2010 Fiscal Year Annual Research Report

固体触媒によるプロパン酸化脱水素反応の完全酸化抑制に対する装置工学的アプローチ

Research Project

Project/Area Number	21656210
Research Institution	The University of Tokushima
Principal Investigator	杉山茂徳島大学, 大学院・ソシオテクノサイエンス研究部, 教授 (70175404)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	外輪健一郎徳島大学, 大学院・ソシオテクノサイエンス研究部, 准教授 (00336009)
Keywords	触媒反応 / マイクロリアクタ / プロパン / 酸化脱水素 / プロピレン / ストロンチウム水酸アパタイト / マグネシウムモリブデート
Research Abstract	昨年度、常圧固定床流通式反応器を用いてプロパンからプロピレンへの接触酸化脱水素反応に高活性と示すと言われていたマグネシウムバナデート(MgVO)と低活性と言われていたカルシウム水酸アパタイト(CaHAp)をマイクロリアクタに用いたところ、MgVOは著しく低い活性を示したが、CaHApは従来の1/1000の触媒量を充填したにもかからず、これまで報告されていた最高の触媒活性を超える活性を示した。この原因として、格子酸素の移動度が高いMgVOよりも格子酸素の移動度が低いCaHApの方がマイクロリアクタでは高活性を示すと考えた。そこで、本年度はCaHApのCaをSrに変えたストロンチウム水酸アパタイト(SrHAp)とMgVOよりも格子酸素の移動度は小さいにもかかわらず本反応に高活性を示すマグネシウムモリブデート(MgMoO)をマイクロリアクタに充填し活性を検討した。様々な反応条件で検討したが、SrHApおよびMgMoOの両触媒ともプロピレンの生成能が見られず、部分酸化生成物であるCOの生成が観測され、特にSrHApではプロパンの分解を示すメタンやエチレンの生成が少量であるが確認された。SrHApは、常圧固定床流通式反応器を用いた場合メタンの酸化カップリングでCOを選択的に与える触媒であることが知られており、マイクロリアクタにおいても同様な性質が反映されていると思われる。今年度検討したMgMoOは昨年度検討したMgVOほど格子酸素の移動度は早くないが触媒表面上の酸素の移動はかなり早いことが知られている。また、SrHApはCaHApに比較し、触媒内のOH基からの水素の脱離が早く、水素の付いていない酸素が表れやすい状況にある。したがって、通常の酸化物触媒では格子酸素の移動度、また水酸アパタイトにおいてはOH基の性質を基盤に考えマイクロリアクタに相応しい触媒を選択する必要があることが明らかになった。