【反応数・プラントサイズ】バッチ系化学工場のプラントサイズと反応数

工場化学工学

NEONEEETです。

この記事は、化学工場の機電系設計者・プラントエンジニアを対象にしています。

この記事を読むと、バッチ系化学工場のプラントサイズと反応数について知ることができます。

結論

反応1個につき10m×10m×20m程度

はじめに

バッチ系化学工場のプラントサイズについて議論します。

普通の人が工場を外部から見ていると、ただのプラント、工場萌えとしか感じませんが

機電系設計者・プラントエンジニアがみると、見方が異なります。

反応の工程と時間

バッチ運転は、1日24時間を基本にします。

たまに、12時間や48時間などの場合もありますが、24時間が基本です。

これは、反応の技術的な問題よりも、運転員側の問題です。

運転員は交代勤務をします。

この交代サイクルは1日を基本とします。

3交代なら8時間、2交代なら12時間で区切ります。

ここで1日単位でバッチ運転が決まっていれば、運転員は交代勤務時の対応が非常にしやすくなります。

原料の受け入れや、廃棄物などのサイクルも同じです。

そうすると、バッチ系化学工場の各装置は24時間を基本に回します。

反応は24時間以内

バッチ運転を24時間以内に完結するということは、反応を24時間以内に完結するということです。

反応を行うためには

窒素置換・原料投入・温度調整・反応・温度調整・反応完結・移送・洗浄

というサイクルをこなさないといけません。

これを24時間以内に行うようにします。

反応後の後処理は別

反応の処理だけで24時間ギリギリとなる場合が多いと思います。

ところが、反応が終わったら、すぐに別の反応に移行できるわけではありません。

反応時に発生した不純物を除去する工程が普通は必要です。

反応物が油層なら水層を除去する、反応物が水層なら油層を除去する

そのための工程が必要です。

これは、分液と言われます。

分液で単純に水層と油層を分けた後、さらに洗浄液を分けて分液します。

これを数回繰り返す工程が必要。

撹拌槽などの反応容器が反応工程とは別に必要となります。

1つの反応に数個の撹拌槽

化学工学的に考えると、1つの反応に対して、撹拌槽クラスの装置が数個必要になります。

1つは反応そのもの。

残りは後処理のため。

反応装置と付帯設備

1つの反応装置に付帯設備が決まって必要です。

例えば、熱交換器やポンプです。

反応装置・熱交換器・ポンプの装置をくみ上げると

5m×5m×20m

程度の空間が必要となります。

1つの反応に対して、数個の反応装置が必要なので、

そこから必要な空間を導き出すことができます。

1つの反応装置に対して、5m×5m×20m必要とすれば、

1つの反応に対して数個の反応装置が必要なので、仮に4倍のスペースが必要として

10m×10m×20m

必要となります。

1つの反応装置に対して5m×5m×20m
1つの反応に対して10m×10m×20m

おわりに

工場萌えというだけではなく、プラントサイズから反応工程の数が判別できます。

これだけでもかなり重要な情報だと思います。

私は有機合成等の反応が分かりませんが、反応工程の数だけでもかなりの推測が可能なのだと思います。

この記事が皆さんのお役に立てれば嬉しいです。

コメント

Translate »
タイトルとURLをコピーしました