化学プラントから排出される中低温熱有効利用のための新規化学蓄熱プロセスの提案

• 研究課題/領域番号: 22760691
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: エネルギー学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 中曽 浩一 九州大学, 工学研究院・化学工学部門 (40363379)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2011年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2010年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 排熱有効利用 / 水蒸気生成 / ゼオライト / ヒートポンプ / 化学蓄熱 / 移動現象

研究概要

化学プラント等で大量に排出される低温排水および中温排ガスを利用して,高温蒸気生成させる新規化学蓄熱を検討した.本プロセスでは,吸着熱を利用して水蒸気を生成させる.その際,水と吸着材を直接熱交換させることで高効率化を図った.その結果,常圧下で蒸気生成・吸着材再生を繰り返し行い,本プロセスが実現可能であることを示した. 80℃の水から4気圧までの飽和蒸気生成を確認した.理論計算で蒸気生成および吸着材再生での内部温度や反応の進行を予測できた.化学プラント等で大量に排出される低温排水および中温排ガスを利用して,高温蒸気生成させる新規化学蓄熱を検討した.本プロセスでは,吸着熱を利用して水蒸気を生成させる.その際,水と吸着材を直接熱交換させることで高効率化を図った.その結果,常圧下で蒸気生成・吸着材再生を繰り返し行い,本プロセスが実現可能であることを示した. 80℃の水から4気圧までの飽和蒸気生成を確認した.理論計算で蒸気生成および吸着材再生での内部温度や反応の進行を予測できた.

研究成果

• [雑誌論文] Numerical Simulation for Steam Generation Process in a Novel Zeolite-Water Adsorption Heat Pump (2012)
  • 著者名/発表者名: Bing XUE, et al
  • 雑誌名: Journal of Chemical Engineering of Japan 巻: (掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental Investigation on the Adsorption Process for Steam Generation Using a Zeolite-water System (2012)
  • 著者名/発表者名: Erfina OKTARIANI, et al
  • 雑誌名: Journal of Chemical Engineering of Japan 巻: (掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Potential of a direct contact adsorption heat pump system for generating steam from waste water (2011)
  • 著者名/発表者名: Erfina Oktariani, Atsushi Noda, Kazuya Nakashima, Keisuke Tahara, Xue Bing, Koichi Nakaso, Jun Fukai
  • 雑誌名: International Journal of Energy Research 巻: 36 号: 11 ページ: 1077-1087
  • DOI: 10.1002/er.1855
  • 査読あり
• [雑誌論文] 低温排熱有効活用のための水蒸気回生ヒートポンプシステムの開発-基本概念と省エネルギー効果の予測- (2011)
  • 著者名/発表者名: 中曽浩一, 他
  • 雑誌名: エネルギー・資源学会論文誌 巻: 32(5) ページ: 9-16
  • NAID: 10029465277
  • 査読あり
• [雑誌論文] Steam generation model in zeolite-water adsorption heat pump for utilizing waste water (2011)
  • 著者名/発表者名: Bing XUE, et al
  • 雑誌名: Proceedings of 2011 Joint of Korea/Japan/Taiwan Chemical Engineering Conference ページ: 20-21
• [雑誌論文] Estimation of Performance of Adsorption/Desorption System for Regenerating Steam from Waste Water of Industrial Process (2011)
  • 著者名/発表者名: Koichi NAKASO, et al
  • 雑誌名: Proceedings of ASME 2011 5th International Conference on Energy Sustainability & 9th Fuel Cell Science, Engineering and Technology Conference 巻: (CD ROM)
• [雑誌論文] Performance of Prototype Adsorption Heat Pump for Regenerating High Temperature Steam (2010)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Noda, et al.
  • 雑誌名: Proceedings of 13th Asia Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress 巻: (CDROM) ページ: 10619-10619
• [雑誌論文] 低温排熱有効活用のための水蒸気回生ヒートポンプシステムの開発-基本概念と省エネルギー効果の予測-
  • 著者名/発表者名: 中曽浩一, Erfina Oktariani, 野田敦嗣, 板谷義紀, 中川二彦, 深井潤
  • 雑誌名: エネルギー・資源学会論文誌 巻: Vol.32 ページ: 9-16
  • NAID: 10029465277
  • 査読あり
• [雑誌論文] ExperimentalInvestigation on the Adsorption Process for Steam Generation Using a Zeolite-water System
  • 著者名/発表者名: Erfina Oktariani, Keisuke Tahara, Kazuya Nakashima, Atsushi Noda, Bing Xue, Agung Tri Wijayanta, Koichi Nakaso, Jun Fukai
  • 雑誌名: Journal of Chemical Engineering of Japan 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical Simulation for Steam Generation Process in a Novel Zeolite-Water Adsorption Heat Pump
  • 著者名/発表者名: Bing Xue, Keisuke Tahara, Kazuya Nakashima, Atsushi Noda, Erfina Oktariani, Agung Tri Wijayanta, Koichi Nakaso, Jun Fukai
  • 雑誌名: Journal of Chemical Engineering of Japan
  • NAID: 10030928452
  • 査読あり
• [雑誌論文] Potential of a direct contact adsorption heat pump system for generating steam from waste water
  • 著者名/発表者名: Erfina Oktariani, et al.
  • 雑誌名: International Journal of Energy Research 巻: (掲載決定)
  • 査読あり
• [学会発表] 製鉄プロセスにおける低温排水の再利用技術の提案 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中曽浩一,深井潤
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会環境・エネルギー・社会工学部会炭素循環製鉄研究会シンポジウム
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-03-29
• [学会発表] 製鉄プロセスにおける低温排水の再利用技術の提案 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中曽浩一
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会環境・エネルギー・社会工学部会炭素循環製鉄研究会シンポジウム
  • 発表場所: 横浜国立大学(横浜市)
  • 年月日: 2012-03-29
• [学会発表] 高含水ゼオライト再生速度に及ぼすガス導入条件の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中曽浩一, Erfina Oktariani, Bing Xue,中島数矢,野田敦嗣, Agung Tri Wijayanta,深井潤
  • 学会等名: 2011年度第2回西日本談話会
  • 発表場所: 北九州
  • 年月日: 2011-12-14
• [学会発表] 高含水ゼオライト再生速度に及ぼすガス導入条件の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中曽浩一
  • 学会等名: 粉体工学会2011年度第2回西日本談話会
  • 発表場所: 九州工業大学(北九州市)
  • 年月日: 2011-12-14
• [学会発表] Potential of Adsorption Heat Pump for Steam Generation' (2011)
  • 著者名/発表者名: Agung Tri Wijayanta, Erfina Oktariani, Atsushi Noda, Kazuya Nakashima, Xue Bing, Koichi Nakaso, Jun Fukai
  • 学会等名: International Symposium on EcoTopia Science 2011
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 2011-12-10
• [学会発表] Steam generation model in zeolite-water adsorption heat pump for utilizing waste water (2011)
  • 著者名/発表者名: Bing Xue, Kazuya Nakashima, Atsushi Noda, Erfina Oktariani, Agung Tri Wijayanta, Koichi Nakaso, Jun FukaiSteam generation model in zeolite-water adsorption heat pump for utilizing waste water
  • 学会等名: 2011 Joint of Korea/Japan/Taiwan Chemical Engineering Conference
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 2011-11-11
• [学会発表] Steam generation model in zeolite-water adsorption heat pump for utilizing waste water (2011)
  • 著者名/発表者名: Bing XUE
  • 学会等名: 2011 Joint of Korea/Japan/Taiwan Chemical Engineering Conference
  • 発表場所: プサン(大韓民国)
  • 年月日: 2011-11-11
• [学会発表] Estimation of Performance of Adsorption/Desorption System for Regenerating Steam from Waste Water of Industrial Process (2011)
  • 著者名/発表者名: Koichi Nakaso, Erfina Oktariani, Atsushi Noda, Kazuya Nakashima, Keisuke Tahara, Bing Xue, Agung Tri Wijayanta, Jun Fukai
  • 学会等名: ASME 2011 5th International Conference on Energy Sustainability & 9th Fuel Cell Science, Engineering and Technology Conference
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2011-08-10
• [学会発表] Estimation of Performance of Adsorption/Desorption System for Regenerating Steam from Waste Water of Industrial Process (2011)
  • 著者名/発表者名: Koichi NAKASO
  • 学会等名: ASME 2011 5th International Conference on Energy Sustainability & 9th Fuel Cell Science, Engineering and Technology Conference
  • 発表場所: ワシントンDC(アメリカ合衆国)
  • 年月日: 2011-08-10
• [学会発表] 水蒸気発生のための直接熱交換式吸着ヒートポンプの検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中島数矢,田原啓右,野田敦嗣,薛冰,エリフィナオクタリアニ,アグントリウィジャヤンタ,中曽浩一,深井潤
  • 学会等名: 第48回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2011-06-01
• [学会発表] 水蒸気発生のための直接熱交換式吸着ヒートポンプの検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中島数矢
  • 学会等名: 第48回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 岡山コンベンションセンター(岡山市)
  • 年月日: 2011-06-01
• [学会発表] 未利用温排熱から高温水蒸気を生成する蒸気回生システムの性能予測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中曽浩一, Erfina OKTARIANI,野田敦嗣,板谷義紀,中川二彦,深井潤
  • 学会等名: 粉体工学会2010年度第2回西日本談話会
  • 発表場所: 北九州
  • 年月日: 2010-12-21
• [学会発表] Multiphase CFD Model in Packed Bed Reactor for Zeolite-water Adsorption System (2010)
  • 著者名/発表者名: Agung Tri Wijayanta, Erfina Oktariani, Xue Bing, Atsushi Noda, Kazuya Nakashima, Keisuke Tahara, Koichi Nakaso, Jun Fukai
  • 学会等名: International Workshop on Process Intensification 2010, Fukuoka
  • 発表場所: Japan
  • 年月日: 2010-12-02
• [学会発表] 低温排熱有効利用のための水蒸気再生システムの検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中曽浩一, Erfina Oktariani,深井潤
  • 学会等名: 化学工学会熱工学部会平成22年度熱工学部会講演会/日本伝熱学会東海支部第21回東海伝熱セミナー
  • 発表場所: 常滑
  • 年月日: 2010-11-12
• [学会発表] 低温排熱有効利用のための水蒸気再生システムの検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中曽浩一
  • 学会等名: 第21回東海伝熱セミナー
  • 発表場所: Jホテルりんくう(愛知県)
  • 年月日: 2010-11-12
• [学会発表] Performance of Prototype Adsorption Heat Pump for Regenerating High Temperature Steam (2010)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Noda, Erfina Oktariani, Koichi Nakaso, Jun Fukai
  • 学会等名: 13th Asia Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress, Taipei
  • 発表場所: Taiwan
  • 年月日: 2010-10-08
• [学会発表] 高温蒸気生成のための直接熱交換式吸着ヒートポンプ (2010)
  • 著者名/発表者名: 野田敦嗣, Erfina Oktariani,中曽浩一,深井潤
  • 学会等名: 化学工学会第42回秋季大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-09-06