Vol.2 No.1 2009

54/94

研究論文−51−Synthesiology Vol.2 No.1 pp.51-59(Feb. 2009)1 はじめに化学プロセスやそれを構成する反応装置・分離装置などを研究対象とする化学工学の分野において、「プロセス強化」が新しいパラダイムとして議論されている。プロセス強化は、プロセス・インテンシフィケーション(Process Intensification, PI)の訳語である。ただし、PIの定義は現状ではそれほど明確ではない。平田が述べているように[1]、PIを実現した結果としてプロセスの性能が飛躍的に向上する、というのが研究者の間で認められている数少ない共通認識である。オーダーを超えた、すなわち少なくとも10倍以上の飛躍的な向上が目標であり、それをクオンタム・リープ(Quantum Leap)と呼んでいる。従来の技術の延長では、プロセスや装置の改善・改良にとどまり性能の向上はせいぜい数10 %程度しか達成できない。クオンタム・リープの実現には、作動原理から装置のサイズや形状までをも考慮した、根本的な発想の転換が必要となる。PIの歴史を振り返ると、この用語自体は新しいものではないことがわかる。黒田と松本によれば[2]、すでに30年以上前に英国でプラントやプロセスの安全設計・小型化にPIという言葉が使われている。ただし、英国を含めた欧州から米国へ、そしてわが国においてPIへの関心が高まったのはStankiewicz and Moulijnの記事[3]が発端である。その後、彼らのPIについての考え方も少しずつ変わっているが[4][5]、PIのキーワードとなっているのはプロセスや装置のコンパクト化・マイクロ化・工程数削減などの「小型化」・ 「単純化」、性能向上や省エネルギー化などの「高効率化」、反応と分離あるいは蒸留と伝熱といった複数の操作を1つの装置で行う「統合化」・ 「複合化」、廃棄物の削減研究論文中岩 勝*、大森 隆夫本稿では、プロセス強化を実現する1つの方法論として、理想状態からの 「デチューニング」という概念による省エネルギー化技術開発のアプローチ法を示し、内部熱交換型蒸留塔(HIDiC)を含む蒸留プロセスの開発を例として議論した。まず、典型的なエネルギー多消費プロセスである連続蒸留の特徴及びその理想状態である可逆蒸留操作の概念について説明した。次に、可逆蒸留を出発点として「デチューニング」により様々な省エネルギー型蒸留プロセスを導出することができることを示した。その1つであるHIDiCの特徴を他のプロセスと比較して議論し、NEDOプロジェクト等によるHIDiC技術開発の経緯と産総研の役割を論じた。蒸留プロセスのイノベーション− 理想状態からの「デチューニング」によるプロセス強化 −Masaru Nakaiwa* and Takao OhmoriInnovation in distillation processes- Process intensification for energy savings through concept of “detuning” from ideal state -A methodology of process intensification was discussed through the concept of “detuning” from the ideal state, especially for the energy-saving continuous distillation processes, which are typical energy consumer in the chemical and petrochemical industries. First, the reversible distillation was shown as the thermodynamically ideal state. Then, it was indicated that several energy efficient modifications of distillation processes can be obtained by “detuning” or simplifying the reversible system. Among these modifications, an internally heat-integrated distillation column (HIDiC) was one of the most promising options. The development of the HIDiC in the national projects was reviewed and the reduction of energy consumption by the HIDiC was estimated to be 60 % of the conventional column from the results of the projects.キーワード:プロセス強化、蒸留プロセス、省エネルギー、デチューニングKeywords:Process intensification, distillation process, energy-saving, detuning産業技術総合研究所 環境化学技術研究部門 〒305-8565 つくば市東1-1-1 中央第5Research Institute for Innovation in Sustainable Chemistry, AIST Tsukuba Central 5, Higashi 1-1-1, Tsukuba 305-8565, Japan*E-mail : Received original manuscript October 24,2008, Revisions received January 13,2009, Accepted January 13,2009

※このページを正しく表示するにはFlashPlayer9以上が必要です