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レブリン酸の製造装置、レブリン酸の分離装置及びレブリン酸から炭化水素を製造する装置

国内特許コード	P110002257
整理番号	S2009-0379-N0
掲載日	2011年4月8日
出願番号	特願2009-048421
公開番号	特開2010-202548
登録番号	特許第5504493号
出願日	平成21年3月2日(2009.3.2)
公開日	平成22年9月16日(2010.9.16)
登録日	平成26年3月28日(2014.3.28)
発明者	筒井俊雄
出願人	国立大学法人　鹿児島大学
発明の名称	レブリン酸の製造装置、レブリン酸の分離装置及びレブリン酸から炭化水素を製造する装置
発明の概要	【課題】本発明は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ことを提案する。【解決手段】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、バイオマスと、酸触媒と、水とを反応器に供給する供給器と、前記バイオマスと、前記酸触媒と、前記水を加温下で反応させる反応器とを備えてなる製造装置により達成される。【選択図】なし
従来技術、競合技術の概要	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、ＣＯ_２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ＣＯ_２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ＣＯ_２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ＣＯ_２を生成し、ＣＯ_２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、ＣＯ_２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。
産業上の利用分野	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。
特許請求の範囲	【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。
国際特許分類(IPC)	C07C 51/00 カルボン酸またはその塩，酸ハロゲン化物または酸無水物の製造 C07C 59/185 １個のカルボキシル基をもち，ケト基を含有する飽和化合物 B01J 27/02 硫黄，セレンまたはテルル；その化合物 B01J 27/10 塩化物 B01J 29/40 ペンタシル型の，例．ＺＳＭ－５，ＺＳＭ－８またはＺＳＭ－１１型 B01J 29/46 鉄族金属または銅 B09B 3/00 固体廃棄物の破壊あるいは固体廃棄物の有用物化もしくは無害化 C07B 61/00 他の一般的方法
Fターム	4D004AA12 紙，木材，布，糸 4D004BA06 化学原料 4D004CA15 撹拌，混練 4D004CA22 加熱処理 4D004CA39 超臨界流体を用いるもの（湿式高温酸化） 4D004CB04 閉鎖型 4D004CC03 水 4D004CC09 触媒 4D004CC12 酸，塩基 4G169AA03 担持触媒 4G169AA06 均一系触媒 4G169BA01 アルミナ 4G169BA07 ゼオライト（ＺＡ－ＺＦも） 4G169BA42 酸 4G169BB08 ハロゲン化物、ハロゲン化水素酸 4G169BB10 硫酸塩、硫酸 4G169BC68 Ｎｉ 4G169CB02 還元（水素化、脱酸素） 4G169CB62 アルキル化 4G169CB74 カルボキシル化、チオカルボキシル化 4G169DA05 固体 4G169DA06 固定床、充填床 4G169FA02 担体への触媒成分の担持 4G169FB14 液体による 4G169FB30 焼成 4G169FB31 蒸発のためのもの 4G169FB44 ガスによるもの 4G169ZA11 ＺＳＭ‐５ 4H006AA02 製造方法（←分離，精製，安定化） 4H006AB84 合成中間体 4H006AC26 分解（←ＣＯ２の脱離、炭化水素の脱離） 4H006AC28 環化による炭素環の生成、炭素環の開環（←縮合による環化） 4H006AC41 水酸基またはＯ－金属基 4H006AC44 カルボニル基 4H006AC46 カルボキシル基 4H006BA66 酸触媒（←鉱酸、ブレンステッド酸、プロトン酸） 4H006BA71 ゼオライト（←フッ石、アルミノシリケ－ト、モレキュラーシーブ） 4H006BB31 水 4H006BB61 不活性ガス（←Ｎ２、Ｈｅ、Ａｒ） 4H006BC10 温度 4H006BC13 気相 4H006BE20 Ｈ２ 4H006BR10 ＣＲ－ＣＯ－ＣＲ 4H006BS10 ＣＲ－ＣＯＯＨ，ＣＲ－ＣＯＯＭ，ＣＲ－ＣＯＸ，（ＣＲ－ＣＯ）２Ｏ 4H039CA41 芳香族化 4H039CA60 ヒドロキシル化 4H039CA62 カルボニル化 4H039CA65 カルボキシル化 4H039CE40 水素化分解 4H039CH40 その他の反応による環化 4H039CJ10 異性化
出願権利状態	登録

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発明の名称	APPARATUS FOR PRODUCING LEVULINIC ACID, APPARATUS FOR SEPARATING LEVULINIC ACID, AND APPARATUS FOR PRODUCING HYDROCARBON FROM LEVULINIC ACID
発明の概要	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.

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国立大学法人　鹿児島大学産学・地域共創センター知的財産・リスクマネジメント部門
URL: http://www.rdc.kagoshima-u.ac.jp/
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Address: 〒890-8580 鹿児島県鹿児島市郡元一丁目21番24号
TEL: 099-285-3881
FAX: 099-285-3886

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関連情報

特許マップ	・有機低分子合成に関する特許マップ・ゼオライトに関する技術の特許マップ・アルミナに関する技術の特許マップ
技術シーズ	・レブリン酸の製造装置、レブリン酸の分離装置及びレブリン酸から炭化水素を製造する装置

明細書	特許第5504493号
公開公報	特開2010-202548(PDF,123KB)
特許公報	特許第5504493号(PDF,125KB)

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