超過濃メタン火炎の高速クエンチングによる高効率C_2生成

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天然ガスは、現在わが国において約95%以上が電力、燃料用という偏った形態で消費されているが、他の炭化水素系エネルギ-資源の石油、石炭との相互補完という観点から、化学工業用原料として利用拡大を計ることが重要である。本研究は、触媒寿命などの点から限界視されているメタンの酸化カップリングに代わる反応ル-トとして、超過濃メタン火炎の高速クエンチングによるC_2生成法を提案し、メタンからC_2成分への転化を最大とする反応条件を見い出すことを目的として行った。1.メタンの過濃側可熱限界の拡張通常のメタン燃焼の過濃側可燃限界当量比1.6を4.0程度まで限界拡張するため、本研究では、燃焼熱を輻射熱形態で効率よく炉内熱循環しうると考えられる多孔体セラミックを用いた炉内燃焼法を採用して実験的検討を行った。具体的には当量比を変化させた燃焼条件下での、燃焼温度及び燃焼生成物を測定し、燃焼の安定性を含めた基本的燃焼特性について検討した。その結果、当量比2.0で表面温度は1000K程度の燃焼を維持できたが、多孔体セラミックの表面温度が過濃側可熱限界に大きく影響することから、さらに限界を拡張するために、輻射熱の有効利用ができる対向流型多孔体セラミックス燃焼器の利用を検討中である。2.燃焼生成物についての検討燃焼生成物については、本研究では、当量比1.8付近でC_2H_4が0.1%、C_2H_6が0.05%生成する結果が得られた。さらにC_2成分の生成を促進させるには、C_2成分の前駆体CH_3ラジカルを増加させる必要があり、反応プロモ-タ-としてのC_3H_8、H_2などをメタンに予混合し、C_2転化反応への促進効果について検討を行う予定である。また、反応途中で火炎を速やかにクエンチングすることで、CH_2ラジカルの重合によるC_2転化の高効率化も考えられるので、今後検討を行う予定である。