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循環型ケミカル利用を目指した単分子分解法による木質バイオマスからの選択的CO生産

利用单分子分解方法从木质生物质中选择性生产二氧化碳，以实现循环化学利用

基本信息

批准号：
21658060
负责人：
河本晴雄
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

木質バイオマスからCOとH_2(合成ガス)を製造することができれば、従来天然ガスベースで行われている触媒での変換を組み合わせることで、現在石油より製造されている燃料、ケミカルスを木質バイオマスより製造することが可能になる。本研究課題は、一番のネックとなっているクリーンガス化(特にCO生産)に着目したものである。平成22年度の研究では、以下の成果が得られた。木材多糖より生成する代表的な揮発性熱分解物であるレボグルコサン、グリコールアルデヒド、ヒドロキシアセトン、蟻酸などはコーク(気相での炭化物)を生成することなく、CO、H_2、CH_4へと変換されることが昨年度の研究で示された。本年度は、これらのガスへの変換機構について検討した結果、水素の引き抜きにより生成するラジカル種の崩壊(β-開裂、α-開裂)による経路が重要な機構であることが示唆された。また、これらの熱分解物をガス状物質として気相に保つことで、脱水反応やグリコシル化反応などの酸性条件で進行する反応が抑制されたが、これについては、これらの反応を触媒する水酸基間の水素結合が気相では抑制されることによる機構が提案された。さらに、気相で効率的にCOとH_2へと変換するためには、本研究で使用してきたPyrexガラス管製の反応器の最高温度である600℃よりも高温での反応、あるいはラジカル生成を目的とした触媒の利用が有効であることが示された。これらの研究成果を基に、2台の管状炉を用いることで熱分解物を与える一次熱分解過程とこれら一次熱分解物の二次分解過程を異なった温度で加熱でき、なおかつ二次分解過程を触媒を作用させながら1000℃までの高温域で検討可能な二段階加熱装置を設計・試作するに至った。

The production of CO and H_2(synthetic) from wood is possible due to the change of catalyst composition from wood to natural oil. This research topic is aimed at the development of CO production. Heisei 22 years of research, the following results were obtained. The research on the formation of wood polysaccharide, CO, H_2, CH_4 and other volatile thermal decomposition products, such as carbon dioxide, carbon dioxide, formic acid, etc., has been carried out last year. This year, we will discuss the results of the research on the mechanism of change of the system, the generation of water element, the breakdown of the species (β-cracking, α-cracking), and the important mechanism of the system. In addition, the reaction mechanism proposed by the author is that the reaction of the thermally decomposed substance, the phase of the reaction, the dehydration reaction, the hydrolysis reaction and the acid reaction is inhibited by the reaction mechanism. In this study, the highest temperature of the reactor controlled by Pyrex was 600℃, and the highest temperature of the reactor controlled by Pyrex was 600℃. The results of this research are based on the design and trial operation of two tubular furnaces for thermal decomposition products and primary thermal decomposition products and secondary decomposition products at different temperatures for heating and secondary decomposition processes and for catalytic effects at high temperatures of 1000℃ for possible secondary heating devices.