概要:
化学プロセスを定量的に理解し，その全体像を把握することは重要である。化学プロセス計算，化学工学量論あるいは工業化学計算等は，プロセスの詳細設計に入る前段階として物質収支・熱収支の基礎的知識を応用した複雑多岐にわたる化学プロセスの全体像を把握する手法である。化学技術者にとって，化学装置に関する工学的素養を有することは是非とも必要なことであり，物質収支の基礎の習得と，プロセスフロー，化学プロセス計算について確実に理解することを目的とする。
授業の進め方・方法:
化学プロセス工業に用いられている単位操作，化学反応などを講義し，例題を用いながら計算手法を学びます。レポートにより理解を深め，プロセスフローを説明できるようになるためにプレゼンテーションを実施してもらいます。
注意点:
工場見学などの経験をもとに，単位操作やプロセスの実用例についての知識があることが望ましい。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
プロセス工学の概要 |
プロセス工学と化学工業プロセスの関連性，単位操作を理解する。
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| 2週 |
物理量の取扱いと単位 |
単位と次元，SI単位系，組立単位，ならびに単位換算について理解する。
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| 3週 |
物質収支（１） |
相状態，物理操作における物質収支について理解する。
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| 4週 |
物質収支（２） |
平均分子量，燃焼に関する用語について理解する。
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| 5週 |
物質収支（３） |
燃焼などの化学反応を伴う物質収支について理解する。
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| 6週 |
物質収支（４） |
バイパス，リサイクル，パージ操作を伴うプロセスにおける物質収支について理解する。
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| 7週 |
化学平衡と反応プロセス（１） |
反応操作における化学平衡と反応速度について理解する。
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| 8週 |
【前期中間試験】 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
化学平衡と反応プロセス（２） |
反応速度と温度の関連性，反応装置と反応操作について理解する。
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| 10週 |
化学装置とプロセスフロー（１） |
流動プロセスに関して，レイノルズ数やベルヌーイの式を理解する。
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| 11週 |
化学装置とプロセスフロー（２） |
分離プロセスに関して，ガス吸収や蒸留について理解する。
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| 12週 |
化学装置とプロセスフロー（３） |
熱移動プロセスに関して，伝熱の３機構や省エネルギープロセスについて理解する。
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| 13週 |
プレゼンテーション（１） |
単位操作を含めた化学プロセスについて，フロー図を交えながら説明できる。
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| 14週 |
プレゼンテーション（２） |
他者の発表について質問を行ない，フロー図を理解することができる。
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| 15週 |
【前期末試験】 |
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| 16週 |
テスト返却と解説 |
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| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 基礎的能力 | 自然科学 | 化学(一般) | 化学(一般) | 代表的な金属やプラスチックなど有機材料について、その性質、用途、また、その再利用など生活とのかかわりについて説明できる。 | 3 | |
| 物質が原子からできていることを説明できる。 | 3 | |
| 混合物の分離法について理解でき、分離操作を行う場合、適切な分離法を選択できる。 | 3 | |
| ボイルの法則、シャルルの法則、ボイル-シャルルの法則を説明でき、必要な計算ができる。 | 3 | |
| 気体の状態方程式を説明でき、気体の状態方程式を使った計算ができる。 | 3 | |
| 原子の相対質量が説明できる。 | 3 | |
| 天然に存在する原子が同位体の混合物であり、その相対質量の平均値として原子量を用いることを説明できる。 | 3 | |
| アボガドロ定数を理解し、物質量(mol)を用い物質の量を表すことができる。 | 3 | |
| 分子量・式量がどのような意味をもつか説明できる。 | 3 | |
| 気体の体積と物質量の関係を説明できる。 | 3 | |
| 化学反応を反応物、生成物、係数を理解して組み立てることができる。 | 3 | |
| 化学反応を用いて化学量論的な計算ができる。 | 3 | |
| モル濃度の説明ができ、モル濃度の計算ができる。 | 3 | |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 化学・生物系分野 | 有機化学 | 炭化水素の種類と、それらに関する性質および代表的な反応を説明できる。 | 4 | |
| 物理化学 | 混合気体の分圧の計算ができる。 | 4 | |
| 2成分の状態図(P-x、y、T-x、y)を理解して、気液平衡を説明できる。 | 4 | |
| 平衡の記述(質量作用の法則)を説明できる。 | 4 | |
| 化合物の標準生成自由エネルギーを計算できる。 | 4 | |
| 反応における自由エネルギー変化より、平衡定数・組成を計算できる。 | 4 | |
| 平衡定数の温度依存性を計算できる。 | 4 | |
| 化学工学 | SI単位への単位換算ができる。 | 4 | |
| 物質の流れと物質収支についての計算ができる。 | 4 | |
| 化学反応を伴う場合と伴わない場合のプロセスの物質収支の計算ができる。 | 4 | |
| 管径と流速・流量・レイノルズ数の計算ができ、流れの状態(層流・乱流)の判断ができる。 | 4 | |
| 流れの物質収支の計算ができる。 | 4 | |
| 熱交換器の構造、熱収支について説明できる。 | 4 | |
| 熱伝導による熱流量について説明できる。 | 4 | |
| 熱交換器内の熱流量について説明できる。 | 4 | |
| 蒸発缶の物質収支と熱収支の計算ができる。 | 4 | |
| 蒸留の原理について理解できる。 | 4 | |
| 単蒸留、精留・蒸留装置について理解できる。 | 4 | |
| 蒸留についての計算ができる(ラウールの法則、マッケーブシール法等)。 | 4 | |
| 基本的な抽出の目的や方法を理解し、抽出率など関係する計算ができる。 | 4 | |
| 吸着や膜分離の原理・目的・方法を理解できる。 | 4 | |
| バッチ式と連続式反応装置について特徴や用途を理解できる。 | 4 | |