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Simultaneous organic matter synthesis and absorbent regeneration by hydrothermal treatment of alkali bicarbonate as a CO2 absorbent

水热处理碱式碳酸氢盐作为 CO2 吸收剂同时进行有机物合成和吸收剂再生

基本信息

批准号：
21K04768
负责人：
高橋伸英
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、アルカリ炭酸塩水溶液を用いたCO2の化学吸収法において、CO2を吸収した吸収液を高温高圧下で直接水熱処理することによりギ酸などの有機化合物へ変換するプロセスを提案する。1年目は主な有機化合物としてギ酸を対象とし、ギ酸生成に対する反応条件の調査を行った。しかし、ギ酸は燃料電池の燃料としての利用などが想定されるが、用途は限定的であり、水溶液中からの分離も容易ではない。一方で、メタノールは用途も広いため、利用価値が高い。そこで、今年度はメタノールを主要な目標生成物質の一つとして考え、メタノールを水熱条件下で生成する反応条件を調査した。既往の研究により、同様の水熱条件下で溶媒に塩酸水溶液を用いることによりメタノールを生成した報告があったが、高温高圧条件下で塩酸を使用することは装置の腐食を引き起こし、反応生成物の取り出しの際にも注意を要する。そこで、塩酸に代わる酸として固体酸に注目し、ゼオライト触媒であるHZSM-5を使用し、メタノール生成への影響を調査した。さらに、Cu/ZnO系触媒がメタノール合成によく使用されていることから、触媒にCu、還元剤にZnを使用することとした。ステンレス反応管に、CO2源としてKHCO3、触媒としてCu粉末、還元剤としてZn粉末、溶媒として蒸留水を封入し、電気管状炉内で反応温度250℃、反応時間0~4時間で実験を行った。その結果、ギ酸収率は4時間まで反応時間とともに増加し、最高で41.1%に達した。一方、メタノール収率は反応時間によらず1％以下でほぼ一定であった。また、ガス回収部を取り付けて実験を行った際に、DMEが生成していることが確認された。DMEはメタノールの脱水により生成すると考えられるため、検出されたよりも多くのメタノールが生成している可能性がある。しかし、水熱条件下ではギ酸が主生成物であることは確定的であると結論付けられた。

In this study, the chemical absorption method of CO2 in aqueous solution of carbon dioxide, the absorption method of CO2 and the direct hydrothermal treatment method of organic compounds in aqueous solution of carbon dioxide at high temperature and high pressure were proposed. In the first year, the main organic compounds and acid reaction conditions were investigated. The use of sulfuric acid as fuel for fuel cells is easy to determine, the use is limited, and the separation is easy in aqueous solution. One side, the other side. This year, we investigated the reaction conditions for the formation of main target substances under hydrothermal conditions. Previous studies on the use of aqueous solutions of sulfuric acid in solvents under the same hydrothermal conditions reported that the use of sulfuric acid under high temperature and high pressure conditions required attention to the extraction of corrosion products To investigate the effect of HZSM-5 on the production of solid acids Cu/ZnO catalyst is used in the synthesis process. The reaction temperature is 250℃ and the reaction time is 0~4 hours in the electric tubular furnace. The results showed that the acid yield increased from 4.0% to 41.1% in the second half of the year. A party, a party. When you get back to the office, you can confirm that you're there. The possibility of dehydration in DME is discussed. Under hydrothermal conditions, the main product of acid is determined.