『毎日一論』における反応熱の計算－[1.反応工学と反応器]（2017.08.04）

Thread Content

この投稿は最終的に、*amingtedaによって2017年8月15日22時35分に編集されました。皆さんがAspenoneを活用して化学プロセスの問題を分析・解決する能力を高めるため、「毎日一論」というシリーズでの学習・議論をご紹介します。後期は、各テーマを中心に問題を提起し、学習討論を行います。皆さん、積極的に議論し合い、共にレベルアップしましょう！ テーマは暫定的に以下の通りとなっています：1. 反応工学と反応器； 2. 精留、抽出、吸収プロセスと塔装置； 3. 熱交換過程と熱交換器； 4. 工程最適化、設計と制御； 5. 熱交換ネットワークの統合と最適化； 6. エンジニアリング技術の経済性評価。 周知の通り、化学反応プロセスは化学工業の核心であり、反応の熱効果の計算は化学工学設計において鍵となる。では、反応熱の計算にはAspen Plusのどのリアクターモジュールを使用すべきで、どのように設定すれば実現できるのでしょうか？計算で得られた反応放熱量は、実際の工学現場とどれほど差があるのか？エンジニアリング設計に使用できるか？ 皆さん、積極的に質問や議論に答えてください。報酬がもらえます。 参考ディスカッションは1週間以内に公開され、回答は参考のみです。 ——ジャック・シア －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 参考答案： 一、反応熱の計算： 1. Rstoicを選択； 2. Blocks/Reactions：反応式の入力； 3. 反応のエンタルピー/熱量では「反応の熱量を計算する」を選択し、反応番号、参照温度、圧力、相状態を入力します； 4. 計算を実行する。 二、反応による発熱量と工学的実態との差異
現在私が扱っている反応、すなわちメタノール合成（標準状態でのCO転換量あたり－90.2kJ/mol）、フィッシャー・トロプシュ合成（標準状態での見かけ上のCO転換量あたり－140～170kJ）、メタン合成（標準状態でのCO転換量あたり－206kJ/mol）などについて、V7.1のデータベースを用いて計算した結果、いずれも熱力学的データと同等の反応熱値が得られた。 反応による発熱量の算出には、反応熱と反応原料量の積を用いる方法や、A+のRstoicによって計算された熱負荷値を直接利用する方法がある（ただし、供給温度は反応温度と同じに設定し、系内で関与する反応原料や反応転化率を正確に入力する必要がある）。私の現在の経験によれば、**合成反応の放熱量をA+計算値で求めたものは、工業的な実証運転時の蒸気生成量に対応する熱移動量とほぼ同等であり、これによりA+計算値が工程設計に利用可能であるという事実が実証されている。ここでの前提は、その中の原材料や生成物がよく使われており、データベースがA+でかなり完全であるということです。 言及しておくべきは、反応系に関与する化合物について詳しくない場合、熱力学的データを慎重に調査し、シミュレーションソフトウェア内のデータと比較してその信頼性と正確性を検証すべきだということである。