| 研究課題/領域番号 |
08455368
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 熊本大学 |
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研究代表者 |
広瀬 勉 熊本大学, 工学部, 教授 (40037841)
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| 研究分担者 |
児玉 昭雄 熊本大学, 工学部, 助手 (30274690)
後藤 元信 熊本大学, 工学部, 助教授 (80170471)
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| キーワード | 吸着 / 圧力スイング吸着 / 温度スイング吸着 / 物質移動 / 再生 / 分離 / 除湿 / 空気 |
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| 研究概要 |
本研究では代表的な周期的吸脱着操作である圧力スイングおよび温度スイング吸着に焦点をあてた。現在までに得られた結果を項目別に以下に示す。
1.短周期温度スイング吸着装置における物質移動係数の評価
ハニカム形状吸着剤ローターを用いた熱再生型回転吸着装置においてはシート状吸着剤に由来する熱および物質移動への高い応答性により少量の吸着剤による短い周期の温度スイング操作が可能である。しかしながら従来型の温度スイング吸着装置での吸着破過を基にした操作法とは異なり物質移動係数の評価が重要である。本研究では原料空気と再生空気のエンタルピーを等しくして供給した場合、空気入口と出口の熱交換効率と物質移動率は等しくなることを見いだし、これをもとにして気相側と固相内の物質移動抵抗を区別して推算する方法を提案した。実験により気相側物質移動係数は空気流速に影響を受けないが固相物質移動係数はサイクル時間の減少に伴い増加することが示された。よって、短周期型の温度スイング操作は浸透説が成り立つ領域にあることがわかったが、今後は推算した物質移動係数の妥当性を数値計算により検討する。
2.中間フィード型PSAによる3成分混合物の分離
二酸化炭素-窒素-メタンの3成分混合物を2塔式圧力スイング吸着装置で分離することを試みた。本装置では吸着塔の中途から原料を供給する点に特徴がある。数値計算によりその性能を調べたが、理論上は3成分が分離できることがわかった。次年度は実験によりその性能と操作原理についての検討を行う。
3.圧力スイングによる空気中希ガス成分の高度濃縮
空気中に含まれるキセノン等の気ガス成分を高度に濃縮することを最終目的としている。本年度は空気中の二酸化炭素を濃縮対象としてPSA装置の妥当な流路構成と操作法について検討した。この結果、二酸化炭素については装置の容積上の限界と考えられる50倍程度まで濃縮できた。次年度以降は装置の大型化および多段化により気ガス成分の数万倍濃縮を試みる。
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