Development of general secondary nucleation model including effects of impeller shape and solution condition in industrial crystallizer

• Project/Area Number: 23760147
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Fluid engineering
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: ISUMI Ryuta 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 特別研究教員 (40334635)
• Project Period (FY): 2011 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2012: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2011: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 撹拌・混合 / 晶析 / CFD / 乱流 / 結晶摩耗 / 一次核発生 / 二次核発生 / エロ-ジョン / DEM / ポピュレーションバランス解析 / エロ－ジョン / 撹拌 / ＣＦＤ / ＤＥＭ / 二次核 / ポピュレーションバランス / 固液撹拌

Research Abstract

The resuls of this study summarized as follows; (i) Using Computational Fluid Dynamics (CFD) coupled with the Lagrangian simulation of crystal particle motion, the relation between particle rising behavior from a vessel bottom and liquid flow was clarified. And the particle collision behaviors with impeller blades were quantified. (ii) A non-intrusive on-line measurements method for the initial dynamics of a series of primary nucleation based on the detection of laser light scattering induced by small crystal particles was developed. (iii) A population balance simulation method of crystallization including crystal attrition phenomenon caused by crystal particle collision with impeller blades was developed.

Research Products

• [Journal Article] Development of Non-Intrusive Measurement Method for Primary Nucleation Phenomena in a Stirred Vessel Based on Laser Light Scattering (2011)
  • Author(s): R. Misumi, T. Yamada, S. Kato, K. Nishi, M. Kaminoyama
  • Journal Title: JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN Volume: 44 Issue: 11 Pages: 888-894
  • DOI: 10.1252/jcej.11we061
  • NAID: 130001091458
  • ISSN: 0021-9592, 1881-1299
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 晶析槽内における撹拌羽根への結晶粒子の衝突現象のCFDによる定量化 (2013)
  • Author(s): 三角隆太,加藤勇人,飯島広成,仁志和彦,上ノ山周
  • Organizer: 日本海水学会第64年会
  • Place of Presentation: 山梨県立図書館(甲府)
  • Year and Date: 2013-06-07
• [Presentation] 溶液の過飽和度を考慮した結晶成長モデルに基づく晶析現象のポピュレーションバランス解析 (2013)
  • Author(s): 東口貴幸,三角隆太,仁志和彦,上ノ山周
  • Organizer: 日本海水学会第64年会
  • Place of Presentation: 山梨県立図書館(甲府)
  • Year and Date: 2013-06-07
• [Presentation] 固液撹拌操作における翼設置高さが羽根への粒子衝突現象に及ぼす影響の検討 (2013)
  • Author(s): 飯島広成,三角隆太,仁志和彦,上ノ山周
  • Organizer: 日本海水学会若手会第4回学生研究発表会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学(横浜市)
  • Year and Date: 2013-03-07
• [Presentation] 溶液の過飽和度を考慮した結晶成長モデルに基づく晶析現象のポピュレーションバランス解析 (2013)
  • Author(s): 東口貴幸,三角隆太,仁志和彦,上ノ山周
  • Organizer: 日本海水学会若手会第4回学生研究発表会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学(横浜市)
  • Year and Date: 2013-03-07
• [Presentation] Lagrangian Simulation of Detailed Particle Motion around Impeller and Bottom in a Stirred Vessel (2013)
  • Author(s): R. Misumi, K. Nishi, M. Kaminoyama
  • Organizer: Taiwan-Japan Joint Symposium on Mixing Technology
  • Place of Presentation: Taipei (Taiwan)
  • Year and Date: 2013-03-04
• [Presentation] Population Balance Simulation of Crystallization Including the Crystal Attrition Phenomenon Caused by Particle Collisions with Impeller Blades (2013)
  • Author(s): R. Misumi, S. Ibe, K. Nishi, M. Kaminoyama
  • Organizer: 9th World Congress of Chemical Engineering
  • Place of Presentation: Seoul (Korea)
• [Presentation] Quantification of Particle Collisions with Impeller Blades in a Stirred Type Crystallizer Based on CFD (2013)
  • Author(s): H. Kato, R. Misumi, K. Nishi, M. Kaminoyama
  • Organizer: 9th World Congress of Chemical Engineering
  • Place of Presentation: Seoul (Korea)
• [Presentation] (O-19) 晶析槽内における撹拌羽根への結晶粒子の衝突現象のCFDによる定量化 (2013)
  • Author(s): 三角隆太，加藤勇人，飯島広成，仁志和彦，上ノ山周
  • Organizer: 日本海水学会第64年会
  • Place of Presentation: 山梨県立図書館 (甲府)
• [Presentation] (O-18) 溶液の過飽和度を考慮した結晶成長モデルに基づく晶析現象のポピュレーションバランス解析 (2013)
  • Author(s): 東口貴幸，三角隆太，仁志和彦，上ノ山周
  • Organizer: 日本海水学会第64年会
  • Place of Presentation: 山梨県立図書館 (甲府)
• [Presentation] (O-10) 固液撹拌操作における翼設置高さが羽根への粒子衝突現象に及ぼす影響の検討 (2013)
  • Author(s): 飯島広成, 加藤勇人, 三角隆太，仁志和彦，上ノ山周
  • Organizer: 日本海水学会若手会第4回学生研究発表会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学(横浜市)
• [Presentation] (O-11) 溶液の過飽和度を考慮した結晶成長モデルに基づく晶析現象のポピュレーションバランス解析 (2013)
  • Author(s): 東口貴幸，三角隆太，仁志和彦，上ノ山周
  • Organizer: 日本海水学会若手会第4回学生研究発表会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学(横浜市)
• [Presentation] 数値流動解析を用いた固液撹拌槽内における撹拌羽根への粒子衝突現象の定量化の検討 (2012)
  • Author(s): 加藤勇人,三角隆太,仁志和彦,上ノ山周
  • Organizer: 化学工学会第44回秋季大会
  • Place of Presentation: 東北大学(仙台市)
  • Year and Date: 2012-09-19
• [Presentation] Relation between particle rising behavior and liquid flow around the bottom of a stirred vessel (2012)
  • Author(s): R. Misumi, T. Sasaki, H. Kato, K. Nishi, M.Kaminoyama
  • Organizer: 14th European Conference on Mixing
  • Place of Presentation: Warsaw (Poland)
  • Year and Date: 2012-09-11
• [Presentation] 撹拌型晶析槽内における槽底からの粒子浮遊メカニズム (2012)
  • Author(s): 三角隆太,佐々木拓二,加藤勇人,仁志和彦,上ノ山周
  • Organizer: 日本海水学会第63年会
  • Place of Presentation: 日本大学(習志野)
  • Year and Date: 2012-06-08
• [Presentation] 数値流動解析を用いた固液撹拌槽内における槽底からの粒子浮遊メカニズムの検討 (2012)
  • Author(s): 佐々木拓二,三角隆太,仁志和彦,上ノ山周
  • Organizer: 化学工学会第77年会
  • Place of Presentation: 工学院大学(東京)
  • Year and Date: 2012-03-16
• [Presentation] (N216) 数値流動解析を用いた固液撹拌槽内における槽底からの粒子浮遊メカニズムの検討 (2012)
  • Author(s): 佐々木拓二，三角隆太，仁志和彦，上ノ山周
  • Organizer: 化学工学会第77年会
  • Place of Presentation: 工学院大学 (東京)
  • Year and Date: 2012-03-16
• [Presentation] 撹拌型晶析槽内の結晶衝突による微粒子発生を考慮した結晶個数と粒径分布の数値解析法 (2012)
  • Author(s): 井部穂生,三角隆太,仁志和彦,上ノ山周
  • Organizer: 化学工学会第77年会
  • Place of Presentation: 工学院大学(東京)
  • Year and Date: 2012-03-15
• [Presentation] (M122) 撹拌型晶析槽内の結晶衝突による微粒子発生を考慮した結晶個数と粒径分布の数値解析法 (2012)
  • Author(s): 井部穂生，三角隆太，仁志和彦，上ノ山周
  • Organizer: 化学工学会第77年会
  • Place of Presentation: 工学院大学 (東京)
  • Year and Date: 2012-03-15
• [Presentation] 数値流動解析を用いた撹拌型晶析槽内における槽底からの粒子浮遊メカニズムおよび翼への粒子衝突挙動の検討 (2012)
  • Author(s): 佐々木拓二,加藤勇人,三角隆太,仁志和彦,上ノ山周
  • Organizer: 日本海水学会若手会第3回学生研究発表会
  • Place of Presentation: 徳島大学(徳島市)
  • Year and Date: 2012-03-05
• [Presentation] (P-4)数値流動解析を用いた撹拌型晶析槽内における槽底からの粒子浮遊メカニズムおよび翼への粒子衝突挙動の検討 (2012)
  • Author(s): 佐々木 拓二, 加藤 勇人, 三角隆太，仁志和彦，上ノ山周
  • Organizer: 日本海水学会若手会第3回学生研究発表会
  • Place of Presentation: 徳島大学 (徳島市)
  • Year and Date: 2012-03-05
• [Presentation] 固液撹拌槽内における撹拌羽根への粒子衝突現象に及ぼす翼形状因子の影響の検討 (2012)
  • Author(s): 加藤勇人,三角隆太,仁志和彦,上ノ山周
  • Organizer: 第14回化学工学会学生発表会(東京大会)
  • Place of Presentation: 東京工業高等専門学校(八王子市)
  • Year and Date: 2012-03-03
• [Presentation] (F04) 固液撹拌槽内における撹拌羽根への粒子衝突現象に及ぼす翼形状因子の影響の検討 (2012)
  • Author(s): 加藤勇人，三角隆太，仁志和彦，上ノ山周
  • Organizer: 第14回化学工学会学生発表会(東京大会)
  • Place of Presentation: 東京工業高等専門学校 (八王子市)
  • Year and Date: 2012-03-03
• [Presentation] The Effect of Impeller Rotational Speed on Particle Behaviors in a Stirred Type Crystallizer based on CFD Simulation (2012)
  • Author(s): T. Sasaki, R. Misumi, K. Nishi, M.Kaminoyama
  • Organizer: 14th Asia Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (APCChE2012)
  • Place of Presentation: Singapore
  • Year and Date: 2012-02-22
• [Presentation] The Effect of Impeller Rotational Speed on Particle Behaviors in a Stirred Type Crystallizer based on CFD Simulation (2012)
  • Author(s): T. Sasaki, R. Misumi, K. Nishi, M. Kaminoyama
  • Organizer: 14th Asia Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (APCChE 2012)
  • Place of Presentation: Singapore
  • Year and Date: 2012-02-22
• [Presentation] (U116) 数値流動解析を用いた固液撹拌槽内における撹拌羽根への粒子衝突現象の定量化の検討 (2012)
  • Author(s): 加藤勇人，三角隆太，仁志和彦，上ノ山周
  • Organizer: 化学工学会第44回秋季大会
  • Place of Presentation: 東北大学(仙台市)
• [Presentation] (O-13) 撹拌型晶析槽内における槽底からの粒子浮遊メカニズム (2012)
  • Author(s): 三角隆太，佐々木拓二，加藤勇人，仁志和彦，上ノ山周
  • Organizer: 日本海水学会第63年会
  • Place of Presentation: 日本大学(習志野市)
• [Presentation] Lagrangian Simulation of Solid Particles Motion from a Vessel Bottom (2011)
  • Author(s): R. Misumi, T. Sasaki, T. Miura, K. Nishi, M.Kaminoyama
  • Organizer: International Symposium on Mixing in Industrial Processes VII (ISMIP7)
  • Place of Presentation: Beijing (China)
  • Year and Date: 2011-09-20
• [Presentation] Lagrangian Simulation of Solid Particles Motion from a Vessel Bottom (2011)
  • Author(s): R.Misumi, T.Sasaki, T.Miura, K.Nishi, M.Kaminoyama
  • Organizer: International Symposium on Mixing in Industrial Processes VII (ISMIP 7)
  • Place of Presentation: Beijing (China)
  • Year and Date: 2011-09-20
• [Presentation] 撹拌型晶析槽内における固液分散挙動のラグラジアン解析 (2011)
  • Author(s): 三角隆太,仁志和彦,上ノ山周
  • Organizer: 化学工学会第43回秋季大会
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学(名古屋市)
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Presentation] (H307)撹拌型晶析槽内における固液分散挙動のラグラジアン解析 (2011)
  • Author(s): 三角隆太，仁志和彦，上ノ山周
  • Organizer: 化学工学会第43回秋季大会(招待講演)
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学 (名古屋市)
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Remarks]
  • URL: http://www.kaminoyamalab.ynu.ac.jp/
• [Remarks] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.kaminoyamalab.ynu.ac.jp/
• [Remarks]
  • URL: http://www.kaminoyamalab.ynu.ac.jp/