撹拌装置の最適選定・設計とスケールアップおよび撹拌に関わるトラブル事例と対策

撹拌操作は、化学工業をはじめとするほとんどの分野の工業で行われている。生産現場において、撹拌そのものが不十分であれば、目的の製品の品質を得ることが出来ず、また撹拌機が継続的に安定した運転が出来なければプラント自体が停止し、生産が出来なくなってしまうわけで、撹拌機の役割は重要かつ重大である。 　このような撹拌機であるが、一般にその選定や設計は難解とされている。それは撹拌についての教育の場が少なかったり、現場では従来からの経験が重視されていたりすることに起因するのである。さらに撹拌は、工業的には単に”かき混ぜる”だけでなく、物質移動、熱移動、反応などの促進や制御を目的としているので、これらと撹拌装置の各要素がどのように関わるのかが非常に難しいことももう一つの理由である。 　本講演では、以上のように難解とされる撹拌装置について、その選定手順を軸に選定と設計の方法を出来るだけ体系的にまとめ、初心者にも明快にわかるよう解説する。特に多くの方々から要望の強い撹拌動力計算を含む様々な撹拌に関わる計算とスケールアップについては、その方法や問題点と解決方法などをクローズアップ的に取り上げる。また、より理解を深めて頂き、トラブルや失敗のない撹拌機の選定と設計を目指して頂くために、実際に発生したトラブルの事例とその解決策についても述べる。

1. 第1部 撹拌概説
   1. 撹拌とは
   2. 撹拌の形態と目的
   3. 撹拌機の主たる適応分野と応用例
   4. 撹拌槽内の流動形態 (フローパターン)
   5. 撹拌装置の分類
2. 第2部 撹拌機の最適選定
   1. 撹拌機の選定手順
   2. 撹拌機の選定 STEP-1「撹拌条件の設定」
   3. 撹拌機の選定 STEP-2「撹拌翼の選定」
      1. 撹拌翼の種類と特長
         • プロペラ翼
         • タービン翼
         • パドル翼
         • アンカー翼
         • リボン翼
         • その他の撹拌翼
      2. 撹拌翼の設計ポイント
         • 翼径について
         • 翼段数について
         • 翼取り付け位置について
   4. 撹拌機の選定 STEP-3「翼径および回転数の決定」
   5. 撹拌機の選定 STEP-4「撹拌動力の算出」
   6. 撹拌機の選定 STEP-5「撹拌装置ハード部の選定と設計」
      1. 電動機について
      2. インバータの使用について
      3. 減速機について
      4. 変速機について
      5. 軸封部について
      6. 撹拌槽、邪魔板および付帯設備について
3. 第3部 撹拌にかかわる計算とスケールアップ
   1. 撹拌レイノルズ数
   2. 撹拌動力の計算
   3. 吐出量、循環量の計算
   4. 撹拌操作におけるスケールアップ
      1. 撹拌装置のスケールアップ概説
      2. 撹拌機のスケールアップ方法
      3. P/V一定のスケールアップの問題点
      4. スケールアップのための撹拌実験
         (実験装置、実験方法および実験時の留意点など)
      5. 各撹拌目的とスケールアップ
      6. 液-液系撹拌における均一混合 (混合時間について)
      7. 液-液系撹拌における分散目的 (生成液滴径について)
      8. 固-液系撹拌における沈降防止 (浮遊限界速度について)
      9. 固-液系撹拌における溶解 (固体の溶解速度について)
      10. 気-液系撹拌における反応
          (気体のホールドアップおよび気液物質移動係数について)
4. 第4部 撹拌装置のトラブル事例
   1. 撹拌操作に関わるトラブル事例
      1. 撹拌不良の事例
      2. 液-液系撹拌における撹拌不良の事例
      3. 液-固系撹拌における撹拌不良の事例
      4. 反応を伴う撹拌の撹拌不良の事例
      5. その他の撹拌操作からくる問題点
      6. 付着の問題
      7. 発泡の問題
   2. 各構成要素のトラブル事例
      1. 変速と危険回転数 実測と計算例
      2. 槽内液の揺動 (スロッシング) の事例
• 質疑応答