Vol.7 No.3 2014
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シンセシオロジー 研究論文−163−Synthesiology Vol.7 No.3 pp.163-178(Aug. 2014)1 はじめに化学産業の全消費エネルギーの中で、分離技術の主役である蒸留塔が占める割合は一番大きく、約40 %もあると言われており、その省エネ対策が国家的な問題となって久しい。蒸留塔における省エネ対策を目指して、ニューサンシャイン計画における「広域エネルギー利用ネットワークシステム開発プロジェクト」で「内部熱交換による省エネ蒸留技術の基礎研究」(以下、第一期プロジェクトと呼ぶ)の開発が推進された。さらに、第一期プロジェクト終了後、2002年度から4年間、「地球温暖化防止新技術プログラム」の一環として「内部熱交換による省エネ蒸留技術開発」(以下、第二期プロジェクトと呼ぶ)[1][2]が(独)新エネルギー・産業技術総合開発機構(以下NEDOと記す)の省エネルギー技術開発部のもとで実施された。その目的は、枯渇が危ぶまれる化石資源の消費量の節減すなわち省エネルギー技術の開発であった。本プロジェクト全体を総括する(独)産業技術総合研究所をリーダーとし[1]、丸善石油化学(株)、関西化学機械製作(株)、木村化工機(株)、日本酸素(株)(現 大陽日酸(株))、(株)神戸製鋼所(2002年度まで)が参画して推進された。省エネ率の目標値としては、同じ蒸留条件の通常塔の消費エネルギーの30 %以上の節減と設定された。このチーム中の石油・化学産業分野のグループは2005年2月に丸善石油化学(株)千葉工場にシクロペンタン精製プラント(C5-splitter)の第1塔(泡鐘段通常塔)を内部熱交換式蒸留塔(HIDiC)化の対象とし、充填塔式HIDiCパイロットプラントを建設した。連続1000時間の試運転を行い、既設第1塔と比較して60 %以上の非常に高い省エネ率が達成されて大成功となった[1]-[3]。このパイロットプラントでは、混合ガソリンからシクロペンタンを精製するクリーン系を扱うことから、木村化工機(株)が開発した充填塔式HIDiCが採用された。片岡 邦夫*、野田 秀夫化学産業界における分離技術の主役である蒸留技術の抜本的な省エネルギー化のために、内部熱交換式蒸留塔(HIDiC)の実用化のための基盤技術開発をNEDOプロジェクトとして遂行してきた。大きな省エネ効果を確認できた本開発技術の普及のために、ソフトバイオマスからの発酵エタノールの蒸留濃縮プロセスに適用を試み、その省エネ効果を実証するベンチプラントを設計・製作・建設することができた。試運転の結果、NEDOプロジェクト「セルロースエタノールの環境調和型統合プロセス開発」において設定された濃縮および省エネの目標を達成でき、成功裏に終了した。この技術中の圧縮機不要のHIDiCが将来のプラントの大型化につながる可能性を有していることも含めて、研究開発とその進め方について論じる。内部熱交換式蒸留塔(HIDiC)の技術開発− バイオエタノール蒸留のベンチプラントに至る実証研究 −To dramatically reduce energy consumption in chemical industry, we propose to construct a database on fundamental technologies for practical applications of HIDiC, as part of a project funded by NEDO (New Energy and Industrial Technology Development Organization). An application of HIDiC to the distillation process for the enrichment of bioethanol fermented from biomass has been attempted, and a bench plant has been designed and constructed to ensure practical applicability. Testing has shown that the developed HIDiC system achieves the project targets of enrichment and energy savings. We also confirmed that a compressor-free HIDiC system can be scaled to commercial plants.キーワード:HIDiC蒸留塔、バイオエタノール蒸留、内部熱交換特性、省エネルギー、リフトトレイ、ベンチプラントKeywords:HIDiC distillation column, bioethanol distillation, internal heat integration, energy saving, lift tray, bench plant関西化学機械製作株式会社 〒660-0053 尼崎市南七松町 2-9-7Kansai Chemical Engineering Co., Ltd. 2-9-7 Minami-nanamatsu-cho, Amagasaki 660-0053, Japan *E-mail: kataoka@kce.co.jpOriginal manuscript received October 9, 2013, Revisions received March 10, 2014, Accepted March 11, 2014Technological development of internal heat-integrated distillation column (HIDiC)- Substantive research of application to a bench plant of bioethanol distillation -

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