石油学会誌
Print ISSN : 0582-4664
39 巻, 2 号
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  • 金 鍾鏑, 難波 征太郎, 八嶋 建明
    1996 年 39 巻 2 号 p. 79-86
    発行日: 1996/03/01
    公開日: 2008/10/15
    ジャーナル フリー
    修飾したHZSM-5ゼオライト触媒が, アルキルベンゼンのアルキル化や不均化において高いパラ選択性を示すことは広く知られている。本研究では, 修飾したHZSM-5ゼオライトおよびZSM-5構造を有する各種メタロシリケートを触媒として用い, エチルベンゼンのエチル化, トルエンのメチル化およびトルエンの不均化を行ったところ, アルキルベンゼンのアルキル化と不均化におけるパラ選択性の発現理由が異なっていることを明らかにした。不均化におけるパラ選択性は, 生成物規制の形状選択性, すなわちパラ異性体のゼオライト細孔内での拡散速度が他の異性体より速いために生じる。しかし, アルキル化では, 初期生成物が遷移状態規制の形状選択性のためパラアルキルベンゼンだけであり, 修飾により触媒の固体酸強度が低下し, アルキル化は進行するが2次的な異性化は抑制されるためパラ選択性が向上することを明らかにした。
  • Ni-W触媒とNi-Mo触媒の基本機能の違い
    亀岡 隆, 佐藤 利夫, 葭村 雄二, 島田 広道, 松林 信行, 今村 元泰, 西嶋 昭生
    1996 年 39 巻 2 号 p. 87-95
    発行日: 1996/03/01
    公開日: 2008/10/15
    ジャーナル フリー
    活性金属を組み合わせたり, 活性金属の担持量を変えることにより, Ni-W硫化物触媒の基本機能である水素化 (HY) 活性と水素化分解 (HC) 活性の制御を試みた。具体的には, 活性金属担持量の異なる一連のWおよびNi-W触媒を含浸法で調製し, 硫化後, 1-メチルナフタリンとジフェニルメタンを用いたモデルテスト反応によりHY活性とHC活性の発現挙動の検討を行った。また, 参照触媒として一連のMoおよびNi-Mo触媒を調製し, W系触媒とMo系触媒の基本活性の違いについて比較検討を行った。
    Ni-W触媒はW触媒と比べ極めて高いHY活性を示し, 一方, HC活性では低い値を示した。この結果は, タングステンとニッケルを組み合わせたことによりHY活性が発現し, HC活性サイトが消滅したことを示している。
    Ni-W触媒のHY活性とHC活性は活性金属担持量の増加とともに向上した。しかしながら, Ni-W触媒のHY活性はモノレイヤー担持領域で活性が飽和する傾向が認められた。
    Ni-W触媒とNi-Mo触媒を比較した場合, Ni-W触媒はNi-Mo触媒より高い反応温度で高いHY活性が得られた。また, Ni-W触媒は活性金属担持量の多い領域で高いHY活性を示した。
    次に, アルミナ担体の物理的および化学的性状と, タングステンおよびニッケル担持量の最適化を行い, 開発したNi-W触媒を炭化水素油中質留分の改質反応に用いた。W系触媒は原料油中の硫黄濃度の影響を受けやすいことから, 硫黄含有量の少ない石炭液化油を原料油として用いた。その結果, Ni-W触媒はNi-Mo触媒に比較してHY活性および水素化脱窒素 (HDN) 活性とも優れていることが明らかになった。
  • ベンゾチオフェンの脱硫に対する触媒特性の比較
    三木 康朗, 杉本 義一
    1996 年 39 巻 2 号 p. 96-102
    発行日: 1996/03/01
    公開日: 2008/10/15
    ジャーナル フリー
    ベンゾチオフェンの水素化脱硫に対するコバルト-モリブデン/アルミナ (CMA), ニッケル-モリブデン/アルミナ(NMA), ニッケル-タングステン/アルミナ (NWA) およびニッケル-タングステン/シリカ-アルミナ (NWSA) の4触媒の特性付けを脱硫, 脱硫を伴わない水素化, 脱硫を伴わない水素化開環, 脱硫生成物の付加および脱硫生成物の水素化の五つの反応面から行った。
    脱硫および脱硫を伴わない水素化反応に対しては, CMAとNMAは同程度で最も高い活性を示し, NWSAの活性が最も低く, 脱硫中間体の付加反応性はその逆で, NWSAで最も進行した。脱硫を伴わない水素化開環および脱硫生成物の水素化は, CMAとNMAで反応率が高かったが, この場合には両触媒で反応率および選択率に大きな差が認められた。
    脱硫を伴わない開環では, いずれの生成物の収率もCMAはNMAよりも著しく高く, 脱硫反応に対する活性とC-S結合の脱硫を伴わない分解反応に対する活性とは, 直接的な関係は存在しないことが示唆された。脱硫生成物の水素化にはエチルベンゼンの水素化によるエチルシクロヘキサンの生成と, 付加生成物の水素化があり, NMAは前者に対する活性が高く, CMAは後者に対する活性が高かった。
  • ペンタン, 2-ペンテン, 含硫黄化合物および重合物の生成に及ぼす添加硫黄の影響
    三木 康朗, 杉本 義一
    1996 年 39 巻 2 号 p. 103-110
    発行日: 1996/03/01
    公開日: 2008/10/15
    ジャーナル フリー
    1-ペンテンと元素硫黄, 元素硫黄/酸化鉄触媒および硫化水素の反応を温度250~350°C, 水素初圧8MPaで行い, 水素化, 異性化, 重合物の生成および含硫黄化合物の生成に及ぼす共存硫黄の影響を調べた。水素化は硫化水素により促進され, 元素硫黄により抑制された。異性化は元素硫黄, 硫化水素の両者によって促進された。重合物の生成は元素硫黄により促進され, 硫化水素により抑制された。含硫黄化合物としてはペンタン-1-チオール, ペンタン-2-チオール, ペンタン-3-チオールなどのチオール類とジペンチルスルフィドなどのスルフィド類が生成した。元素硫黄と1-ペンテンの反応ではスルフィド類の生成が顕著で, 反応温度が高くなるにつれスルフィド類の収率が減少し, チオール類の収率が増大した。この系ではまずスルフィド類が生成し, それが水素化分解してチオール類になると考えられた。硫化水素と1-ペンテンの反応ではスルフィド類よりもチオール類が多く生成し, いずれの収率も反応温度とともに増大した。この系の反応ではまずチオール類が生成し, それに1-ペンテンがさらに付加してスルフィド類になると考えられた。元素硫黄/酸化鉄とペンテンの反応では, 250°Cでは酸化鉄の添加量の増加につれてスルフィド類の収率が減少し, チオール類の収率が増大し, 酸化鉄はスルフィド類を分解してチオール類を生成する反応を促進することが示唆された。一方, 350°Cの反応では酸化鉄の増加とともにチオール類の収率とスルフィドの収率の両者が増大した。この温度では酸化鉄が元素硫黄から硫化水素を生成する反応を促進し, 硫化水素とペンテンの反応によりスルフィド類の生成が促進されると考えられた。
  • 範 立, 韓 怡卓, 横田 耕史郎, 藤元 薫
    1996 年 39 巻 2 号 p. 111-119
    発行日: 1996/03/01
    公開日: 2008/10/15
    ジャーナル フリー
    同一の多孔体担持Co-La/SiO2触媒を用いて気相, 液相, 超臨界相の3相のフィッシャー•トロプシュ合成反応を行い, その特性を比較するとともに物質移動の観点から理論的な検討を行った。超臨界相反応には超臨界相ノルマルヘキサンを反応媒質として用いた。反応速度は気相>超臨界相>液相の順であり, その傾向は触媒の粒子径が大きいほど顕著であった。反応の見かけの活性化エネルギーは気相反応では粒子径によらず27kcal/molであり, 超臨界相も粒子径1mm以下の触媒ではほぼ同程度であったが, 液相反応では粒径0.02mm以上では粒子径の増大とともに活性化エネルギーが大幅に低下した。シミュレーションによって原料ガスの触媒内有効拡散が気相>超臨界相>液相の順であり, 触媒有効拡散係数が気相>超臨界相≫液相の順で低下することが判明した。生成炭化水素のオレフィン含有率はいずれの反応相においても炭素数の増大とともに低下したが, オレフィン含有率は超臨界相>気相>液相の順であった。この現象は超臨界相において生成オレフィンの触媒表面からの脱離と速やかな細孔内拡散によると説明された。
  • 1996 年 39 巻 2 号 p. 119
    発行日: 1996年
    公開日: 2008/10/15
    ジャーナル フリー
  • 松井 久次, 赤木 健二, 野村 正勝, 阪田 祐作
    1996 年 39 巻 2 号 p. 120-128
    発行日: 1996/03/01
    公開日: 2008/10/15
    ジャーナル フリー
    細孔径の異なる3種のニッケル担持ゼオライト (ZSM-5型, モルデナイト, Y型ゼオライト) を触媒に用いたフェナントレンおよびピレンの水素化分解反応を350°C, 70kg/cm2の水素加圧下で, 0, 15, 60分行った。また, 比較のため予備硫化したNi-Mo/Al2O3触媒を用いた反応についても検討を行った。用いたゼオライト触媒により生成物分布は大きく変化することが明らかとなった。フェナントレンを基質とした場合, クラッキング生成物収率はゼオライト触媒の細孔径に依存し, 細孔径の小さいZSM-5ゼオライトを触媒とした場合, ジヒドロフェナントレン, テトラヒドロフェナントレン, オクタヒドロフェナントレンの生成が優先した。これは, フェナントレン分子がこのゼオライト触媒の細孔内へ侵入できないためと考えられる。一方, Y型ゼオライトおよびモルデナイトを用いた場合, フェナントレン骨格の分解が効果的に進行し, プロパン, ブタン, ベンゼン類, インダン類が主生成物となった。Ni-Mo/Al2O3触媒を用いた場合, 基質の水素化が優先し, 分解反応はほとんど進行しなかった。分子サイズが大きく, 3種のゼオライト細孔内に侵入できないピレンを基質とした場合は部分水素化物が優先して生成する傾向が観測された。また, 単環, 二環化合物への選択的分解を目的として水素化能の高いNi-Mo/Al2O3触媒とクラッキング能の高いNi担持Y型ゼオライトを組み合わせた2段階水素化分解についても検討を行った。
  • 石炭-水混合物 (CWM) の性能に対する添加剤と粒度分布の効果
    大木 章, 福田 茂晴, 中 建介, 前田 滋
    1996 年 39 巻 2 号 p. 129-136
    発行日: 1996/03/01
    公開日: 2008/10/15
    ジャーナル フリー
    石炭-水混合物 (CWM) の添加剤として, 6種のアニオン性高分子電解質 (ポリスチレンスルホン酸塩 (PSS), 3種のポリイソプレンスルホン酸塩 (PIPS), ポリメタクリル酸塩とポリメタクリル酸エステル共重合物 (PMA), メラミン-ホルムアルデヒド縮合物のスルホン化物 (MFCS)) をテストした。CWMは乾式粉砕法および湿式粉砕法によって調製した。ポリイソプレンスルホン酸塩 (PIPS-1) は, 現在最も普通にCWMの実操業で使用されている添加剤ポリスチレンスルホン酸塩 (PSS) と同じくらい効果的であった。新しいパラメーターである「吸液力」を定義した。吸液力とは液体 (水: エチレングリコール4:6) を100gの石炭粉末に滴下して, 粉末が初めてパテ状の一つの塊となるまでに使用された液体の量と定義され, これは粒子表面および粒子間げきに保持される液体量を表す。平均粒径がほとんど同一で粒度分布が異なる石炭粉末を調製した。石炭粉末の粒度分布が広いほど, 吸液力は小さく, またCWMの粘度は減少した。炭酸カルシウム粉末を用いる実験によって, 吸液力は粒子間げきの度合いと比表面積の両方に影響されることがわかった。
  • 朝見 賢二, 藤田 泰久, 西山 〓行, 大塚 康夫
    1996 年 39 巻 2 号 p. 137-143
    発行日: 1996/03/01
    公開日: 2008/10/15
    ジャーナル フリー
    無担持の酸化マンガンを触媒に用い, 主に1123Kでメタンと二酸化炭素を反応させると, エタンとエチレンが生成した。メタン転化率は5~15mol%, C2炭化水素収率は0.1~0.4%であった。これらは使用した酸化物の出発形態に著しく依存した。β-MnO2を出発物質とした場合には, C2収率は反応時間の経過とともに徐々に増加したが, ε-MnO2では減少した。一方, バルクの化学形態は二つの酸化物で同じように変化した。すなわち, 両者とも, 空気中1123Kで焼成するとMn2O3に転化し, 窒素に置換するとMn3O4となり, 反応後はMnOに還元されることが明らかとなった。C2炭化水素は, Mn3O4とMnO中の格子酸素が関与する酸化還元機構で生成するものと考えられる。
  • 高野 啓, 田川 智彦, 後藤 繁雄
    1996 年 39 巻 2 号 p. 144-150
    発行日: 1996/03/01
    公開日: 2008/10/15
    ジャーナル フリー
    メタンのCO2リフォーミング反応について種々のニッケル系触媒のスクリーニングを行ったところ, シリカ系のニッケル触媒で反応器内の圧損が増加し閉そくが起こったが触媒活性はほぼ安定だった。反応器の閉そくという問題を検討する目的で, 種々の反応条件で反応器内の圧損の経時変化を測定し, 閉そくの起こらない反応条件を決定した。反応器内の圧損増加の原因は炭素質の析出により生じることを熱重量分析法により確認した。メタン気流中で強制的な閉そく実験を行い, 種々のニッケル系触媒に対して圧損変化および炭素質析出速度を関係づけた。触媒のニッケル粒子径が小さいほど同量の炭素質析出に対して圧損が低くなることが分かった。見かけ空げき率の高いマクロな多孔体は炭素質析出に伴う圧損増加を低減した。この触媒のニッケル粒子径を小さくすることで, より有効な触媒になると推測した。
  • 持田 勲, 河淵 祐二, 弘中 基裕, 河野 静夫, 松村 雄次, 吉川 正晃, 安武 昭典
    1996 年 39 巻 2 号 p. 151-157
    発行日: 1996/03/01
    公開日: 2008/10/15
    ジャーナル フリー
    ピッチ系活性炭素繊維 (p-ACF) の室温, 高湿度空気流通下における低濃度NO (10ppm) のNH3 (20ppm) による還元能を向上させるために, p-ACFを焼成し, さらに硫酸で再賦活処理を施した。p-ACFのNO転化率は, 接触時間W/F=5×10-3g•min•ml-1, 室温乾燥空気流通下において硫酸処理の前後で50%から63%に向上した。しかしながら高湿度下 (rh=80%) では, 5%から12%と低いレベルにとどまった。800°C焼成p-ACFは乾燥空気流通下で63%, 高湿度下で23%を示した。800°C焼成硫酸賦活p-ACFは乾燥空気流通下では68%を示しわずかな活性の増加であったが, 高湿度下では40%と著しく上昇した。硫酸処理による賦活は乾燥空気流通下においてNOの還元を促進する表面含酸素基を増加させるが, この増加単独では高湿度下における活性発現には有効ではない。低濃度NOのNH3による還元はわずかな数の強い活性点で起こり, むしろその活性点に対する水蒸気阻害の影響が大きいと推定されるからである。したがって, 非常に微妙な表面含酸素基および表面黒鉛化度の制御が室温, 高湿度下における低濃度NOのNH3による還元には影響を及ぼす。硫酸賦活前の焼成は水蒸気賦活によって導入された過剰な含酸素基を除去し, 黒鉛化度を向上させ, 炭素表面全体の疎水性を顕著に向上する。焼成によって反応性を制御された炭素表面に硫酸賦活は, 水蒸気阻害を最小に維持しつつ最適な数と種類の含酸素活性点を導入できたのであろう。
  • 表面構造に及ぼすニトリロ三酢酸添加の影響
    清水 健博, 清原 哲也, 廣嶋 一崇, 山田 宗慶
    1996 年 39 巻 2 号 p. 158-165
    発行日: 1996/03/01
    公開日: 2008/10/15
    ジャーナル フリー
    Co-Mo/Al2O3調製時のニトリロ三酢酸 (NTA) 添加による水素化脱硫(HDS)活性向上の原因を明らかにするため, NTAの添加順序や添加量を種々に変えてベンゾチオフェン(BT)のHDS活性に与える影響について調べた。また, NTA添加触媒の硫化処理条件を種々に変えてみたところ, 無添加の場合と同じ条件が最適であることが分かった。次いで, NTAの添加によってCo-Mo/Al2O3触媒の表面構造が受ける影響を明らかにするため触媒前駆体についてXPSを, また硫化物触媒についてMo EXAFS, 吸着NOのFT-IR, NO吸着量をそれぞれ測定した。XPS測定の結果から, NTA添加による表面Co濃度の増加が示唆された。Mo EXAFSからは, NTAを添加して調製したCo-Mo/Al2O3 (NTA-CoMo) ではMo-MoおよびMo-S配位数が大きいことが示され, このことからNTAの添加によってMoS2類似の微結晶についてクラスターサイズの増大あるいは結晶化度の向上が示唆された。吸着NOのFT-IRスペクトルから, Moに吸着したNOのIR吸光度に対するCoに吸着したNOのIR吸光度の相対値は, NTA-CoMoの方がNTAを用いずに調製したCo-Mo/Al2O3(CoMo)よりも大きいことが明らかとなった。このことからNTAを添加した場合にはCoがMoの配位不飽和サイトをふさぐ位置を占めやすいものと推察され, またこのCoが高活性に寄与していることが示唆された。NO吸着量はNTA-CoMoの方がCoMoよりも少なかった。この点に関してBTに対するHDS活性はNTA-CoMoの方がCoMoよりも高いことを考慮すると, NTA-CoMoでは高活性な配位不飽和サイトが選択的に形成されているものと推察された。
  • 橋本 公太郎, 阿久津 好明, 新井 充, 田村 昌三
    1996 年 39 巻 2 号 p. 166-169
    発行日: 1996/03/01
    公開日: 2008/10/15
    ジャーナル フリー
    硝酸エステルや有機過酸化物などのセタン価向上剤は熱分解で生成するラジカルがセタン価向上に関与しているこ とが知られており, ラジカル発生剤であるアゾ化合物はセタン価を向上させる効果が期待できる。そこで, アゾ化合 物のセタン価向上効果について検討した。その結果, 検討したすべてのアゾ化合物にセタン価向上効果が認められ た。また, アゾ化合物の炭素鎖や置換基の種類がセタン価向上効果に影響を及ぼすことが分かった。これらは, アゾ 化合物は熱分解によりアルキルタイプのラジカルを生成し, さらにそれから生成する種々のラジカルが燃料の前着火 段階におけるラジカル連鎖反応を促進することによりセタン価を向上するためと考えられる。
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