反応工学の基礎知識と工業化スケールアップノウハウ

化学反応装置は化学品製造プロセスの心臓部です。しかも化学反応の種類や相状態により、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も関係し所定の反応成績を達成する工夫が必要です。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。本講習では、これらの課題を克服することにおいて、必須の基礎知識から、実際の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として三菱油化・三菱化学において各種反応器の設計・解析を担当) の経験し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レベルアップを図ります。

1. 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
         1. レイノルズの実験
         2. 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
2. 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. 気泡塔反応装置
      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
      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