高圧反応器 (High Pressure Reactor)

高圧反応器
 日新オートクレーブの高圧反応気はいろんなテストができる「多目的反応器」と特殊な実験と生産ができる「特殊目的反応器」に分けられます。反応器以外にも使用目的によるオプションパーツの追加でユーザーが便利に使えます。

 

多目的反応器（Multi-purpose Reactor）
 高温高圧技術会社である日新オートクレーブは多目的で使用される高圧反応器とシステムを製作しています。高温高圧の条件で化学合成、分解、昇華、抽出などの研究用高圧反応器から化学、石油、食品、材料などの産業用高圧反応器まで領域を拡大しました。 日新オートクレーブは一般の仕様で使える様々な研究と産業目的によって高圧反応器をRSシリーズ、RNシリーズ、BUDシリーズに分けて、必要な温度、圧力、キャパシティーで多用途で使えるように製作します。 特殊な仕様と目的の反応器の場合は必要な条件と仕様を担当者と相談して注文することで製作できます。

 

特殊目的反応器
日新オートクレーブの特殊目的反応器は特殊化学反応の研究と生産ができる高圧反応器とシステムで、高温高圧の条件で水熱合成、重合、水素化、触媒、自己燃焼合成、回転反応などと無触媒バイオディーゼル、爆砕、超高温、超高圧、連続工程、均一平行反応のような特殊工程に適用されます。

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特殊目的反応器 - 水熱合成反応器

水熱合成とは金属塩,酸化物,水化物,金属粉末などを溶液又は懸濁液の状態で溶解度,温度,圧力,溶媒の濃度等などで合成する反応のことです。 液状合成の一種として,高温高圧の条件で水または水溶液（Thermal Solution or Fluid）を利用して物質を合成します。また,水熱合成の際,溶液の溶解度を増加させるため鉱化剤(mineralizer)を添加するときもあります。水熱合成の際, 鉱化剤の使用で,合成温度を落とすだけではなく,必要な合成物が選択的に生成できます。 日新オートクレーブの水熱合成反応システムは色々な物質の水熱合成ができる装備で,ほとんどの粉末の合成が行われる300℃, 85 ㎏/㎠の条件で合成ができるように正確な温度と圧力を維持することができます。 装備の重要な部分である圧力容器はASME規格で設計,製作,認証され,またKGSとKOSHAの認証を通して安全に製作されます。

- 水熱合成法の長所

• 速い反応速度と便利な分散（均一な結晶を持つ個溶体・化合物に適する）
• 粒径,形状,分散度,純度などの調節
• 均一な結晶の微細粒子の製造
 
※ 一般の液状液状合成法の短所（例：共通法,加水分解法）
• 溶媒除去の段階で不均一
• 不均質な結晶
• 焼結・粉砕の際,凝集や汚染発生 
 

 

重合反応はモノマー同士が組み合わされて巨大高分子物質を生成する反応です。重合反応は高分子を生成する方法によって縮合、付加、共重合に分けられ、逆反応としては分解反応が挙げられます。 日新オートクレーブの水熱合成反応システムは色々な物質の水熱合成ができる装備で、ほとんどの粉末の合成が行われる300℃, 85 ㎏/㎠の条件で合成ができるように正確な温度と圧力を維持することができます。 装備の重要な部分である圧力容器はASME規格で設計、製作、認証され、またKGSとKOSHAの認証を通して安全に製作されます。

- 重合合成の分類

縮合重合
縮合重合とは、複数の化合物 が、互いの分子内から水 などの小分子を取り外しながら結合し、それらが連鎖的につながって高分子が生成することです。 例えば、ペプチド重合とエステル重合なとが挙げられます。
• 縮合重合で生成される代表的高分子: ポリアミド、ポリエステル、ウレタン、ベークライト
 
重付加（付加重合）
重付加は、大きく分けて活性水素をもつヘテロ原子の基が多重結合などに付加する水素移動型重付加とペリ環状反応で多重結合が付加する電子移動型重付加とがあります。 化学反応種による分類ではラジカル重合とイオン重合、イオン重合はカチオン重合とアニオン重合に分けられます。
• 重付加で生成される代表的高分子：ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリスチレンゴム
 
共重合 
共重合とは、2種類以上のモノマーを用いて行う重合のことです。ブタジエン、スチレンなどを利用したゴム製品などが挙げられます。化学工業と繊維工業でよく使われます。
 
配位重合 
配位重合とはチタンを含む触媒を用いる重合方法のことです。特に立体規則性高分子はほとんど配位重合で生成します
 

 

特殊目的反応器 - 水素化反応器

水素化反応法とは、水素ガスを還元剤として化合物に対して水素原子を付加する還元反応のことです。分子内に複数の二重・三重結合を持つ基質に水素が添加される加水素分解と分子内の結合が切れながら水素が添加される水素化分解反応を称します。一般の水素化反応は水素と窒素の反応でいを生成する反応、水素と一酸化炭素の反応でメタノール、炭化水素を生成する反応などがあります。二つの原子が多重結合で連結された多くの有機化合物は触媒を利用して水素と反応します。 有機物の水素化反応である水素添加反応と加水素分解反応は非常に重要な反応です。水素添加反応は食用油の製造に、加水素分解反応は石油産業のガソリンと石油化学製品に適用されます。２０世紀の末、石炭の水素化反応による液体燃料は採油を代替できる燃料として現在注目されています。 日新オートクレーブの水素化反応システムは色々な物質の水素化反応ができる装備で、工程の安全性を徹底的に検討し、正確な温度と圧力の維持ができるように製作されます。装備の重要な部分である圧力容器はASME規格で設計、製作、認証され、またKGSとKOSHAの認証を通して安全に製作されます。

-水素化反応の適用
• 石油産業で炭化水素の加水素分解反応
• バイオオイルのアルカン（パラフィン）、メタノールに転換
• ベンゼンから生成
• トルエンからトルイジン生成
• アルデヒド、ケトンからアルコール製造
• ニトロ化合物からアミン生成

 

 

特殊目的反応器 - 触媒反応器

W触媒とは？
触媒とは、特定の化学反応の反応速度を速める物質で、自身は反応の前後で変化しないものです。触媒は一般に別の分子経路を促進することで反応速度を変化させます。
 
触媒反応とは？
もっと速くて正確に反応が行われるように最適の条件を維持することです。反応速度を速める方法としては、反応物の温度を上げながらかき回す方法、反応結果には影響を及ばず速度だけ速める触媒を使う方法などがあります。こういう触媒は反応物と反応中間体を形成することで、反応に必要とされる活性化エネルギーの低い別の反応経路を生み出すことで反応速度を上げます。触媒はその状態によって溶液に溶かして用いる均一系触媒と固体のままで用いる不均一系触媒分けられます。

触媒反応の原理
 均一触媒反応（Homogeneous catalysis）は少なくとも反応物の一つの成分に溶ける反応で例えばn-イソブチルアルデヒドの場合があります。不均一触媒反応（Heterogeneous catalysis）は一般に触媒は固体、反応物は液体もしくは気体で、例えばシクロヘキサンの脱水素化反応によるベンゼンの製造に適用されます。 日新オートクレーブの触媒反応器は様々な物質の触媒反応ができる装備で、発熱・吸熱などの安全性を徹底的に検討して、正確な温度と圧力で反応が行われるように製作されます。 装備の重要な部分である圧力容器はASME規格で設計、製作、認証され、またKGSとKOSHAの認証を通して安全に製作されます。

 

-触媒反応の適用分野 

石油化学工業
•製油工場で原油を蒸留して多くの物質に分けて、水素化、水素添加分解、接触分解、異性化、アルキル化の処理で石油製品の品質を上げる。
•　環境汚染の防止のため水素添加硫黄の除去 
化学物質の製造
• 熱分解工程・電気化学工程以外の多くの化学物質製造工程では触媒使用。
• 高分子物質を製造するときもラジカル重合以外のほとんどの工程で触媒使用。 
環境汚染の防止と汚染物質の除去
• 自動車の増加とともに大気汚染の防止のため排気ガス触媒浄化器を使用して未燃焼炭化水素と一酸化炭素を酸化させて二酸化炭素は水に、窒素酸化物は窒素と酸素に還元して汚染物質を除去。
• 発電所、硝酸工場などで放出される窒素酸化物を還元して除去することで環境汚染を防止
• 触媒燃焼技術による環境ホルモンなどの揮発性勇気物質の除去、光触媒による水・大気の中の汚染物質の除去などに適用され、環境分野で重要に活用されている 
生活の中の触媒
• ファンヒーター、ガスレンジ、エアコン、エアクリーナー、ガス警報器など
• エアクリーナーに装着された触媒がガス（亜硫酸ダイオキシン）、におい（タバコ、悪臭）などを９９％除去して、自然のきれいな空気 

 

特殊目的反応器 - 自然燃焼反応器

自然燃焼合成(Self-Propagating High Temperature Synthesis, SHS) とは既存の粉末製造技術とは違って、反応物質の反応熱を利用する素材合成法のことです。点火だけで追加のエネルギーなしに自発的に反応が伝播、持続され、数秒のうちに反応が完了される現象を利用して経済的で便利な方法です。。固体―固体、固体―液体、固体―気体の反応で酸化物、炭化物、窒化物、金属化合物などを合成します。この合成法を適用して現在約３００種以上の物質の合成が行われました。以前の材料が主にマイクロ(㎛) サイズまで製造できたことに反して自然燃焼合成法を適用した場合は数十ナノサイズまで製造できます。 Ti, W, Mo, Nb, Siの機能性ナノ金属粉末製造だけでなく100nmの, WC, SiC, B₄C, TiB2, Si₃ N₄, TiN, AlN, SiAlO2などのセラミックス材料と両極２次電子( LiCoO2, LiMn2O₄),PDP用BAM、MLCC用誘電体BaTiO₃系などの高純度ナノ素材の製造も可能です。 日新オートクレーブの自然燃焼合成システムは工程中の発熱と吸熱に対しての安全性を徹底的に検討して正確な温度と圧力で反応が行われるように製作されます。また、自然燃焼合成反応のための電力供給ラインが内部に設置されます。装備の重要な部分である圧力容器はASME規格で設計、製作、認証され、またKGSとKOSHAの認証を通して安全に製作されます。
 

-自然燃焼合成の適用分野
• 機会産業: 研磨剤、硬質合金分野
• 金属産業：窒素合金鉄、混合物
• 試料耐火物 • 電気・電子産業: MoSi₂, AIN, BN
• 化学産業: 触媒分解、燻蒸剤、顔料合成 

 

 

特殊目的反応器 - 回転反応器

世界的に環境汚染が問題となり、ゴミや廃棄物の処理産業の需要も増えてきたところです。 廃棄物処理産業で一番多く使われる方式が Wet Pulping & Separation、Autoclave、 Rotary Reactor方式です。Wet Pulping & Separationの場合は生産された有機物に９０％以上の水分が含まれますが、Steam Autoclave、Rotary Reactorの場合は５０～７０％だけの水分が含まれます。ここで回転反応器は都会の固体廃棄物、バイオ固形物、動物の排泄物のような個体廃棄物をの堆肥にする前処理工程で多く適用されます。回転反応器は１９８０年代にEric Ewesonが特許出願したときから今まで発展してきました。初期の回転反応器は1~5 rpmの回転速度を維持して、特別に高い速度が必要なときのため複数の速度コントロールギアボックスを装着しました。 日新オートクレーブの回転反応器は正確な温度と圧力の維持とともに、固体廃棄物処理の際発生するバイオガス（メタン、水素等）から耐食性を持つように製作されます。また、反応器が回転するときお電力供給が続けられるようにパルス電気供給方式を適用しました。装備の重要な部分である圧力容器はASME規格で設計、製作、認証され、またKGSとKOSHAの認証を通して安全に製作されます。

- 回転反応器の長所
• 生ゴミ、庭園ゴミなどの都会型廃棄物の分離処理工程に適用
• 独立的循環によるPulping工程に適用
• 無酸素消化によるメタンバイオガス燃料製造
• 廃棄物とバイオ燃料の収集が同時に可能 
 
- 回転反応器の適用分野 
• E環境産業：都会型固体廃棄物、庭園廃棄物、生ゴミ
• 製紙産業：製紙、Pulping
• •化学産業：触媒分解 

- 日新オートクレーブ回転反応器の長所
安全性
• ASME（American Society of Mechanical Engineer)の圧力容器安全規定に従って設計·製作
• KGSとKOSHAの高圧容器安全規定に従って設計·製作 
正確性
• 連結が要らない磁気カップリングによる電力供給
• 内外のヒータによる均一な温度の維持
• 完璧な内外の断熱による温度維持
• マルチ安全装置による圧力安全性 
ユーザーに合わせたカスタマイズエンジニアリング
• 顧客の要求を満足させる色々なモデルと仕様の装備
• 多くの追加パーツを通して様々な目的の研究が可能 
便利なメインテナンス
• 様々な測定器による全体動作状態の正確な診断
• 簡単な組立と分解、便利なクリーニング
• 顧客サービスチームの迅速な対応