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PID制御による温度・圧力制御の実践：基礎理論から高度化・AI応用まで
はじめに：温度・圧力制御の重要性 化学プラントにおいて、温度と圧力の安定制御は、反応速度や生成物の選択率、安全性など、プロセス全体に大きく影響を与えます。たとえば反応器の温度が高すぎれば副反応や暴走反応のリスクが高まり、逆に低すぎれば生産... -
PID制御による流量・液面制御：基礎理論から高度化・AI連携まで
はじめに：流量・液面制御の重要性 化学プラントや食品・医薬・石油精製など、さまざまな分野で流量と液面の安定制御は生産工程の要となります。たとえば、蒸留塔では給液量やタワー底の液面を適切に維持することで、蒸留分離の効率や製品品質を安定させま... -
反応器の温度制御：発熱・吸熱反応に対応する設計と運転技術
はじめに：反応器の温度制御とその重要性 化学反応は多くの場合、温度に非常に敏感です。温度が数度変化するだけで反応速度が大きく変わったり、生成物の選択率（副生成物との比率）に影響が及んだりします。特に反応熱（発熱反応・吸熱反応）が大きい場合... -
反応速度論と反応器設計：スケールアップの基礎からAI活用まで
はじめに：反応速度論と反応器の関係 反応速度論は、化学反応の進行速度を定量的に扱う学問分野であり、反応器の選定・設計・運転条件の設定において不可欠の知識です。工業的スケールの生産で収益性と安全性を確保するには、研究室（ラボ）の小規模実験か... -
化学プラントにおける熱交換器設計・運転の基礎・応用
はじめに：熱交換器の役割と重要性 化学プラントでは、反応器や蒸留塔と並んで“熱交換器”は不可欠な機器です。たとえば原油を常圧蒸留塔に送る前に加熱するヒータ、蒸留塔頂からの留分を凝縮するコンデンサー、あるいは化学反応後の生成物の温度を下げるク... -
伝熱シミュレーションと最適化：CFD・AIによるプロセス設計
はじめに：伝熱シミュレーションの重要性 化学プラントでのプロセス最適化を図る際、熱移動（伝熱）の効率は生産性とコストの両面で大きな影響を与えます。従来は設計相関式や概算モデルを用いて熱交換器や反応器の伝熱性能を予測してきましたが、複雑な流... -
蒸留プロセスのシミュレーションと最適化：基礎からAI活用まで徹底解説
はじめに：蒸留とその重要性 蒸留は、液体混合物中の成分ごとの揮発性の差を利用し、成分を分離・精製する基本的な単位操作です。化学工業では最も広く用いられており、原油の精製から医薬品の製造まで、多彩な分野で活躍します。しかし、蒸留塔の設計や運... -
AIと機械学習による反応速度論の進化：パラメータ推定の課題と可能性
はじめに：反応速度論とパラメータ推定の課題 化学反応速度論は、化学工学やプロセス産業の中核をなす分野です。反応器の設計やプロセス最適化には、反応速度式（例：Arrhenius式）や反応次数、活性化エネルギーなどのパラメータを正確に把握することが不... -
化学プラントにおける暴走反応の理論と対策
はじめに：暴走反応とは何か？ 化学プラントにおいて最も深刻な事故のひとつが、「暴走反応（Runaway Reaction）」です。これは、反応の温度制御が破綻し、急激に反応が進行して制御不能に陥る現象を指します。暴走反応は、爆発や火災、毒性ガスの発生など... -
PID制御とモデル予測制御（MPC）の組み合わせ
定義と基本概念 PID制御（Proportional-Integral-Derivative Control）は、最も広く使われている古典的なフィードバック制御手法であり、比例（P）、積分（I）、微分（D）の3要素を用いてプロセス変数を目標値に安定させる手法です。シンプルな構造で信頼...
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