アルマイト触媒を用いた非定常操作法による

Report
ケミカルヒートポンプグループ
2-プロパノ-ルの脱水素反応の
非定常操作法の研究
工場からの
排熱など
(80℃程度)
ケミカルヒートポンプ
200℃程度に
昇温し、再利用
(CH3)2CHOH(l) → (CH3)2CO(g)+H2(g) ⊿H=100kJ/mol
[ 2-プロパノール → アセトン+水素 ]
(CH3)2CO(g)+H2(g) → (CH3)2CHOH(l) ⊿H=ー55kJ/mol
[ アセトン+水素 → 2-プロパノール ]
80℃程度の低品位の熱を2-プロパノールの脱水素反応の反応熱に
利用し化学物質の形で蓄え、アセトンの水素化反応で熱を取り出すこ
とにより、工業的に有用な200℃程度の熱を得る。
非定常操作法とは?
2-プロパノールの定常場における脱水素反応では、生成物であるアセトンの触
媒表面への吸着が起こり、反応の阻害とそれによる転化率の低下が問題となっ
た。そこで考えられたのが非定常操作法である。加熱された触媒表面上に極少
量の原料をスプレー状に噴霧すると、液体の薄膜が形成され、2-プロパノール
の脱水素反応と蒸発が瞬時に起こる。このとき、生成物の水素とアセトンは速や
かに気相に放出される。平衡を制御することで反応場を非平衡化し、さらに非定
常操作によりアセトンの吸着を抑制し、高転化率、高反応速度を得ることができ
る。
右に反応装置図を示した。非定常操作
反応器はスプレーノズル反応器とも呼ば
れ、スプレーノズルに電磁弁・タイマーが
接続されていて、電磁弁の開閉時間をタ
イマーで制御することによって触媒表面
への原料供給を調節する。また、 反応器
底部にはプレート状触媒を加熱するため
のヒータが設置されている。
非定常操作法の特長
・反応の生成物が速やかに系外に放出されるため、逆反応を
防げるとともに、反応を生成側にシフトでき、平衡を超えた転
化率が得られる。
・触媒表面を液膜で覆うため、そこには液相反応に比べ高濃
度の2-プロパノールが存在することになり高い反応速度が
得られる。
・1回のスプレーの後にインターバルが存在することにより、生
成物が反応場から放出され、触媒表面は常にフレッシュな状
態に保たれる。これにより、繰り返し操作を行っても初期の
転化率が高い状態を常に維持できる。

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