成果報告書詳細
管理番号20100000001279
タイトル*平成21年度中間年報 新エネルギー技術研究開発 バイオマスエネルギー等高効率転換技術開発(先導技術開発) 低圧固定床用FT触媒技術を利用したBTLプロセスの研究開発
公開日2010/9/9
報告書年度2009 - 2009
委託先名独立行政法人産業技術総合研究所
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー技術開発部
和文要約和文要約等以下本編抜粋:1. 研究開発の内容及び成果等 バイオマスエネルギーは化石燃料よりコスト競争力に乏しいことが導入普及のネックとなっており、中長期的視野に立ったエネルギー転換効率や経済性のさらなる向上を図り、循環型社会の実現を目指す必要がある。そこで、本事業では食料と競合しない廃木などのバイオマスを用い、低圧下での固定床用FT触媒技術を利用したBTLプロセスに関する研究開発を実施し、2015-2030年頃の実用化と循環型社会の実現を目指すことを目的とする。 本研究で行うFT反応の目標は、固定床1MPa以下の条件でC5+選択率50%を達成することである。通常とりわけ固定床では触媒からの反応熱や生成ワックスの除去が難しく、その結果、次の理由により、反応時間と共にCO転化率やC5+選択率が低下すると想定される:1)活性金属種であるルテニウムやコバルトが生成する水により再酸化される、2)金属種がシンタリングして粒子径が増大する、3)触媒表面に炭素析出が起こる、4)生成物であるワックス分が活性金属種を覆い、反応物であるCOが金属種に接近しにくくなり(拡散律速)、反応速度が低下する。
英文要約Title: High Efficiency Bioenergy Conversion Project/Development of Elemental technology for Bioenergy Conversion/Development of Liquid Transportation Fuels Production Technology (BTL) by Exploration of Fischer-Tropsch (FT) Catalyst under Low Pressure. (FY2009-FY2010) FY2009 Annual Report:
 As a preliminary work, FT reaction was carried out using slurry reactor at 1MPa. An increase in surface area and a decrease in pore volume of the catalysts, in comparison with the corresponding macroporous silica, suggest that the surface of the silica was effectively covered with alkoxide-derived Ru-SiO2. The macropore size (Dp) of the bimodal porous catalyst was smaller than that of Q-30, but the mesopore size was almost the same as that of Ru-SiO2. Both bimodal porous Ru-SiO2/Q-n catalysts and Ru-SiO2 catalysts prepared by the alkoxide method showed stable F-T activity, whereas the catalysts prepared by the conventional impregnation method deactivated rapidly. Selectivity for higher hydrocarbons increased and CH4 selectivity decreased with increasing Dp, suggesting that diffusivity of the products in the catalyst pores increased, and the unfavorable secondary reactions were greatly suppressed.
Using fixed-bed reactor at 1MPa, FT reaction was carried out over Ru-based catalysts at 503K. At initial stage of reaction, CO conversion was 75% and C5+ yield was 55% with CH4 selectivity of 10%. But after 24h-reaction, the CO conversion and C5+ yield fell to 45% and 26%, but CH4 selectivity increased to 20%. Investigation of x-ray diffraction data of used catalysts suggests that active metallic Ru species are still present on the used catalyst surface. This indicates that catalyst deactivation would not be due to an oxidation of metallic Ru by H2O as a by-product. Further study will be required to explore an excellent catalyst with both high stability and high CO conversion at 1MPa conditions.
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