化学プロセスの概念設計では、反応経路設計、サイト条件、製品条件を設計仕様として、プロセス構造設計、各プロセスモジュールおよびプロセスユニット設計のインターラクティブな最適化によって行われます。商用プロセスにおける、反応経路、サイト・製品条件に基づく設計仕様を課題として実習を行います。また、実エンジニアリングと同様に、プロセスシミュレータの利用を前提とし、本演習講義では、商用のプロセスシミュレータであるAspen Hysysを活用して、プロセス概念設計を進めてゆきます。プロセス設計実習第二では、プロセスの最適化に重点を置き、与えられたプロセス構造に対して、プロセス全体パフォーマンスを評価基準として、相互作用のあるプロセスユニットの最適化を行うとともに、熱回収システムの設計・最適化を行います。
【到達目標】本演習講義を履修することで、化学プロセスの概念設計段階において、反応経路設計、サイト条件、製品条件を設計仕様とする、Plausibleなプロセス構造設計及びその代替案に対して、プロセスを構成する各プロセスユニットの最適化、代替案の比較を行うことができるようになることを到達目標とします。プロセスユニット間にはインターラクションがあり、各ユニットはプロセス全体のパフォーマンスによってのみ評価されます。個々の最適化、全体最適化を繰り返す、システム最適化の技術の習得も目的としています。
【テーマ】プロセス構造に対する、各プロセスユニットの最適化とプロセス全体最適化を通じた、プロセス熱回収システムの設計・最適化が重要となります。
プロセス概念設計、プロセスフローダイアグラム、最適化、プロセスユニット、熱回収システム
✔ 専門力 | 教養力 | コミュニケーション力 | 展開力(探究力又は設定力) | ✔ 展開力(実践力又は解決力) |
小グループに分かれ、グループごとに課題に取り組み、結果のプレゼンテーションを実施する
授業計画 | 課題 | |
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第1回 | プロセスモジュール、ユニットの自由度と設計変数の特定 | モジュール化、設計変数の特定 |
第2回 | プロセス設計評価関数 | 目的関数の設定(反応、分離、統合) |
第3回 | 反応モジュール・反応ユニットの最適化 | 反応器周りの最適化 |
第4回 | 分離プロセスモジュール・ユニットの最適化 | 分離器、分離操作の最適化 |
第5回 | 反応モジュール、分離プロセスモジュールの統合最適化 | プロセス全体の最適化 |
第6回 | 熱回収ターゲット | プロブレムテーブルの計算 |
第7回 | 熱交換器網の設計とプロセス構造代替案の比較 | 操作要求に基づく熱交換器網の設計 |
第8回 | プロセス概念設計オファーのプレゼンテーション | プロセス設計プロセス及び設計根拠の明確化 |
特になし
特になし
プロセス概念設計に対するプロポーザルを各自(もしくはグループごと)ごとにプレゼンテーションします。プロセスの最適化、熱回収システムの設計・評価に対する論理性、プロセスパフォーマンスとしての評価結果を評価し、この評価に基づき成績とします。
化学工学における単位操作の理解、プロセスシミュレータ使用技能、基本的なプロセス合成、設計技術の習得が不可欠である
fuchino[at]chemeng.titech.ac.jp
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