高温・高圧下での触媒反応のためのマイクロリアクターの開発

高温高压催化反应微反应器的研制

• 批准号: 16656243
• 负责人: 五十嵐 哲
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Kogakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16656243/
• 关键词: マイクロリアクター; 高温高圧触媒反応; 水蒸気改質; 水素製造

本研究は、現在ほとんど開発例がない高温・高圧下での触媒反応のためのマイクロリアクターの開発を目的とした。具体的には、現在盛んに開発が行なわれている〜300℃、常圧の反応条件で用いるマイクロリアクターに代えて、代表的な伝熱律速かつ物質移動律速反応である水素製造のための天然ガスの水蒸気改質のために、〜600℃、〜30atmの反応条件で用いる高温・高圧マイクロリアクターを製作することを目的とした。結果は、以下のように要約できる。(1)困難が予想された圧力シール法と反応器下流の高圧水トラップ法について注意を払っていくつかの高圧マイクロリアクターを試作した結果、メタンの水蒸気改質のために500℃、20atmの反応条件で、また粒状の10mgオーダーの触媒量での性能評価が可能な高圧マイクロリアクターを開発した。(2)Ru/ZrO_2触媒を用いて性能試験を行なったところ、C, H, O基準の物質収支が100±5%で生成ガス組成と計算で求めた平衡ガス組成がほぼ一致したことから、高圧マイクロリアクターの健全性を確認した。(3)反応時間因子(W/F)が一定の条件で触媒粒径を250〜500μmから125〜250μmにして性能試験を行ったところ、およそ30mg以上でほぼ同様のメタン転化率が得られたが、20mg以下では転化率が低いことから、30mg以上で境膜拡散の影響が回避できることがわかった。今後は、マイクロリアクターの長所を最大限に発揮するために、境膜拡散の影響について理論解析を行なうとともに、構造体触媒としてのプレート触媒反応器の開発を続行する予定である。

This study aims to develop catalyst reaction under high temperature and high pressure. The specific conditions for the development of water production and the modification of water vapor quality at ~ 600 ℃ and ~ 30atm are high temperature, high pressure and reaction conditions. The result is that the following offers are made. (1)It is difficult to predict the performance evaluation of the high pressure water vapor purification method and the high pressure water vapor purification method downstream of the reactor. The test results show that the performance evaluation of the granular catalyst amount of 10mg at 500℃ and 20atm is possible to develop the high pressure water vapor purification method. (2)Ru/ZrO_2 catalyst used in the performance test to determine the composition of 100± 5%, C, H, O reference substances, to determine the composition of 100±5%, to determine the integrity of 100±5%, C, H, O reference substances (3)Under certain conditions, the reaction time factor (W/F) is 250 ~ 500μm, 125 ~ 250μm, 30mg or more, the reaction rate is low, 20mg or less, 30 mg or more, and the influence of film dispersion is avoided. In the future, the maximum development of the catalyst will be determined by theoretical analysis of the influence of environmental film dispersion.