April 2020

JFEテクノリサーチ株式会社

No.63

設備・プロセス 特集号①燃焼・還元・融解試験①触媒性能評価試験②バイオマス利用
メタン発酵試験

高温プロセス分野

湿式
プロセス分野③熱処理試験装置
設計・製作

FS
設備分野

③水処理試験設備設計・製作

図2 管状炉を用いたバイオマス燃焼試験装置の基本設計例②排水処理試験
分離・吸着試験

図1

プロセス試験、試験設備エンジニアリングによる開発支援の取組み

設備・プロセス 特集号

開発支援・設計ソリューションサービス

Solution Service for Research and Development by Processing and Engineering▶なぜいまこれが？

対しては、「実操業環境を模擬した条件様のご要望に対応して、試験方法の調近年、企業の研究開発部門では独自下での材料の高温反応特性を評価可能

査から、必要に応じて装置構成を組替の商品・プロセス開発が進められていまな雰囲気制御炉（最高温度1600℃、5種えて、試験評価も実施いたします。さす。その場合、汎用試験装置を活用し類のガスの混合が可能）」、「温度と圧力らに、試験装置の設計ノウハウを活かた試験、分析だけでなく、自社の製造を制御した固体燃料の高速燃焼観察装して、カスタマイズ実証試験装置の設プロセスに合わせた試験・評価とカスタ置（図1－①）」、「500g相当の大型試料に計・製作も行います（図1－③）。図2はバマイズされた実証試験装置の構築が求よる高温熱重量計測装置」など特長あるイオマス利用評価のための大型実証試められます。

高温反応試験装置を保有しています。

験装置の基本設計例です。

当社では、鉄鋼・環境プロセス、設備また、CO2削減、再生可能エネルギー

当社では、上 記 以 外でもお客 様の技術分野での開発実績やエンジニアリ利用拡大の開発ニーズに対しては、長ニーズに合わせた研究開発支援・設計ソングの知見を活かして、技術調査、試験・期の触 媒 特 性 評 価 用として、「 水 素、 リューションを行います。お気軽にご評価、試験設備の設計・製作、設備化

CO2、メタンなど操業環境を模擬したガ相談ください。

評価などのトータルソリューションで、ス流通式触媒反応試験装置（図1－①）」 ▶お問い合せ先研究開発支援を行っております。

や「バイオマス利用評価のための各種試▶これがポイント！

計測・プロセスソリューション本部

験装置」
を保有しております（図1－②）。

吉永 陽一

当社の製造プロセス部門では、お客y-yoshinaga@jfe-tec.co.jp

材料プロセス・利用技術開発ニーズに設備・プロセス 特集号

High Temperature Reaction and Heat Treatment Test at Various Atmosphere

各種雰囲気での高温反応・熱処理試験対応できます。数日間かかるような長▶ お問い合せ先期間の雰囲気熱処理試験にも対応して計測・プロセスソリューション本部 設備プロセス技術センター

鈴木 真います。
▶なぜいまこれが？

mak-suzuki@jfe-tec.co.jp

この炉の大きな特徴として、上部と材料は、高温・各種雰囲気中で、酸化・側面に炉内観察窓を設けています。視還元などの反応や、変形、相変態によ野は中央部に限られますが、試験中のる変化を起こします。このような変化は変化の様子を観察することができます。

材料を劣化させることもある一方で、反例えば昇温過程での材料や部品の、変応を積極的に利用して材料の改質を行形・燃焼・溶解などを見ることができ、動うこともあります。このような現象につ画で記録を残すこともできます。この性

いて、当社では特殊な雰囲気炉（写真1） 能を活用して、これまでに、金属やガを活用し、実際の使用環境を再現したラスなどの物質の溶融挙動（写真2）、部条件や、特殊な環境条件下での材料の品の加熱時の変形観察などを行ってい反応挙動を調べる試験を行っています。

ます。

▶これがポイント！

写真１

また、高温での熱伝導率測定（熱線法）

この雰囲気炉は、このタイプの炉となども可能で、反応や変化について多しては大型の、一辺約300mmの内容積くの知見を得ることができ、各種の金属を有し、位置による温度差がほとんど材料、無機材料、木質系材料など、幅ないため、比較的大型の部品などを対広い材質を対象とした材料開発や製造象とした均一加熱試験が可能です。最プロセス開発のお役に立っております。

高温度は約1600℃で、不活性ガス、還お客様の目的に合わせて、それに適元性ガス、酸化性ガス、種々の混合ガした試験装置・方法を提案いたしますのスなど、幅広いガス雰囲気での試験にで、ぜひお気軽にお問い合わせください。

設備・プロセス 特集号

各種雰囲気での高温腐食試験

雰囲気炉

写真2

炉内観察状況（ガラス溶融）

The Measurement
High Temperatureof Multichannel
Corrosion
SignalTest
Duringat Various
the Vibration
AtmosphereTest▶なぜいまこれが？

を混合したガスを用いることで、実際使量を求めることができます。さらに、光用される環境と同じ雰囲気下での高温腐学顕微鏡などを用いてその断面を観察食試験が可能です。1回の試験では、試することで、生成されたスケールの形状

験材寸法が20mm×30mm×2mm程度でや、内部の酸化層の状態も評価します。

近年、世界的に二酸化炭素の排出量あれば同時に約30枚の試験片を評価できおわりに、本試験に加えて、試験後のの削減が喫緊の課題であり、種々の方ます。さらに、実環境で問題とされる酸試験材の性能評価および各種解析・分析法が提案されています。これらの中で化バナジウム塩などが試験材に与える影なども承っておりますのでお気軽にご相も、火力発電プラントや自動車用のエ響を評価する方法として、事前に塩を試談ください。

ンジンの高温化によりエネルギー効率験材に塗布した状態での高温腐食試験もを改善させて、二酸化炭素の排出量を実施できます。試験結果からは、高温腐削減する方法が開発されています。

食により剥離するスケールの量や、スケー

しかし、過酷な環境下で用いられる計測・プロセスソリューション本部 設備プロセス技術センター

滝口 翔

ルの生成による試験材の膨張および減肉

材料の選定には、耐熱性以外にも高温水蒸気加熱槽

酸化、硫化腐食、溶融塩腐食などに代表される耐高温腐食性も重要な因子と▶お問い合せ先

k-takiguchi@jfe-tec.co.jp
加熱槽（管状炉）

熱電対ガス流量制御装置

試験材なります。また、実環境ではこれらが併発することで、高温腐食条件が複雑化するため、実際に使用する雰囲気下での評価試験が必要となります。
▶これがポイント！

水送液ポンプ

加熱槽（管状炉）

図1 高温腐食試験装置概略図
水蒸気加熱槽当社では、管状炉を用いた高温腐食

水送液ポンプ試験を実施しており、300 ～ 1100℃の範囲で、水素、アンモニア、水蒸気、酸素および一酸化炭素などの高濃度雰囲気での試験が行えます（図1、写真1）。また、

写真1 高温腐食試験装置

数%から数ppmの広い範囲で様々な成分

2

ガス流量制御装置

設備・プロセス 特集号

Visualization of High-Temperature Melting and Solidification Phenomena

高温溶解・凝固現象の見える化

ジ上の試料を局所加熱するタイプのイに合う試験条件を提案いたします。ぜメージ炉です（写真1）。

ひお気軽にお問い合わせください。
▶お問い合せ先

最高温度は約1700℃、加熱・冷却パター▶なぜいまこれが？
溶解・鋳造、溶接、溶着（ろう付）などのプロセスは、物質の溶解・凝固現象に計測・プロセスソリューション本部 設備プロセス技術センター

ンは自在に設定でき、昇温速度1000℃ /鈴木 真minといった急速加熱も可能です。
装置の上部と背面に観察用窓があり、基づくもので、古くから利用されてき加熱・冷却時の試料の挙動を観察できまましたが、現在でも重要な工業技術です。拡大観察が可能で、19インチモニす。固体物質に熱を加えていくと、軟タ上での倍率は6 ～ 580倍です。試験

化・変形、部分的な溶融などの過程を経雰囲気は、大気のほか、Ar、H2、CO、て完全溶融に至りますが、途中で気泡CO2など、各種雰囲気に対応しています。の発生・離脱などが起きることもありま

これまで、金属材料だけでなく、酸化す。溶融状態から冷却すると、液相中物粉末や樹脂など幅広い材料を対象にに発生した凝固核が成長し、最終的に試験を行っています（写真2）。

全体が凝固します。

写真1

こうした溶融・凝固現象の実態観察に特性（濡れ性）や、それが時間経過とともに変化していく様子も、画像データスの改善や新たな技術開発の可能性もで評価することができます。また、溶解・拡げられます。

凝固現象だけでなく、温度変化による高温観察装置は、こうした目的に適材料表面性状の変化などの観察にも適しています。

した試験装置で、ハロゲンランプの赤当社では、お客様の試料に合わせて外線輻射光を反射鏡集光して、ステー試料ステージから準備するなど、目的

設備・プロセス 特集号

高温観察装置溶解した材料と基板との接触界面のより、基礎的な理解が進めば、プロセ▶これがポイント！

mak-suzuki@jfe-tec.co.jp

写真2

酸化物粉末の溶融

Thermal Gravimetric Analysis in a Variety of Environments

さまざまな環境での熱重量分析（20℃ /min）で加熱後、温度を保持した〜操業環境対応型TG-DTAおよび大型TG試験装置〜

状態で、雰囲気をアルゴンから二酸化量での測定でデータがバラつく場合に炭素濃度20％、50％、100％と変更させは、実際の利用環境に近い試料サイズ▶なぜいまこれが？

（2）大型TG試験装置

ン雰囲気で1000℃まで一定の昇温速度試料が数mg ～数十mg程度のごく少た条件で、炭素材料のガス化反応（C＋ （試料容積最大500ml）でのTG試験を行CO2→2CO）を測定します。

うことも可能です。

TG-DTAは、試料の温度をプログラ

その結果、ガス分圧に対する試料のガ

当社では、これら熱重量分析装置にムに従って変化させることにより、試ス化反応率の評価が可能で、ガス種やより、お客様のさまざまな目的にお応え料の重量変化測定（TG：熱重量測定）と分圧を変えることにより酸化・還元など、 いたしますので、お気軽にご相談下さい。

基準物質との温度差分析（DTA：示差熱さまざまな反応の測定・評価ができます。

分析）を同時に行う分析技術です。

また、雰囲気条件は限られますが、 ▶ お問い合せ先実際のプロセスに即した評価を行う

最高1600℃までの測定が可能であり、ために、測定雰囲気や試料量などに対アンモニア等の腐食雰囲気での測定に応した当社の熱重量分析装置を以下にも対応しております。

計測・プロセスソリューション本部 設備プロセス技術センター

河本 英児

koumoto@jfe-tec.co.jp

紹介します。
▶これがポイント！
（1）
操業環境対応型TG-DTA試験装置

TG-DTA
装置本体

ガス供給・流量制御装置

一般的なTG-DTA測定は、空気や窒素での雰囲気で行われますが、当社は実際の操業環境を模擬した混合ガスや、100％の水素、酸素、一酸化炭素等の雰

TG /%
100

1000

90

800

80

600

70400

囲気での測定が可能な装置を所有して60おります
（写真1）
。

50

写真1 操業環境対応型TG-DTA試験装置

20000

本装置による測定事例として、炭素材料の二酸化炭素によるガス化反応の20

図1

結果を図2に示します。試料をアルゴ

3

温度 /℃

4060
時間 /min80100

炭素材料のCO2によるガス化反応測定

Evaluation of Catalyst Performance for Environmental Engineering

設備・プロセス 特集号

環境関連触媒性能評価技術▶なぜいまこれが？

リング分野などにおいて、触媒反応・利用評す。また、お客様の目的に合わせた試験価のための試験に数多くの実績があります。

装置の設計・製作も行いますので、ぜひ、これらの経験をもとに、高温プロセスお気軽にお問い合わせください。

触媒は、化学反応速度を大きくするだ

反応試験に用いられる管状加熱反応炉▶お問い合せ先けでなく、特定の物質だけを反応させたを基本構成とした、ガス流通式触媒反計測・プロセスソリューション本部 設備プロセス技術センター

り、特定の物質だけを生成させたりする応装置（写真1）を活用して、実際のプロ選択性を持っている物質で、エネルギー・セスを模擬した各種条件下における触

鉄鋼・化学・自動車分野をはじめ、多くの媒の特性評価試験、被毒・劣化試験、耐産業分野で活用されています。

久性試験などを実施しております。

近年では、水素エネルギー社会の実表1に当社試験の特長を示します。お現を目指した水素製造・利用、排ガスの客様の目的に合わせて、水素、メタン、ア浄化や、燃料電池、各種エネルギー変ンモニアなどのガスを用いて、幅広い試換プロセスにおいても触媒が使用されて験条件下における触媒活性、劣化挙動、おり、高性能触媒の研究開発、実証試生成物分析などの各種触媒評価試験が験の取り組みが活発に行われています。

可能で、長時間の評価試験にも対応するこれらの新規触媒の有効性を検証するた

ためガス自動分析装置を導入しています。

めには、実際のプロセスと同等の環境下に▶これがポイント！

試験や水素エネルギー

触媒評価技術の概要

変換試験などの触媒反設備・プロセス 特集号

応試験の実績がありま

写真1 ガス流通式触媒反応装置
表１

当社では、排ガス浄化、おける触媒の反応特性評価が不可欠です。 ガス改質、化学品の合成

当社は、鉄鋼プロセスや環境エンジニア

関根 真也

sekine@jfe-tec.co.jp

触媒評価試験条件
当社の特長

各種ガスの触媒反応試験が可能 H2、CH4、NH3、O2、CO2、CO、NOx、SOx など
幅広い試験条件に対応可能

触媒量 0.5 ～ 5cc
ガス流量 0.01 ～ 10L/min
温度 室温～ 1500℃ 圧力 0.1 ～ 0.6MPa

長時間の評価試験に対応可能

ガス自動分析、温度・圧力等の安全監視機能

Evaluation of Effective Treatment Technique for Biomass Raw Materials

バイオマス原料の有効利用技術の評価を決定し、試験を行います。

燃焼温度に応じた、排ガス性状および燃

メタン発酵試験（写真1）

焼灰組成などを確認することができます。

メタン発酵は、（1）有機物からメタン

すでにメタン発酵法または燃焼法を選〜原料に適したメタン発酵法または直接燃焼法の選定・評価〜

ガスとしてエネルギー回収ができる、（2） 定されているお客様も、それぞれの試験廃棄物の減容化ができる、（3）非燃焼方による調査・検討を実施いたしますので、▶なぜいまこれが？

式で有害物質が発生しない、などの利お気軽にご相談ください。

点を有しています。

▶ お問い合せ先

バイオマス原料を利用して発電した電力は、再生可能エネルギーの固定価

メタン発酵試験（湿式または乾式）を行格買取制度（FIT）適用の電力単価で買いうことで、原料あたりのガス発生量、消取られることから、多くの発電事業が計化率などを調査でき、適正発酵条件の画されています。

決定とその時の発酵性能を確認すること

当社では、お客様のバイオマス原料に適する処理技術（メタン発酵法または直接燃焼法）を選定し、評価いたします。
▶これがポイント！

計測・プロセスソリューション本部 設備プロセス技術センター

深田 尚平

fukada@jfe-tec.co.jp
写真1
湿式メタン発酵試験装置ができます。
循環流動層（CFB）
燃焼試験
（写真2）
CFB
（Circulating Fluidized Bed）
燃焼は、原料と流動媒体を燃焼空気によって流原料の分析・調査動化する流動層燃焼の一種です。この

まず、お客様のバイオマス原料の成方式は、（1）燃料適合性が高い、（2）環分分析および物性計測を通じて、メタン境負荷が低い（800 ～ 900℃の比較的低発酵原料としての特性、燃焼原料としい燃焼温度でNOx発生抑制）、（3）低空ての特性を把握します。さらに、お客様

気比燃焼が可能、（4）設備の経済性が高のご要望、処理環境および既設設備もい、という利点を有しています。

加味して、どちらの処理技術が有効か燃焼試験を行うことで、空気比および写真2
循環流動層燃焼試験装置◆このパンフレットの送付中止、宛名変更は jfetecsalesmarketing@jfe-tec.co.jp へご連絡ください
発行人／蛭田 敏樹
JFE-TEC News 〈 2 0 2 0 〉 発行所／JFEテクノリサーチ株式会社
営業企画部

No.63

2020年4月発行〒100-0004 東京都千代田区大手町2－7－1（JFE商事ビル7F）
0120-643-777
Copyright ©2020 JFE Techno-Research Corporation. All Rights Reserved.
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