化学工学はプロセス設計の基本となる工学で、原料から製品を作るためのものの流れ(狭義のプロセス)を具象化するために考えられた工学です。化学工学を確立することで、以下の作業が可能となりました。原料から製品を作るための手順(工程)を策定する。工程に必要な機能を明らかにする。機能を有する装置や機器を開発あるいは選択する。工業的に生産されている化学物質は約10万種類あり、それぞれの生産プロセスに必要な装置や機器を1から設計することは限られた時間と経済的な面からあり得ないことです。そこで化学プラントに共通する機能を抽出し、機能に係わる基礎理論と対応する装置の設計手法を決めました。それが化学工学の基本科目と応用科目です。基本科目では化学や物理化学などの基本理論や現象を学習し、応用科目では化学機械の設計方法やプラント建設に係わる経済性評価を学習します。例題として医薬品製造プラントを取り上げてみます。生産量:年間2,400kg稼働率:75%製品単価:1,800千円/kgとしますと、年間の売上高は次式から年間で3,240百万円となります。次にこのプラントを建設するために必要な投資金額を設定します。建設費には総直接費と総間接費があり、総直接費の内訳は以下の通りです。機器コスト:据付コストを含む電気計装コスト:工事コストを含む配管コスト:工事コストを含む土木建築コスト:工事コストを含む用役設備コスト:工事コストを含むまた、総間接費の中には設計費や保険料などが含まれています。Investment(FCI)と呼ばれています。運転資金の合計が総資本投資金額と呼ばれています。2,632百万円と設定します。製造コスト:原材料費や運転員給料などのコスト固定費:償却費、税金や保険料など諸経費:保守点検などに必要なコスト直接製造コスト、固定費および諸経費の合計を製造原価と言っており、これ以外に事務経費などの一般経費がかかります。生産コスト、つまり運転費は製造原価と一般経費の合計になります。この金額を年間で2,630百万円とします。回収期間の計算に使用する償却費を年間406百万円とします。プラントの利益まず、年間の総利益を算出してみます。年間の総利益は年間の売上高から年間の運転費を差し引いたものです。実際には税金がかかります。回収期間は固定資本投資額2,632百万円を年間に予想される純利益と償却費の合計で割って計算します。回収期間=固定資本投資額÷(年間の純利益+償却費)=2,632百万円÷(488百万円+406百万円)=2.94年この回収期間が短ければ短いほど投下資本を素早く回収できることになり、投資効率が良いことになります。一般には回収期間を3年~5年とすることが多いようですが、新製品を開発して市場を開拓するような”新規性に富んだプラント建設”の場合には、回収期間をより短く設定する傾向にあるようです。回収期間に大きく影響する要因の一つとして製品の単価があります。想定する製品単価を高くすれば回収期間を短くすることが出来ますが、その一例をグラフに表しました。ここでは製品単価を1.3~2.1百万円/kgの範囲で、前記の計算に倣ってを回収期間を計算してみました。これによれば、製品単価を高く設定すると、急激に回収期間が短くなることがわかります。このためには以下の方策が必要となります。プラントの建設費を抑える。原材料などの運転費を抑える。2016年度のエチレンプラントの平均稼働率は96.6%と極めて高い数字を示していました。化学プラント建設の経済性検討ではおしなべて330日、稼働率で言えば約90%というのが一般的な数字のようです。バイオ系の化学プラントでは、原料のサトウキビなどの収穫期間が年間8~10ヶ月と限定されており、稼働率は70~80%弱と極めて低いことに留意しなければなりません。隣接する火力発電所でもバイオマスを燃料として使用するので、一年の内、2~4ヶ月は電力の供給が望めない可能性があります。Reserved.2018-10-23。