反応プロセス工学 / Reaction Process Engineering  

  北川 尚美, 高橋 厚  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学研究科Webページ

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html

（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。

学部における反応工学および生物反応工学の履修を前提とし、固定化酵素反応や固体触媒反応などの異相系反応プロセスの解析と、それらを工業的に行う反応器の合理的な設計・操作法について講義する。また、反応と分離を同時に行う実用的な複合プロセスの解析と、その合理的な設計・操作法、さらに、プロセスのスケールアップにおける操作条件の設定法について、事例を紹介しつつ講義する。

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")

For students who have studies reaction engineering and biological reaction engineering as undergraduates, this lecture will cover the kinetic analysis of heterogeneous phase reaction processes such as immobilized enzyme reactions and solid catalytic reactions, and the rational design and operation methods of industrial reactors for such processes. In addition, kinetic analysis of practical complex processes that simultaneously perform reactions and separations, their rational design and operation methods, and how to set operating conditions for process scale-up will be introduced with case examples.

  化学及び生物反応工学 / Chemical and Bioreaction Engineering  

  北川 尚美, 高橋 厚  

  工  

   

   

Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。

学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

１．目的

  反応プロセスは物質生産プロセスの中心に位置する重要な要素単位である。この授業では化学反応装置とバイオリアクター並びにそれらを用いる反応プロセスの合理的設計法について学ぶ。

２．概要

  「プロセス工学基礎」で学んだことを基にして、各種反応器ならびに反応操作の特徴を、化学反応と酵素反応、生物反応の場合について学ぶ。

３．達成目標等

 この講義では以下のような能力を修得することを目標とする。

 １）実在反応器の特徴を理解し、説明できること。

 ２）多相（気-固、気-液）反応操作の特徴を理解し、説明できること。

 ３）酵素ならびに生物反応の速度論を理解して、適用できること。

 ４）バイオリアクターの設計と操作を理解して、説明できること。

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the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

In this course, students will learn about chemical reactor and bioreactor and reasonable design of reaction process with those reactors The purpose of this course is to help students understand and explain the followings:

1) Non-ideal reactor behavior

2) Kinetics of multiphase reactions

3) Kinetics of enzyme and biological reactions

4) Design and operation of bioreactors

  反応分離プロセス特論 / Advanced Process Reaction and Separation Processes  

  担当教員  

  工  

   

   

化学プロセスを構成する反応操作と分離精製操作について、プロセス工学的な立場から広範でかつ深い専門知識を講義すると共に、資源および環境保全を考慮した化学プロセスの設計方法を考察し、問題発見と設定の能力を錬磨する。合理的な反応プロセスの開発のための反応操作と分離操作のシステム化、最適化を含めたプロセス設計学を具体的な講義の対象とする。

The course provides broad and deep expertise from a process engineering standpoint on the reaction and separation/purification operations that constitute chemical processes, and examines methods of designing chemical processes in consideration of resource and environmental conservation. Process design including systemization and optimization of reaction and separation operations for the development of rational reaction processes will be the subject of specific lectures. The course will focus on process design, including systemization and optimization of reaction and separation operations for the development of rational reaction processes.

  化学・バイオ工学演習Ｃ / Exercises C  

  高橋 厚  

  工  

   

   

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学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

１．目的

化学工学に関連する講義で得られた知識をもとに、化学装置とプロセスの設計・運転に必要な事項を習得する。

２．概要

流動・伝熱・移動現象・相平衡・反応工学・プロセス制御・プロセス設計と、蒸留・熱交換・抽出・吸着・吸収・反応・乾燥・分離・撹拌について具体的な例を用いて基礎的な演習を行う。

３．達成目標等

この演習では、主に以下のような能力を習得することを目標とする。

 ・化学工学の基礎的なモデル化手法を理解し、モデル化と定量的な解析ができる。

 ・各種の化学装置とプロセスについて理解し、それぞれの基礎的な設計ができる。

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1. Objective

Students learn topics required for design and operation of chemical equipment and processes based on the knowledge obtained from the lectures related to chemical engineering.

2. Outline

Students do fundamental practices for fluid flow, heat transfer, transport phenomena, phase change, reaction engineering, and process control and design as well as distillation, heat exchanger, extraction, absorption, reaction, drying, separation and stirring by using the specific examples.

3. Goal

The goal of this practice is to mainly acquire the following skills:

- To understand the fundamental modeling methodology of chemical engineering and to perform modeling and quantitative analysis.

- To understand the various chemical equipment and processes and to do their basic design.

  基礎生物化学 / Basic Biological Chemistry  

  梅津 光央, 高橋 征司  

  工  

   

   

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学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

１．目的

バイオテクノロジーは近年著しい進歩を遂げている。この授業ではそれを支える生物化学の基礎、とりわけ、生体構成物質の構造と機能の基礎知識について学ぶ。

２．概要

これまで学んできた有機化学や物理化学の知識を基にして、生体機能発現と密接に関連するアミノ酸やタンパク質の構造、生体触媒としての酵素の構造と機能、およびその反応速度論、補酵素の種類と役割などについて学ぶ。

３．達成目標等

この授業では主に以下のような能力を習得することを達成目標にする。

・複合領域としての生物化学を、生命現象、細胞、水との関係で理解することができる。

・生体機能を司るタンパク質やアミノ酸の構造と機能を理解し、説明することができる。

・生体触媒である酵素の構造と機能を理解し、速度論的な解析をすることができる。

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Object and Summary of Class

This course provides students with basic knowledge on biochemistry, in particular structures and functions of biomolecules such as amino acids and proteins.

Goal of Study

The purpose of this course is to help students explain the following biochemistry topics:

· Cell structures and roles of water in biochemical phenomena

· Structures and functions of amino acids, peptides, and proteins

· Structures and functions of enzymes and enzyme kinetics

  材料反応速度論 / Chemical Reaction Engineering in Material Processes  

  ＫＯＭＡＲＯＶ ＳＥＲＧＥＹ Ｖ  

  工  

   

   

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学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

本授業は原則対面で行う。授業情報と講義資料は Google Classroom を通じて提供する。

１．目的

材料製造プロセスにおいて重要な速度論の基礎的知識を修得し、物質移動過程を含む総括反応の解析や反応装置設計に関する基礎的手法を身につけるとともに、地球環境に調和する新しい材料プロセスについて考える。

２．概要

物質移動論および反応速度論の基礎、律速段階、反応と拡散の同時進行現象、核生成と成長の速度論、反応器内の流体混合等について材料および環境プロセスの例を引いて解説する。

３．達成目標等

この授業では、主に以下のような能力を修得することを目標とする。

・本系の学習・教育目標のＡ，Ｂ，Ｋの能力を習得する。

 記号A-Mについては、マテリアル・開発系の教育目標を参照のこと。

 https://www.material.tohoku.ac.jp/department/purpose.html

・プロセス内の化学反応とその役割を理解する。

・反応と拡散の同時進行現象の考え方を理解する。

・反応効率に与える流体混合の役割を理解する。

・材料プロセスと地球環境問題との関係についての基礎的知識を得る。

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https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

In this course, lectures will given in a lecture room on Wednesdays from 8:50 to 10:20. The class information and lecture materials will be provided via Google Classroom.

1. Goals

The main goal of this lecture coarse is to let students acquire basic knowledge of kinetics, important in materials processing, acquire basic techniques for analysis of overall reactions including mass transfer processes and reactor design, and consider new material processes that are in harmony with the global environment.

２．Outline

Such topics as mass transfer and reaction kinetics, rate-determining steps, simultaneously occurring reaction and diffusion, nucleation and growth kinetics, agitation in reactors, etc. will be explained using examples of materials and environmental processes.

3. Achievement target, etc.

The objective of this class is to acquire the following skills and abilities.

 1) Acquire the skills of A, B, and K, which are the main learning and education goals.

     For the symbol A-M, refer to the material and development education goals according to the JABEE

     classification.

•2) Understand the features of chemical reactions and their role in the materials processing

•3) Understand the concept of simultaneously occurring chemical reactions and diffusion.

•4) Understand the role of fluid mixing on reaction efficiency.

•5) Acquire basic knowledge on the relationship between material processes and global environmental issues.

  有機資源応用化学 / Advanced Chemistry of Organic Resources  

  冨重 圭一, 中川 善直  

  工  

   

   

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（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。

有機資源の有効利用・高度利用は益々重要になってきており、そこでは、触媒、特に固体触媒を用いた変換がキーテクノロジーとなっている。石油、天然ガス、バイオマスなどの有機資源から燃料や化学品を製造する触媒反応プロセスを紹介するとともに、そこで用いられる触媒を題材として、構造解析や速度論解析法などについて講義する。

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Effective utilization of organic resources are collecting more and more attentions, and one of the key technologies is the catalytic conversion, in particular, using heterogeneous catalysts. This course covers the conversion of petroleum, natural gas, and biomass to useful fuels and chemicals, and focuses on the characterization method of the catalysts and reaction kinetics of the reactions.

  環境分子化学 / Environment-Benign Molecular Design and Synthesis  

  服部 徹太郎, 諸橋 直弥  

  工  

   

   

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環境に調和した有機合成化学を実現するためには，有害な物質の生成や使用を削減もしくは除去するような化学物質や製造プロセスの創出，設計，応用が求められる。本講義の前半では，光学異性体の合成を例として，分子認識化学と不斉触媒の設計の基礎，環境負荷の低減を目指した代替試剤や反応場の利用などについて概説する。また，後半では，機能性ホスト分子の設計を軸として，環境負荷低減を目指した有機分子捕集材料や金属イオン分離材料の開発について概説する。

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In order to realize environmentally-benign synthetic organic chemistry, it is necessary to create, design, and/or apply chemical substances, as well as production processes, which can reduce the formation or utilization of harmful materials or remove them. In the first half of this course, you will learn the basics of molecular recognition chemistry and the design of catalysts, and utilization of alternative reagents or reaction fields intended to reduce environmental loading, taking syntheses of enantiopure compounds as examples. In the second half, you will learn examples for the development of capturing and separation materials for organic molecules and metal ions based on the design of functional host molecules.

  プロセス工学基礎 / Basic Process Engineering  

  北川 尚美, 久保 正樹  

  工  

   

   

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学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

１．目的

  化学プロセス並びに装置の合理的設計と安全操作は化学製品の工業的生産に必須である。この授業では主として化学反応操作と化学プロセス制御の基礎について学ぶ。

２．概要

  化学量論、物質収支ならびに反応速度論を基にして、回分反応、半回分反応、連続反応装置とその操作を学び、更に簡単な化学プロセスを例にして安全操作に必須であるプロセス制御並びに制御システム設計法の基礎を学ぶ。

３．達成目標等

 この講義では以下のような能力を修得することを目標とする。

 １）定圧反応と定容反応ならびに回分反応器、半回分反応器、連続反応器の特徴を理解し、説明できること。

 ２）各種反応器の選択あるいはその組み合わせによる最適反応操作の設計ができること。

 ３）プロセス制御の意味を理解し、説明できること。

 ４）簡単なプロセスの動的モデルを導き，解析することができること。

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The following basic matters for chemical reaction engineering and process control are explained.

1. Chemical reactions and reactors

2. Design of batch reactor, continuous tubular reactor and continuous stirred-tank reactor

3. Analysis of complex chemical reactions

4. Overview of process control system

5. Modeling and analysis of dynamic process behavior

  超臨界流体工学 / Supercritical Fluid Engineering  

  渡邉 賢  

  環境  

   

  後期 火曜日 2講時  

超臨界流体技術は二酸化炭素と水といったありふれた物質の機能を最大限に引き出すための技術であり、持続可能かつ環境低負荷の化学産業において欠かせない技術である。当該講義では、二酸化炭素と水の幅広い温度、圧力における性質を把握するとともに、必要に応じて適宜物性値を入手でき、それを適切に扱う基礎を培う。その後、幅広い条件での二酸化炭素と水、特に超臨界流体の性質を意識した条件で操作されるプロセスを概観する。さらに、再生可能資源や高機能成分の生産に欠かせない二酸化炭素と水のプロセスを取り上げ、装置設計に貢献する定量的な取り扱いについて学ぶ。