解析技術はあくまでも問題解決の為のツール(道具)です。現場生産ラインの稼働率向上を阻害している真の問題点(解決すべき課題)を知る事が重要です。後はいろんなツールを駆使して解決していけばよいのです。安定操業を阻害する「装置や運転面での問題は何か?」に関してお話しましょう。シミュレーションをして槽内の付着状況がビジュアルに再現できることはありません。現在の装置や運転面での問題点へ繋げることが必要です。お客様の生産プラントを訪れました。付着のある場所、量、性状はどんな感じですか?うーん、洗浄時間を半減せよと上司から言われているんだけど、実は専門業者に丸投げで、付着状況に関しては明確な記録が無いんだよ。出入りの洗浄業者さんだけだったという事例は少なくありません。これでは付着発生のメカニズムを想定できませんね。問題点を絞り込むメーカーエンジニアの思考ステップについて順を追って解説します。基本に立ち返って検討対象の前提条件を整理しましょう。図1に一般的な撹拌槽の構造を示します。現場の仲間と確認してみると良いでしょう。現場で聴くべき大事なポイントです。現場の付着状況を知る表1は槽内の付着箇所とその主原因を示したものです。その製造プロセスをイメージできると言います。その結果が生まれるのです。現場ではA項及びB項の問題も結構起こります。付着状況を知って分類することが必要です。付着箇所と主原因ステップ3:付着箇所から付着発生メカニズムを想定する以上で条件整理と現場検証が十分行われました。原因を想定するエンジニアの思考の一部をご紹介しましょう。操作方法等の比較的特殊な原因が想定されます。撹拌翼およびインターナルとの相互干渉によって形成される全体循環流の「流速およびせん断分布」が問題となる場合が多く見られます。製造プロセス毎に様々な付着問題が発生しています。次の3件の事例を紹介しましょう。激しく混ぜれば良い!というわけではない。付着物との闘いだと言われています。撹拌翼の回転数を変化させた場合の1バッチ当たりの付着・凝集物量の変化を示したものです。下に凸の最適撹拌条件域がある傾向を示しています。一般的な乳化重合における凝集物発生のメカニズムは以下の通りです。滞留部形成により付着・凝集が起こる。撹拌翼近傍の高せん断場でのせん断凝集により付着・凝集が起こる。前編にてご紹介したシミュレーションでの流速やせん断の分布評価は道具として有効と言えます。乳化重合でのディスクタービン翼へのせん断凝集物の付着例です。ディスクタービン翼がバスケットボール状のラテックス凝集塊の中に埋もれた状態にまでなってしまうケースがありました。タービン翼の外端だけが突き出ている様子が印象的です。異なるメカニズムで付着・凝集が起こる事も念頭に入れておくべきです。ある化学会社さんで起こった事例です。上司より「B品種の生産能力を2割程度下げたい」との要求が出ました。同じ滞留時間での運転とする指示が出されました。連続運転可能期間が大幅に短くなってしまいました。伝熱性能が急激に低下したことが原因と判明しました。写真1は多段パドル翼での液レベル変更時の浮遊クラムの分散状況写真を示したものです。液レベルの僅かな変化で分散不良を起こしてしまう事例は比較的多く見られますので注意が必要です。「気体-液体操作」での事例:液中にガス(気泡)が入ると撹拌翼の吐出流が緩衝されて混合不良が起こる。通常はジャケットや伝熱コイル等の冷却面積を増やして除熱能力を増大させることで生産性の向上を図ります。不足分の除熱量をその蒸発潜熱で補足させる場合があります。正規の安定した循環流が気泡のバブリング効果に負けてしまうケースがあります。図5左側に沸騰状況を模擬した通気有無での多段パドル翼のスラリー分散度合いの比較を示します。スラリー濃度が大きく変化していることが分かります。過度の潜熱利用は注意が必要です。付着に関して想定される原因(問題点)のお話をしました。皆さんは自社プラントの撹拌槽の中がどんな状態で混ざっているかを想像できますか。付着するメカニズムを上司に説明できていますか。その問題点を整理してみるのも良いのではと思います。その正しい回答がいつも用意されているとは限りません。部下へ改善を指示するスキルが要求されます。「企業のエンジニアには天から問題は降ってきません」。解決する上でもワクワクするのではないでしょうか。技術適用事例をご紹介します。配信申し込み最新の撹拌講座をはじめ、撹拌関連の製品・技術・イベント情報などを定期的にお届けしています。製品に関する動画をご覧いただけます。