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2012 年度 実績報告書

触媒相状態検知素子をもつ三相分離型フローリアクターシステムの設計

研究課題

研究課題/領域番号 22560756
研究機関東京工業大学

研究代表者

松本 秀行  東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (90313345)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワード化学工学 / モニタリング / 触媒・化学プロセス / 相間移動触媒 / 交流電界操作
研究概要

平成24年度はまず、反応溶液供給の周期的変動操作が触媒相界面の変動に及ぼす影響をCFDシミュレーションによって検討したところ、操作可能な実験条件では顕著な界面変動や圧力変動の傾向が見られなかった。そこで、種々のプロセス操作、触媒相の状態と反応性との間の関係に着目し、触媒としてポリエチレングリコールを用いた安息香酸フェニル生成実験を行うことで、触媒相の状態変化のモニタリングを効率よく行うための操作法ならびに操作条件について、以下の知見が得られた。
(1)触媒相の層構造と反応性との間の関係解析
反応操作前のフローインジェクション操作を用いた3相形成プロセスにおいて、2流体の供給操作条件によって異なる層構造を有する触媒相の形成挙動が見られた。さらに、攪拌レイノルズ数が約3250の攪拌条件下で行った回分式反応プロセス実験においては、触媒相の層構造の差異が塩化ベンゾイル消失反応挙動へ及ぼす影響は小さく、水酸化カリウム水溶液の濃度が高い条件の方が高い転化率が見られた。また、流通式反応プロセス実験においては、回分式反応プロセスに比べて触媒相界面の変動は小さく、2層構造の触媒相は低い転化率を示すという反応挙動が見られた。
(2) 交流電界操作下で形成された触媒相の反応挙動解析
触媒相の物性分析の結果、触媒相中の水分量ついては交流電界操作適用の有無に差異は見られなかった。しかし、交流電界操作を適用することで、より低い粘性の触媒相が形成されることがわかった。さらに、回分式反応プロセス実験において、交流電界操作の適用によって安息香酸フェニルの生成量(目的生成物の選択率)の向上が見られた。反応速度論的アプローチに基づく安息香酸フェニルの生成過程の解析を行った結果、交流電界操作適用による触媒相の状態変化が有機相-触媒相間の生成物の移動速度の向上に関係づけられると推察された。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] プロセス変数間の構造解析とシミュレーション手順に基づく知識構造の抽出2013

    • 著者名/発表者名
      猪子寛司,松本秀行,吉川史郎,黒田千秋
    • 雑誌名

      化学工学論文集

      巻: 39 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic Analysis of Liquid-Liquid Parallel Flows in Micro Slit Using Pressure Measurement2012

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Matsumoto, Chiaki Kuroda, Shiro Yoshikawa, Tamaki Marumo
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Engineering of Japan

      巻: 45 ページ: 74-81

    • 査読あり
  • [学会発表] Dynamic Modeling and Simulation for Sustainability of Reactor Systems2013

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Matsumoto
    • 学会等名
      The 6th International Conference on Process Systems Engineering PSE ASIA 2013
    • 発表場所
      Kuala Lumpur, Malaysia
    • 年月日
      20130625-20130627
    • 招待講演
  • [学会発表] 交流電場を用いた相間移動触媒反応プロセスの強化を目指したマルチフィジクス解析へのシステムズアプローチ2013

    • 著者名/発表者名
      松本秀行,バハルディン マグフリ,黒田千秋
    • 学会等名
      第18回計算工学講演会
    • 発表場所
      東京大学 生産技術研究所(東京都)
    • 年月日
      20130619-20130621
  • [学会発表] 液-液-液系三相分離促進のための交流電界操作が触媒相の反応挙動に及ぼす影響2013

    • 著者名/発表者名
      小澤康平, 松本秀行, 黒田千秋
    • 学会等名
      化学工学会第78年会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス(大阪府)
    • 年月日
      20130317-20130319
  • [学会発表] A Genetic Algorithm Based Optimization Framework for Reactive Distillation Process Design2012

    • 著者名/発表者名
      Lim Kai Tun, Hideyuki Matsumoto, Keigo Matsuda, Chiaki Kuroda
    • 学会等名
      International Workshop on Process Intensification 2012 (IWPI2012)
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      20121108-20121109
  • [学会発表] エマルションを利用した液膜分離法における層形成挙動の解析2012

    • 著者名/発表者名
      安居晃樹, 松本秀行, 黒田千秋
    • 学会等名
      化学工学会第44回秋季大会
    • 発表場所
      東北大学 川内北キャンパス(宮城県)
    • 年月日
      20120919-20120921
  • [学会発表] 旋回噴流操作による液-液系二相界面変動の動画像解析2012

    • 著者名/発表者名
      榎本将樹, 松本秀行, 黒田千秋
    • 学会等名
      化学工学会関東支部横浜大会
    • 発表場所
      横浜国立大学 理工学部(神奈川県)
    • 年月日
      20120830-20120831
  • [学会発表] Process Analysis of Rotary-Type Solar Reactor for Hydrogen Production Systems2012

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Matsumoto, Hirotaka Mashimo, Chiaki Kuroda
    • 学会等名
      The 22nd European Symposium on Computer Aided Process Engineering (ESCAPE 22)
    • 発表場所
      London, UK
    • 年月日
      20120618-20120620
  • [学会発表] Modelicaモデリング言語を用いたロータリー型太陽反応装置の動的モデリング手法の検討

    • 著者名/発表者名
      松本秀行, 黒田千秋
    • 学会等名
      日本機械学会産業・化学機械と安全部門講演会
    • 発表場所
      東京工業大学 大岡山キャンパス(東京都)
  • [備考] 東京工業大学大学院理工学研究科化学工学専攻松本秀行研究室

    • URL

      http://www.chemeng.titech.ac.jp/~cps/hm/index.html

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公開日: 2014-07-24  

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