(以下は説明用の参考情報で、予告なく変更する場合があります。最新情報はお問合せ下さい。)

超臨界流体 超臨界二酸化炭素(CO2)利用技術


超臨界 LIVE配信 セミナーの案内  2024年9月4日(水曜) 13時30分 ~ 16時30分  [ ZOOM オンラインセミナー ]

 「食材・生体適合材から太陽電池・半導体分野などでの高機能素材の創出手段 」と称してオンラインセミナー(有料)を開催します (予定)。  ご興味のある方は、
  主催セミナー会社の 講師割引(≧2割引き) を送付しますので、こちらのお問合せ よりご連絡ください。 通算21回目 ❗     詳細内容はこちらを参照下さい。

 タイトル:超臨界二酸化炭素(CO₂)と工業的利用 ~基礎から適用技術の実際まで~ 何ができ何が必要か?

 ポイント:スポーツフットウェアの世界的企業ナイキ社NIKEが、”製造革命”:「アスリートと地球環境の両方に貢献する」ためと称し、自然溶媒の超臨界二酸化炭素(CO₂)による新規染色技術 “ColorDry” を台湾で実用化展開したと発表し、アディタス社、イケア社も展開しています。
 新規高機能素材の創出を目的とした研究開発が、食品・医薬品・生体適合性分野、導電性付与・太陽電池・半導体なども含め樹脂・無機物・金属などの幅広い産業素材分野を対象に行われています。自然溶媒で環境に優しいユニークな超臨界CO₂流体の基礎特性と特異性を紹介し、海外で進んでいる実用化事例も含め、利用・適用分野を俯瞰します。神戸製鋼グループでの25年以上のプロセス開発・実用化開発での蓄積から、具体的な自社開発・適用事例を示し、実践経験に基づいた工業的利用時のプロセス開発の実際とポイントを紹介すると共に、新しい高機能素材創出のシーズ・ヒントを紹介します。
 ホームページで紹介している内容も含め、約三千倍のスケールアップ設計・プロセス実証・商業化の経験を踏まえ、実用化・工業化するために必要な構成技術、チェック項目に言及し、超臨界CO₂で何ができるか、何が必要かを紹介します。
受講対象者: ・高機能素材創出のための新規技術を探している方
・新たな機能・付加価値を付与する技術を探している方
・環境負荷低減、脱有機溶媒化を検討している方
・超臨界二酸化炭素とは何か、何ができるのか知りたい方
・超臨界二酸化炭素の研究・開発を検討・推進している方
(食材、高分子材、化成品、無機材 他)      こちらを参照下さい
(生体適合、導電、ホール材、コンポジット 他)
(NIKE社推進の無水染色、皮革なめし 他)
(自然界に多量に存在するユニークな溶媒)
(「想定外」でないプロセス構築 他)

 超臨界流体装置は、高圧ガス保安法等の規定の設計のみでは、
想定外」の事象が起こるケースもあります。・・・
少なくとも次の事を再確認して下さい !
     ↑ クリック下さい ↑

超臨界二酸化炭素 (CO₂)

実験室から工業化へ

高圧装置では特に重要な、高スループット(短時間化→コンパクトな装置)、低ランニングコストを可能とするプロセス・装置の提供      (豊富な超臨界CO₂に関する研究・開発、装置製作実績に基づく最適プロセスの提案)
物性値の大幅な変化にも対応したフレキシブルで且つ安全性を重視した装置の提供
(豊富な超高圧・高圧装置の設計・製作実績に基づく信頼性の高い装置の提供 )
実験装置から量産装置までの幅広い装置、経済性検討(F/S)の提案、提供
コンピュータを活用し短期間でより効率的な工業化、大規模スケールアップの実現
  (試験装置の約3千倍のスケールアップ/大規模化による工業化実績で“化学工学会技術賞”を受賞@2001.4)

 実験室から工業化へのステップ    「想定外」でない装置実現には以下のプロセス設計が必須です !

基礎評価
効率の良いデータ収集を可能にする実験装置を提供します。
豊富な経験を元に、プロセスや操作条件の探索を効率よく遂行できるようにサポートします。
神戸製鋼グループの総合力を活用して各種アプリケーションでの受託研究・試験が可能です。詳細は、「試験・研究の受託」をご覧ください。

シミュレーション
汎用流体解析ソフトによる超臨界流体処理容器内の流動解析などコンピュータ資源を活用し、パイロット試験することなく、より短時間でより効果的な工業化への実現をサポートします。
右図はエアロゲルの超臨界乾燥のシミュレーションの一例です。
 エアロゲルは多孔質体のため、超臨界流体は平板状の表面を流れ、多孔質体内のアルコールは拡散によってのみ抽出乾燥されます。このため、厚みと長さ方向に乾燥分布ができ、この状態を時間と厚み・長さ方向で示したものが右図です。このシミュレーションにより、効率的な流体流れと乾燥の検討ができ、プロセスと装置にフィードバックすることによって初めて実装置化に繋がります。
豊富な経験とシミュレーションの活用により、設備費と用役費の最適化のためのシリーズ運転の検討や経済性検討(F/S)などを実施します。
 

ラボ試験装置の恒温槽利用の容器例
(小サンプルでの評価、条件探索用)

ベンチ規模試験装置例
(中サンプルの評価、スケールアップ
データ等の採集用)

商業規模装置例
(シリーズ運転による最適化)
ベンチ/パイロット試験
高度に自動化された試験装置を提供し、操作条件の最適化をサポート、わずらわしい装置操作から開放され、プロセス構築に専念できます。
シミュレーションの活用により、より精度の高い検討、計画が可能になります。


工業化
高圧装置では特に重要な、高スループット(短時間化→コンパクトな装置)、低ランニングコストを可能とするプロセス・装置を提供します。
二酸化炭素の供給、回収、精製・循環使用も含めた、プロセスと経済性の最適化の観点でのケーススタディ、提案を行います。経済性の検討なくして、実用化はありません!
さまざまなニーズに対応可能な完全カスタム仕様の装置構成を提供します。
高スループット、低ランニングコストを可能とするプロセス制御技術を提供します。
被処理物の形状に応じた最適な装填法&処理容器とセミバッチプロセスを提供します。

 複数の処理容器を切替え、超臨界CO₂を連続供給することにより、効率的な運転を実現
  (容器A:被処理物を装填中、容器B:処理中)
超臨界二酸化炭素(CO2)利用工業装置/プラントのフローシート

 神戸製鋼グループの高圧関連装置の納入実績
(1) 高圧圧力容器(多層巻) : 1,000 基以上 向け先:国内、世界各国
(2) 化学及び石油化学工業向けプラント:多数 向け先:国内、世界各国(肥料、石油化学、樹脂 他)
(3) 超高圧装置   100 MPa以上
1 .HIP(Hot Isostatic Press) :300台以上
2. CIP(Cold Isostatic Press):300台以上
向け先:国内各都道府県、韓国、台湾、米国、ブラジル その他
(4) 超臨界プラント(二酸化炭素、水) (化学、食品、その他):30 基以上  向け先:国内、韓国、中国(現在、製作しておりません)
(5) 高圧アニール装置(半導体用) : 3 台 (現在、製作しておりません)
(6) 超臨界二酸化炭素装置(半導体用):[社内評価用]α0装置(8”バッチ式)1台、α0’(8”枚葉式チャンバ)1台、α1装置、300ミリ試作機
[納入実績]小型実験装置3台、評価装置2台。(現在、製作しておりません)


小型上下蓋自動開閉式抽出容器
 (上蓋開状態:右側)
 
大型上下蓋自動開閉式抽出容器
 (390Liter)
 
超臨界抽出装置の鳥瞰図
 (抽出器容量390Liter)
 

超大型抽出装置の分離器群
(蓋自動開閉式)
 
半導体用超臨界乾燥装置(α機)
 
半導体用超臨界乾燥装置(β機)
半導体用超臨界装置で0.15μmの大きさのパーティクルが200mmウェハー上に10個程度のクリーン度を実現
(山手線の内側に10円玉の大きさのゴミが10個程度に相当)


超臨界二酸化炭素抽出試験装置
 (高圧抽出+二段分離)
 
超臨界二酸化炭素連続精製装置
 (粗留エタノール精製)
 
超臨界樹脂フィルム処理装置
 (不純物除去・多孔質化他)
 
大型バッチ抽出器(上) と
二酸化炭素ポンプ群(下)
 
3,000倍のスケールアップ
超臨界"水"ケミカルリサイクル
基礎評価 シミュレーション ベンチ/パイロット試験 工業化

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