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オンデマンド出版(POD)
新メタノール技術

コードNO0099P
発 刊1987年9月10日
監修
冨永 博夫東京大学 工学部合成化学科 教授
吉田 邦夫東京大学 工学部化学工学科 教授
編集幹事
堤 敦司東京大学 工学部化学工学科 助手
小俣 光司東京大学 工学部合成化学科 助手
価 格 POD(オンデマンド)価格 本体17,500円+税
体 裁B5判並製 236頁
試 読不可
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キャンセル・返品不可 燃料や新しいC1化学原料としてその変化に富んだ利用の可能性に大きな期待が寄せられているメタノールについて集大成

主要構成

第1部 メタノール化学
第2部 メタノール燃料
第3部 メタノールの新しい利用法

【まえがき】

 1970年初頭のオイルショックが世界を震撼させて以来、石油に代替するエネルギー源の開発が活発におこなわれてきた。 アルコールも燃料あるいは化学原料として大規模な利用可能性が注目され、種々の技術開発がおこなわれている。 ブラジルの砂糖きびを原料とするエタノール燃料自動車は極めて有名であるが、欧米諸国では天然ガスや石炭を原料とするメタノールのガソリンへの混合活用が検討されている。 またニュージーランドでは天然ガスからメタノールを経由するガソリン生産がはじめられている。
 このように既にメタノールは、石油代替エネルギーとしての確固たる地位を築きつつある。 したがって製造技術においては優れた触媒を見いだす努力に並行して、液相を用いる方法など新製造法が研究されている。 利用技術も、ガスタービン、都市ガス原料、ロケット燃料、燃料電池など陸続として新分野が開かれている。 なかでも、メタノールを出発物質とするガソリンをはじめとする数多くの化学品の合成は、C1化学の主要課題として興味ある成果が得られている。 またメタノールの取り扱い方法、輸送・貯蔵方法、あるいは材料腐食などの問題についても貴重な知見が蓄積されている。
 需給バランスが緩和したため原油価格が比較的安定した時期が続いているが、長期的視野に立てば、石油代替としてのメタノールの重要性は変わることがない。 まして酸性雨がひきおこす自然破壊が憂慮されるにつれて、クリーンな燃料としてメタノールの導入が推進されるべきだとする声が強くなっている。
 本書は、このようなメタノールの生産と利用の技術、そしてその産業と経済につき、内外の情報を集大成するとともに将来性を展望しようとするものである。 執筆者としては、各専門分野に造詣の深い研究者と技術者の方々にお願いした。
 メタノール問題の専門家にも、そして一般的関心をお持ちの方々にも、等しく有益な成書となり得るよう、基礎的概念から具体的かつ詳細な先端的情報まで充実した内容を盛り込むように努めた積もりであるが、御批評を賜われば幸いである。 ご多忙にも拘わらず、御協力頂いた執筆者の方々には心からの御礼を申し上げます。
1987年9月 冨永 博夫/吉田 邦夫

内容目次

第1部 メタノール化学

第1章 メタノールの特性<大谷 眞夫>
  1. 概論
  2. 物理的性質
    2.1 基礎物性
    2.2 相平衡
    2.3 熱的性質
  3. 化学的性質
    3.1 酸化/脱水素反応
    3.2 一酸化炭素との反応
    3.3 オレフィンとの反応
    3.4 エーテルの生成反応
    3.5 アンモニアとの反応
    3.6 分解/改質反応
    3.7 合成ガソリン/MTG
    3.8 オレフィン生成反応
    3.9 その他
  4. 製品規格
    4.1 化学用メタノール
    4.2 燃料用メタノール
  5. その他
    5.1 関係法規
    5.2 毒性

第2章 世界と日本の生産、販売、利用の現状<益田 泰徳>
  1. 国際物流の変化
    1.1 資源国における生産の拡大
    1.2 世界の主要マーケットにおける生産の変化
    1.3 国際物流の変化と拡大
  2. 国際需給バランス
  3. 価格動向

第3章 メタノール製造技術の歴史的展開<野澤 伸吉>
  1. はしがき
  2. メタノール製造技術の発展の歴史
    2.1 メタノール合成の工業化とその発展
    2.2 わが国におけるメタノール製造の歴史
  3. メタノール製造技術高圧法と低圧法
    3.1 高圧法の技術の要点
    3.2 低圧法の技術の要点
  4. 低圧法メタノール改良の歴史
    4.1 ICI低圧法の改良
    4.2 新しい型の合成反応器の出現
    4.3 合成ガス製造工程および蒸留工程における改良

第4章 メタノール製造用触媒<竹澤 暢恒>
  1. はじめに
  2. 銅系触媒
    2.1 Cu/ZnO系触媒
    2.2 他の銅系触媒
    2.3 新しい触媒調整法
    2.4 反応機構
  3. 遷移金属触媒
  4. CO2の水素化によるメタノール合成

第5章 新製造技術の開発の可能性<野澤 伸吉>
  1. 新製造技術開発の動向
  2. Chem Systems社/Air Products社による液相メタノール製造技術の開発
    2.1 ベンチテスト装置における開発
    2.2 小規模パイロットプラントにおける開発
    2.3 中規模パイロットプラントによる開発
    2.4 液相メタノール合成法の製造工程
    2.5 工業化への評価
  3. その他の新製造技術の動向
    3.1 低温液相メタノール製造技術
    3.2 天然ガス、炭化水素からのメタノールの直接製造技術

第6章 輸送・貯蔵技術<阪東 昭/平山 和夫>
  1. 爆発性および引火性
  2. 適用法規
    2.1 消防法及び危険物の規則に関する政令等
    2.2 毒物及び劇物取締法
    2.3 労働安全衛生法及び有機溶剤中毒予防規則
    2.4 船舶安全及び危険物船舶運送貯蔵規則
    2.5 港則法
    2.6 道路法及び道路整備特別措置法
    2.7 鉄道営業法
    2.8 航空法
    2.9 大気汚染防止法
    2.10 水質汚濁防止法
  3. 貯蔵上の安全防災対策
    3.1 着火源の対策
    3.2 貯蔵構造及び異常時における制御装置
    3.3 火災時における輻射熱及び防消火対策
    3.4 腐食防止対策
  4. 輸送及び取り扱い上の安全・防災対策
    4.1 容器による場合
    4.2 タンクローリ、タンク車による場合
    4.3 タンカーによる場合
  5. 輸送及び貯蔵上の環境対策
    5.1 漏洩とその処置
    5.2 ベントガスの処置
  6. 燃料として使用する際の輸送・貯蔵上の問題点

第7章 メタノールの安全性(毒性)プロフィール<松尾 昌季>
  1. はじめに
  2. 哺乳動物に対する毒性
    2.1 急性毒性
    2.2 刺激・アレルギー性
    2.3 亜急性・慢性中毒
    2.4 変異原性
    2.5 催奇形性
    2.6 吸収・分布・排泄
    2.7 代謝
    2.8 許容濃度
  3. 環境に対する影響
    3.1 急性毒性
    3.2 生分解性
    3.3 生物濃縮性
    3.4 光分解
  4. おわりに

第2部 メタノール燃料

第1章 メタノール燃焼<平野 敏右>
  1. 燃焼特性
  2. 燃焼反応
    2.1 燃焼反応の特徴
    2.2 素反応と反応速度
  3. 火災構造と火災形状
    3.1 予混合火災
    3.2 拡散火災
  4. 燃焼の速度
    4.1 燃焼速度
    4.2 火災伝ぱ速度
    4.3 プール燃焼における液体消費速度
  5. 引火温度と爆発圧力
    5.1 引火温度(引火点)
    5.2 爆発圧力

第2章 触媒燃焼<春田 正毅>
  1. 触媒燃焼の原理と特徴
  2. 触媒燃焼技術の開発状況
  3. 燃焼触媒
  4. メタノールの触媒燃焼
    4.1 白金系金属触媒
    4.2 金属酸化物触媒
  5. メタノールの触媒燃焼の応用と展望
  6. おわりに

第3章 オットーエンジンへの利用<是松 孝治>
  1. 現用のオットーエンジンをメタノールで運転した場合の特性
    1.1 エンジン性能
    1.2 排ガス特性
    1.3 始動性
  2. 高性能化を目指す技術開発
    2.1 エンジンの高圧縮比化
    2.2 ターボ過給エンジン
    2.3 メタノールガスエンジン
    2.4 メタノールの分解および水蒸気改質
    2.5 始動性の改善
    2.6 排ガスの清浄化
    2.7 エンジンの摩耗と潤滑油
  3. メタノール利用の現状と展望
    3.1 低濃度メタノール混合ガソリン(ローブレンド)
    3.2 中濃度メタノール混合ガソリン
    3.3 高濃度メタノール(ニートメタノール)

第4章 ディーゼルエンジンへの利用<是松 孝治>
  1. スパークアシストディーゼルエンジン
  2. グロープラグによる強制着火
  3. 高圧縮比エンジン、排気絞り
  4. セタン価向上剤
  5. メタノールの吸気混入
  6. 二燃料噴射エンジン
  7. メタノールと軽油のブレンド燃料
  8. 今後の展望

第5章 ガスタービンへの利用<鶴野 省三>
  1. 燃料としての資質
    2.1 化学的性状
    2.2 排ガス特性
  2. サイクル構成
  3. 熱効率と出力
    4.1 改質型単純開放サイクル
    4.2 改質型再生サイクル
    4.3 中間冷却・注水・再熱サイクル
    4.4 複合サイクル
    4.5 ニートメタノールの中間冷却サイクル
  4. 改質器
    5.1 改質実験装置
    5.2 反応率と伝熱特性
    5.3 改質器の寸法
    5.4 触媒
  5. 結言

第6章 石炭・メタノール スラリー(CMS)システム<江藤 宗彦>
  1. 石炭流体化技術とCMS
  2. COM及びCWSについて
    2.1 COM
    2.2 CWS
  3. CMSの特徴
  4. CMS研究開発の概要
    4.1 各種因子とスラリー性能の関係
    4.2 CMS製造プロセス
    4.3 輸送について
    4.4 貯蔵について
    4.5 分離技術
    4.6 燃焼技術について
  5. 今後の課題と展望
    5.1 技術的課題
    5.2 経済性の概略と市場開発上の課題

第7章 材料腐食と劣化<柴田 啓一>
  1. メタノールによる腐食と劣化
    1.1 非水溶液の腐食メカニズム
    1.2 メタノールによる金属の腐食
    1.3 高分子材料の耐溶媒性
  2. 適正材料と防食
    2.1 材料選定および防食の基本的考え方
    2.2 化学プラント
    2.3 メタノール自動車
    2.4 燃料電池
  3. まとめ

第8章 混合アルコール<辰巳 敬>
  1. 混合アルコールの利用
    1.1 メタノールに対する混合アルコールの利点
    1.2 オクタン価
    1.3 混合アルコールの利用形態
  2. 混合アルコール合成技術
    2.1 工業化の歴史と現在
    2.2 プロセスの比較
    2.3 製品の評価
    2.4 混合アルコールの経済性
  3. 混合アルコール合成の触媒化学
    3.1 各触媒の特徴
    3.2 反応機構

第9章 LNGとメタノールの経済性比較<高倉 毅>
  1. はじめに
  2. LNGとメタノールの特性比較
  3. LNGの製造、輸送、貯蔵
    3.1 LNGの製造
    3.2 LNGの海上輸送
    3.3 LNGの貯蔵
  4. LNGとメタノールの経済性比較
    4.1 LNGとメタノールの輸入コストのモデル的試算
    4.2 LNGおよびメタノールの輸入価格の状況
  5. 発電用燃料としてのLNGとメタノールの経済性比較

第3部 メタノールの新しい利用法

第1章 メタノールエネルギーシステムの展開<吉田 邦夫/堤 敦司>
  1. エネルギー源とエネルギーシステム
    1.1 石油エネルギーシステムの形成
    1.2 代替エネルギーとエネルギーシステム
  2. メタノールエネルギーシステム
    2.1 多様なエネルギー資源の活用
    2.2 メタノールの用途
    2.3 インフラストラクチャ
  3. メタノールエネルギーシステムの位置付け
    3.1 他の新燃料油との比較
    3.2 リードタイム
    3.3 エネルギー媒体としてのメタノール
  4. メタノール導入への課題
    4.1 メタノール導入とその展開
    4.2 メタノール導入における問題点
    4.3 技術的課題
    4.4 政策的課題

第2章 C1化学の展開<藤元 薫/小俣 光司>
  1. 化学原料としてのメタノールの特徴
  2. メタノールから誘導される化学品及び技術開発課題
    2.1 ホルムアルデビド合成
    2.2 酢酸合成
    2.3 無水酢酸合成
    2.4 酢酸ビニル合成
    2.5 アセトアルデビド及びエタノール合成
    2.6 ギ酸メチル合成
    2.7 炭化水素合成
    2.8 青酸の合成
    2.9 エチレングリコール合成
    2.10 ガス化反応
    2.11 メチル化反応
    2.12 MTBE合成
    2.13 その他

第3章 ガソリン製造<藤元 薫>
  1. はじめに
  2. ZSM-5
  3. MTG反応
    3.1 反応経路
    3.2 反応速度と生成物分布
    3.3 反応条件と生成物分布
    3.4 反応機構
  4. MTGプロセス
    4.1 固定床プロセス
    4.2 流動床プロセス
  5. ガソリン性状
  6. ニュージーランドGas To Gasolineプラント
    6.1 ガソリン合成プロセス
    6.2 合成ガソリンのエネルギー効率と経済性
  7. 合成ガスからの直接ガソリン合成

第4章 都市ガスへの利用<浦野 昌治/佐藤 晋>
  1. 都市ガス事業の現況
    1.1 需要
    1.2 ガス事業者
    1.3 ガス製造技術
  2. メタノールからの都市ガス製造技術
    2.1 都市ガスと発熱量
    2.2 メタノールのガス化反応
    2.3 メタノールからの都市ガス製造技術
    2.4 都市ガス事業への適用

第5章 水素源としての利用―オンサイトでの水素供給について<竹本 克己>
  1. ロケット燃料液体水素
    1.1 オンサイト製造プラント
    1.2 従来の供給方式との比較検討
  2. 半導体等製造用高純度水素ガス
    2.1 オンサイト製造プラント
    2.2 従来の供給方式との比較検討

第6章 燃料電池

(1) 直接型メタノール燃料電池<田村 弘毅>
  1. メタノールを燃料とする燃料電池の種類
  2. 経過
  3. 原理
  4. 反応
  5. 特性の評価基準
  6. 問題点と開発課題
  7. 電池の構成要素
    7.1 空気極
    7.2 メタノール極
    7.3 電解質
    7.4 仕切板
  8. 試作電池
  9. まとめ
(2) メタノールリフォーミング燃料電池<鈴木 和夫/谷口 善貞>
  1. 燃料電池の原理・種類・特徴
    1.1 原理
    1.2 種類とメタノールリフォーミングガスとの適合性
    1.3 燃料電池発電装置の一般的特徴と用途
  2. リン酸型燃料電池
    2.1 開発状況
    2.2 特徴
    2.3 用途
    2.4 電池本体
    2.5 発電システムと発電効率
  3. 溶融炭酸塩型燃料電池
    3.1 開発状況
    3.2 特徴
    3.3 用途
    3.4 電池本体
    3.5 発電システム
    3.6 内部改質型
  4. 固体電解質型燃料電池
    4.1 開発状況
    4.2 特徴
  5. 今後の課題


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執筆者一覧(敬称略、肩書等は発刊時のものです)
 
■ 監修
冨永 博夫東京大学 工学部合成化学科 教授
吉田 邦夫東京大学 工学部化学工学科 教授
 
■ 編集委員
堤 敦司東京大学 工学部化学工学科 助手
小俣 光司東京大学 工学部合成化学科 助手
 
■ 執筆者(執筆順)
大谷 眞夫三井東圧化学(株)千葉工業所 次長(現 大多喜天然瓦斯(株)取締役 企画管理部長)
益田 泰徳三井物産(株)基礎化学品原料部 部長代理 メタノールグループ主席
野澤 伸吉東洋エンジニアリング(株)経営計画本部 担当部長
竹澤 暢恒北海道大学 工学部合成化学工学科 教授
阪東 昭三菱瓦斯化学(株)研究技術本部 技術部長
平山 和夫三菱瓦斯化学(株)環境保安部 主席
松尾 昌季住友化学工業(株)宝塚総合研究所安全性研究所 主席研究員
平野 敏右東京大学 工学部反応化学科 教授
春田 正毅通商産業省 工業技術院 大阪工業技術試験所 機能応用化学部触媒化学研究室 主任研究員
是松 孝治工学院大学 機械工学科内燃機関研究室 助教授
鶴野 省三防衛大学校 機械工学教室 助教授
江藤 宗彦三井東圧化学(株)研究開発管理部 幹部部員
柴田 啓一東洋エンジニアリング(株)総合技術センター技術研究所 幹部研究員
辰巳 敬東京大学 工学部合成化学科 助手
高倉 毅(財)エネルギー総合工学研究所 主管研究員
吉田 邦夫東京大学 工学部化学工学科 教授
堤 敦司東京大学 工学部化学工学科 助手
藤元 薫東京大学 工学部合成化学科 助教授
小俣 光司東京大学 工学部合成化学科 助手
浦野 昌治西部ガス(株)総合研究所 部長
佐藤 晋三菱油化エンジニアリング(株)専務取締役
竹本 克己三菱重工業(株)機械事業本部 主幹
田村 弘毅新神戸電機(株)技術開発部 次長・埼玉研究室長
鈴木 和夫(株)富士電機総合研究所 常務取締役 燃料電池開発本部長
谷口 善貞(株)富士電機総合研究所 燃料電池開発本部 技師長


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