気液撹拌に対するバッチプラントと連続プラントのイメージ

撹拌化学工学

NEONEEETです。

この記事は、化学工場の運転員・機電系設計者・プラントエンジニアを対象としています。

この記事を読むと、化学工場で行う気液撹拌の種類を知ることができます。

結論

化学工場で使う気液撹拌の方法は2種類あります。

①バッチ、②連続

以下に、その詳細を紹介します。

はじめに

バッチ系化学工場では、気液撹拌を考えることはほぼありません。

10年強の会社生活、ずっとバッチ系化学工場を担当していますが

気液撹拌機を設計したことはありません!

チャンスが無かったとも言えますが、本当に数は少ないです。

というのも、気液撹拌を行う設計をして新たな設備を導入するという事は

新たな生産品目が増えることを意味します。

10年強の会社生活で、

新たな生産品目を設計したことは1~2件です!

こう書くと、私の会社はかなり問題のように見えますね。

細菌もちゃんと新製品を導入していますよ。

気液撹拌の理論を機械屋が使うことはありませんが、撹拌の種類や物理的な意味は知っておいた方がいいでしょう。

バッチ

バッチ気液撹拌のイメージ

液体の入ったタンクに、気体を注入して、撹拌機で混ぜる方法です。

気体の注入方法が2種類あり、①気相部から注入する方法、②液相部に吹き込む方法があります。

撹拌効果が高いのは当然②です。

②はお風呂のジャグジーをイメージするといいでしょう。

ジャグジーは泡をお風呂の下から注入しています。

これをお風呂の湯面より上部で気泡を吹かせても効果はありません。

化学装置としては、撹拌速度を上げれば①でも使える系が存在します。

ただし、気液撹拌を意図的に狙う場合は、効果の高い②を基本に設計します。

撹拌機を使う撹拌効果

攪拌機を使うことで、気泡を細かく砕くことが可能です。

  • ガスのホールドアップが多くなる
  • 気液界面積が大きくなる

連続

連続気液撹拌のイメージ

気体と液体を連続的に接触させる方法です。

バッチのように撹拌容器の中に液体を溜めて、そこに気体を吹き込む方法ではありません。

マンションやビルの屋上にある冷水塔も同じような仕組みです。

連続気液接触の撹拌効果

塔の中で気体と液体を接触させる構造を作ります。

充填物とか棚段とか、塔そのものの世界です。

径の大きな塔に、下からガスを注入して、上から液を降らせます。

  • 気体と液体が直接接触することで撹拌される
  • 気体が上昇して、液体が落ちるという対流循環が起きる

こういう効果を利用する方法です。

塔の中に攪拌機を付ける場合はほとんどありません。

おわりに

気液撹拌は①バッチ方式の撹拌機付き、②連続方式で塔による直接接触があります。

①は攪拌機で気泡を細かくすること、②は塔の構造で気泡を細かくする

という違いがあると思えばいいでしょう。

この記事が皆さんのお役に立てれば嬉しいです。

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