二酸化炭素フリー燃焼への反応機構からのアプローチ

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エタン、プロパン、プロピレン、アレン、プロピンの各炭化水素の熱分解反応及び燃焼反応の実験を行い、それらから得た結果を基にして、305個の素反応からなるエタン、プロパンの燃焼反応機構を構築し、その機構を使用して以下に述べる結果を明らかにした。一酸化炭素、水素の生成量は酸素/エタンのモル濃度比rを1.3で反応させた場合に最大となり、二酸化炭素の生成最大量もエタン初濃度の8%以下に抑えることが出来き、しかも残存炭化水素もアセチレンのみであり、その量はエタン初濃度の0.4%以下となる事が分かった。しかもこの組成での反応は発熱反応である。rが1.3以下では一酸化炭素、水素の生成量は減少し、アセチレンの生成量が増加した。又それ以上の比でも一酸化炭素、水素量は減少し、二酸化炭素量が増加した。二酸化炭素生成量はrが1.4-0.8の組成では殆ど変化せず、0.8以下では減少し、r=0.2ではエタン初濃度の0.4%に抑えることが出来ることが分かった。しかしその組成での反応は吸熱的であり、しかもエチレン、アセチレン、メタン等の炭化水素が多量に生成する結果をえた。rが1.3の試料での反応中の温度(T_R)と生成物量の関係から、T_Rが2200Kでエタン初濃度の約180%の一酸化炭素と約240%の水素が生成すること、及び2200K以下では反応温度の低下と共に一酸化炭素、水素量は減少し、1500Kではエタン初濃度のそれぞれ約104%、130%となる事を明らかにした。プロパン-酸素系では一酸化炭素、水素の生成量は酸素/プロパンのモル濃度比rを1.75で反応させた場合に最大となり、二酸化炭素の生成最大量もプロパン初濃度の7.5%以下に抑えることが出来た。しかも残存炭化水素もアセチレンのみであり、その量はプロパン初濃度の1.5%以下となった。又この組成での反応は発熱反応となる。rが1.75以下では一酸化炭素、水素の生成量は減少し、アセチレンの生成量が増加した。又それ以上の比でも一酸化炭素、水素量は減少し、二酸化炭素と水の生成量が増加した。二酸化炭素生成量はrが1.75-1.0の組成では殆ど変化せず、1.0以下では減少し、rが0.4ではプロパン初濃度の0.6%に抑えることが出来た。しかしその組成での反応は吸熱的であり、しかもエチレン、アセチレン、メタン等の炭化水素が多量に生成する事が分かった。rが1.75の試料ではT_Rが2300Kでプロパン初濃度の約280%の一酸化炭素と345%の水素が生成すること、及び2200K以下ではT_Rの低下と共に一酸化炭素、水素量は減少し、1500Kではプロパン初濃度のそれぞれ約100%、120%生成する事を明らかにした。