化学工学の基礎

一般受講料: 19,800 円

特別受講料: 17,600 円

講座コード:S-35

受講期間:4ヶ月

難易度:中級レベル

化学工学に関するアドバイスがたくさんあります!

化学工学を学び始めたいなら、この講座で決まり!

化学工業のプロセスとプラントは、移り変わりが激しいといわれています。「より質の良い製品を、より安価に多量に欲しい」という市場ニーズに応えるために、化学工学の研究が絶えず行われています。大量生産の時代であるからこそ、化学工学はどんどん進化を遂げています。

また化学工学は、公害対策や環境技術などにも力を発揮してきました。このような側面から、化学工学は求められている学問ということができます。

求められている学問であるからこそ、化学工学の知識を持つことは、今後有効になることと思います。今こそ、化学工学について勉強を始めるべきなのです。

本講座では、プロセスやプラントを工学的な目で見る力を養うことを目的としています。化学工学の体系を基礎の部分から、段階的に学習していきます。タイトルにもあるように化学工学の「基礎」の分野を学ぶので、初学者の方でも簡単に知識を得ることができます。化学工学を学ぶのであれば、この講座です!

学習目標

  • プラントを構成する一連の機器の役割や特性を理解し、これらを適切に運転・管理するために必要な基礎的な考え方が身につきます。
  • プロセスの合理的な設計、製作に当たって必要な「工学的に見る目」が養成されます。

ここが講座のポイント

  • 化学工学の基礎を学ぶため、初めてでも理解することができます!
  • 2冊のテキストで順を追って、学習を深めていくことができます。
  • 本講座で学習したことをもとに、さらなるステップアップを目指します。

充実のサポート

  • 4回のレポート添削で、学習の成果を上げていきます。
  • ささいなことでも、何度でも質問することができます。

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教材構成

使用教材

  • テキスト2冊(上巻・下巻)
  • レポート(提出回数4回)

編集

  • (訓)日本技能教育開発センター

カリキュラム

No. 主な項目
1 第1章 化学工業と化学工学

  1. 化学工業のプロセスとプラント
  2. 化学工業と化学工学
    1. 化学工業と単位操作
    2. 単位操作と化学機器
    3. 計測と制御
    4. 化学工学

第2章 化学工業の基礎計算

  1. 化学工学に関する単位と次元
    1. 単位と単位系
      1. 基本単位と組立単位
      2. 国際単位系(SI)
    2. 次元
    3. 単位の換算
      1. エネルギー
      2. 圧力
      3. 重力換算係数(gc)
      4. 粘度
  2. 混合物の組成と濃度
    1. 純物質と混合物
    2. 組成
      1. 重量分率(w)
      2. 容積分率(v)
      3. モル分率(x)
    3. 濃度
  3. 物質の状態
    1. 気体の体積・圧力・温度との関係
      1. ボイルの法則
      2. シャルルの法則
      3. ボイル・シャルルの法則
    2. 気体の状態式
    3. 混合気体の圧力
  4. 平衡関係
    1. 相平衡
    2. 化学平衡
    3. 平衡定数
  5. 物質収支
    1. 物質の流れ
    2. 物質収支
    3. 物理プロセスの物質収支
      1. 分離プロセス
      2. 混合プロセス
      3. 向流(並流)接触プロセス
    4. 反応プロセスの物質収支
  6. エネルギー収支
    1. エネルギーの形態
      1. 運動エネルギー
      2. 位置エネルギー
      3. 熱エネルギー
    2. 熱エネルギーの収支
      1. 熱力学の法則
      2. 比熱と熱容量
      3. 顕熱と潜熱
      4. 水蒸気
      5. 水蒸気のエンタルピー
    3. 熱収支
      1. 物理変化の熱収支
      2. 化学変化を含む熱収支
2 第3章 流体輸送

  1. 流体の流れ
    1. 流体の密度と質量流量
    2. 流れの物質収支
    3. 層流と乱流
    4. 円管内の流れの速度分布
  2. 流れのエネルギー収支
    1. 流体のエネルギー
      1. 位置エネルギー
      2. 運動エネルギー
      3. 圧力エネルギー
      4. ベルヌーイの定理
      5. トリチェリーの定理
    2. 流れの摩擦損失
    3. 管路の形状変化による頭損失
      1. 管が急に広くなる場合の頭損失
      2. 管が急に狭くなる場合の頭損失
      3. 弁・コック・継手による頭損失
  3. 流体輸送の動力
    1. 理論所要動力
    2. 軸馬力と効率
  4. 流体輸送の機器
    1. 流体輸送機
      1. 遠心ポンプ
      2. 軸流ポンプ
      3. 往復ポンプ
      4. 回転ポンプ
      5. 特殊ポンプ
    2. ポンプの揚程
    3. 気体輸送機
    4. 管および管継手、弁類
      1. 配管
      2. 管継手
      3. 弁(バルブ)類
    5. 最適管径

第4章 熱の移動

  1. 伝熱の機構
    1. 熱伝導
    2. 熱対流
    3. 熱放射
  2. 伝導による熱移動
    1. 熱伝導
      1. 平面壁の伝熱速度
      2. 多層壁の熱伝導
      3. 円管壁の熱伝導
  3. 対流による熱移動
    1. 固体壁を隔てた対流伝熱
    2. 汚れ係数
    3. 境膜伝熱係数hを求める実験式
  4. 熱放射による熱移動
    1. 熱放射
    2. 固体の熱放射
    3. 2つの物体間の熱放射
      1. 2つの平行面が対立している場合
      2. 他面に完全に囲まれた面の場合
  5. 熱交換器
    1. 熱交換器の構造
      1. 二重管式熱交換器
      2. 多管式熱交換器
      3. その他の形式の熱交換器
    2. 熱交換器の熱収支
    3. 熱交換器の伝熱速度
  6. 蒸発
    1. 蒸発装置
    2. 蒸発装置の計算
      1. 溶液の沸点上昇
      2. 液の深さによる沸点上昇
      3. 蒸発の物質収支と熱収支
      4. 蒸発装置の能力
      5. 蒸発装置の運転時の障害
    3. 真空蒸発
    4. 多重効用蒸発と自己蒸気圧縮法
      1. 多重効用蒸発
      2. 自己蒸気圧縮法
3 第5章 物質移動

  1. 物質移動操作
  2. 調湿
    1. 湿度
      1. 絶対湿度
      2. 比較湿度
      3. 相対湿度
    2. 湿り空気の性質
      1. 湿り比熱
      2. 湿り比容
      3. 湿りエンタルピ-
      4. 露点
      5. 湿球温度
    3. 湿度図表
    4. 調湿操作
      1. 増湿操作
      2. 減湿操作
    5. 冷水操作
      1. 噴水池
      2. 自然通風冷水塔
      3. 強制通風冷水塔
  3. 乾燥
    1. 含水率
    2. 平衝含水率と自由含水率
    3. 乾燥速度
      1. 恒率乾燥速度
      2. 減率乾燥速度
    4. 乾燥装置
  4. 蒸留
    1. 気液平衡関係
      1. 気・液の組成と温度との関係
      2. x-y線図
      3. 気液平衡関係の測定
      4. 気液平衡関係の計算
    2. 単蒸留・平衡蒸留
      1. 単蒸留
      2. 平衡蒸留(フラッシュ蒸留)
    3. 精留
      1. 精留の原理
      2. 回分精留
      3. 連続精留
      4. 精留塔の物質収支
      5. 精留塔の段数
      6. 最小理論段数と最小還流比
      7. 精留装置
      8. 充てん塔
    4. 共沸混合物の蒸留
      1. 共沸混合物
      2. 共沸蒸留
      3. 抽出蒸留
    5. 水蒸気蒸留
  5. ガス吸収
    1. 気体の溶解度
      1. 気体の溶解度曲線
      2. ヘンリーの法則
    2. 吸収の計算
      1. 吸収塔の物質収支
      2. 最小溶媒量
    3. 吸収装置
      1. 充てん塔
      2. 気泡式吸収装置
  6. 抽出
    1. 抽出の操作
      1. 回分式液体抽出
      2. 連続式液体抽出
    2. 液体抽出の計算
      1. 液液平衡
      2. 溶解度曲線と対応線
    3. 抽出装置

第6章 機械的な分離操作

  1. 粉粒体の性質
    1. 粒子の大きさ
      1. 相当径
      2. 定方向径
      3. 有効径
    2. 粒径の分布
      1. 粒径分布曲線
      2. 粒子群の平均径
    3. 粒子の形状
  2. 液体中の粉流体
    1. 粒子の沈降
      1. 球形粒子の受ける力
      2. 終末速度
    2. 沈降法による粒径分布の測定
      1. ピペット法
      2. ひょう量法
    3. 固定層
    4. 流動層
  3. 機械的な分離装置
    1. 分離効率
    2. 分級装置
    3. ふるい分け装置
    4. 沈降分離装置
    5. 遠心分離機
    6. ろ過装置
      1. ろ過の機構
      2. ろ過操作
      3. ろ過装置
    7. 集じん装置
      1. サイクロン
      2. 洗浄集じん
      3. ろ過集じん
      4. 電気集じん装置
  4. 粉砕装置
    1. 粉砕の目的
    2. 粉砕機
4 第7章 反応操作

  1. 反応装置の特性
    1. 反応装置の機能
      1. 反応時間(滞留時間)の保持
      2. 熱の伝達
      3. 反応相の混合
    2. 反応装置の操作方式
      1. 回分式
      2. 半回分式
      3. 連続式
    3. 各種の反応装置
      1. 攪拌槽形反応装置
      2. 管形連続反応装置
      3. 塔形反応装置
      4. 固定層反応装置
      5. 流動層反応装置
  2. 回分式反応装置
    1. 反応速度
    2. 反応時間
  3. 連続式反応装置
    1. 連続式管形反応装置
    2. 連続式槽形反応装置

第8章 計測と制御

  1. プロセスの変量の計測
    1. 測定と計測
      1. 側定
      2. 計測
    2. 流量の測定
      1. ピトー管
      2. オリフィス計
      3. ベンチュリー計
      4. ローターメーター
      5. 容積式流壁計
      6. せき(weir)
      7. 電磁流量計
    3. 圧力の測定
      1. 液柱式圧力計
      2. ブルドン管圧力計
      3. ダイアフラム圧力計
      4. ベローズ圧力計
    4. 温度の測定
      1. 液体温度計
      2. 圧力式温度計
      3. バイメタル式温度計
      4. 熱電温度計
      5. 抵抗温度計
    5. 液位の測定
      1. フロート(浮子)式液面計
      2. 差圧式液面計
      3. パージ式液面計
      4. デイスプレーサー式液面計
    6. 成分濃度の測定
      1. 比重による方法
      2. 差圧による方法
      3. 電気電導度による方法
      4. ガスクロマトグラフによる方法
  2. 計測・制御用機器
    1. 工業計器の構成
    2. 変換の機構
      1. 機械的変換
      2. 電気的変換
    3. 信号の伝送
      1. 空気圧式伝送
      2. 電気式伝送
    4. 指示計
      1. 自動平衡電位差計
      2. 自動平衡式ブリッジ
    5. 調節計・操作部
      1. 調節計
      2. 操作部
  3. 自動制御
    1. 手動制御と自動制御
      1. 手動制御
      2. 自動制御
    2. 制御動作
      1. 二位置動作(ON-OFF動作)
      2. 比例動作(P動作)
      3. 積分動作(I動作)
      4. 微分動作(D動作)
    3. 制御動作の最適調整
      1. 制御動作の特性
      2. 調節計のPID設定
  4. プラントの計装
    1. 計装計画
    2. 計装図
    3. プロセスの計装例
      1. 温度の制御
      2. 流量の制御
      3. 圧力の制御
      4. 液面の制御
    4. 計器パネルと集中管理方式
    5. プロセス制御システムの発展

第9章 化学プラント

  1. 基礎研究から工業化
    1. 研究の工業化
    2. フローシート
      1. ブロックフローシート
      2. プロセスフローシート
      3. エンジニアリングフローシート
  2. 研究・開発
    1. 基礎研究
    2. 工業化研究
    3. パイロットプラント試験
  3. プロセス・プラント設計
    1. プロセス設計
    2. プラント設計
      1. 化学工場の設備
      2. プラントの基本設計
  4. プラント建設
    1. プロジェクトエンジニアリング
    2. 建設費
    3. 試運転
  5. 化学プラントの保守と運転
    1. 点検パトロール
    2. プラントの保全
    3. プラントの防災

講座Q&A

Q:化学工学とはどのような学問ですか。

化学工学は、簡単に言うと、化学製品の製造の仕組みを構造する方法を学ぶ学問です。

生活に役立つ化学製品を作り出すため、効率の良いプロセスは何か、どんな装置を使って、どのように運転するべきかなどの疑問に答えるための学問が化学工学です。

Q:学習内容について教えてください。

本講座では、様々な機器についての概要を学習し、その中で、事例にそった例題で計算練習等を行っていきます。

具体的な内容に付きましては、「カリキュラム」というコンテンツでご確認いただければ幸いです。