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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 23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,固定化酵素,共溶媒
キーワード(英語)
Biodiesel fuel, Superfast transesterification, Liquefied dimethyl ether, Solvent extraction, Phase equilibrium, Ion exhange resin, Continuous-flow synthesis, Immobilized enzyme, Co-solvent

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

液化DMEを用いた連続BDF合成系において,送液ポンプや反応管等の設計を変更して滞留時間を長くし,流速の影響を加味して収率の向上を図り,最適な連続操作条件を提示する.モデル系に対する追加実験によりグリセリン分離系におけるメタノールの分配比を明らかにしつつ,実際の反応系に対するメタノールの分配比を把握し,開発したBDF合成技術に適した抽出プロセスを提案する.グリセリンの系外排出に有用と予想されたアセトンを用いて,二段反応プロセスを行い,その効果を評価するとともに,二段目の反応の最適化条件を提示する.以上の成果を踏まえてBDF製造プロセスを構築し,開発技術の優位性(エネルギー投入量および資源投入量)を比較・評価し,どのBDF製造プロセスが良いか明らかにする.さらに,他の燃料化およびエネルギー化リサイクル技術システムと比較して本提案技術の実証の可能性を考察する.

外部との連携

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

関連する研究課題
  • 0 : 資源循環・廃棄物研究分野における研究課題

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