化学工学

化学工学の概要

化学工学（かがくこうがく）は、化学工業で用いられる装置や操作に関する研究を行う工学の一分野です。化学工学は、工業化学と相互に関係しながら、製品を如何に効率的に生産するかに焦点を当てています。

学問の特性

工業化学が「何を作るか」に焦点を当てるのに対し、化学工学は「如何に作るか」を重視します。製造過程では、適切な反応器の設計、原料の供給、温度や時間の管理が重要です。さらには、生成物から目的とする物質を分離・精製し、残った原料をリサイクルする必要があります。これには、装置内の温度や圧力を安全に保つためのプロセス制御の知識も欠かせません。

化学製品の製造は商業目的で行われるため、コスト効率も重視されます。また、環境規制を守ることも重要な課題です。

工学と化学の橋渡し

化学工学は、実験室における化学の知識と工業プラントの機械工学を結びつける役割を果たしています。反応器の設計においては、化学反応の熱の発生量を理解し、正しい装置サイズや材質、肉厚を選定することが求められます。さらに、化学製品の分離過程も化学的知識に基づいて最適化される必要があります。

化学工学では、製造過程全体を見渡しながら最適なプロセスを組織し、連続的な運転を行うための理論を深めることが重要な目的となっています。

化学工学の関連分野

化学工学は、主に以下の5つの基礎分野に基づいて発展しています：

1. 移動現象論：物質やエネルギーの輸送に関する研究。
2. 反応工学：反応器の選定および最適条件の探求。
3. 分離[[工学]]：さまざまな分離手法や条件の研究。
4. プロセスシステム[[工学]]：プロセスの設計と運転、最適化の知識。
5. プロセス制御工学：プロセスの制御技術に関する研究。

特に、生物化学工学は発酵を利用した化学工業に特化した分野で、化学工学の重要な一部とされています。

歴史的背景

化学工学の起源は、イギリスの産業革命に遡ります。この時期、大量生産と工程の効率化の必要性が高まり、1887年にジョージ・デーヴィスの講義をきっかけに化学工学が学問として確立されました。アメリカでも第一次世界大戦を経て有機化学製品の大量生産が求められ、化学工学の理念が発展しました。

日本では、明治時代にドイツの影響を受けて工業化学が導入され、戦後には単位操作の概念を元に多くの大学に化学工学科が設置されました。近年、大学名は変わってきていますが、化学工学は依然として重要な学問領域です。

主要な教育機関

日本における化学工学の代表的な大学は以下の通りです：

• - 北海道大学
• - 東北大学
• - 東京大学
• - 東京工業大学
• - 名古屋大学
• - 京都大学
• - 大阪大学
• - 九州大学

これらの大学は、化学工学の専門教育を行い、産業界への高度な技術者を輩出しています。

化学工学は、工業化学と機械工学の交差点に位置し、持続可能な社会の実現に向けた重要な研究分野であり続けるでしょう。

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