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超臨界技術について

超臨界流体とは

物質の相図

流体の物性比較

物性 気体 超臨界流体 液体
密度(kg/m3) 0.6~2.0 300~900 700~1600
拡散係数(10-9m2/sec) 1000~4000 20~700 0.2~2.0
粘度(10-5Pa・sec) 1~3 1~9 200~300
熱電導度(10-3W/m・K) 1 1~100 100
動粘度(10-7m2/sec) 100 1~10 10

参考文献:福里隆一・後藤元信,実用超臨界流体技術,分離技術会3(2012)

流体の圧力・比容積・温度関係図

超臨界流体の特性を整理すると以下のように特徴づけられます

①密度に依存する物性(溶解度、拡散係数、熱伝導度、誘電率、イオン積など)が温度、圧力の微少な変化によって連続的に、かつ大きく変化する。
②液体に比べて、低粘性、高拡散性であり、しかも界面張力が極めて小さいため(超臨界状態では気液相分離が生じていないため、気液界面はない)、多孔質固体、微細構造への浸透性に優れている。
③臨界点近傍では熱伝導度が大きくなるために、高い熱移動速度が得られる。また、動粘性が小さいため、わずかな温度差による自然対流が起きやすい。

参考文献:福里隆一・後藤元信,実用超臨界流体技術,分離技術会2(2012)

物質の臨界物性

物質名 分子量 臨界温度 臨界圧力 臨界密度
(g/mol) (K) (℃) (MPa) (atm) (g/cm3)
二酸化炭素 44.0 304.1 31.0 7.38 72.8 0.469
18.0 647.3 374.2 22.12 218.3 0.348
メタン 16.0 190.6 -82.6 4.60 45.4 0.162
エタン 30.1 305.4 32.3 4.87 48.1 0.203
プロパン 44.1 369.8 96.7 4.25 41.9 0.217
メタノール 32.0 512.6 239.5 8.09 79.8 0.272
エタノール 46.1 513.9 240.8 6.14 60.6 0.276

参考文献:wikipedia,超臨界流体

臨界点は全ての物質に存在するため、多くの流体が工業的に利用されても良いですが、産業的に重要な超臨界流体は水と二酸化炭素及び、その中間的性質を有するメタノールです。

超臨界流体の利用

超臨界状態の二酸化炭素、メタノール及び水の特性比較

超臨界二酸化炭素は、低極性であり、抽出や微粒子化などの溶媒としての利用が一般的です。
超臨界水は、反応性が高く、有機物質の分解や有害物質の無害化に使用されます。

参考文献:福里隆一・後藤元信,実用超臨界流体技術,分離技術会5(2012)

超臨界流体利用技術の体系

参考文献:福里隆一・後藤元信,実用超臨界流体技術,分離技術会16(2012)

超臨界流体利用技術は、各種の流体を用い、広範な技術領域で基礎研究から実用化まで様々なレベルで研究・開発が進められています。

超臨界二酸化炭素利用技術の実用化状況

超臨界水利用技術の実用化状況

参考文献:福里隆一・後藤元信,実用超臨界流体技術,分離技術会20(2012)

超臨界二酸化炭素の利用、超臨界水の利用、共に工業化レベルに達しているものは多くあります。その中でも超臨界二酸化炭素を利用した抽出については、歴史もあり、すでに製品として市場から良好な評価を得ています。
当社はこの抽出技術に着目し、特に、これまでより高圧での抽出を行うことにより、従来にない製品、並びにコスト・品質面で従来以上に優れた製品を提供し、超臨界技術利用製品をさらに普及させることを目標としています。

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