流通式超高圧水反応装置の開発 Development of a Continuous-Flow Reactor System for Conversion of Water-Soluble Organics in Supercritical Water under Superhigh Pressure

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著者

    • 野中 利之 NONAKA Toshiyuki
    • 東北大学大学院工学研究科 化学工学専攻 Department of Chemical Engineering, Graduate School of Engineering, Tohoku University
    • 奥野 純平 OKUNO Jumpei
    • 東北大学大学院環境科学研究科 環境科学専攻 Department of Environmental Studies, Graduate School of Environmental Studies, Tohoku University
    • 相田 卓 [他] AIDA Taku Michael
    • 東北大学大学院環境科学研究科 環境科学専攻 Department of Environmental Studies, Graduate School of Environmental Studies, Tohoku University
    • 畑田 清隆 HATAKEDA Kiyotaka
    • 産業技術総合研究所 コンパクト化学プロセス研究センター Research Center for Compact Chemical Process, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
    • 鈴木 明 SUZUKI Akira
    • 産業技術総合研究所 コンパクト化学プロセス研究センター Research Center for Compact Chemical Process, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
    • 新井 邦夫 ARAI Kunio
    • 東北大学大学院環境科学研究科 環境科学専攻 Department of Environmental Studies, Graduate School of Environmental Studies, Tohoku University

抄録

超高圧(100 MPa以上)領域における超臨界水反応を実現する連続流通式システムを開発した.本システムでは,急速昇温方式が採用されており,反応溶液は旋回合流型ミキサーにて予熱水と混合し,所定の反応温度となって反応が開始する.反応器内の滞在時間は1 s以下であり,ジャケットを用いた冷却法によって反応が停止される.なお,超高圧領域におけるシステム内の圧力は,複数の背圧弁を用いることによって制御した.<br>本システムでは,グルコースやフルクトースなどの水溶液を523–873 K, 20–200 MPaの亜・超臨界水中にて反応させ,様々な中間体や化学製品(グリセルアルデヒド,5-ヒドロキシメチル-フルフラールや乳酸)へと変換させることが可能である.超臨界水反応における予備的な研究として,混合部の流動挙動に関する有限体積法に基づく三次元数値シミュレーションを行ない,反応管断面における温度差と経過時間の関係を示した.

A continuous-flow reactor system for chemical conversions in supercritical water under superhigh pressure (above 100 MPa) has been developed. An aqueous solution was mixed with preheated water in a swirl-injection mixer. At the mixing point, the solution was rapidly heated to its reaction temperature and the reaction was initiated. The residence time in the tubular reactor was less than 1 s. After passing through the reactor, the solution was quickly cooled with a cooling water jacket to terminate the reaction. Superhigh pressure of the reactor system was controlled at the sampling point using back-pressure regulators.<br>Water-soluble organics (glucose, fructose, etc.) can be converted into useful intermediates and chemicals (glyceraldehyde, 5-hydroxymethylfurfural, lactic acid, etc.) in subcritical and supercritical water at 523–873 K, 20–200 MPa using this system.<br>As a preliminary study of conversions under supercritical pressure, the fluid behavior in the mixer was investigated using a three-dimensional simulation based on the finite volume method.

収録刊行物

  • 化学工学論文集  

    化学工学論文集 32(4), 356-362, 2006-07-20 

    The Society of Chemical Engineers, Japan

参考文献:  14件

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被引用文献:  1件

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10018182967
  • NII書誌ID(NCID)
    AN00037234
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    0386216X
  • NDL 記事登録ID
    8050480
  • NDL 雑誌分類
    ZP5(科学技術--化学・化学工業--化学工学)
  • NDL 請求記号
    Z17-725
  • データ提供元
    CJP書誌  CJP引用  NDL  J-STAGE 
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