ニッケルと銅をドープしたZSM-5触媒を用いた触媒分解によるリノール酸からのバイオガソリン製造

Biogasoline production from linoleic acid via catalytic cracking over nickel and copper-doped ZSM-5 catalysts.

• Haswin Kaur Gurdeep Singh
• Suzana Yusup
• Armando T Quitain
• Bawadi Abdullah
• Mariam Ameen
• Mitsuru Sasaki
• Tetsuya Kida
• Kin Wai Cheah

抄録

植物油の触媒分解は主にゼオライトを用いて行われるが、ゼオライトの中でも特にHZMS-5は、様々な植物油からの再生可能でクリーンなガソリン製造のために幅広い分野で研究が行われてきた。HZSM-5は転化度が高く、芳香族収率が高いにもかかわらず、HZSM-5の高い分解活性と形状選択性により、異性体収率が低下するという問題点があった。そこで、本研究では、これらの問題点を克服するために、HZSM-5にニッケルや銅をドープした遷移金属を用いて、イソパラフィン化合物の改善効果を検証した。バッチ式反応器を用いて大気雰囲気下で450℃で90分間実施した触媒分解反応において、リノール酸を用いて触媒をスクリーニングした。その後、得られた有機液体生成物（OLP）のガソリン組成をパラフィン、イソパラフィン、オレフィン、ナフテン及び芳香族（PIONA）の観点から分析した。その結果、Cu/ZSM-5は最も高い液体収率79.1%を示し、同時にガス及びコークスの生成量を18.8%及び0.7%に減少させた。さらに、バイオガソリン中の所望のイソパラフィン組成は1.6%から6.8%に増加し、同時に酸素化合物と芳香族化合物をそれぞれ15.4%と59.7%に減少させた。触媒分解反応におけるゴム種子油のモデル化合物としてのリノール酸は、そのプロセスをより明確に理解することができた。また、触媒分解反応における水ガスシフト(WGS)反応は、その場で水素を生成し、分岐したオレフィンを目的のイソパラフィンに、芳香族化合物をナフテンに飽和させることができる。

Catalytic cracking of vegetable oil mainly processed over zeolites, and among all the zeolites particularly HZMS-5 has been investigated on wide range for renewable and clean gasoline production from various plant oils. Despite the fact that HZSM-5 offers a higher conversion degree and boost aromatics yield, the isomerate yield reduces due to high cracking activity and shape selectivity of HZSM-5. Hence, to overcome these problems, in this study the transition metals, such as nickel and copper doped over HZSM-5 were tested for its efficiencies to improve the isoparaffin compounds. The catalysts were screened with linoleic acid in a catalytic cracking reaction conducted at 450 C for 90 min in an atmospheric condition in batch reactor. Then, the gasoline composition of the organic liquid product (OLP) was analysed in terms of paraffin, isoparaffin, olefin, naphthenes and aromatics (PIONA). The results showed that Cu/ZSM-5 produced the highest liquid yield of 79.1%, at the same time reduced the production of gas and coke to 18.8% and 0.7%. Furthermore, the desired isoparaffin composition in biogasoline increased from 1.6% to 6.8% and at the same time reduced the oxygenated and aromatic compounds to 15.4% and 59.7%, respectively. The linoleic acid as model compound of rubber seed oil, in the catalytic cracking reaction provides a clearer understanding of the process. Besides, the water gas shift (WGS) reaction in catalytic cracking reaction provides insitu hydrogen production to saturate the branched olefin into the desired isoparaffin and the aromatics into naphthenes.

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