サイバーフィジカルシステムを用いたスマート化学プロセスの設計

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K06842
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 松田 圭悟 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (60415792)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: サイバーフィジカルシステム / スマート化学プロセス / システム設計

研究実績の概要

化学プラントの未来像として，エネルギー消費のネットゼロ化，無人運転化，超安全化などが求められているが，現状の技術ではこれを達成するのは困難である。そこで，本研究では，未来のスマートな化学プラントを設計するために，分離プロセスを対象としてサイバーフィジカルシステムを構築する。その基盤研究の第一歩として，スマート化学プロセスに求められる物理社会の機能とサイバー社会の機能を定量化し，“機能”単位の明確化とインターフェイスの共通化をシステムの観点から明らかにする。具体的には，リボイラやコンデンサといった機器全てがインターネットに繋がるIoT型センサーを開発し，これをパイロットスケールの蒸留塔に実装し，実験・プロセスシミュレーションから挙動を解析する。
平成30年度は，サイバー空間を対象としたモデルを作成し，フィジカル空間データの間でデータ取得解析，フィードバック可能なシステムを構築した。その結果，フィジカル空間とサイバー空間の間で，やり取りされる時空間的なデータを取得可能となり，操作条件を決定可能となった。

研究成果

• [雑誌論文] Operation Range of Modified Petlyuk Process for Separation of Benzene, Toluene and p-Xylene Mixture (2019)
  • 著者名/発表者名: Takehiro Yamaki, Kei Takane, Ryosuke Akimoto, Keigo Matsuda
  • 雑誌名: Journal of the Japan Petroleum Institute 巻: 62 ページ: 45-51
  • DOI: 10.1627/jpi.62.45
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energy Saving Performances of the Internal Heat Integrated Batch Distillation for Binary non-deal mixture (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiko Suzuki, Yakehiro Yamaki, Akira Endo, Hideyuki Matsumoto, Takafumi Horie, Keigo Matsuda
  • 雑誌名: Journal of Chemical Engineering of Japan 巻: 52 ページ: 215-221
  • DOI: 10.3390/pr6120241
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intensification of Reactive Distillation for TAME Synthesis based on Analysis of Multiple Steady State Conditions (2018)
  • 著者名/発表者名: 1.Takehiro Yamaki, Keigo Matsuda, Duangkamol Na-Ranong, Hideyuki Matsumoto
  • 雑誌名: Processes 巻: 6 ページ: 241(1-11)
  • DOI: 10.3390/pr6120241
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Separation of 2-Propanol/Water/n-Hexane Ternary System using the Batch Distillation Commercial Plant (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiko Suzuki, Takahiro Yamaki, Ryosuke Akimoto, Keigo Matsuda
  • 雑誌名: Kagaku Kogaku Ronbunshu 巻: 44 ページ: 350-354
  • DOI: 10.1252/kakoronbunshu.44.350
  • 査読あり
• [雑誌論文] Economic Evaluation of the Heat Pump assisted Distillation Systems (2018)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, Kenta, Kei Takane, Takehiro Yamaki, Toshihiko Wakabayashi, Jesus. A. Rafael, Hideyuki Matsumoto, Takafumi Horie，Masaru Nakaiwa, Keigo Matsuda
  • 雑誌名: Kagaku Kogaku Ronbunshu 巻: 44 ページ: 303-307
  • DOI: 10.1252/kakoronbunshu.44.303
  • 査読あり
• [学会発表] Development of Cascade Organic Rankine Cycle and their Power Generation Performances (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Akimoto, Keigo Matsuda
  • 学会等名: 2018 International Symposium on Chemical-Environmental-Biomedical Technology
  • 国際学会
• [学会発表] Energy-saving and Cost analysis of Distillation, Membrane Separation and Membrane Distillation Hybrid Separation Processes (2018)
  • 著者名/発表者名: Kei Takane, Yasuhiko Suzuki, Keigo Matsuda
  • 学会等名: 2018 International Symposium on Chemical-Environmental-Biomedical Technology
  • 国際学会
• [学会発表] Multiscale Analysis for the Inner Structure of Porous TiO2 Using FIB-SEM (2018)
  • 著者名/発表者名: Masaki Otani, Yasuhiko Suzuki, Keigo Matsuda
  • 学会等名: 2018 International Symposium on Chemical-Environmental-Biomedical Technology
  • 国際学会
• [備考] 松田研究室
  • URL: http://matsuda.yz.yamagata-u.ac.jp/