温水ジャケット加熱に直接蒸気噴射を使用する利点

ジャケット加熱を使用する場合、化学処理には常に完璧な温度を達成することが不可欠です。 これらのジャケットは、冷却または加熱流体が循環する容器の周りに冷却または加熱ジャケットを使用して調理温度を制御するように設計されています。

ジャケット付き反応器を加熱する 2 つの主な方法は、蒸気と熱水です。 蒸気は、その入手しやすさと使いやすさから、業界の多くの人にとって最初の加熱方法であることが多いですが、ジャケット付き反応器での熱水加熱の利点に気づき始めている化学エンジニアが増えています。

水加熱ジャケットは、ジャケットと容器壁の間で均一な熱交換が実証されています。 これにより、さまざまな段階で均一な温度制御が保証され、ホットスポットや焼き付きがなくなり、熱衝撃が回避されるため、品質管理が向上します。

化学処理業者は一般に、ジャケット付き反応器の用途において加熱源として蒸気を使用する傾向にあります。 まず、蒸気がジャケットに直接注入され、必要な化学反応温度まで加熱されます。 次に、容器は冷却段階を経て、プロセスの次のステップに向けて製品を安全に取り扱うことができる温度 (または開始温度) に戻します。

この次の段階では、冷却水を導入する前に、ジャケットの底に溜まった蒸気と凝縮水をすべて除去することから始まります。 冷却水がジャケットに正しく加えられていない場合、劇的な温度変化により熱衝撃が発生し、グラスライニングされた容器やスチール製タンクの溶接部に亀裂や損傷を与える可能性があります。

蒸気加熱は、蒸気の一定温度が安価で簡単であるため、最も複雑でない加熱技術ですが、用途によっては非効率的です。 蒸気加熱では、蒸気が不均一に分布し、ジャケットの温度が高くなるため、正確な温度制御ができません。 これによりホットスポットが発生し、製品の加熱が不均一になるという懸念がさらに高まります。 これにより、製品が焼ける可能性が高まり、製品の品質が低下します。

熱水を使用してジャケット付き反応器を加熱すると、蒸気熱を使用することによって生じる問題の多くが解決されます。 最も重要なことは、熱水を使用することでジャケット内の温度をより正確に制御できることです。 熱水は熱をより均一に分散させるため、製品の焦げの原因となるホットスポットを排除しやすくなり、製品の品質が向上します。 ジャケット内で蒸気を使用するときに発生する可能性のある大きな勾配を排除するために、製品の温度が上昇するにつれて熱水の温度も上昇するように調整することもできます。

化学反応によっては、加熱段階、冷却段階を経て、再び加熱段階に戻ることを数回繰り返す場合があります。 温水システムは、制御された速度で冷却水を導入することにより、プロセスを加熱、保持、冷却できます。 ジャケット用の水は、希望の温度まで徐々に加熱または低下させることができるため、熱衝撃の可能性が排除されます。 これにより、スチームを使用する場合のように生産を停止して待つ必要がなくなり、プロセスがより合理化されます。

今日の製造業では水を加熱することが最も一般的なニーズです。 食品、金属、パルプや紙、あるいはその他の消費財の加工に水が使用されるかどうかにかかわらず、水は加熱する必要があります (多くの場合、正確な温度に)。

化学処理業者には水を加熱する際にいくつかのオプションがあります。そのうちの 2 つは間接加熱方法 (熱交換器など) または直接加熱方法です。

間接加熱法では、通常、特定の熱伝導率を持つ熱伝達バリアまたは壁を通して水を加熱します。 直接加熱方式は熱を直接水に伝え、瞬時に熱を伝えます。 ほとんどの化学エンジニアは熱交換器に精通しており、プロセスに熱交換器を使用していますが、直接接触蒸気噴射加熱についてはあまり知らない人も多いかもしれません。

間接加熱方式とは異なり、直接蒸気噴射 (DSI) には熱交換器のような熱伝達バリアがありません。 一部のアプリケーションでは熱交換器が必要になる場合がありますが、熱伝達バリアには特定の熱伝導率があり、プロセス変化に対するデバイスの応答時間が長くなる可能性があります。

一方、DSIヒーターにはバリアがありません。 温度コントローラに即座に応答することができ、調整された蒸気流量の変化に応じて流体温度が即座に変化するため、起動時に遅れが生じません。 DSI ヒーターは、制御ループが温度の変化を測定して応答できるのと同じくらい高速かつ正確に調整できます。 この瞬時の熱伝達により、正確な温度制御とエネルギー効率という 2 つの主な利点が得られます。

蒸気のエネルギーの 20% 以上が顕熱として現れます。 これは蒸気の潜熱と顕熱の両方であるため、DSI ヒーターは間接加熱方式よりも特定のプロセスに必要な蒸気流量が少なくなります。 さらに、DSI システムでは蒸気のエネルギーがすべてプロセスに伝達されるため、凝縮水の返送は不要です。 本質的に、凝縮エネルギーの 100% が回収されます。 さまざまな DSI 制御バルブは、その動作にさまざまな物理原理を使用します。 これらの制御スキームはそれぞれ、複数レベルの温度制御精度とその他のメンテナンス要件を提供します。

DSI 加熱には、間接システムにはない他の利点もあります。 これらの節約は、メンテナンスの必要性の削減/排除から、必要な床面積を削減するコンパクトなサイズに至るまで、プラント全体のレイアウトのより効率的な向上にもつながります。 DSI テクノロジーには正確な温度制御も組み込まれており、設定値とエネルギー需要を削減しながら流体を正確な温度まで加熱することでエネルギーを節約し、その結果製品の品質が向上します。

ジャケットに蒸気のみを導入する代わりに、DSI 加熱ソリューションは水を瞬時に加熱し、ジャケット付き容器を均一な温度で取り囲みます。 DSI テクノロジーは正確な加熱を保証し、ホットスポットや焼き付きを排除し、熱衝撃を与えることなく加熱から冷却へのスムーズな移行を可能にします。

Randy Pinto は、Hydro-Thermal の地域セールス マネージャーです。 連絡先は [email protected] です。 詳細については、ハイドロサーマル.com をご覧ください。