目次

1. １.物性定数
2. ２.流動および流体の取扱い
3. ３.伝熱および熱交換器
4. ４.蒸発
5. ５.晶析
6. ６.吸収
7. ７.蒸留
8. ８.調湿および水冷却
9. ９.乾燥
10. １０.抽出
11. １１.吸着およびイオン交換
12. １２.特殊分離
13. １３.粉粒体の取扱い
14. １４.沈降および遠心分離
15. １５.濾過および圧搾
16. １６.集塵
17. １７.粉砕
18. １８.撹拌および混合
19. １９.加熱炉
20. ２０.反応装置

目次

• Ⅰ　物性および移動現象
  • 1 物性および熱力学
  • 2 移動現象
  • 3 流動
  • 4 伝熱・蒸発
  • 5 調湿・水冷却・乾燥
  • 6 撹拌・混合
• Ⅱ　分離操作
  • 7 蒸留
  • 8 ガス吸収・気液接触操作
  • 9 抽出
  • 10 吸着・イオン交換
  • 11 晶析
  • 12 膜分離
• Ⅲ　粉粒体
  • 13 粉粒体の輸送と分離
  • 14 粉粒体制御と加工
• Ⅳ　反応操作
  • 15 反応操作
• Ⅴ　プロセス設計
  • 16 プロセスの設計
  • 17 プロセスの運転と管理
  • 18 装置材料
• Ⅵ　新規・境界領域
  • 19 新展開
  • 20 境界領域

目次

• 第 I 編　課題解決のアプローチ
  • 1章　下準備：課題の明確化
    • 1.1　検査面
    • 1.2　理想像と課題
  • 2章　問題解決のアプローチのための基礎
    • 2.1　物質収支，エンタルピー収支と全体像の理解
      • 2.1.1　セメント産業における物質収支
      • 2.1.2　メタンからメタノールを合成するプロセスの物質収支とエンタルピー収支
    • 2.2　目的志向で小さな検査面の間の情報をつなぐ
    • 2.3　化学工学の現象モデル化に対するアプローチ
      
      • 2.3.1　伝熱のモデル化
    • 2.4　アナロジー
    • 2.5　ブラックボックス
  • 3章　化学工学の課題解決のアプローチ
    • 3.1　本質，支配因子をつかむ
      • 3.1.1　支配的因子：大きさの評価
      • 3.1.2　支配的な因子：律速過程
    • 3.2　感度解析による繰り込み・簡略化
      • 3.2.1　反応ネットワークの簡略化と全体の把握
    • 3.3　全体像の把握から課題解決の “鍵” を抽出
  • 4章　全体がつかめたら，その解決のための発想を
    • 4.1　課題解決：発明のための方法論
    • 4.2　課題解決，システムインテグレーション，社会の設計へ
  • 5章　まとめ：化学工学の本質
• 第 II 編　基礎編
  • 6章　化学工学量論
    • 6.1　単位
      • 6.1.1 単位の表し方
      • 6.1.2　単位の換算
    • 6.2　物質収支
      • 6.2.1　物質収支の基礎式
      • 6.2.2　物質収支の計算
      • 6.2.3　物質収支の計算（反応を伴うケース）
      • 6.2.4　まとめ
    • 6.3　熱収支
      • 6.3.1　熱収支の基礎式
      • 6.3.2　熱収支の計算（相変化・反応のないケース）
      • 6.3.3　熱収支の計算（反応のないケース）
      • 6.3.4　熱収支の計算（反応を伴うケース）
      • 6.3.5　物質収支と熱収支の組合せ
      • 6.3.6　非定常状態での熱収支
      • 6.3.7　まとめ
  • 7章　物質移動
    • 7.1　粘性と流れ
      • 7.1.1　流速と流量
      • 7.1.2　連続の式
      • 7.1.3　ニュートンの粘性法則と粘度
      • 7.1.4　円管中の流体の線速度分布
        • Note-1　非ニュートン流体
        • Note-2　ハーゲン-ポアズイユ式の導出
      • 7.1.5　層流と乱流
        • Note-3　レイノルズ数単位
        • Note-4　円管に関する摩擦係数を用いる流れの式と乱流における実験式
      • 7.1.6　粒子充塡層の中の流れ
      • 7.1.7　乱流状態も含んだ透過流動現象
      • 7.1.8　浄水処理と家庭用浄水器の設計
      • 7.1.9　上水処理のための砂ろ過器の設計
      • 7.1.10　まとめ
    • 7.2　混合・攪拌
      • 7.2.1　化学における混合
      • 7.2.2　分子から見た混合
      • 7.2.3　分子拡散の速度
        • Note-5　自己拡散係数と相互拡散係数
      • 7.2.4　攪拌の意義
      • 7.2.5　層流における変形と混合
      • 7.2.6　乱流混合
      • 7.2.7　攪拌槽
      • 7.2.8　マイクロミキサー
      • 7.2.9　まとめ
    • 7.3　物質移動係数と境膜
      • 7.3.1　液体に対する気体成分の溶解度
      • 7.3.2　分子の拡散
      • 7.3.3　境膜モデルによる気液相間の物質移動
      • 7.3.4　物質移動係数と物質移動の抵抗
      • 7.3.5　まとめ
  • 8章　熱移動
    • 8.1　伝導伝熱・熱伝導
      • 8.1.1　“熱が移動する”という考え方
      • 8.1.2　熱が移動する速度を表現する（フーリエの法則）
      • 8.1.3　身近な事例：窓を通過する熱の移動速度
      • 8.1.4　まとめ
    • 8.2　対流伝熱
      • 8.2.1　熱伝導と対流伝熱の違い
      • 8.2.2　境膜と熱伝達係数
      • 8.2.3　伝熱の無次元数と実験式
      • 8.2.4　熱貫流：対流伝熱と熱伝導が組み合わされた場合
      • 8.2.5　熱交換器での熱交換
      • 8.2.6　まとめ
  • 9章　反応工学
    • 9.1　一次反応
    • 9.2 回分式反応器
    • 9.3 連続攪拌槽反応器
    • 9.4 管型反応器
    • 9.5 各反応器の比較
    • 9.6 完全混合槽列モデル（多段CSTR）
    • 9.7 複雑な反応の場合
      • 9.7.1 反応の化学量論
      • 9.7.2 高次の反応
      • 9.7.3 複合反応
      • 9.7.4 より多様な反応への応用
    • 9.8 まとめ
  • 10章　システム化と化学工学設計
    • 10.1　プロセスシステム工学
      • 10.1.1 システム化の役割と方式の変遷
      • 10.1.2 システム設計の進め方
      • 10.1.3 設計への時代の要請（その1）：広い視野で全体最適な設計を目指したい
      • 10.1.4 設計への時代の要請（その2）：大事なことは全部考えて設計したい
      • 10.1.5 設計への時代の要請（その3）：時には経済的価値以外の価値も目的としたい
      • 10.1.6 まとめ
    • 10.2 機械学習
      • 10.2.1 はじめに
      • 10.2.2 モデル・次元解析・機械学習
      • 10.2.3 化学工学においてどのように機械学習を活用できるのか
      • 10.2.4 データセットとは
      • 10.2.5 データセットの確認
      • 10.2.6 回帰分析によるモデル構築
      • 10.2.7 モデルの逆解析
      • 10.2.8 モデルを構築するためのサンプル数・モデルの適用範囲
      • 10.2.9 まとめ
        • Note-1　機械学習をさらに深く学びたい方へ
  • 11章　無次元数とアナロジー
    • 11.1　移動現象のアナロジー
      • 11.1.1 運動量の移動
      • 11.1.2 熱の移動
      • 11.1.3 物質の移動
    • 11.2 無次元数
      • 11.2.1 現象の記述と無次元化
      • 11.2.2 壁近傍での現象と境膜という考え方
      • 11.2.3 速度，温度，濃度の境膜
      • 11.2.4　ブラックボックスと次元解析
    • 11.3　まとめ
• 第 III 編　応用編
  • 12章　宇宙ステーションでの酸素循環
    • 12.1 人間の酸素使用量
    • 12.2 宇宙ステーションでの酸素循環システム
    • 12.3 まとめ
  • 13章　蒸留による分離
    • 13.1 蒸留
    • 13.2 気液平衡
    • 13.3 フラッシュ蒸留
    • 13.4 単蒸留
    • 13.5 精留
      • 13.5.1 精留の仕組み
      • 13.5.2 精留塔の物質収支
      • 13.5.3 作図による設計
      • 13.5.4 最小還流比，最小理論段数
    • 13.6 まとめ
  • 14章　地球温暖化の原理
    • 14.1 地球と太陽
    • 14.2 大気の影響
    • 14.3 地球温暖化現象
    • 14.4 まとめ
  • 15章　ドリップコーヒーの淹れ方
    • 15.1 ペーパードリップでの淹れ方
    • 15.2 コーヒーの抽出の基礎
    • 15.3 コーヒー粉の粉径と抽出時間
    • 15.4 まとめ
  • 16章　逆浸透膜プロセスによる海水淡水化
    • 16.1 地球上で利用可能な真水
      • Note-1　海水淡水化プロセス
    • 16.2 膜を用いた海水からの真水のつくり方
      • Note-2　浸透圧
    • 16.3 逆浸透法による海水淡水化
      • 16.3.1 透過流束と阻止率
        • Note-3　省エネルギーな逆浸透法
        • Note-4　実用化されている海水淡水化用の逆浸透膜
      • 16.3.2 境膜と濃度分極
        • Note-5　境膜物質移動係数と膜面濃度の関係
        • Note-6　輸送方程式
    • 16.4 境膜物質移動係数の推算
      • 16.4.1 物質移動のしやすさ（シャーウッド数）
      • 16.4.2 境膜物質移動係数と流れの状態
    • 16.5 膜分離プロセスにおける物質収支
    • 16.6 まとめ
  • 17章　固体高分子形燃料電池の操作条件
    • 17.1 燃料電池の効率
      • Note-1　電気化学反応の過電圧
    • 17.2 膜中のプロトン伝導抵抗とその制御
      • Note-2　エネルギー変換の可能性とデバイスの設計
    • 17.3 燃料電池における水の生成と電池発電の制御
      • Note-3　燃料電池自動車の場合
    • 17.4 まとめ
  • 18章　超臨界流体によるナノ粒子合成
    • 18.1 過飽和度の制御
    • 18.2 混合速度の制御
    • 18.3 超臨界流体リアクター
    • 18.4 超臨界流体を利用したナノ粒子合成
    • 18.5 まとめ
  • 19章　温泉熱エネルギーの地産地消
    • 19.1　温泉とその熱利用
    • 19.2　温泉熱エネルギーの回収
    • 19.3 回収した温泉熱エネルギーの使途例
      • 19.3.1 予熱による給湯用燃料の削減：宿泊業界などへの応用
      • 19.3.2 ロードヒーティング：土木分野への応用
      • 19.3.3 屋内暖房用熱源：建築分野への応用
      • 19.3.4 バイナリー発電：電気分野への応用
    • 19.4 まとめ
      • Note-1　大湯沼の熱エネルギー有効利用
• あとがき
• 索引

目次

• 第１ 化学工学の基礎
• 第２ 流動
• 第３ 伝熱・蒸発
• 第４ 蒸留
• 第５ ガス吸収・膜分離
• 第６ 抽出・吸着
• 第７ 調湿・乾燥
• 第８ 粉粒体操作
• 第９ 固液分離
• 第１０ 撹拌・混合
• 第１１ プロセス制御
• 第１２ 反応工学

目次

• 第１章 化学工学の使命と魅力
• 第２章 物質とエネルギーの収支
• 第３章 反応プロセス
• 第４章 流動プロセス
• 第５章 物質移動と分離プロセス
• 第６章 熱移動プロセス
• 第７章 プロセスの設計と運転管理

目次

• １章　運動量移動
• ２章　熱移動
• ３章　物質移動

目次

• １.技術計算のためのExcelのツール
• ２.蒸留
• ３.抽出
• ４.吸収
• ５.ガス系の膜分離操作
• ６.液系の膜分離
• ７.吸着・クロマトグラフィー
• ８.調湿
• ９.乾燥
• １０.粒子系操作・晶析
• １１.プロセス流体工学
• １２.装置内の混合モデル
• １３.伝熱
• １４.反応工学
• １５.制御
• １６.総合問題

目次

• 第1話　分数と指数はあなどれない化学工学の基本
• 第2話　物質の状態を簡潔な表現に導く対数と逆関数
• 第3話　現象をスマートに式化する恒等式に基づく次元解析
• 第4話　面倒な解析と計算には行列と行列式が便利
• 第5話　微分は事象を解析するための出発点
• 第6話　空間を移動する物理量は向きを持つベクトル
• 第7話　移動現象の解析に不可欠な関数の近似
• 第8話　物質と熱と運動量移動を体現する三次元非定常式
• 第9話　双曲線関数で描かれる温度分布と濃度分布
• 第10話　装置制御の基軸となるラプラス変換
• 第11話　流動解析のベースはナビエ－ストークスの運動封方程式
• 第12話　非定常現象の解析が得意な偏微分方程式
• 第13話　分子の運動と拡散に関係深いガウス積分と誤差関数
• 第14話　拡散や振動現象を表すキーとなるフーリエ級数
• 第15話　フーリエ変換は波動方程式などを解く有力な手段
• 第16話　円筒物の伝熱解析を支えるベッセル関数
• 第17話　拡散方程式を数値計算に導く差分方程式
• 最終話　数学の厳密さとグレーゾーンのある化学工学

目次

• はじめに
• 今日の社会をつくる電力技術
  • 電力供給不足対策
  • 火力発電
  • 火力の発電効率
  • 水力発電
  • 電子力発電
  • 原子力発電の将来
  • 揚水発電
  • 卸電力市場
• これからのエネルギー供給を支える新技術
  • 電力融通
  • 大陽光発電（１）
  • 大陽光発電（２）
  • 大陽光発電（３）
  • 風力発電
  • 風力発電の将来
  • 地熱発電
  • バイオエタノール
  • バイオ燃料
  • 非可食の生物資源
  • 燃料電池
  • 新型燃料電池
  • 蓄電技術（１）
  • 蓄電技術（２）
  • 電気自動車（１）
  • 電気自動車（２）
• 災害に強くエネルギーを上手に利用する社会へ
  • コプロダクション
  • ヒートポンプ
  • 自家発電設備
  • スマートグリッド（１）
  • スマートグリッド（２）
  • 将来のエネルギー需給予想
  • 将来の目標設定
  • 技術の未来予想図
  • 技術の未来予想図を描く
• おわりに

目次

• 総論編 エネルギーの現状と展望


• 第１部 自然エネルギー
• 第２部 バイオマスエネルギー
• 第３部 廃棄物のエネルギー
• 第４部 化石燃料の新利用形態
• 第５部 エネルギー利用の新技術


• 全体総括 新エネルギー社会への展望

目次

• Ⅰ 骨太のエネルギーロードマップ第２版計画
• Ⅱ 骨太のエネルギーロードマップ第１版成果と反省
  • 第１章　総論
    • １.１ 提言
    • １.２ 提案技術のCO₂削減効果とリスク
    • １.３ エネルギー技術のロードマッピングとシナリオ評価
  • 第２章 骨太エネルギー技術ロードマップ
    • ２.１ 社会とエネルギー
    • ２.２ 暮らしとエネルギー
    • ２.３ ものづくりとエネルギー
    • ２.４ エネルギーを届ける
    • ２.５ エネルギーレビュー

目次

略語一覧

• 1　はじめに
  • 1.1 概　要
  • 1.2 目　的
  • 1.3 老朽化：懸念、原因および結果
  • 1.4 老朽化の仕組み
• 2　老朽化した機器の故障，原因および結果
  • 2.1 老朽化した機器の故障とメカニズム
  • 2.2 機器の老朽化による事故の影響
  • 2.3 金属の物理的損傷
  • 2.4 システム機能の老朽化
  • 2.5 構造物の老朽化
• 3　プラント管理者のコミットメントと責任
  • 3.1 サイトの安全文化の促進
  • 3.2 管理上の課題
  • 3.3 老朽化プロセスの監視とパフォーマンスの測定
  • 3.4 人的資源の要件
  • 3.5 設備機器の廃止と更新の計画
  • 3.6 インフラストラクチャーの老朽化が事業に与える影響を理解する
  • 3.7 老朽化したインフラストラクチャーに対する経営判断
• 4　リスクに基づく対策策定
  • 4.1 リスク管理の基本
  • 4.2 リスクに基づく対策策定（RBD）
  • 4.3 リスクに基づく対策策定の適用手順
  • 4.4 リスクに基づく管理の取込み
  • 4.5 予期せぬ出来事への対処
  • 4.6 リスクに基づく対策策定の評価指標
• 5　プロセス機器とインフラストラクチャーのライフサイクル管理
  • 5.1 ライフサイクルのステージ
  • 5.2 設備のライフサイクル管理
  • 5.3 一般事項
  • 5.4 資産の耐用年数を予測する
  • 5.5 インフラストラクチャー特有の話題
• 6　ライフサイクル管理のための検査・保守の実施方法
  • 6.1 検査・保守の目標
  • 6.2 検査・保守プログラムの要素
  • 6.3 検査・保守プログラムの人材
  • 6.4 インフラストラクチャーの欠陥への対応
• 7　老朽化した資産の健全性管理の実務
  • 7.1 構造物
  • 7.2 配電と制御
  • 7.3 土工：道路、貯水、鉄道
  • 7.4 海洋施設：石油ターミナル設備と桟橋
  • 7.5 埋設ユーティリティシステム
• 8　不要設備の廃止、解体、および撤去
  • 8.1 はじめに
  • 8.2 機器に潜む危険性
  • 8.3 最終的な廃止措置
  • 8.4 解体と処分
• 9　今後とその先
  • 参考文献
• 付録　老朽化資産の事例研究

目次

• 1章　必要なソフトウェアをインストールして，Jupyter Notebook やPython に慣れる
  • 1.1 Anaconda のインストール
  • 1.2 Jupyter Notebook の使い方
  • 1.3 Jupyter Notebook の起動
  • 1.4 セルおよびセルのタイプとモード
  • 1.5 セルの実行
  • 1.6 おもな操作方法
  • 1.7 キーボードショートカット
  • 1.8 Jupyter Notebook の終了
• 2章　Python プログラミングの基礎を学ぶ
  • 2.1 数値や文字などの扱い
  • 2.2 数値や文字の集合の扱い
  • 2.3 組み込み関数による効率的な処理
• 3章　データセットの読み込み・確認・変換・保存ができるようになる
  • 3.1 データセットの読み込み
  • 3.2 データセットの中身の確認
  • 3.3 データセットの保存
• 4章　データセットの特徴を把握する
  • 4.1 行列形式によるデータセットの表現
  • 4.2 ヒストグラムによるデータの分布の確認
  • 4.3 おもな基礎統計量を計算することによる特徴量間の比較
  • 4.4 散布図による特徴量間の関係の確認
  • 4.5 相関係数による特徴量間の関係の強さの確認
• 5章　データセットを前処理して扱いやすくする
  • 5.1 特徴量のスケールの統一化
  • 5.2 ばらつきの小さい特徴量の削除
  • 5.3 類似した特徴量の組における一方の特徴量の削除
• 6章　データセットの見える化（可視化）をする
  • 6.1 主成分分析　　37
  • 6.2 t-distributed Stochastic Neighbor Embedding (t-SNE)　　43
• 7章　データセットを類似するサンプルごとにグループ化する　　49
  • 7.1 クラスタリング　　49
  • 7.2 階層的クラスタリングの基礎　　50
  • 7.3 階層的クラスタリングの実行　　53
  • 7.4 化学・化学工学での応用　　56
• 8章　モデルy＝f (x) を構築して，新たなサンプルのyを推定する
  • 8.1 クラス分類（クラス分類とクラスタリングとの違い，教師あり学習と教師なし学習）
  • 8.2 k-NN によるクラス分類とクラス分類モデルの推定性能の評価
  • 8.3 回帰分析
  • 8.4 k-NN や最小二乗法による回帰分析と回帰モデルの推定性能の評価
  • 8.5 モデルの推定性能を低下させる要因とその解決手法（PLS）
  • 8.6 さまざまな解析の自動化・効率化
  • 8.7 非線形の回帰分析手法やクラス分類手法
  • 8.8 ダブルクロスバリデーション
  • 8.9 化学・化学工学での応用
• 9章　モデルの推定結果の信頼性を議論する
  • 9.1 目的変数の推定に用いる最終的なモデル
  • 9.2 モデルの適用範囲
  • 9.3 One-Class Support Vector Machine (OCSVM)
• 10章　モデルを用いてy からx を推定する
  • 10.1 仮想サンプルの生成
  • 10.2 仮想サンプルの予測および候補の選択
• 11章　目標達成に向けて実験条件・製造条件を提案する
  • 11.1 実験計画法
  • 11.2 応答曲面法
  • 11.3 適応的実験計画法
• 12章　化学構造を扱う
  • 12.1 RDKit のインストール
  • 12.2 化学構造の表現方法
  • 12.3 化合物群の扱い
  • 12.4 化学構造の数値化
  • 12.5 化学構造のデータセットを扱うときの注意点およびデータセットの前処理

目次

• 1.緒言
• 2 リスクに基づくプロセス安全の概要
• Ⅰ　プロセスの安全を誓う
• 　3　プロセス安全文化”安全文化”
• 　4　規範の尊守”規範尊守”
• 　5　プロセス安全能力”安全能力”
• 　6　従業員の参画”参画”
• 　7　利害関係者との良好な関係”良好な関係”
• Ⅱ　ハザードとリスクを理解する
• 　8　プロセス知識管理”プロセス知識”
• 　9　ハザードの同定とリスク解析”リスク解析”
• Ⅲ　リスクを管理する
• 　10　運転手順”運転手順”
• 　11　安全な作業の実行”安全作業”
• 　12　設備資産の整合性と信頼性”設備資産の健全性
• 　13　協力会社の管理”協力会社”
• 　14　訓練と能力保証”訓練”
• 　15　変更管理”ＭＯＣ/変更管理”
• 　16　運転準備”運転準備”
• 　17　操業の遂行”操業”
• 　18　緊急時の管理”緊急時”
• Ⅳ　経験から学ぶ
• 　19　事故調査”事故調査”
• 　20　測定とメトリクス”メトリクス”
• 　21　監　査”監査"
• 　22　マネジメント・レビューと継続的な改善”マナジメント・レビュー”
• 　23　実　装
• 　24　将　来

目次

• 第I編：総論　安全確保の基本行動にかかわる事例


• 第II編 ：事故および危険事例集
• 1　運転管理にかかわる事例
• 運転開始・停止作業
• 運転中作業[日常点検・プロセス機器における作業・危険性物質・危険源（危険現象）]
• 静電気
• 緊急時対応（安全設備など）
• 2　設備管理にかかわる事例
• 設計、施工
• プラント機器保全
• 運転中および定期検査
• 工事


• 付録
• 問題の解答：つねに注意して危険状態を見逃すな

目次

• １.生物資源の分離と育種
• ２.バイオインフォマティクス
• ３.ハイスループットスクリーニング
• ４.メタボリックエンジニアリング
• ５.生体触媒反応の速度論
• ６.バイオリアクター
• ７.バイオプロダクツの分離
• ８.バイオプロダクツの精製
• ９.バイオプロセスの計測と制御
• １０.環境バイオとリサイクル