【材質】バッチ系化学工場の設備と伝熱との関係

材質化学工学

NEONEEETです。

化学工場の機械設備において、伝熱に関する議論が起きるケースを紹介します。

今回の話は反応器、熱交換器が中心です。おまけで温度計も紹介します。

反応器の材質を金属・ガラスで使い分ける

反応器といっても、撹拌槽をイメージしています。

連続プラントにある管型反応器は対象外です。

撹拌槽にはジャケットを付けて、ジャケットに冷媒や熱媒を通して、槽内の温度を調整します。

槽の材質が金属かガラスライニングかによって大きく変わります。

金属の方が伝熱性が良い

当然金属の方が伝熱性が良いです。

グラスライニングは伝熱性は捨てて、耐食性を上げていると考えても良いでしょう。

耐食性のある金属は基本的に高価です。

コストを抑えて、伝熱性も多少捨てて、最適な解としてグラスライニングを選ぶケースがバッチ系では多いです。

グラスライニングであれば大抵の液に使えるので、開発もしやすいです。

切替生産時も悩まなくて済みます。

災害や設備故障時などに運転中の液を交わしたりするときにも使えます。

グラスライニングの方が、様々な面で汎用性があるわけですね。

熱交換器の材質を金属・カーボン・ガラスで使い分ける

熱交換器も多管式の熱交換器で、ガスを凝縮させる場合を考えています。

多管式であれば、金属以外にカーボンやガラスも考えられます。

金属とガラスの違いは反応器と同じです。

カーボンは耐食性を上げている代わりに、寿命や強度を捨てている側です。

カーボンに樹脂を含浸させて、耐食性は保ちつつ、伝熱性も確保しています。

こう書くと弱点がなさそうな材質に思えますが、樹脂がどんどん劣化していきます。

これが寿命になります。

カーボンは熱が伝わりやすいというのは、知らない人も居るかもしれませんね。

温度計をタンタル・ガラスで使い分ける

ガラスライニングの槽に使う温度計は、先端をタンタルチップにする場合と、ガラスライニングのパイプで代用する場合があります。

当然、タンタルチップの方が伝熱性が良いです。タンタルは金属ですから。

ガラスライニングではガラスがある分、伝熱性を阻害します。

温度計の場合は、感温部とタンタルチップやガラスパイプの間に、油を入れるかどうかという議論があります。

感温部とパイプが接触していないと、空気層ができて、パイプの温度を感温部が拾わないからです。

空気は熱を伝達しにくいです。魔法瓶と同じですね。

だからパイプ内に油を入れて、油を介して感温部に熱を伝えることが多いでしょう。

そうでなければ、感温部をパイプに物理的に接触させるくらいしか手がありません。

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