第1章 ガス分離・精製の目的とその重要性 |
頁
1 |
| 1.1 ガス分離・精製の目的 |
1 |
| 1.2 ガス分離・精製の必要性 |
9 |
| 1.3 ガス分離・精製の産業界での役割 |
11 |
| 1.4 ガス分離・精製の地球規模での重要性 |
12 |
| 引用文献 |
14 |
第2章 ガス分離・精製の方法と機能および装置の概説 |
15 |
| 2.1 膜分離法 |
16 |
| 2.2 吸着分離法 |
26 |
| 2.3 吸収分離法 |
37 |
| 2.4 深冷分離法 |
40 |
| 2.5 ガスハイドレート生成分離法 |
42 |
| 2.6 膜・吸収ハイブリッド分離法 |
45 |
| 2.7 その他の分離法 |
46 |
| 引用文献 |
48 |
第3章 無機分離膜に関する最新技術 |
49 |
| 3.1 無機分離膜の膜素材 |
49 |
| 3.1.1 シリカ系 |
49 |
| (1) ポリマープレカーサー法によるシリカ分離膜 |
|
| (ファインセラミックスセンター) |
49 |
| (2) ニッケルナノ粒子分散アモルファスシリカ分離膜 |
|
| (ファインセラミックスセンター) |
51 |
| (3) 多孔質アルミナに担持されたシリカ分離膜 |
|
| (Virginia州立大) |
53 |
| (4) 分子ふるいシリカ膜(NewMexico大) |
56 |
| (5) メンブレンリアクター・シリカ膜(Delft工科大) |
58 |
| (6) シリカ・アルミナ-シリカ膜(Twente大) |
59 |
| (7) アモルファスシリカ膜(広島大) |
60 |
| (8) シリカ膜(ノリタケカンパニーリミテッド) |
61 |
| (9) シリカ-ジルコニア膜(中国電力) |
62 |
| (10) シリカ-ジルコニア膜 |
|
| (クボタ、ファインセラミックスセンター) |
65 |
| 3.1.2 ゼオライト系 |
67 |
| (1) 気体分子径とゼオライトの細孔径(山口大学) |
67 |
| (2) MFI型とY型ゼオライト膜(九州大学) |
68 |
| (3) Y型ゼオライト膜へのアルカリカチオンの影響(九州大) |
68 |
| (4) In-Situ晶析によるゼオライトZSM-5膜 |
|
| (カリフォルニア工科大) |
69 |
| (5) 多孔質α-アルミナに形成したZSM-5-型ゼオライト膜 |
|
| (九州大) |
73 |
| (6) DDR型ゼオライト膜(日本碍子) |
76 |
| (7) DDR型ゼオライト膜の合成(日本碍子) |
79 |
| (8) MFI型ゼオライト膜(広島大) |
80 |
| (9) 高シリカ型CDS-1ゼオライト膜(産総研) |
81 |
| 3.1.3 ジルコニア系 |
82 |
| (1) Y安定化ジルコニア(YSZ)膜(福岡女子大、九州大) |
82 |
| (2) ジルコニア-シリカ膜(中国電力) |
83 |
| (3) ジルコニア-シリカ膜 |
|
| (クボタ、ファインセラミックスセンター) |
84 |
| (4) 耐熱性ジルコニア膜(東北大) |
84 |
| 3.1.4 窒化ケイ素系 |
84 |
| (1) 細孔制御型窒化ケイ素膜(ノリタケ) |
84 |
| (2) メタン、二酸化炭素、水素の混合ガスからの水素分離 |
|
| (ノリタケ、中部電力) |
85 |
| (3) 水素、窒素の純ガスの透過率・透過係数比(中部電力) |
86 |
| 3.1.5 アルミナ系 |
86 |
| (1) 膜基材としての陽極酸化アルミナ |
|
| (ファインセラミックスセンター) |
86 |
| (2) 膜基材としての多孔質アルミナ(東京農工大) |
91 |
| 3.1.6 炭素系(炭素膜、炭化膜) |
92 |
| (1) 分子ふるい炭素膜 |
93 |
| (2) ポリイミドを前駆体とする分子ふるい炭素膜(産総研) |
95 |
| (3) 各種ポリイミド・ポリピロロンを前駆体とする炭化膜 |
|
| (山口大) |
96 |
| (4) リグノクレゾールを前駆体とする炭化膜 |
98 |
| (5) ナフタレンテトラカルボン酸無水物系ポリイミド炭化膜 |
|
| (山口大) |
99 |
| (6) フェノール樹脂を前駆体とする炭素膜 |
|
| (スペイン国立炭素研) |
100 |
| (7) リグニン系分子ふるい炭素膜(山口大、三重大) |
102 |
| (8) 非対称ポリイミドの熱分解を前駆体にした非対称炭素中 |
|
| 空糸膜(宇部興産) |
103 |
| (9) ポリアミン酸の溶液を成膜した非対称炭素分子ふるい膜 |
|
| (スペイン国立炭素研) |
104 |
| (10) ポリイミドフィルムをコートした炭素分子ふるい膜 |
|
| (九州大) |
106 |
| (11) ポリイミドを前駆体とする炭素分子ふるい膜 |
|
| (テキサス大) |
108 |
| (12) 微細孔炭素膜(エアプロダクツ) |
109 |
| (13) ポリイミドの部分炭化膜(大阪大) |
110 |
| (14) 平板の焼成炭化膜(テキサス大) |
113 |
| 3.1.7 金属系 |
114 |
| (1) パラジウム合金膜(岐阜大、東北大) |
114 |
| (2) CVDによるパラジウム薄膜形成(九州大) |
115 |
| (3) 水素分離膜用パラジウム合金膜の分離機構 |
|
| (物質・材料研) |
117 |
| (4) パラジウム膜の選択性評価 |
|
| (地球環境産業技術研究機構(RITE)) |
118 |
| (5) 銀を固溶させたパラジウム合金膜(日本碍子) |
119 |
| (6) 非パラジウム合金膜 |
121 |
| (7) バナジウム合金膜 |
121 |
| (8) ジルコニウム＋ニッケルのアモルファス合金膜(産総研) |
122 |
| (9) 白金分散酸化チタン膜(ファインセラミックスセンター) |
125 |
| 3.1.8 ガラス系 |
126 |
| (1) 多孔質ガラス中空繊維膜(産総研) |
126 |
| (2) 光応答性有機化合物で表面修飾した多孔質ガラス膜 |
|
| (産総研) |
128 |
| (3) 表面改質多孔質ガラス膜(産総研) |
129 |
| (4) Vycorガラス膜(Virginia工科大) |
130 |
| 3.2 無機分離膜の成膜法 |
133 |
| 3.2.1 水熱合成法 |
133 |
| 3.2.2 気相輸送法 |
134 |
| 3.2.3 CVD法 |
134 |
| (1) プラズマCVD法 |
134 |
| 3.2.4 真空蒸着法 |
135 |
| 3.2.5 スパッタ法 |
135 |
| 3.2.6 電気めっき法 |
136 |
| 3.2.7 熱分解法 |
137 |
| 3.2.8 微粒子焼結法 |
137 |
| 引用文献 |
138 |
第4章 有機分離膜に関する最新技術 |
140 |
| 4.1 有機分離膜の膜素材 |
140 |
| 4.1.1 高分子系 |
141 |
| (1) 非対称中空糸ポリイミド膜(山口大、宇部興産) |
141 |
| (2) 炭素CVDされたポリイミド膜(九州大) |
146 |
| (3) ポリエチレンオキサイドを含んだ複合中空糸ポリイミド膜 |
|
| (山口大) |
149 |
| (4) メソポーラス材料を含むポリイミド膜(京都工繊大) |
153 |
| (5) 部分炭化ポリイミド膜(大阪大) |
155 |
| (6) 高耐熱性ポリイミド膜(宇部興産) |
157 |
| (7) 含フッ素ポリイミド膜 |
158 |
| (8) ポリスルホンの支持膜上のポリイミド膜 |
160 |
| (9) 6FDAおよびm-DDSからなるポリイミド膜 |
162 |
| (10) 耐熱性ポリアミドイミド膜(ダイセル化学) |
163 |
| (11) ポリアラミド膜によるホスフィンガスの高濃度化 |
|
| (日本化学) |
164 |
| (12) ポリアミドアミン(PAMAM)デンドリマー膜(RITE) |
167 |
| (13) カルド型ポリマー膜(RITE) |
172 |
| (14) ポリ(エチレングリコール)モノメタクリレート・ジメ |
|
| タクリレート膜(宇部興産、RITE、産総研) |
178 |
| (15) 分岐型ポリエーテル膜(山口大、ダイソー) |
182 |
| (16) ポリスチレン膜(京都工繊大) |
184 |
| (17) 酢酸セルローズ膜(京都工繊大) |
184 |
| (18) 高分子ポルフィリン膜(早稲田大) |
188 |
| (19) ポリテトラフルオロエチレン膜(アモイ大) |
188 |
| (20) ポリジメチルシロキサン膜(カリフォルニア大) |
189 |
| プラズマグラフト重合膜(豊田中央研究所) |
190 |
| 4.1.2 液体系(新潟大学) |
191 |
| (1) トリエチレングリコール・ポリエチレングリコール400 |
|
| 液体膜 |
192 |
| (2) AgBF4あるいはAgNO3などの塩を加えたトリエチレン |
|
| グリコール液体膜 |
194 |
| (3) ジグリコールアミン液体膜 |
197 |
| (4) トリエチレングリコール＋臭化リチウム液体膜 |
198 |
| 4.2 有機分離膜の成膜法 |
199 |
| 4.2.1 相分離法(京都工繊大) |
199 |
| 4.2.2 抽出法(信州大) |
201 |
| 4.2.3 化学反応処理法(神戸大) |
203 |
| 4.2.4 延伸法(日本曹達) |
204 |
| 4.2.5 照射エッチング法(エネルギー研・ブラジル) |
207 |
| 4.2.6 融着法 |
210 |
| 4.2.7 発泡法(Twente大) |
210 |
| 4.2.8 表面処理法(Songkyunkwan大) |
212 |
| 4.2.9 複合法 |
215 |
| 引用文献 |
216 |
第5章 分離膜モジュールおよび膜分離システムに関する最新技術 |
219 |
| 5.1 分離膜モジュールに関する最新技術 |
219 |
| 5.1.1 面積の割合を高めた平膜式水素分離膜モジュール |
|
| (トヨタ自動車) |
219 |
| 5.1.2 中空糸ガス分離膜モジュール(宇部興産) |
222 |
| 5.1.3 水素分離膜モジュールの水素含有ガス流路の形成 |
|
| (トヨタ自動車) |
224 |
| 5.1.4 多孔質層による耐食性、耐水性、耐水蒸気性の向上 |
|
| (京セラ) |
226 |
| 5.1.5 中空糸膜束擬似シート状モジュール(三菱レイヨン) |
227 |
| 5.1.6 水素分離膜モジュール(トヨタ自動車) |
229 |
| 5.1.7 水素分離メンブレンリフォーマモジュール |
|
| (日本ガス協会、東京ガス) |
231 |
| 5.1.8 水素分離膜モジュールの金属プレートの接合方法 |
|
| (トヨタ自動車) |
234 |
| 5.1.9 フッ素樹脂製ガス分離膜モジュール |
|
| (住友電工ファインポリマー) |
236 |
| 5.1.10 中空糸ガス分離膜モジュール封止技術(潤工社) |
237 |
| 5.1.11 分離膜成分を含浸させた多孔層を有する小型のガス |
|
| 分離膜モジュール(京セラ) |
238 |
| 5.1.12 酸素富化空気膜分離モジュール(宇部興産) |
240 |
| 5.2 膜分離システムに関する最新技術 |
241 |
| 5.2.1 加熱可能な水素製造システム(三菱重工業) |
243 |
| 5.2.2 燃料電池用水素分離膜モジュールシステム |
|
| (トヨタ自動車) |
245 |
| 5.2.3 水素精製システム(日産自動車) |
247 |
| 5.2.4 ハロゲン化合物ガス分離システム(宇部興産) |
249 |
| 5.2.5 高純度ヘリウム製造システム(東洋エンジニアリング) |
251 |
| 5.2.6 ガス分離回収システム(宇部興産) |
252 |
| 5.2.7 蒸気混合物のガス分離システム(宇部興産) |
255 |
| 5.2.8 高濃度高圧酸素生成システム(東芝プラントシステム) |
257 |
| 5.2.9 バイオガスからのメタンガス分離回収システム |
|
| (東京ガスケミカル) |
258 |
| 5.2.10 空気の除湿システム(東芝プラント建設) |
260 |
| 5.2.11 低温乾燥ガス生成システム(宇部興産) |
262 |
| 5.2.12 パージ空気の消費量を抑制する空気の除湿システム |
|
| (東芝プラント建設) |
263 |
| 引用文献 |
264 |
第6章 吸着分離に関する最新技術 |
266 |
| 6.1 吸着材に関する最新技術 |
266 |
| 6.1.1 炭素系 |
266 |
| (1) 活性炭 |
266 |
| (2) 添着活性炭(東洋紡績、金沢大) |
268 |
| (3) 活性炭フィルタ(高砂熱学工業) |
270 |
| (4) 炭素膜(スペイン国立炭素研) |
273 |
| (5) ナノ細孔制御カーボンゲル(産総研) |
274 |
| 6.1.2 アルミ化合物系 |
277 |
| (1) 活性アルミナ(Rose-Hulman研究所) |
277 |
| (2) 塩基性ナトリウムミョウバン(大明化学工業) |
278 |
| 6.1.3 金属錯体系 |
279 |
| (1) 多孔性金属錯体(京都大・高輝度光科学研究センター、 |
|
| 東北大) |
279 |
| (2) フレキシブル多孔性金属錯体(横浜市立大) |
281 |
| 6.1.4 その他 |
283 |
| (1) 多孔性配位高分子(大阪府立大、高輝度光科学研究 |
|
| センター、京都大) |
283 |
| (2) 固定化活性汚泥ゲル(山口大) |
283 |
| 6.2 吸着分離装置に関する最新技術 |
286 |
| 6.2.1 揮発性有機化合物(VOC)除去・回収分離用装置 |
286 |
| (1) VOC吸着除去・回収装置(日鉄化工機) |
286 |
| (2) 粒状活性炭固定床式水蒸気直接脱着方式 |
|
| (三菱重工環境エンジニアリング) |
288 |
| (3) 活性炭素繊維・ゼオライト吸着処理装置(東洋紡績) |
290 |
| (4) 省エネルギー型溶剤回収装置 |
294 |
| (5) VOC回収圧力スイング吸着装置(コスモエンジニアリング、 |
|
| 神奈川大) |
295 |
| (6) VOC濃縮装置高温クリーニングシステム(ニチアス) |
296 |
| (7) VOC吸着装置回収効率向上システム |
|
| (コスモエンジニアリング) |
298 |
| 6.2.2 空気分離(酸素富化・窒素富化空気製造)用装置 |
299 |
| (1) 多塔式ロータリー型酸素PSA装置(熊本大) |
299 |
| (2) 酸素・窒素併行分離PSA装置(住友精化) |
301 |
| (3) 在宅医療用酸素富化装置(ジーエルサイエンス) |
302 |
| (4) PSA方式窒素ガス分離装置(クラレケミカル) |
302 |
| 6.2.3 その他の分離目的用装置 |
303 |
| (1) バイオガスからのメタンの分離(大陽日酸) |
303 |
| (2) 下水処理場消化ガスからのシロキサンの分離 |
|
| (荏原製作所、大陽日酸) |
304 |
| 引用文献 |
306 |
第7章 吸収分離に関する最新技術 |
308 |
| 7.1 二酸化炭素の吸収分離 |
308 |
| 7.1.1 排ガス中の二酸化炭素の吸収分離 |
308 |
| 7.1.2 火力発電所排ガス中の二酸化炭素吸収分離(関西電力) |
308 |
| 7.1.3 火力発電所排ガス吸収塔の高流量試験(関西電力、 |
|
| 三菱重工業) |
311 |
| 7.1.4 低品位廃熱を利用する二酸化炭素吸収分離(RITE) |
312 |
| 7.2 その他のガスの吸収分離 |
314 |
| 7.2.1 石炭ガス化における吸収分離(日立製作所) |
314 |
| 7.2.2 酸性ガスの吸収分離(三菱マテリアル) |
315 |
| 7.2.3 消化ガス精製における吸収分離 |
|
| (神鋼環境ソリューション、神戸市建設局) |
317 |
| 7.2.4 リチウムシリケート粒子スラリーによる吸収分離 |
|
| (慶應義塾大) |
319 |
| 引用文献 |
320 |
第8章 その他のガス分離に関する最新技術 |
321 |
| 8.1 深冷分離法 |
321 |
| 8.1.1 酸素の深冷分離 |
321 |
| (1) 蒸留装置(日本酸素) |
321 |
| (2) 酸素製造プラント(エアープロダクツジャパン) |
323 |
| (3) 高圧の製品酸素ガス(神戸製鋼所) |
324 |
| 8.1.2 窒素の深冷分離 |
325 |
| (1) DCS(Distributed Controll System：分散型制御システム) |
|
| (神鋼エアーテック) |
325 |
| (2) 窒素ガスの加圧(神鋼エア・ウォーター・クライオプラント) |
326 |
| (3) 小形精留塔を利用した窒素ガス製造装置 |
|
| (エア・ウォーター) |
326 |
| 8.1.3 その他分離精製 |
327 |
| (1) 精留塔の構造変更による動力低減(日立製作所) |
327 |
| (2) 酸素富化ガス製造(日本酸素) |
328 |
| 8.2 ガスハイドレート生成分離法 |
329 |
| 8.2.1 ガスハイドレート生成法による窒素混合ガスからの |
|
| フロンの連続分離回収(東海大、産総研) |
329 |
| 8.2.2 ハイドレート生成によるフロンガスの分離(東大、産総研) |
330 |
| 8.2.3 メタンハイドレートの解離過程とその場観察(産総研) |
331 |
| 8.2.4 天然ガスハイドレートの結晶構造解析(北見工大、産総研、 |
|
| ロシア) |
332 |
| 8.2.5 ガスハイドレート生成によるフロンの分離(産総研) |
332 |
| 8.3 膜・吸収ハイブリッド分離法 |
334 |
| 8.3.1 促進輸送膜によるガス分離(京都工繊大) |
334 |
| 8.3.2 燃焼排ガスからの二酸化炭素の分離 |
|
| (住友電工、京都工繊大、産総研、神戸大) |
336 |
| 8.4 その他のガス分離法 |
337 |
| 8.4.1 酸化チタン光触媒反応によるVOCガスの除去(金沢大) |
337 |
| 8.4.2 ガス成分のイオン化による静電分離(金沢大) |
339 |
| 8.4.3 燃焼式ガス除去法(三菱化工機) |
341 |
| 引用文献 |
342 |
第9章 ガス分離・精製の用途・応用分野の実際と最新研究開発 |
343 |
| 9.1 素材ガス製造分野 |
343 |
| 9.1.1 水素の製造 |
343 |
| (1) 天然ガスの水蒸気改質における高温水素分離 |
|
| (ファインセラミックセンター) |
343 |
| (2) 都市ガスからの水素製造(日本ガス協会) |
344 |
| (3) 合金膜による高純度水素分離・製造(物質・材料研究機構) |
344 |
| (4) 石油化学コンビナートでの水素製造と供給システム |
|
| (石油産業活性化センター) |
345 |
| 9.1.2 酸素および酸素富化空気の製造 |
345 |
| (1) 酸素透過型メンブレンリアクターによる酸素の製造 |
|
| (帝国石油) |
345 |
| (2) 酸素燃焼発電システム用酸素の製造 |
|
| (石炭エネルギーセンター、石川島播磨重工業) |
346 |
| (3) 酸素富化装置などに適したポンプ(松下電器産業) |
346 |
| 9.1.3 窒素の製造 |
349 |
| (1) 水素を添加した窒素の製造方法(フクハラ) |
349 |
| 9.1.4 ヘリウムの製造 |
350 |
| (1) 従来の天然ガスからのヘリウムの製造 |
350 |
| (2) ガラス中空糸膜分離膜モジュールによる高純度ヘリウム |
|
| の製造(東洋エンジニアリング) |
350 |
| (3) ヘリウム分離用半透膜(石油産業活性化センター) |
350 |
| (4) 飛行船中のヘリウム含有ガスからのヘリウムの回収 |
|
| (宇部興産) |
351 |
| 9.1.5 メタンの製造 |
351 |
| (1) 天然ガスからのメタンの製造 |
351 |
| (2) ランドフィルガスからのメタンの製造 |
351 |
| (3) 下水汚泥消化ガスからのメタンの製造 |
352 |
| 9.1.6 乾燥空気・加湿空気の製造 |
352 |
| (1) 圧縮空気からの圧縮乾燥空気の製造 |
352 |
| (2) 計装用・分析機器用乾燥空気の製造 |
353 |
| (3) 医療用加湿空気の製造 |
353 |
| 9.1.7 アルゴンの製造 |
354 |
| 9.2 環境保全のためのガス分離・回収・除去分野 |
355 |
| 9.2.1 二酸化炭素の回収・除去 |
355 |
| (1) 燃焼排ガスからの二酸化炭素の回収・除去 |
355 |
| (2) バイオガス・ランドフィルガスからの二酸化炭素の |
|
| 回収・除去 |
358 |
| (3) マイクロ波VOC脱着を用いた吸着法によるVOCの |
|
| 回収・除去 |
358 |
| 9.2.2 VOC(揮発性有機化合物)の回収・除去 |
357 |
| (1) PSA・TSA法によるVOCの回収・除去 |
357 |
| (2) マイクロ波VOC脱着法によるVOCの回収・除去 |
358 |
| 9.2.3 フロンの回収・除去 |
358 |
| (1) ガスハイドレート生成分離法によるフロンの分離・ |
|
| 回収・除去 |
358 |
| (2) 吸着分離法によるフロンの回収・除去 |
358 |
| 引用文献 |
359 |
第10章(資料)国内公開特許に見るガス分離・精製技術 |
360 |
| 10.1 国内公開特許件数の総括と傾向 |
360 |
| 10.2 膜分離法に関する公開特許に見る技術課題と解決手段 |
364 |
| 10.3 各企業における出願技術分野の傾向と出願技術の内容 |
|
| 三菱重工業、トヨタ自動車、松下電器産業、日産自動車、東芝、 |
|
| 日立製作所、大陽日酸、京セラ、宇部興産、フクハラ、三菱電機、 |
|
| 産総研、本田技研工業、三洋電機、日本碍子、エア・ウォータ、 |
|
| 富士写真フィルム、荏原製作所、東レ、日東電工 |
366 |
Copyright 2012 TORAY RESEARCH CENTER, Inc.
