プロセスシミュレーションによるリグニンからの1,3-ブタジエン合成プロセス開発動向

抄録

プロセスシミュレーションは，各単位操作から成るプロセスの最適条件を明らかする，あるいは個々のプロセスを理論的に検証することができる。著者は，シミュレーションを通して，リグニンから1,3-ブタジエン（1,3-BD）を合成するプロセスを開発してきた。マスバランスおよびエネルギーバランスを基に計算した収支（balance of payment；BP）をプロセスの経済性指標として用いた。これは，単位重量のリグニンを処理した場合の収入を表す。プロセスシミュレーションにより，提案する3つのプロセスのうち，ジメチルエーテル（DME）を経由するプロセスが最も高い収支を示すことを明らかにした。望ましい1,3-BD合成プロセスは，リグニンガス化，DME合成，n-ブテン合成，および異性化／脱水素から構成される。リグニンガス化発電を競合プロセスとみなし，収支を基に1,3-BD合成プロセスの改良を図った。シミュレーションを通して，DMEからのn-ブテン収率向上が技術的課題であり，競争的な経済性を持つためのn-ブテン合成用触媒の性能を明らかにした。得られた知見は，実験検証の有効な指針となっている。プロセスシミュレーションと実験検証は，バイオマス変換プロセスの実用化を加速する上で，補完的な役割を持つ。