| 研究課題/領域番号 |
06555233
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| 研究種目 |
試験研究(B)
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
鈴木 基之 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10011040)
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| 研究分担者 |
泉 順 三菱重工業(株)長崎研究所, 主任研究員
酒井 康行 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (00235128)
迫田 章義 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (30170658)
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| キーワード | 圧力スイング吸着法 / PSA / 空気分離 / ゼオライト / 高速吸脱着サイクル |
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| 研究概要 |
圧力スイング吸着法(PSA)は、製造プラントでのガス分離などの様々な用途に既に広く実用化されている。しかしながら、近年では燃焼排ガスからの二酸化炭素回収への応用などが提案されており、より一層の小規模、大容量、省エネルギー化が望まれ、新吸着剤の開発、装置規模の大型化、低温操作PSAやRapidPSAなどのアプローチから試みが行われている。これらのアプローチの中で、我々は吸脱着サイクルの高速化に注目し、これまでのPSAのサイクルタイムがminオーダーであるのに対し、極端に短いsec〜msecオーダー程度に吸脱着サイクルを高速化したPSAの開発を開始した。
本研究では小規模・大容量PSAの一形態として、ピストン駆動を用いたピストン駆動超高速吸脱着サイクルPSAを提案し、例として5Aゼオライト吸着剤を用いた空気からの酸素濃縮を取り上げ、試作実験装置と簡便なモデル計算によってその基礎特性を検討した。超高速吸脱着サイクル下における吸着剤槽内の圧力スイングの状態は、吸着剤の大きい圧力損失のために塔出口付近では小さかった。その度合いは吸着剤粒径が小さいほど顕著に見られ、分離性能が大きく低下した。しかし、圧力損失の小さい粒径の大きな吸着剤においては、吸着剤の吸着速度の低下により分離性能は低下した。次に、本PSAは通常のPSAの処理容量の約10〜100倍以上の処理容量での操作が可能であることがわかった。このとき、通常のPSAの処理容量の約10倍の数100〔Nm3-濃縮ガス/m3-吸着塔/hr〕での処理容量においても、空気からの酸素濃縮ガスの濃度は約60%以上となり、酸素濃度的にも満足できるものであった。以上の結果から、本PSA装置は小規模・大容量なPSAとして、非常に有望であることがわかった。ただし、さらに分離性能を向上させるには、低圧損型吸着剤の開発とプロセス制御の最適化の検討も必要と考えられた。
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