プロセス
PIROBLOCは、特に以下のような化学分野の様々な産業において、化学反応器の加熱用にカスタマイズされた効率的なソリューションを提供しています：
当社のお客様（業種別）
化学プロセスにおける熱の移動
流体から別の流体への熱の移動は、すべての化学反応に不可欠な要素です。最終製品を得るために化学反応を開始する前に構成要素を加熱するか、または加熱反応中に生成された化学物質を冷却します。
多くの化学プロセスの熱の移動システムは多くのエネルギーを消費するため、化学プロセスにおける熱を移動させるシステムの効率を最大化することは不可欠であり、効率を重視しないと製造コストが不必要に増加する可能性があります。
効果的で効率的な熱の移動システムを設計する方法を理解することは、化学製品の収益性にとって重要です。これには、以下のような生産プロセスの主要な変数に関する知識が必要です：
- 流体の物理的特性と化学組成
- プロセス流量
- システムの温度と圧力
- 許容圧力降下
設備は耐腐食性に優れた合金で構築される必要があるので、一部の化学物質の腐食性は考慮すべきもう一つの重要事項です。これは、特に熱交換器などの要素において重要です。
システムの作動原理
熱流体システムは、製造プロセスの多くの工程に熱を供給するために使用できますが、特に蒸留工程において重要な役割を果たし、最適な製品品質を実現するために不可欠です。
蒸留工程では、温度を使用して混合物の多くの要素を分離します。この点において、熱流体ボイラは、より精密なプロセス温度管理を実現し、単一の流体を使用することで加熱と冷却を行う、より優れた制御が可能になります。
この分野では、連続運転システムとバッチ運転システムの両方が一般的に使用されています。バッチ処理または断続的な処理では、初期の大きな需要からバッチ終了時の温度維持まで、熱負荷に大きな変動が生じることがあります。
各消費機器には、高い精度で温度を自動調節を可能にする三方調節弁が搭載されています。操作パネルで設定温度を選択するだけで、システムは自動的に消費機器に供給する熱媒体油の量を比例制御し、設定温度を維持します。
バルブには、電気式または空気式のサーボモータが搭載されており、シャッターの位置を調整して、直通経路または戻り経路の流量を比例的に調整します。このようにして、バルブへの入口は常に完全に開いた状態を維持し、直通経路と戻り経路は反比例しています。直通経路が70％開いている場合、戻り経路は30％開いており、これはボイラに直接戻るのと同じ割合です。このシンプルなシステムにより、±1℃以上の温度制御精度を実現しています。
温度の異なる複数の消費機器が動作する回路では、再循環ポンプを介して二次グループも使用できます。この装置を使用することにより、設備の異なる消費機器間の温度差がどれだけ大きくても、全温度範囲で動作可能です。
すべての熱媒体油回路では、熱流体の膨張を吸収し、圧力をかけずに回収する膨張タンクが設置されています。このタンクは通常、回収タンクに接続されています。回収タンクに接続された可逆ポンプが、回路の充填と排水の両方を可能にします。
この種の用途で、一般的に採用される原理スキームを以下に示します。
熱流体ボイラ
前述の通り、熱媒ボイラの化学分野における主な用途は、反応器の加熱です。この加熱は、反応器の周囲を囲む「ハーフパイプ」のシェル、二重底の加熱部、または反応器内部に配置されたジャケットまたは加熱コイルを通じて行われます。
反応器は化学産業に限定されたものではなく、食品など他の分野でも使用されており、化学、精密化学、化粧品、医薬品、塗料など、幅広い用途で使用されています。
これらの用途では、熱交換器、蒸留塔、蒸発器、タンクなど他の消費機器の加熱需要が同時に生じる場合があります。各消費機器の加熱は、熱媒体油の流路を制御するバルブにより個別に管理することができます。
熱流体ボイラは、加熱と冷却の両方の操作を可能にする-100℃から+400℃の温度範囲で動作することにより、製薬業界に重要な利点をもたらします。この汎用性は、加熱反応や、反応器内の温度変化を正確に制御する製造工程での温度調整に特に重要です。
もう一つの利点は、熱媒ボイラが高温で運転しながら低圧を維持できる点です。
PIROBLOCの熱媒ボイラは、他の機器の加熱装置と同様に、コイルを流れる熱流体に熱を放射するバーナーによって動作します。各消費機器に異なる熱媒体油配管を接続することで、単一のボイラで複数の機器を同時に加熱することができます。熱流体の流量と圧力損失は、各消費機器のニーズに合わせて調整されるため、プロセス要件に合わせて流量を設定できます。
メンテナンスと運転の面では、熱流体ボイラは、他のシステムよりも簡単なメンテナンスで腐食やスケールが発生するリスクを防ぐことができます。
熱交換器
シェル＆チューブ式熱交換器
シェル（胴体）＆チューブ（伝熱管）式熱交換器は、設計の柔軟性と、異なる温度と粘度を持つ流体を処理する能力により、化学処理産業で最も広く使用されている熱を移動させるための装置です。シェル（胴体）とチューブ（伝熱管）の2つの部分から構成されています。
チューブ側のすべての部品は、1つまたは両方の流体に対し耐腐食性と互換性を備えている必要があります。
化学製品処理業界の一般的な設計は、シングルパスの熱交換器から構成されており、これは流体が熱交換器を1回だけ通過することを意味します。熱交換器の設計は複数存在します。TEMA型式のBEUダブルヘッド設計は、清掃の容易さから最も採用されている設計の一つです。この熱交換器は、底板と両端にと固定管板を備えています。
チューブの数と長さ、およびシェルの直径は、熱の移動要件によって決定されます。(場合によっては、化学プラント内の特定のスペースに収まるようにサイズを制限する必要があります。)実際の設計とサイズは、エンドユーザー（化学メーカー）によって決定されるか、システムの一般要件の分析後に製造元が推奨されます。
プレート式熱交換器
プレート式熱交換器は、化学処理産業の特定の分野で、シェル＆チューブの熱交換器の代替として使用されます。プレート式熱交換器熱交換器の設計は、同様の熱の移動性能を有するシェル＆チューブ式熱交換器に比べてスペースを節約できますが、処理流体や使用条件に関しては制限があります。
プレート・フレーム式熱交換器は、主にステンレス鋼やチタン製のプレートが用いられています。熱の移動は、プレート全体の寸法と熱交換器内のプレート数によって決定されます。
プレート式熱交換器は、プレートを固定するために設計された2つのエンドプレートと、エンドプレート間にある熱交換プレートで構成されています。システム内を流れる2つの流体を分離するために、各内部プレートにシールが必要です。
プレート式熱交換器の使用は、シールが耐えられる温度と圧力によって制限されます。通常、これは365°F（185°C）未満または360psiの圧力です。これらのシステムは、内部プレートのチャネルが狭く詰まりやすいため、固体成分がほとんどまたは全く含まない流体に限られます。
プレート式熱交換器の利点には、経験豊富な機器メーカーがいつでも内部プレートを追加して熱の移動効率を向上させられる点と、熱交換器の清掃が容易である点が挙げられます。
構築資材
化学処理産業では、多くのプロセスで優れた耐腐食性を備えた材料で製造された機器が必要とされます。
構成材料は、プロセス流体への適合性を保証します。
化学処理産業で一般的に使用される耐食性合金には、オーステナイト系ステンレス鋼（300シリーズ）、二相ステンレス鋼、ニッケル、チタン、ジルコニウム、タンタル合金があります。これらの金属および合金は、特定の化学製品に対する耐腐食性を備えており、化学プラントにおいて長期の耐用年数を実現し使用できます。
使用する建設材料は通常、化学メーカーが選定し、製造メーカーや金属サプライヤーの金属工学技術者と協議の上決定されます。どの合金を使用するかを決定するには、腐食の知識と合金に関する理解、およびその入手可能性が基本です。全体的な目標は、長寿命で経済的なシステムを確立することです。
使用する合金を決定する際の重要な考慮事項は、流体の化学的性質に関するすべての側面を確実に把握することです。多くの場合、企業がプロセスを変更すると、流体の腐食性が変化し、過去に使用されていた合金が現在では効果を発揮しない可能性があります。新しい金属または合金への変更は、最も費用対効果の高い解決策であり、機器の寿命を延ばすことができます。これは、どの金属または合金が最適であるかを決定するために、耐腐食性を備えた材料の取扱いについて確かな経験を有する金属工学技術者が必要とされる場合です。
