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超高速合成と溶媒抽出を統合した新規高効率バイオディーゼル燃料製造技術の開発(平成 21年度)
Development of a new high-efficiency biodiesel fuel production by combination of a superfast synthesis and a solvent extraction.

予算区分
CD 文科-科研費
研究課題コード
0911CD011
開始/終了年度
2009~2011年
キーワード(日本語)
バイオディーゼル燃料,超高速エステル交換反応,液化ジメチルエーテル,抽出,相平衡,イオン交換樹脂,連続合成
キーワード(英語)
Biodiesel fuel, Superfast transesterification, Liquefied dimethyl ether, Solvent extraction, Phase equilibrium, Ion exhange resin, Continuous-flow synthesis

研究概要

液化ジメチルエーテル(DME)の添加により反応系を均一相にしてバイオディーゼル燃料(BDF)を超高速に合成する合成技術と、副生成するグリセリンからメタノールを回収するための液化DMEを用いた抽出技術を統合して、従来にない高効率なBDF製造技術、つまり、小型の装置にて高速かつ効率よく連続的にBDFを製造する技術を開発することを研究の目的とする。さらに、本提案の製造技術を核とした燃料化リサイクル技術システムを提示し、技術および技術システムの評価を行う。

研究の性格

  • 主たるもの:技術開発・評価
  • 従たるもの:基礎科学研究

全体計画

まず、均相アルカリ触媒法をベースとした超高速BDF合成に関して相分散性等を明らかにして、最適な連続運転条件を見出し、その性能評価を行う。触媒については、イオン交換樹脂などの固体触媒の適用も試みる。次に、液化DMEによる副生グリセリン相からのメタノール抽出に関する相平衡を測定する。また、その知見を基に、抽出操作の設計を行い、抽出操作を最適化する。さらに、プロセスシミュレータを用いて、本法の技術に関するマスフローやエネルギーフローを解析するとともに、本技術を中心とした燃料化リサイクル技術システムを描き、他の燃料化およびリサイクル技術との比較により、エネルギー収支比等の観点から本技術と技術システムの評価を行う。

今年度の研究概要

アルカリ触媒(KOH)を用いた超高速BDF合成系に対して、グリセリン相の界面の形成や沈降量の速度とそれらの反応収率への影響を把握するとともに、相平衡の観点から省資源化の可能性も検討する。最終的には、相分離性を向上させる反応条件を提示する。また、触媒をKOHから陰イオン交換樹脂などの固体触媒に換え、収率の高い固体触媒をスクリーニングする。ただし、液化DMEの添加による高速化に関する評価や高速化の原理についての考察も行う。ガラス製耐圧容器を備えた気液液平衡(VLLE)装置を作製し、液化DME-グリセリン2成分系および液化DME-メタノール-グリセリン3成分系のVLLEを測定する。また、VLLEを再現するための計算モデルを提示する。本開発技術を基礎としたBDF製造プロセスの概略を描き、市販のシミュレータを用いてプロセス計算を行う。さらに、廃油脂類に関する他の燃料化技術の技術仕様とリサイクル技術システムの動向を調査する。

備考

日本大学生産工学部 辻智也教授
兵庫県立大学大学院工学研究科 前田光治准教授

課題代表者

倉持 秀敏

  • 資源循環・廃棄物研究センター
    基盤技術・物質管理研究室
  • 室長
  • 博士(工学)
  • 化学工学,化学,工学
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担当者