒の前処理として、反応管を573Kに保持し、約2時間、水素を20ml/minで流通させた。
実験の結果,DME転化率、水素選択率ともW/Fの増加に伴い上昇することがわかる。また水素選択率は転化したDMEが水素に転化した割合であるが、DME転化率に対して水素選択率はより速く100%に達することがわかった。つまりDMEの加水分解を経て生成したメタノールは速やかに反応する。よってDMEの水蒸気改質はDMEの加水分解反応が律速段階の反応であると考えられた.さらに,反応速度は活性化エネルギー;200kJ/mol,頻度因子;1.0×10^<-16>,DME反応次数;0.5,H2O反応次数;0.1のそれぞれの係数で表現できることを明らかとした.
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