反応工学における基礎知識と工業装置へのスケールアップのポイント

セミナー趣旨

　化学反応装置は化学品製造プロセスの心臓部です。しかも化学反応の特性により、その形式が異なります。又、工業装置においては、熱除去及び物質移動（異相系）も関係し複雑です。このような諸問題を解決するために発達した工学体系が反応工学と呼ばれるものです。本講演では、これらの課題を克服することにおいて、基礎知識から、工業装置へのスケールアップ事例まで演者（反応工学研究の第一人者である東京工業大学 久保田宏名誉教授の弟子であり三菱油化・三菱化学において各種反応器の設計・解析を経験）の培った事例を踏まえ噛み砕いて易しく解説し、受講者が化学反応装置の工業化を着実に実施出来るようポイントを押さえレベルアップを図ります。

受講対象・レベル

• 反応工学を専門として来なかったスケールアップに関心ある技術者・研究者
• 化学反応装置のスケールアップ事例に関心ある技術者・研究者
• 化学品のプロセス開発に携わっていて工業化にお困りの研究者・技術者
• 機械、エレクトロニクス系企業において、化学反応装置の開発を検討され、工業化にお困りの研究者・技術者
• 化学工業・プロセス工業における若手技術者・研究者
• 機械、エレクトロニクス系企業担当者

等

習得できる知識

• 化学反応と自由エネルギー（熱力学）の関係
  • 各種反応器の操作設計
  • 回分式・半回分式・流通式
• 反応速度の測定法
  • 回分式・流通式・連続式
• 各反応器設計・解析のためのモデリング及ぶ計算法
  • 手計算
  • 数値計算法
• ミニプラントの手法による反応器設計
  • 反応工学全体を反応操作の視点での横串化評価法
• 固定層反応装置の工業的設計・解析
• 気泡塔反応装置の工業的設計・解析
• 攪拌槽反応装置の工業的設計・解析
• 膜式リアクターの工業的設計・解析
• 重合反応工学
• 流動層反応装置の基礎特性

セミナープログラム

Ⅰ．反応工学基礎

1. 反応工学は何故必要か
   1. ルブラン法ソーダ製造プロセスに学ぶ
   2. アンモニア合成の誕生
   3. スケールアップへの道筋―レイノルズの実験及び境膜モデル
   4. 巨大化への道
      1. 化学反応装置のスケールアップ
      2. 回分操作と連続操作の特性
      3. 化学反応と自由エネルギー
2. 化学反応の分類
   1. 逐次反応・並発反応
   2. 均一反応・不均一反応
3. 反応器の分類
   1. 回分式・半回分式・流通式
   2. 外部熱交換型・自己熱交換型・断熱型
4. 反応速度
   1. 均一系
   2. 接触反応系
   3. 反応速度式
   4. 固体触媒反応の動力学
   5. 反応速度に対する物質移動の影響
5. 回分反応器
   1. 設計式
   2. 反応速度の測定
6. 連続撹拌槽反応器（ＣＳＴＲ）
   1. ＣＳＴＲの設計式
   2. 反応速度の測定
7. 流通型反応器（ＰＦＲ）
   1. ＰＦＲの設計式
   2. 反応速度の測定
8. 反応器の形式による性能の比較

Ⅱ．反応工学実践

1. ミニプラントによるスケールアップ
   1. ミニプラントの手法
   2. 装置の機械的相似とスケールアップ
   3. 現象の解明とシミュレーション
   4. ミニプラントの具体化の問題点
2. 固定層反応装置のスケールアップ
   1. 問題（酸化反応）
   2. 計算のための前提条件
   3. 計算のために必要な資料（物性、熱力学データ）
   4. 使用する計算式（モデリング）
   5. 計算（設計因子によるケーススタディ）
   6. 設計のポイント
3. 気泡塔
   1. 気泡塔の形式と操作設計に必要な知見
   2. ガスホールドアップおよび液速度分布
   3. 塔内軸方向の液混合
   4. 管摩擦係数
   5. ガス分散版から発生する気泡の大きさ
   6. 気泡群の上昇速度
   7. ドラフト管内ガスリフト作用と塔内液循環
   8. 気泡塔内懸濁固体粒子の挙動
   9. 気泡塔におけるクメンの液相酸化反応
   10. むすび
4. 攪拌槽
   1. 撹拌槽の構成
   2. 流動特性
   3. 撹拌所要動力
   4. 混合性能
   5. スケールアップ
   6. 撹拌槽伝熱
   7. 気液系の撹拌
   8. 固液系の撹拌
5. 膜式リアクター
   1. 酵素反応によるアミノ酸合成
   2. 軽質留分よりのアミノ酸合成プロセス
   3. アミノ酸製造プロセスフロー
6. 重合反応工学
   1. 商業用反応装置設計までの過程
   2. 反応器設計の基礎式
   3. ラジカル重合反応の操作設計
      ※引用文献
      APPENDIX Ⅰ　ラジカル重合反応速度論
7. 流動層反応装置の基礎特性
   1. 原理
   2. 発展過程
   3. 各分野への展開
   4. 基礎原理
   5. 流体モデル
   6. 気泡の挙動
   7. 各種流体モデル
   8. Bubble Assemblage Model

参考資料
発想とチャレンジ精神

□ 質疑応答 □

セミナー講師

平田技術士・労働安全コンサルタント事務所  代表　平田 賢太郎　氏

セミナー受講料

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