化学工学２｜シラバス情報

シラバス情報

教員名：酒井　求

科目授業名称（和文）　Name of the subject/class (in Japanese)

化学工学２

科目授業名称（英文）　Name of the subject/class (in English)

Chemical Engineering 2

授業コード　Class code

994235Q

科目番号　Course number

42CHCHE203

教員名

酒井　求

Instructor

Motomu Sakai

開講年度学期

2026年度後期

Year

2026年度

Semester

②Second semester

曜日時限

金曜3限、金曜4限

Class hours

Fryday 3rd and 4th period

開講学科・専攻　Department

工学部　工業化学科

Department of Industrial Chemistry, Faculty of Engineering

単位数　Course credit

2.0単位

授業の方法　Teaching method

講義/演習

Lecture/Seminar

外国語のみの科目（使用言語）　Course in only foreign languages (languages)

授業の主な実施形態　Main class format

① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

概要　Description

実験室規模で見いだされた知見を工業的規模で実現するためには，それに応じたプロセスの選定，プロセスを構成する各装置の設計および操作条件の設定等が適切に行われることが必要である。本講義では，化学工学１で学んだ物質収支，物質移動，熱移動などを基礎として，物質の分離操作と装置に関連する単位操作（ユニットオペレーション）の基礎について学習する。

　In order to realize the knowledge found in the laboratory scale in the industrial scale, it is necessary to select the appropriate process, design the equipment that constitutes the process, and set the operating conditions appropriately. In this lecture, we will learn the basics of separation operations of materials and unit operations (unit operations) related to equipment, based on the material balance, mass transfer, and heat transfer learned in Chemical Engineering 1.

目的　Objectives

化学工学１で学んだ物質収支，物質移動，熱移動などを基礎として，物質の分離操作と装置に関連する単位操作（ユニットオペレーション）の基礎について学習する。カリキュラムポリシーに定める『工学分野の各専門分野の基盤をなす「基礎科目」』に相当し，化学工学分野の基礎的事項を学び，ディプローマポリシーに掲げる「論理的・批判的に思考する能力」を養う。

　In order to realize the knowledge found in the laboratory scale in the industrial scale, it is necessary to select the appropriate process, design the equipment that constitutes the process, and set the operating conditions appropriately. In this lecture, we will learn the basics of separation operations of materials and unit operations (unit operations) related to equipment, based on the material balance, mass transfer, and heat transfer learned in Chemical Engineering 1.

到達目標　Outcomes

・二成分混合系の蒸留において，平衡関係について定量的に説明することができるようになる。
・連続蒸留において，物質収支式をたて，操作線を導き，図解法による蒸留塔の設計ができるようになる。
・ガス吸収において，気液界面の二重境膜説について説明することができる。また，物質収支式をたて，装置の基本設計を行うことができるようになる。
・調湿において，熱と物質の同時移動について説明することができる。また，図解法により調湿の基本計算ができるようになる。
・蒸発・乾燥において，物質収支に基づいた基本計算ができるようになる。

以上の経験を踏まえ，物質収支・熱収支に基づいた，理論的な思考能力を身につける。

To be able to explain the equilibrium relationship quantitatively in the distillation of binary mixtures.
To be able to construct a mass balance equation, derive an operating line, and design a distillation column by graphical method in continuous distillation.
To be able to explain the double boundary membrane theory of gas-liquid interface in gas absorption. To be able to explain the double-boundary membrane theory of gas-liquid interface in gas absorption, and to be able to formulate the mass balance equation and make a basic design of the apparatus.
To be able to explain the simultaneous transfer of heat and mass in humidity control. To be able to explain the simultaneous transfer of heat and mass in humidity control, and to be able to perform basic calculations of humidity control using graphical methods.
To be able to perform basic calculations based on mass balance in evaporation and drying.

To acquire the ability to think theoretically based on mass balance and heat balance based on the above experience.

卒業認定・学位授与の方針との関係（学部科目のみ）

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/

履修上の注意　Course notes prerequisites

関連科目「化学量論計算」、「化工熱力学」を履修していることが望ましい。
随時演習を行うので電卓、レポート用紙、グラフ用紙を用意のこと。

It is desirable that students have taken the related courses "stoichiometric calculations" and "chemical engineering thermodynamics".
Students are required to have a calculator, report paper, and graph paper.

アクティブ・ラーニング科目　Teaching type（Active Learning）

小テストの実施　Quiz type test／実習　Practical learning

準備学習・復習　Preparation and review

予習として、教科書のその回の該当部分をよく読むこと。
Read the relevant part of the textbook carefully in advance.

成績評価方法　Performance grading policy

本講義は，対面授業に参加することを基本とする。
授業中の演習および期末に⾏う到達度評価試験の成績で評価する。成績評価の割合は，
おおむね以下の通りとする。
到達度評価︓６０％程度
授業内演習︓４０％程度
［フィードバックの⽅法］
・授業内課題の結果は，採点の上返却し，適宜問題の解説等を⾏う。

This lecture is based on participation in face-to-face classes.
The evaluation will be based on the results of the in-class exercises and the achievement test at the end of the course. The grading ratio is approximately as follows.
The percentage of grading is approximately as follows: Achievement assessment: about 60
Achievement assessment: approx. 60%.
In-class exercises: approx. 40%.
［Method of feedback]
Students will be evaluated on the basis of the basis of the class work.

学修成果の評価　Evaluation of academic achievement

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

教科書　Textbooks/Readings

教科書の使用有無（有=Y , 無=N）　Textbook used(Y for yes, N for no)

書誌情報　Bibliographic information

-化学工学1の教科書と同じものを使用する。

MyKiTSのURL（教科書販売サイト）　URL for MyKiTS(textbook sales site)

教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

参考書・その他資料　Reference and other materials

「基礎化学工学」化学工学会編（培風館）
「化学工学通論I」疋田晴夫著（朝倉書店）
「化学工学便覧(改訂６版)」化学工学会編（丸善）

授業計画　Class plan

すべての履修学生に対して、半数以上の授業回を対面で受講することを求める。

Require all enrolled students to attend at least half of the class sessions face-to-face.

第01回　分離操作の概要，純物質・混合物の蒸気圧と気液平衡

分離の目的，分離の原理と方法を平衡論と速度論の点から理解する。蒸留による分離操作で何ができるのかを学び，その基礎となる気液平衡について理解する。理想系の蒸気圧と気液平衡について理解し，計算できるようになる。

第02回　非理想溶液の蒸気圧と気液平衡　

非理想系混合物の蒸気圧と気液平衡の特徴，および活量係数を用いた気液平衡の計算法について理解し，計算できるようになる。

第03回　回分式単蒸留，フラッシュ蒸留

回分式および連続式単蒸留についてその理論を学び，定量的な取り扱いができるようになる。

第04回　蒸留操作と装置

精留の原理について学び，二成分系精留塔設計の基礎となる物質収支及び操作線について理解する。

第05回　蒸留操作と装置(2)

精留塔における理論段数と還流比の関係について学び，二成分系精留塔の段数をマッケーブ・シール法により求めることができるようになる。

第06回　気体の溶解度

気体の吸収操作による分離で何ができるのかを学び，ガス吸収操作の基本となる気体の溶解度，物理吸収と化学吸収の違い等の気液間平衡関係について理解する。ヘンリーの法則に従う系について定量的な取り扱いができるようになる。

第07回　吸収速度

物質移動速度の考え方，さらに気液界面における二重境膜の概念について学び，気相境膜と液相境膜それぞれの物質移動速度と全体の物質移動速度の関係について論じることができるようになる。

吸収装置の種類と構造について学び，その特徴を理解する。また，吸収装置全体における物質収支について定量的な取り扱いについて学び，ガス吸収における操作線を導くことができるようになる。

第08回　吸収装置

吸収装置内微小領域における物質収支の考え方を理解し，回収すべき組成と塔高さの関係を定量的に取り扱えるようになる。また，移動単位数（NTU），移動単位当たりの高さ(HTU)を求めることができるようになる。

操作線とガスと液の流量の関係，さらには平衡線と操作線の関係を作図することで理解する。最小液ガス比，吸収塔内の液とガスのバルク濃度と界面濃度の関係を求めることができるようになる。

第09回　調湿(1)

水の相平衡，湿度の定義，湿り空気の物性（比熱容量，エンタルピー，比容など）について理解し，これらの物性を定量的に取り扱うことができるようになる。

第10回　調湿(2)

乾燥のメカニズムである水蒸発時の熱移動と物質移動の関係について学ぶ。また，湿度図表により乾燥時の温度や湿度，乾燥速度の関係を定量的に取り扱うことができるようになる。

第11回　抽出

溶剤抽出とは何かの概念を理解し，三角相図の読み方とその溶媒抽出への応用を理解する。

第12回　吸着
　固体へのガス吸着の概念を理解し、吸着分離の基礎を理解する。

第13回　膜分離(1)
　膜分離の概念を理解し、物質収支の定量的な取扱いを学ぶ。また透過流束・透過度・理想分離係数・分離係数を理解する。

第14回　膜分離(2)
　膜分離種類（逆浸透、正浸透、ガス分離、浸透気化分離）の概念を理解し、その速度式の取扱いを学ぶ。

第15回　講義内容に関する到達度の到達度の確認と解説を行う。

01: Overview of Separation Operations, Vapor Pressure and Vapor-Liquid Equilibrium of Pure and Mixed Matter

Understand the purpose of separation, principles and methods of separation in terms of equilibrium and kinetics. Learn what can be done in separation operations by distillation and understand vapor-liquid equilibrium, which is the basis of such operations. To understand and be able to calculate vapor pressure and vapor-liquid equilibrium in an ideal system.

02: Vapor pressure and vapor-liquid equilibrium of non-ideal solutions　

To understand the characteristics of vapor pressure and vapor-liquid equilibrium of non-ideal mixtures, and to be able to calculate vapor-liquid equilibrium by using activity coefficient.

03: Batch distillation and flash distillation

To understand the theory of fractional and continuous distillation and to be able to handle them quantitatively.

04: Distillation operation and equipment

Students learn the principle of distillation and understand the material balance and operation lines that are the basis for designing a two-component system distillation column.

05: Distillation column (1)

Students learn the relationship between the theoretical number of stages and reflux ratio in a rectifying column, and learn to calculate the number of stages of a two-component rectifying column by the McCabe-Seale method.

06: Solubility of gases

Students learn what can be done in separation by gas absorption and understand gas-liquid equilibrium relationships such as the solubility of gases, the difference between physical absorption and chemical absorption, etc., which are the basis of gas absorption operations. Students will be able to quantitatively handle systems obeying Henry's law.

07: Absorption rate

Students learn the concept of mass transfer rate and the concept of double boundary film at the gas-liquid interface, and are able to discuss the relationship between the mass transfer rate of each of the gas-phase boundary film and the liquid-phase boundary film and the overall mass transfer rate.

Students learn about the types and structures of absorption devices and understand their characteristics. Students learn about the quantitative treatment of mass balance in the entire absorption system and are able to derive the operation line in gas absorption.

08:Absorption equipment (2)

To understand the concept of mass balance in a small area in an absorption system and to be able to quantitatively handle the relationship between the composition to be recovered and the height of the column. The student will also be able to determine the number of transfer units (NTU) and the height per transfer unit (HTU).

Understand the relationship between the operating line and gas and liquid flow rates, as well as the relationship between the equilibrium line and the operating line, by drawing them. To be able to determine the minimum liquid-gas ratio and the relationship between the bulk concentration of liquid and gas in an absorption column and the interfacial concentration.

09:Humidity control (1)

To understand phase equilibrium of water, definition of humidity, physical properties of moist air (specific heat capacity, enthalpy, specific volume, etc.) and to be able to deal with these properties quantitatively.

10:Course: Humidity Conditioning (2)

Students learn about the relationship between heat transfer and mass transfer during water evaporation, which is the mechanism of drying. Also, students will be able to quantitatively handle the relationship between temperature, humidity, and drying rate during drying by using humidity charts.

11:Extraction

To understand the concept of solvent extraction, how to read triangular phase diagram and its application to solvent extraction.

12:Adsorption
To understand the concept of gas adsorption on a solid surface and the basics of adsorption separation.

13: Membrane Separation (1)
To understand the concept of membrane separation and learn the quantitative treatment of the material balance. To understand a permeation flux, permeance, ideal selectivity, and separation factor.

14: Membrane Separation (2)
To understand the concepts of membrane separation types (reverse osmosis, forward osmosis, gas separation, pervaporation separation) and learn their rate equations.

15. Evaluation of achievement

担当教員の実務経験とそれを活かした教育内容　Work experience of the instructor

教育用ソフトウェア　Educational software

備考　Remarks

授業でのBYOD PCの利用有無　Whether or not students may use BYOD PCs in class

授業での仮想PCの利用有無　Whether or not students may use a virtual PC in class