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APPARATUS FOR PRODUCING LEVULINIC ACID, APPARATUS FOR SEPARATING LEVULINIC ACID, AND APPARATUS FOR PRODUCING HYDROCARBON FROM LEVULINIC ACID

Patent code P110002257
File No. S2009-0379-N0
Posted date Apr 8, 2011
Application number P2009-048421
Publication number P2010-202548A
Patent number P5504493
Date of filing Mar 2, 2009
Date of publication of application Sep 16, 2010
Date of registration Mar 28, 2014
Inventor
  • (In Japanese)筒 井 俊 雄
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人 鹿児島大学
Title APPARATUS FOR PRODUCING LEVULINIC ACID, APPARATUS FOR SEPARATING LEVULINIC ACID, AND APPARATUS FOR PRODUCING HYDROCARBON FROM LEVULINIC ACID
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for producing a basic chemical substance from biomass at a high yield and a low cost.
SOLUTION: The apparatus for producing levulinic acid from biomass includes a reactor for causing biomass, an acid catalyst, and water to react with each other while heating them, and a feeder for feeding the biomass, the acid catalyst, and the water into the reactor.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)



現代社会は、エネルギー資源や化学物質資源として石油に大きく依存してきた。しかし、CO2による地球温暖化問題及び原油価格の高騰を背景に、再生可能資源の利用によって石油への依存度を低減し、持続可能な社会を構築する必要が高まっている。種々の再生可能資源の中でもバイオマスは、自然界の炭素サイクルを利用する為、大気中のCO2濃度を増大させることがなく(カーボンニュートラルという)、また物質資源としても利用可能であるため、その有効な活用が望まれている。





石油に代わる資源としてバイオマスを利用するためには、人類社会で必要な基幹化学物質をバイオマスから低コストで高収率に製造する必要がある。また、バイオマスから化学物質への転化過程において、多量の石油エネルギーを消費しては石油の代替とならず、またCO2の削減を達成することはできない。従って、過度のエネルギー消費を抑制した、バイオマスの利用を実現することが必要である。





バイオマスの転化技術として、これまで例えば超臨界水による分解(特許文献1:特許公開2008-249207)、並びに、エタノール発酵(特許文献2:特許公開2008-182925)などが知られている。しかしながら、超臨界水による分解では、5-ヒドロキシメチルフルフラール及び含酸素タールなどさまざまな分解物が生成するが、これらの生成物は必ずしも基幹化学物質とはいえず、その利用価値は少ない。また超臨界水で過度に反応させると多量のCO2を生成し、CO2の削減を達成し得ない。また、エタノール発酵はガソリンの代替として期待されているが、コストに対する付加価値が低く、また、エタノールと水の分離に多大なエネルギーの投入が必要となる等の問題がある。

従って、過度のエネルギー消費を抑制し、CO2の排出を極めて抑制した、バイオマスからの基幹化学物質の製造方法の実現が必要とされている。





糖の転化については酸で処理することによりレブリン酸が得られることが知られている。しかし、その場合に炭素質物質が副生しやすく、高収率かつ選択的にレブリン酸を生成させる方法については明確にされていない。

また、レブリン酸の用途は農薬のアミノレブリン酸の原料となる他は知られていないのが現状であり、レブリン酸を転換して産業原料としての炭化水素を効率的に得ることができれば画期的な技術ということができる。

Field of industrial application (In Japanese)



本発明は、バイオマスからレブリン酸を製造する装置(方法)、レブリン酸の吸着分離装置(方法)、及びレブリン酸から炭化水素を製造する装置(方法)に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
バイオマスからレブリン酸を生成する製造装置であって、
前記バイオマスと、酸触媒と、水を150℃以上240℃以下で水熱反応させる反応器と、
30℃以上320℃以下の温度で、前記水熱反応で得られたレブリン酸を含んでなる組成物と、吸着剤とを接触させ、前記吸着剤にレブリン酸を吸着させ、かつ、分離させる吸着器とを備えてなり、
前記バイオマスが、サトウキビの搾りかすであるバガス;イネ、麦の籾殻及び藁並びにこれらの、加水分解又は酵素分解による処理物;食用穀物の調理物及び廃棄物並びにこれらの処理物;木材の製材廃棄物、木材のアルカリ蒸解による処理物である、製造装置。

【請求項2】
 
前記吸着器で分離された残液を前記反応器に戻す手段を更に備えてなる、請求項1に記載の製造装置。

【請求項3】
 
バイオマスからレブリン酸を生成する製造方法であって、
前記バイオマスと、酸触媒と、水を150℃以上240℃以下で水熱反応させ、レブリン酸を含んでなる組成物を得てなり、
30℃以上320℃以下の温度で、前記組成物と、吸着剤とを接触させ、前記吸着剤にレブリン酸を吸着させ、かつ、分離させることを含んでなり、
前記バイオマスが、サトウキビの搾りかすであるバガス;イネ、麦の籾殻及び藁並びにこれらの、加水分解又は酵素分解による処理物;食用穀物の調理物及び廃棄物並びにこれらの処理物;木材の製材廃棄物、木材のアルカリ蒸解による処理物である、製造方法。

【請求項4】
 
前記吸着剤から分離された残液を戻して前記水熱反応をさらに行うことを含んでなる、
請求項3に記載の製造方法。

【請求項5】
 
バイオマスからレブリン酸を生成し、前記レブリン酸から炭化水素を生成する製造装置であって、
前記バイオマスと、酸触媒と、水を150℃以上240℃以下で水熱反応させる第1反応器と、
30℃以上320℃以下の温度で、前記水熱反応で得られたレブリン酸を含んでなる組成物と、吸着剤とを接触させ、前記吸着剤にレブリン酸を吸着させ、かつ、分離させる吸着器と
前記吸着剤から脱離させた前記レブリン酸を、ゼオライト触媒と300℃以上550℃以下で反応させ、副生成物である水と、生成物である前記炭化水素とが2相に分離させてなる第2反応器とを備えてなり、
前記バイオマスが、サトウキビの搾りかすであるバガス;イネ、麦の籾殻及び藁並びにこれらの、加水分解又は酵素分解による処理物;食用穀物の調理物及び廃棄物並びにこれらの処理物;木材の製材廃棄物、木材のアルカリ蒸解による処理物である、製造装置。

【請求項6】
 
バイオマスからレブリン酸を生成し、前記レブリン酸から炭化水素を生成する製造方法であって、
前記バイオマスと、酸触媒と、水を150℃以上240℃以下で水熱反応させ、レブリン酸を含んでなる組成物を得てなり、
30℃以上320℃以下の温度で、前記組成物と、吸着剤とを接触させ、前記吸着剤にレブリン酸を吸着させ、及び、
前記吸着剤から脱離させた前記レブリン酸を、ゼオライト触媒と300℃以上550℃以下で反応させ、副生成物である水と、生成物である前記炭化水素とが2相に分離して、前記炭化水素を得ることを含んでなり、
前記バイオマスが、サトウキビの搾りかすであるバガス;イネ、麦の籾殻及び藁並びにこれらの、加水分解又は酵素分解による処理物;食用穀物の調理物及び廃棄物並びにこれらの処理物;木材の製材廃棄物、木材のアルカリ蒸解による処理物である、製造方法。
IPC(International Patent Classification)
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