石炭の水素化熱分解における揮発タ-ル分の2次分解

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石炭の水素化熱分解による有効利用を意図し、石炭からの揮発分の放出過程と生成タ-ルのその場接触過程について基礎的側面から、以下二つの課題について検討した。(1)粒子落下型急速熱分解反応装置を用いた急速熱分解に関する反応工学的検討:石炭の急速熱分解過程は、物質輸送過程、反応過程など多くの因子が複雑に介在するが、効率よくタ-ル分等を得るためにはその基礎的検討が重要である。ここでは、粒子落下型急速熱分解装置を用いて、非粘結炭を中心に数種類の国内外炭について、その揮発分放出挙動、内部表面積及び粒子温度をそれぞれ調べ、反応工学的検討をおこなった。その結果いずれの炭種においても、粒子が反応装置内で昇温される時間(約0.2秒)の間に揮発分の約90%が放出されること、また、Volume Reaction Modelを仮定する事により、各炭種について実験的に定めた平均分解反応速度定数は、石炭粒子の平均内部表面積の増加とともに、ほぼ直線的に増加することなでを見いだした。(2)石炭揮発分のその場接触改質による2次分解応反:石炭水素化熱分解で得られる揮発性成分をその場で直接BTXなど有効成分に改質する事は、プロセス的な面からも有効と考えられ、ここでは有効な触媒の探索など基礎的な検討を進めた。実験は流通型熱天秤を反応装置として用い、石炭加熱時に生成する揮発分を直ちに触媒層に導き2次分解させ、その生成ガス及び液状成分を分析した。中国大同炭を用いて行った実験の結果、600℃までの昇温で得られるタ-ル分に対し、チタニア架橋粘土層間化合物を触媒として用いると、dafベ-スで2%を越えるBTXが生成し得る事、この値はFCCの代表的物質であるHYゼオライトを用いた場合と同程度のものであるが、触媒上でのコ-クの析出はHYゼオライトに比べ低く抑えられる事が明きらかとなった。