RESEARCH & DEVELOPMENT デジタル・解析技術

熱流体シミュレーション(CFD)

熱流体シミュレーション(CFD: Computational Fluid Dynamics)は、気液の流れ・熱・化学種・粉体挙動等をスーパーコンピューターと専門ソフトを用いて解き、数値的に“模擬実験”を行う手法です。

事業の中で試作が困難な大型装置の改造・設計(例えば、運転中装置の改造、大型装置開発PJの設計)を行う際は、CFD解析で事前に改造・設計の効果を検証し、科学的根拠に基づいた投資判断を実行しています。これにより、設計不備による潜在的なPJコスト増を事前に予見し、シミュレーションで先回りの設計改良に導くことで収益向上へと繋げています。

サイエンスの観点でも、実験では観測困難な装置内部の流れ・熱・反応状態等の情報をCFD解析でバーチャルに3次元で可視化・予測することで、実験で見えない新たな目を提供し、原理原則に基づく部材の研究開発・トラブル原因究明の実現に貢献しています。

適用分野は多岐に渡り、グループの長期ビジョンに掲げる「エネルギー・素材の安定供給」と「カーボンニュートラル社会の実現」との両立に向けて様々なPJ支援・技術開発に取り組んでいます。
エネルギー・素材の安定供給に向けては、ENEOS製油所装置の効率化やリスク低減に取り組む一方、カーボンニュートラル社会の実現に向けては、水素(Direct MCH®、MCH-FC)、合成燃料(触媒製造装置)、バイオ燃料(セルロースエタノール バイオ攪拌槽)といった装置設計を伴うPJ全般を高度な技術で強くサポートしています。

水素(Direct MCH®)分野での活用

当社ではCO2フリー水素サプライチェーンの上流工程であるDirect MCH®技術開発を行っています。
電解槽の陰極では、陽極からの随伴水が邪魔をしてトルエンが触媒層に十分に行き渡らないと、副反応として水素発生が起き、MCH製造のファラデー効率が低下します。そこで、CFD解析を行い陰極側の拡散層に適したミクロ構造を検討しています。

陰極側拡散層の三相流動解析例

また、これまで小型電解槽から中型電解槽までスケールアップに成功してきました。その過程では各電解槽のモデルを作成し、電解槽内の流体/熱の流れをCFD解析し、設計に反映してきました。今後も熱流体シミュレーション技術を活用し、「エネルギー・素材の安定供給」と「カーボンニュートラル社会の実現」を推進していきます。

電解槽の温度分布解析例
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