研究課題
前年度の現象論的考察に基づきながら、プロセス強化を目指した装置設計と操作設計の構成論的手法の開発に関する12件のテーマに取り組み、以下の知見を得た。【装置設計】●交流電界操作を用いた触媒反応プロセス装置の設計に関して、PEGの相変化の動的モデルと液液二相流れのモデルを混在させたマルチスケールモデリングを示した。●通電加熱触媒プレートを用いたメタン改質反応器の設計シミュレーションのために、スタートアップ等の非定常現象を表現した簡潔なモデルを構築することができた。●マイクロチャネル内で目的生成物を多量に含む流体部分だけを選択的に分取するのに適した新型分岐チャネルの開発を行い、操作条件決定手法と分岐性能を明らかにした。【操作設計】●超音波間接照射スチレン乳化重合の非定常操作に関して、装置システムの構造と超音波照射の物理的作用・化学的作用との間のマルチスケールモデリングを示した。●マイクロ分離分級デバイスによる分離操作において、極端に大きなせん断速度場における粒子挙動を予測するための手法として、擬似的な直接数値計算手法とみなせるMacroscopic Particle Modelが有用となり得ることを示した。●プロピレン酸化反応の制御のための温度周期操作に関して、固体触媒表面におけるミクロな現象の定量的解析の重要性を示し、非定常操作を利用したパラメータ同定の必要性を明らかにした。●連続乳化重合プロセスの粒子径制御に関して、粒子の発生・成長と粒子の凝集の競争的な相互作用を考慮した簡便な確率論的モデルを構築した。以上の検討のなかで、プロセス強化により複雑さの増した系の設計においては、マルチスケールモデリングに代表される階層構造的モデル化手法の導入の必要不可欠性が見出された。
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