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Conversion of Glycerol into Useful Chemicals over Iron Oxide-based Catalyst

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Title: Conversion of Glycerol into Useful Chemicals over Iron Oxide-based Catalyst
Other Titles: 酸化鉄系触媒によるグリセロールからの有用化学物質合成
Authors: Tago, Teruoki1 Browse this author
Nakasaka, Yuta2 Browse this author →KAKEN DB
Masuda, Takao3 Browse this author →KAKEN DB
Authors(alt): 多湖, 輝興1
中坂, 佑太2
増田, 隆夫3
Keywords: Biomass conversion
Allyl alcohol
Iron oxide catalyst
Issue Date: 2014
Publisher: 石油学会
Journal Title: Journal of the Japan Petroleum Institute
Volume: 57
Issue: 5
Start Page: 197
End Page: 207
Publisher DOI: 10.1627/jpi.57.197
Abstract: Catalytic conversion of glycerol with iron oxide-based catalysts was investigated for the production of useful chemicals. The catalytic reaction was carried out in a fixed-bed flow reactor at 623 K under atmospheric pressure. Useful chemicals such as allyl-alcohol, propylene and ketones were produced from glycerol through two main pathways: formation of allyl alcohol and propylene (Pathway I), and formation of hydroxyacetone and acrolein (Pathway II). Hydroxyacetone in Pathway II is easily converted into carboxylic acids followed by ketonization to form acetone, methyl ethyl ketone and pentanone. An increase in the W/F (weight ratio of catalyst to feedstock) value allowed the consecutive reactions to progress and the final products were mol%-carbon of propylene and 25 mol%-carbon of ketones. Moreover, addition of alkaline metals to the catalyst increased the yield of allyl alcohol. This study demonstrates the production of useful chemicals from glycerol (crude glycerol and reagent glycerol). The effects of catalyst composition and experimental conditions on these yields are discussed, based on investigations of the reaction pathways and mechanisms.
酸化鉄系触媒によるグリセロールからの有用化学物質合成を実施した。反応実験は反応温度623 K,常圧下,固定床流通式反応器にて実施した。グリセロールからの有用化学物質転換反応では,主にアリルアルコール,プロピレン,ケトン類が得られた。これらの有用化学物質は反応経路I(アリルアルコール,プロピレン)と反応経路II(ヒドロキシアセトン,アクロレイン)に従って生成し,経路IIに含まれるヒドロキシアセトンは容易にカルボン酸へと転化し,カルボン酸のケトン化反応によりケトンへと転化された。W/F値(触媒量/供給原料比)を増加させると,アリルアルコールからのプロピレン生成,およびカルボン酸からのケトン生成の各逐次反応が進行し,生成物はプロピレン(収率約24 mol%-Carbon)とケトン類(収率約25 mol%-Carbon)に収束した。また,アルカリ金属を触媒に添加することにより,アリルアルコールの収率が効果的に向上することを見出した。本論文では,試薬グリセリン,および粗製グリセリンからの有用化学物質合成を報告するとともに,触媒組成と反応条件が生成物収率に及ぼす影響を反応機構の観点から議論する。
Type: article
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Submitter: 増田 隆夫

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