「連続」へのシフト進むも「バッチ」に品質管理の利点あり【バッチ式と連続式がわかるプロセスの話 第2回】

Chematelsの連載「バッチ式と連続式がわかるプロセスの話」をお届けしています。第2回の今回は、バッチプロセスと連続プロセスを項目ごとに比較して整理します。

連続プロセスは、以前から石油化学、高分子、食品などの分野において、製品を大量に低コストで生産する技術として用いられています。一方、主に医薬品や有機合成の業界ではバッチプロセスが主流のプロセスとして用いられてきました。

双方のプロセスの特徴を表に示します。この特徴を見れば、各産業でどちらのプロセスを選定するかの理由が分かると思います。なお、医薬品や有機合成の業界でも、現在では競争力向上のため連続プロセスへのシフトが進んでいます。

上表のうち、「生産性」および「品質」「経済性」について、少し補足します。

連続プロセスでは、バッチプロセスに比べてサイズの点でも機器数の点でもはるかにコンパクト化できるため、設置面積や投資額を削減することができます。コンパクト化で、「体積対表面積」の比率が大きくなり、装置内の原料の滞留が少なく、安全でより迅速な混合、反応、熱伝達ができ、装置の効率が高まります。これによって生産性が上がり、ユーティリティー消費量が削減されるのです。また、バッチプロセスで多くの不純物を生成する反応でも、連続プロセスでは反応率が高く、不純物の生成を抑制できます。

一方、バッチプロセスでは、製品収率に寄与しない原料供給や製品の移送、装置洗浄などの時間が必ず生じるものの、バッチごとに品質管理が可能であり、個々の装置の洗浄・分解掃除も容易で、丁寧な品質保持を実現できます。また連続プロセスの生産性は高いとはいえ、開発費を含む初期投資額が高価であり、総合的な計算ではむしろバッチプロセスの経済性のほうが高くなることがあります。詳しくは次回以降で説明します。

次回は「反応から熱交換まで、方式が違えば効率も違う」の予定です。