化学工学とは

東京理科大学 教授  大江修造

 「化学工学とは」一言で云えば,化学工場を設計・建設・運転するための工学である.

 化学の専門分野には有機化学,無機化学,物理化学,分析化学などがある.これらの専門のみでは化学工場の設計・建設・運転はできない.反応などにより得られる化学製品を工業化するためには化学工学によらねばならない.

 化学物質は純粋な形で存在するものは一つも無いと云っても言いすぎではない.例えば鉄にしてもアルコールにしても最初から純粋な形では存在しない.化学反応で得られる物質,例えば酸とアルコールからエステルを合成する場合を考えると,反応終了後に存在するのは酸,アルコール,エステルおよび水である.この4物質の溶液からエステルを分離しなければならない.

 化学工業では原料および製品を分離精製しなければならない.化学工場における分離精製の比率は極めて高く,一般的に80〜90%に達する.石油精製工業はほとんどが分離精製操作であると云えよう.すなわち,化学製品を工業的に生産するには分離精製ということが大きなウェイトを占める.化学工学では反応も取り扱うが,分離精製が主な対象であるのはこのためである.

 分離精製には種々の方法があるが,主力は蒸留である.化学工学は米国の石油産業が端緒となって誕生した工学である.化学工学は英語では Chemical Engineering と云い,化学工学の専門家を Chemical Engineer と呼んでいる.この化学工学を専門とする産業をPlant Engineering と云う.日本語でもエンジニアリング企業と云う.凡そ大小含めて国内には100社が存在する.したがって,化学工学専門家の職務は化学工場の設計・建設・運転と云うことになる.この中でも設計には多くの労力が裂かれるし,設計の良し悪しは完成する化学工場の企業化の成績に直接反映される.このように化学工学は極めて重要な工学である.このため,化学工学は国家公務員試験の化学部門の出題の約1割を占めている.

化学工学のための物性・計算法

密 度

高圧気体のSRK状態方程式による密度

理想気体の法則による密度

蒸気圧

蒸気圧とは

蒸気圧線図 重要な物質の蒸気圧データを線図で表示

蒸気圧式定数 アントワン定数

蒸気圧の計算

気液平衡

気液平衡とは

代表的な10組の2成分系の大気圧下における気液平衡を推算(計算)

理想溶液の気液平衡を相対揮発度により計算しx−y線図で示します

非理想溶液の定圧における気液平衡をアントワン式およびウィルソン式を用いて計算します

蒸留計算

蒸留とは

マッケーブシール法により理想溶液の理論段数を求める 

マッケーブシール法により非理想溶液の理論段数を求める

物性

物性推算とは

「物性推算法」

化学工学などで必要な各種物性の計算法を解説


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