化学工学と化学プロセス

原料と製品

化学プロセスの一番目の因子は原料と製品です。化学反応においては反応物と生成物が対応し、化学プロセスを構築するためには仕様を決める必要があります。

光合成でも説明しましたように、光合成では原料は”水と二酸化炭素”、製品は”酸素とグルコース”ですから、次図で示す反応式が成立します。

ここで、a,b,c,d はそれぞれの係数で、ここでは未知数としています。この係数は炭素（carbon）、水素（hydrogen）および酸素（oxygen）の反応前後の合計モル数を計算することで求めることが出来ます。なお、式の係数の数値と、（　）内は分子量を示しています。


この結果、次図に示しますように、a = 6、b = 6、c = 1、d = 6 となります。


また、分子量から反応前後の質量を計算しますと同じ値となりますので、質量保存則が成立していることがお分かりになることでしょう。


この関係から原料あるいは製品のどちらかの量が設定されれば、もう片方の量を求めることが出来ます。例えば、グルコースの生産量を日産10tonとしますと、グルコースの分子量180から 10,000kg/day/(180kg/kmol) = 55.56kmol/dayとなります。そこで反応式のそれぞれの係数から酸素の生産量と原料の消費量を求めることが出来ます。

また、二酸化炭素と酸素は気体ですから、[Nm3]で量を計算しますと、

となり、消費した二酸化炭素と同量の酸素が大気中に放出されることがお分かりになるでしょう。
次回に続く・・・。