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CREATIVE CHEMICAL ENGINEERING COURSE 3
「反応工学-反応装置から地球まで」

小宮山 宏 著
化学工学会監修 \1600+税

本書は、反応工学を親しみやすく、新鮮なタッチで解説した入門書である。工業的な化学反応装置から出発し、人体や自然界も、さまざまな化学反応が関与するダイナミックで複雑な反応装置と考えている。人体における医療の役割を理解するにも、よリよい地球環境の創造のためにも、反応工学が真価を発揮することを示している。反応工学の基本となる、反応速度と温度・濃度との関係や多様な反応装置のしくみについて身近な例もあげながら詳述し、反応と拡散の律速過程や同時進行現象をわかリやすく丁寧に解説する。短期のテキストとしても利用できるよう、十分な配慮がなされている。反応工学の手法を必要とする分野のかつてない拡大という、時代の要請に応える待望の書である。

  1. 反応工学の対象−反応装置の種類

  2. 温度と反応速度
    2・1反応速度の温度依存性−10℃で2倍
    2・2反応熱
    2・3反応熱と反応装置−工業反応装置設計のキーポイント
      ビーカーと工業反応装置−ネズミとゾウ
      工業装置における除熱と加熱
    2・4熱収支と定常状態
      熱収支式
      定常状態
    [コラム]皇帝ペンギンの越冬
         熱以外のエネルギーが無視できない場合

  3. 濃度と反応速度−反応速度式
    3・1反応現象と反応速度式
    3・21次反応
    3・3非線形反応−1次反応以外の反応
      複数の素反応からなる反応系−反応次数が濃度に依存する
      固体触媒反応速度式
      酵素反応,微生物増殖反応
    3・4反応圧力の選択−なぜ,高圧や低圧にするのか?
    3・5単純反応と複合反応
    [コラム]lcm3中にある分子の数

  4. 反応装置
    4・1反応装置の目的−反応率,選択率,均一性
    4・2流通式と回分式
    4・3反応装置の大きさはどのようにして決めるか?
      回分式装置の容積
      流通式装置の容積
      装置内滞留時間分布
    4・4選択率−目的生成物が生成する割合
      回分操作の選択率
      流通式反応装置の選択率
    4・5均一性
    4・6反応の非線形性の影響
    [コラム]混ぜると反応速度が低下する?
         パルス応答法とステップ応答法
         多段化は可逆への接近による効率向上
         仕切板をいれると,プラグ流に近づく!
         エネルギーとして回収しているからよい?
         リサイクルとパージ

  5. 律速過程−温度を上げても反応速度が増すとは限らない!
    5・1反応律速と拡散律速
    5・2拡散律速
    5・3反応律速
    5・4逐次過程と並列過程
    5・5複雑な現象の律速過程
      伝熱律速
      多成分原料とエネルギー供給
      −海の植物プランクトンの増殖は栄養塩の拡散律速!
    5・6律速過程の同定−実例に学ぶ
    [コラム]界面に渦が達しないことの証拠
         拡散の流束は濃度勾配に比例する
         相変化は移動過程が律速
         CO2濃度が増すと木の成長は速くなるだろうか?
         物質移動係数

  6. 反応と拡散の同時進行現象
    6・1多孔性触媒内の反応と拡散
    6・2拡散時間と反応時間の比−シーレのモジュラスの意昧
      拡散時間−RH2/D
      反応時間−1/k
    6・3モジュラスhが小さいとき,大きいときの触媒特性
    6・4種々の反応と拡散の同時進行現象
      a.反応を伴うガス吸収
      b.固体生成における反応と拡散の同時進行現象
      −ウェハープロセス
        (1)トレンチカバレッジにおける反応と拡散
        (2)ウェハー内分布を支配する反応拡散現象
      c.使いやすい指標,修正モジュラスh
    6・5大気も海も地球は巨大な反応装置!
    [コラム]tanhx,sinhx,coshx
         液相の分子拡散係数はなぜ小さいか?
         触媒のサイズ
         触媒有効係数と反応吸収の類似
         界面では平衡が成立
         メモリーはコンデンサー,スイッチがトランジスター
         モンテカルロ法の言葉の由来