プロジェクトの詳細説明資料（公開）(1)

基盤構築推進幹事会
第１回「超臨界流体利用環境負荷低減技術研究開発」
（事後評価）分科会
資料６－２－（４）
「超臨界流体利用環境負荷低減技術研究開発」
第１回事後評価分科会説明資料
議題６ プロジェクトの詳細説明（公開）
（1）基礎基盤技術
超臨界流体プロセスシミュレータの開発・構築
平成17年12月4日（日）
（独）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
鈴 木 明
1/15
事業原簿234-243
基盤構築推進幹事会
超臨界プロセスシミュレータの構築の目的
着想段階
実証段階
操作条件
実用段階
詳細FS
装置
設計･製作
実用化工程と支援データ-ベース
現象予測・選択
粗FS
材料の選択
実験装置の
設計・製作
運転
着想の優位性を検証
目標の設定、必要データ
プロセスシミュレータ
運転・操作
プロセスシミュレータ
実験条件再検討
プロセス構成最適化
実験装置再検討
（エネルギー/経済性の両面）
超臨界範囲をうまく表現しうるプロセスシミュレータはない！！
事業原簿234-243
2/15
基盤構築推進幹事会
超臨界流体利用プロセスシミュレータ全体構想
データのインプット
データのインプット
反応対象物質、化学反応種類
反応対象物質、化学反応種類
反応条件、反応速度
反応条件、反応速度
計画処理量
計画処理量 ブロックフローなど
ブロックフローなど
プロセスシミュレータ
プロセスシミュレータ
物性推算法の選択
物性推算法の選択
SRK,PR,NTRL･･･
･･･
SRK,PR,NTRL
SRK,PR,NTRL･･･
物性推算が問題
プロセスシミュレーション
プロセスシミュレーション
化学平衡計算
化学平衡計算
物質収支・熱収支計算
物質収支・熱収支計算
超臨界領域に適した
プロセスシミュレータアウトプット
プロセスシミュレータアウトプット
ＰＦＤ
ＰＦＤ
プラント内プロセス変数
プラント内プロセス変数
温度
温度 圧力
圧力 流量
流量
化学物質組成
化学物質組成 質量・熱収支
質量・熱収支
プラント配管、機器サイジングデータ
プラント配管、機器サイジングデータ
新規物性推算式の導入
経済性評価ツール
経済性評価ツール
プラント設計ツール
プラント設計ツール
詳細ＰＦＤの設計
詳細ＰＦＤの設計
機器型式の選択
機器型式の選択
機器材料の選択
機器材料の選択
機器リストの作成
機器リストの作成
事業原簿234-243
プラントコスト評価ツール
プラントコスト評価ツール
主用機器コスト試算
主用機器コスト試算
配管・計測制御コスト試算
配管・計測制御コスト試算
工事費コスト試算
工事費コスト試算
ユーティリティコスト試算
ユーティリティコスト試算
投資効果解析評価
投資効果解析評価
最適化
3/15
基盤構築推進幹事会
高温高圧下における物性推算
極性の低い化学物質を
取り扱う場合
状態方程式による推算
Van der Waals,
RK,Wilson
SRK、Peng-Robinsonなど
極性の高い化学物質を
取り扱う場合
極性化学物質の相互作用を考慮した
改良型の状態方程式による推算
物性推算モデルの新規導入
・修正SRK＋指数型混合則（MSRK-EXP)
（九州大学 荒井研究室）
・Gibbs-Excess-Peng-Robinson（GEPR）
事業原簿234-243
4/15
基盤構築推進幹事会
超臨界プロセスシミュレータの構成
物性定数作成ツール部
Windows
・MSRK-EXP, GEPR式による物性推算
超臨界
プロセスシミュレータ
プロセスシミュレータ部
VMG sim
・物性推算モデル (GCO対応)
・単位操作モデル （50モデル）
・プロセスモデル
反応器解析部
（14モデル）
Windows
Access
コスト評価ツール部
・詳細コスト評価
Star CD
・簡易コスト評価
5/15
事業原簿234-243
基盤構築推進幹事会
推算値（MSRK-EXP)と実測値の比較
水－ｎ-デカン系
300℃気液平衡
推測値（MSRK-EXP)
実測データ
事業原簿234-243
6/15
基盤構築推進幹事会
モデル化対象テーマ
有機1
超臨界二酸化炭素反応場を利用した水素化反
応技術の開発
三井化学/東工
大
市川
碇屋
CO2
超臨界炭
酸ガス
合成（触媒）
有機2
超臨界メタノールを利用した芳香族化合物の高
選択的有機合成反応プロセスの開発
新日鐵化学/東
工大
美澄
碇屋
メタノー
ル
超臨界メ
タノール
合成（触媒）
有機3
超臨界メタノール中でのアルキル化反応プロセス
の開発2
日本触媒,/東工
大
有田
碇屋
メタノー
ル
超臨界メ
タノール
合成（触媒）
有機4
超臨界水反応場を利用したプロピレン水和反応
プロセスの開発
三井化学/産総
研
清水
生島
水
超臨界水
水和反応
有機5
固体酸触媒を用いた高温高圧水中の有機合成
反応の開発
東京大学
大島
水
超臨界水
水和反応
エネ物質
変換1
超臨界水酸化反応によるエネルギー回収プロセ
ス技術の開発
東芝／上智大
藤江
幸田
水
超臨界水
超臨界水酸化
反応
エネ物質
変換2
超臨界水中水素化反応等による未利用重質資源
の軽質化・クリーン化に関する開発
三菱マテリアル／
東北大
西村
新井
水
超臨界水
軽質化
エネ物質
変換3
プラスチック廃棄物の化学リサイクルプロセスの
開発１（プラスチック変換技術）
日機装／東北大
好井
新井
水
超臨界水
分解リサイクル
エネ物質
変換4
プラスチック廃棄物の化学リサイクルプロセスの
開発2（高圧スラリー供給系の開発）
日機装／東北大
佐藤
新井
水
超臨界水
輸送モデル
7/15
事業原簿234-243
基盤構築推進幹事会
プロジェクト外モデル化テーマ
その他
１
廃木材の資源・エネルギー化
大阪府立大
学
吉田
水
亜臨界水
リサイク
ル
生成率データ
処理解析
その他
２
超臨界水中でのメタン・水素製
造
信州大学
富安
水
超臨界水
水素製
造
生成率データ
処理解析
その他
３
廃イオン交換樹脂の超臨界水
中での酸化分解
東芝
赤井
水
超臨界水
酸化分
解
報告書データ
よりモデル化
その他
４
超臨界流体を利用したダイオキ
シン含有飛灰などの処理
NEDOプロ
ジェクト
CO2
水
超臨界二
酸化炭素
超臨界水
抽出
酸化分
解
報告書データ
よりモデル化
その他
５
超臨界流体を利用したPCB汚染
固形物などの処理
NEDOプロ
ジェクト
水
超臨界水
酸化分
解
報告書データ
よりモデル化
その他
６
その他
７
事業原簿234-243
8/15
基盤構築推進幹事会
プラントコスト計算法
電気積算
原料積算
ランニングコスト計算
ガス・燃料・用水積算
9/15
事業原簿234-243
基盤構築推進幹事会
プラントコスト積算の手順
１．コスト評価システム入り口
２．ユニットデータの入力
ユニットコストの自動計算
×系統ファクター
３．系統の組み立て
×ラング係数
6．報告書の出力
5．プラントコストの積算 4．プラントの組み立て
×プラントファクター
事業原簿234-243
10/15
基盤構築推進幹事会
リスト選択：ポンプ
事業原簿234-243
11/15
基盤構築推進幹事会
コストレポート
事業原簿234-243
12/15
基盤構築推進幹事会
簡易コスト計算
標準的な機器が選
定済み
13/15
事業原簿234-243
基盤構築推進幹事会
開発シミュレータの用途・使用環境
混合物性の推算
比熱、熱伝導度、粘度・・・
物性定数推算ツール
VMGSim
物性推算モジュール(GCO)
最適プロセス構成
入出力ソフト
省エネルギー効果、リスク削減効果･･･
物性定数推算ツール
VMGSim
物性推算モジュール(GCO)
他のシミュレータ
イニシャルコスト、ランニングコスト、投資効果･･･
経済性検討
詳細コスト：Windows Access
簡易コスト：VMGSim
Windows Access
超臨界プロセスの早期実現に貢献
事業原簿234-243
14/15
基盤構築推進幹事会
総括と今後の展開
◎物性推算モデルとして、MSRK-EXP、GEPRを組み込み、高温高圧下、極性物質
を含む混合物の物性推算が高精度で可能となった。（世界初）
◎VMG Simをシミュレータとして用い上記物性推算モデルとの連携で、各種の超臨
界プロセスを構築し、物質収支・熱収支計算等を実施した。（高精度）
◎コスト評価ツール（詳細計算、簡易計算）を構築し、上記シミュレータからのデータ
に基づき、超臨界プロセスのイニシャルコストの概略推算が可能となった。(世界初）
超臨界プロセスシミュレータにより、実用化プロセスに対する最適化検討等が実施でき、
研究加速に貢献。
◎今後は、産総研が中心となり、本超臨界プロセスシミュレータを積極的に活用、
ブラッシュアップを図るとともに実用化支援を強化する。
産総研・超臨界技術実用化推進研究会（会員数200名）において本超臨界プロ
セスシミュレータに関する勉強会を2ヶ月毎に開催、モデルプロセスの解析を実施中。
15/15
事業原簿234-243