蒸留プロセスの基礎と応用

新たな蒸留塔の設計,既存の運転条件の見直しは,過去の実績と経験,および汎用シミュレータによる詳細な計算をもとに行われている。本講座では,蒸留の基礎理論 (気液平衡,物質収支) ,操作特性・分離特性を理解することにより,必要な情報を集めて,より良い設計条件・操作条件を検討できるようになることを目指す。 　Excelを用いた演習を通して,非理想系の気液平衡計算,McCabe-Thiele法 (理想系2成分分離) を理解する。

蒸留の基礎

1. 蒸留の原理
   1. 蒸留の目的
   2. 気液平衡
   3. 蒸気圧と蒸気圧曲線
   4. 気液平衡データ
   5. 相図
   6. 蒸留の原理と分離の限界
2. 蒸留プロセスの分類と特徴
   1. 蒸留操作:単蒸留とフラッシュ蒸留,回分精留と連続精留
   2. 蒸留塔構造:トレイ,充填物
3. 気液平衡計算
   1. 気液平衡関係式
   2. 活量係数モデル (Wilson式、NRTL式)
   3. 比揮発度・平均比揮発度
   4. 気液平衡計算 (Excelを用いた演習)
   5. -1 理想溶液、ラウールの法則
   6. -2 非理想溶液:沸点計算、露点計算 (Wilson式、NRTL式)

蒸留プロセスの設計計算

1. 蒸留問題の設定
   1. 蒸留問題
   2. 設計型問題と操作型問題
   3. 低沸限界成分と高沸限界成分
   4. 分離仕様と物質収支
   5. 分離仕様と気液平衡関係
2. 蒸留塔の段数と還流比の決定 　（2成分系,McCabe-Thieleの階段作図）
   1. 操作線
   2. 原料の熱的条件
   3. McCabe-Thieleの階段作図 (Excelを用いた演習)
   4. 最小還流比～2成分系～
   5. 最小理論段数～2成分系～ (階段作図,Fenskeの式)
   6. 還流比と理論段数
   7. 最適還流比
   8. 塔効率と実段数
3. 簡易設計計算 　（Fenske-Underwood- Gillilandの方法 (理想系) ）
   1. 最小理論段数～多成分系, Fenskeの方法～
   2. 最小還流比～多成分系,Underwoodの方法～
   3. Gillilandの相関

蒸留プロセスの操作特性・分離特性と特徴 ～より良い設計条件・操作条件の設定のために～

1. 蒸留プロセスの分離特性
   1. 還流比と段数
   2. 物質収支
2. 多成分分離の分離シーケンス
   1. 直接分離と間接分離
   2. 残留曲線マップと蒸留境界
3. 特殊蒸留:共沸蒸留と抽出蒸留の特徴
   1. 共沸蒸留
   2. 抽出蒸留
4. 省エネルギー蒸留プロセスの特徴
   1. ペトリューク塔,垂直分割型蒸留塔 (DWC)
   2. 段間熱交換型蒸留塔 (HIDiC)
• 質疑応答・名刺交換