メタンから水素と芳香族化合物を誘導するための触媒複合反応場の設計

甲烷制氢和芳香族化合物催化复合反应场的设计

• 批准号: 17656258
• 负责人: 田川 智彦
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17656258/
• 关键词: メタン脱水素芳香族化; 反応分離; PSA反応器; Mo-ZSM5触媒; 水素吸蔵チタン; 非定常操作; シミュレーション; モデル化; メタン有効利用; 脱水素反応; 芳香族化反応; Mo-ZSM5; チタン粉末; 水素吸蔵

前年度までに触媒種と水素吸蔵メディアについて触媒複合場構築のための実験的スクリーニングを行った。この結果をもとに、モリブデンを担持したH-ZSM-5触媒と水素吸蔵メディアである金属チタンを複合化させた反応場について、周期操作反応場である圧力スイング(PSA)反応器のモデルを構築し、メタン脱水素芳香族化反応のシミュレーションを行った。等温条件で、栓流を仮定した1次元モデルで、脱水素芳香族化反応(触媒反応)と水素の吸蔵(または脱着)が同時に起こることを仮定して物質収支をとり、この基礎式を市販ソルバーで計算した。反応速度式は文献値をもとにして設定し、水素の吸蔵速度と脱着速度は、実験条件に対応した希薄水素を用い、熱重量分析法を用いて実験的に求めた。標準反応条件での実験により明らかとなった本反応の促進効果が、シミュレーションで再現できることを確認した。この手法を用いて条件を変えた計算を行い、律速段階が脱水素芳香族化反応と水素吸蔵反応の間でシフトすることを明らかにし、触媒量及び水素吸蔵材料(チタン粉末)の量の影響を検討しミクロスコピックな視点からの触媒反応場の最適化を行った。また、同様の計算手法を用いて、圧力スイング(PSA)操作のシミュレーションを行い、反応周期と水素脱離周期の組み合わせの最適化を行い、マクロ反応場構築のための基礎的知見を得た。

In the previous year, the catalyst species and water absorption were investigated. As a result, H-ZSM-5 catalyst and water absorption catalyst are supported. The reaction field of metal is complexed. The reaction field of periodic operation reaction is constructed. The reaction system of dehydration aromatic reaction is constructed. Isothermal conditions, flow stability, 1-D reaction, dehydration, aromatization, adsorption, simultaneous initiation, stability, substance separation, calculation of basic equations The reverse velocity equation is set according to the literature, and the absorption velocity and desorption velocity of water element are determined according to the conditions of water element absorption and desorption. It is confirmed that the implementation of the standard reaction conditions is clear and clear, and the promotion effect of this reaction can be achieved and the system can be reproduced. The method is used to optimize the catalytic reaction field by changing the calculation conditions, the temperature range, the amount of catalyst and the amount of water absorption material (powder). The calculation method of the same problem is used in the process of optimization of the operation of PSA, the combination of reaction cycle and water element separation cycle, and the basic knowledge of reaction field construction.

项目成果

化学工学の進歩40、進化する反応工学

化学工程进展 40，不断发展的反应工程

• 发表时间: 2006
• 作者: 田川智彦;山田博史
• 通讯作者: 山田博史

PSA反応器を用いたメタンの脱水素芳香族化反応の速度論的検討

PSA反应器甲烷脱氢芳构化反应动力学研究

• 发表时间: 2008
• 作者: 大桑優樹;山田博史;田川智彦
• 通讯作者: 田川智彦

多機能型反応器と触媒反応

多功能反应器及催化反应

• 发表时间: 2006
• 期刊: 触媒 48 (8)
• 作者: T.Tagawa;H.Yamada;中曽 浩一 et al.;田川智彦;田川智彦
• 通讯作者: 田川智彦

PSA反応器による脱水素反応の促進

PSA反应器促进脱氢反应

• 发表时间: 2006
• 期刊: 化学工学 70 (6)
• 作者: 斎藤恭一;米津慎二;Yasushi SASAKI;M.Osada et al.;T.Sato et al.;N.Itoh et al.;伊藤直次ら;佐藤剛史ら 共著;Ruslan Sergiienko;田川智彦
• 通讯作者: 田川智彦

メタンの脱水素芳香族化反応促進のための触媒-水素吸蔵合金混合システム

促进甲烷脱氢芳构化反应的催化剂-储氢合金混合体系

• 发表时间: 2005
• 期刊: 第96回触媒討論会予稿集
• 作者: 田川 智彦;山田 博史
• 通讯作者: 山田 博史