2/19 ＜Excel入力で簡単シミュレーション＞ Excelを用いる蒸留の理論と計算 ～工場実験前にシミュレーションを～

横山技術事務所 代表、工学博士　横山 直樹　氏

＜専門＞
材料化学、化学工学、品質管理、環境・エネルギー

　化学、燃料製造、醸造、廃油再生など、蒸留塔を使用するメーカーの技術者を対象としたセミナーです。手計算では煩雑過ぎ、外注するには高額過ぎる蒸留計算を、Excelシートに必要条件を入力すれば、組成と回収率のシミュレーションが実施できるようになります。

＜習得できる知識＞
(1) 原理原則
　2成分系および多成分系のフラッシュ蒸留および多段蒸留の原理原則に関する知識を習得できる。
(2) シミュレーションスキル
　蒸留計算式を埋め込んだExcelシートを作成し、そこに原料組成、多段蒸留の場合は蒸留塔の理論段数および操業条件（原料組成、温度、圧力、装入量、抜出量、還流比）をインプットして、塔頂液、塔底液の各成分組成および各成分の回収率をシミュレーションするスキルを習得できる。
(3) 実際の活用例
　ソルベントナフサ中の環境負荷物質であるナフタレンを分離する条件、同ナフサ中の樹脂モノマー成分であるクマロン、インデンを濃縮する蒸留条件シミュレーションを実際の活用例として学べる。

＜プログラム＞
１．蒸留の概要

２．フラッシュ蒸留の理論とExcel計算法
　2.1 フラッシュ蒸留の原理
　2.2 フラッシュ蒸留の理論と計算式
　　　・物質収支式と気-液平衡式からの塔頂・塔底液各成分iのモル分率計算
　　　・ラウールの法則と気-液平衡式からの平衡係数Kiの計算
　　　・ある蒸留温度における塔頂液各成分iのモル分率計算式および各モル分率の総和計算
　2.3 ２成分系 (エタノール－水系) のフラッシュ蒸留Excel計算
　　　・蒸留条件
　　　・原料性状の入力と展開計算
　　　・塔全体の物質収支計算
　　　・成分iの組成計算
　　　・成分iの回収率計算
　　　・実際のExcelシートによる解説
　2.4 多成分系 (粗ソルベントナフサ) のフラッシュ蒸留Excel計算
　　　・粗ソルベントナフサについて
　　　・蒸留条件＆計算するもの
　　　・原料性状の入力と展開計算
　　　・塔全体の物質収支計算
　　　・塔頂抜出液と塔底抜出液の成分iの組成計算
　　　・塔頂抜出液と塔底抜出液の成分iの回収率計算
　　　・実際のExcelシートによる解説

３．多段蒸留の理論とExcel計算法
　3.1 多段蒸留の原理
　　　・多段蒸留塔の構造
　　　・泡鐘塔の内部構造と分留の仕組み
　　　・段効率
　3.2 多段蒸留の計算法
　　　・Thiele-Geddesの逐次段計算法
　　　・濃縮部の物質収支計算
　　　・濃縮部の気-液平衡計算
　　　・原料段の物質収支計算
　　　・回収部の物質収支計算
　　　・回収部の気-液平衡計算
　　　・塔全体の物質収支計算
　3.3 ２成分系 (エタノール－水系) の多段蒸留Excel計算
　　　・蒸留条件
　　　・原料性状の入力と展開計算
　　　・成分iの蒸気圧計算用の入力と展開計算
　　　・成分iの平衡係数計算
　　　・原料装入量F、塔頂液抜出量D、還流液量LR、還流比R、塔底液抜量出Wの計算
　　　・濃縮部塔頂からの下り段の各式計算
　　　・回収部塔底からの上り段の各式計算
　　　・塔全体の物質収支計算
　　　・塔頂抜出液および塔底抜出液の組成計算
　　　・成分iの回収率計算
　　　・フラッシュ蒸留と多段蒸留の比較
　　　・実際のExcelシートによる解説
　3.4 多成分系 (粗ソルベントナフサ) の多段蒸留Excel計算
　　　・同上

４．実際の活用例 Ⅰ：原料(粗ソルベントナフサ)中の環境負荷物質(ナフタレン)を分離する多段蒸留シミュレーション
　4.1 背景
　4.2 目標とシミュレーション条件
　4.3 塔頂液抜出量Dと塔底液抜出量Wが塔頂抜出液中のナフタレン濃度に及ぼす影響のシミュレーション
　　　・実際のExcel計算シートを用いた解説
　　　・シミュレーション結果のまとめ
　4.4 還流比Rが塔頂抜出液中のナフタレン濃度に及ぼす影響のシミュレーション
　　　・実際のExcel計算シートを用いた解説
　　　・シミュレーション結果のまとめ
　4.5 リボイラ温度RTが塔頂抜出液中のナフタレン濃度に及ぼす影響のシミュレーション
　　　・実際のExcel計算シートを用いた解説
　　　・シミュレーション結果のまとめ

５．実際の活用例 Ⅱ：原料(粗ソルベントナフサ)中の樹脂原料成分(クマロン、インデン)を濃縮する多段蒸留シミュレーション
　5.1 背景
　5.2 目標とシミュレーション条件
　5.3 塔頂液抜出量Dと塔底液抜出量Wが塔底抜出液の(クマロン＋インデン)／スチレン類比に及ぼす影響
　　　・実際のExcel計算シートを用いた解説
　　　・シミュレーション結果のまとめ
　5.4 還流比Rが塔底抜出液の(クマロン＋インデン)／スチレン類比に及ぼす影響
　　　・実際のExcel計算シートを用いた解説
　　　・シミュレーション結果のまとめ
　5.5 リボイラ温度RTが塔底抜出液の(クマロン＋インデン)／スチレン類比に及ぼす影響
　　　・実際のExcel計算シートを用いた解説
　　　・シミュレーション結果のまとめ

６．温度-蒸気圧曲線とその近似式

７．蒸気圧の委託計算、委託測定、測定装置の各情報

８．まとめ

　　□質疑応答□

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