化学プラントは、建設から廃棄まで、50年以上のライフを有し、ライフサイクルを通じた管理が要求されます。このため、概念設計段階での操作設計、操作要求に基づくプロセス設計及び基本制御構造設計が、如何に論理的に設計されたかが重要となり、この論理性は、設計対象を如何なるスコープ(モジュール)で捉え、モジュール間の整合性を如何にとるかによります。本講義では、小規模な実プロセス例に、プロセスモジュール、操作モジュール、制御モジュール及びその整合を考えることで、工学設計の基本であるモジュール化についての基礎の習得を目指します。
【到達目標】本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ける、操作設計、操作要求に基づくプロセス設計及び基本制御構造設計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。また、この概念設計段階における操作プロセス設計、制御設計に必要な、モジュール化技術を身に着け、プロセス設計、運転、設備保全において、このモジュール化技術を活用できるようになることを目標とします。
【テーマ】本講義では、商用化された実プロセスを例として、概念設計段階における、定常プロセスの設計、操作要求に基づく操作手順・プロセス設計及び制御構造設計を、商用のプロセスシミュレータを活用しながら進めてゆきます。プロセス設計モジュールと制御モジュールを如何に統一的に取り扱うかが重要なファクターとなり、モジュール化技術を合わせて身に着けてゆきます。
プロセス概念設計、ブロックフローダイアグラム、プロセスフローダイアグラム、オペレーション設計、モジュール化
✔ 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) |
各回一テーマで講義を行います。各回演習課題の提出を課して内容の理解の確認を行います。
授業計画 | 課題 | |
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第1回 | プロセス概念設計オーバービュー | プロセス設計業務プロセスにおけるプロセス概念設計の位置づけ及びプロセス概念設計プロセスの理解 |
第2回 | 反応システム設計と重要パラメータ | 主反応、副反応、異常反応に加えて、腐食や燃焼、爆発を含めた反応システムに対する重要パラメータの抽出 |
第3回 | プロセスブロックフローダイアグラム設計 | プロセスを構成し、それを評価方法の習得 |
第4回 | プロセスフローダイアグラム設計 | 各プロセスユニットの設計および設計結果の評価手法の習得 |
第5回 | 熱交換器網設計 | 熱力学的解析手法の習得と、熱交換ネットワークの論理的な設計方法論の習得 |
第6回 | プロセス挙動と制御構造設計 | プロセス感度解析と制御構造設計手法の習得 |
第7回 | スタートアップ・シャットダウンオペレーション設計 | プロセススタートアップ・シャットダウンン操作を合成し、その操作に必要なプロセスユニットを導出する(操作設計)手法の習得 |
第8回 | プロセス危険度解析と異常時操作設計 | プロセス危険度解析手法及びその結果を用いた異常時操作設計手法の習得 |
担当教員が作成する講義資料を配布予定
R. Turton, R.C.Bailie, W.B.Whiting, J.A.Shaeiwitz, “Analysis, Synthesis, and Design of Chemical Processes,” Prentice Hall
R. Smith, “Chemical Process –Design and Integration-,” Wiley
J. M. Douglas, “Conceptual Design of Chemical Processes,” McGraw Hill
プロセス設計プロセスの理解と、ブロックプロセスダイアグラム、プロセスフローダイアグラム設計意図の理解、制御構造設計手法理解を評価する。試験60%、レポート40%で成績を評価する。
履修条件は特に設けないが,関連する科目を履修していることが望ましい。
fuchino[at]chemeng.titech.ac.jp
メールで事前予約すること。