By /

CHEMICAL PLANT UNIT CONVERSION GUIDE

化学プラントでは、数値だけでなく「基準・組成・状態」をそろえる

化学プラントのPFD、P&ID、機器仕様書、データシート、SDS、分析表には、 MPa、bar、kg/h、m³/h、Nm³/h、°C、K、wt%、vol%、ppm、mol/L、cPなど多くの単位が使われます。

単位を正しく置き換えても、ゲージ圧と絶対圧、質量流量と体積流量、wt%とvol%、 実流量と標準状態流量を混同すると結果は一致しません。 本記事では、単位換算を物質収支、薬注、計装、ポンプ、熱量計算へつなげて解説します。

圧力・流量 1 MPa = 10 bar

1 m³/h = 16.6667 L/min

温度・濃度 K = °C + 273.15

1 wt% = 10,000 ppm（質量基準）

最初に確認： 圧力ならG/A、濃度ならw/w・v/v・w/v、ガス流量ならNormal・Standard・Actual、 密度・粘度なら温度条件を、数値と一緒に残してください。

QUICK ANSWER

結論：単位、基準、物性、流体状態の4点をそろえる

化学プラントの換算では、数字を別の単位へ置き換えるだけでなく、 質量基準か体積基準か、どの温度・圧力での値か、どの組成・密度かを確認します。

圧力1 MPa = 10 bar
液体流量1 m³/h = 16.6667 L/min
質量流量ṁ = Q × ρ
絶対温度K = °C + 273.15
質量濃度1 wt% = 10,000 ppm
モル濃度g/L = mol/L × g/mol
良い記録例： 0.5 MPaではなく0.5 MPaG、100 ppmではなく100 ppm(w/w)、 500 m³/hではなく500 Nm³/h at 0°Cと記載します。

UNIT LIST

化学プラントで使う主な単位一覧

分類主な単位用途確認する基準
圧力Pa、kPa、MPa、bar、psi、Torr容器、配管、ポンプ、真空ゲージ・絶対・差圧、運転・設計・試験
体積流量L/min、m³/h、GPM液体移送、循環、冷却温度、粘度、実状態
質量流量kg/h、t/h、kg/s原料、製品、蒸気、燃料湿量・乾量、組成
ガス流量Nm³/h、Sm³/h、SCFM、SLM窒素、空気、燃料ガス基準温度・絶対圧・湿度
温度°C、K、°F反応、蒸留、熱交換温度か温度差か
濃度wt%、vol%、w/v%、ppm、ppb原料組成、排水、品質質量・体積・モル基準
モル量mol/L、kmol/h、mol%反応量論、ガス組成化学種、分子量、全量基準
密度kg/m³、kg/L、g/cm³流量換算、タンク容量温度・圧力・濃度
粘度mPa·s、cP、mm²/s、cStポンプ、配管、撹拌粘度種別、測定温度
熱量W、kW、MJ/h、kJ/kg熱交換器、蒸気、冷却比熱、エンタルピー、相変化

PRESSURE

圧力単位は換算値だけでなく基準と用途を確認する

同じ0.5 MPaでも、ゲージ圧、絶対圧、差圧では意味が異なります。

MPaとbar
bar = MPa × 10

1 bar = 100 kPa

MPaとpsi
psi = MPa × 145.037738

1 psi = 6.894757 kPa

PaとTorr
Torr = Pa / 133.322368

1 Torr = 133.322368 Pa

絶対圧
pabs = pg + patm

ガス計算・沸点・真空で使用

運転圧力

通常運転時の値。変動幅、サージ、測定位置を確認します。

設計圧力

機械設計上の条件。設計温度との組合せで扱います。

試験圧力

耐圧・気密試験の条件。通常使用値ではありません。

差圧

フィルタ、熱交換器、流量計、配管の入口と出口の差です。

PRESSURE TABLE

圧力換算早見表

MPakPabarpsiTorr
0.01100.11.450.08
0.05500.57.250.38
0.1100114.50.75
0.2200229.011.5
0.5500572.523.75
11,00010145.047.5
22,00020290.0815
55,00050725.1937.5
真空表示の方向に注意：-80 kPaG、約21.3 kPaA、約160 Torrは近い状態を示す場合がありますが、基準と符号が異なります。

VOLUMETRIC FLOW

液体の体積流量は時間単位と体積単位をそろえる

m³/hからL/min
L/min = m³/h × 16.666667

1 m³ = 1,000 L

L/minからm³/h
m³/h = L/min × 0.06

100 L/min = 6 m³/h

US GPM
L/min = US GPM × 3.785411784

Imperial GPMは別係数

m³/s
m³/s = m³/h / 3,600

配管流速の計算に使用

m³/hL/minUS GPMm³/s
0.0610.2640.000017
0.11.6670.440.000028
0.6102.6420.000167
116.6674.4030.000278
35013.2090.000833
583.33322.0140.001389
10166.66744.0290.002778
30500132.0860.008333
601,000264.1720.016667
1001,666.667440.2870.027778

MASS & VOLUME FLOW

kg/hとL/minの変換には密度が必要

kg/hは質量流量、L/minは体積流量です。使用温度・濃度に対応する密度で結び付けます。

L/minからkg/h
kg/h = L/min × ρ(kg/L) × 60

3 L/min、1.2 kg/Lなら216 kg/h

kg/hからL/min
L/min = kg/h / ρ(kg/L) / 60

密度で体積流量が変わります

密度120 kg/hのL/min2 L/minのkg/h
0.7 kg/L2.857 L/min84 kg/h
0.8 kg/L2.5 L/min96 kg/h
0.85 kg/L2.353 L/min102 kg/h
1 kg/L2 L/min120 kg/h
1.2 kg/L1.667 L/min144 kg/h
1.5 kg/L1.333 L/min180 kg/h
1.8 kg/L1.111 L/min216 kg/h
物性条件を省略しない：「密度1.20」ではなく「1.20 kg/L at 20°C」のように記録します。

GAS FLOW

Nm³/h・Sm³/h・実m³/hは同じではない

気体体積は温度と絶対圧で変化します。Normal・Standardの定義は仕様書ごとに確認します。

基準から実状態
Qact = Qref × pref/pact × Tact/Tref

圧力は絶対圧、温度はK

実状態から基準
Qref = Qact × pact/pref × Tref/Tact

精密計算では圧縮係数Zも考慮

例：100 Nm³/hを0.3 MPaG・40°Cの実流量へ概算

1基準を0°C・0.101325 MPaAと仮定

2実絶対圧：0.3 + 0.101325 = 0.401325 MPaA

3100 × 0.101325/0.401325 × 313.15/273.15

4約28.94 m³/h（実状態、理想気体近似）

高圧・混合ガス・蒸気では、組成、湿量・乾量、圧縮係数、流量計の校正条件も確認します。

TEMPERATURE

°C・K・°Fは「温度」と「温度差」で換算方法が違う

°CからK
K = °C + 273.15

25°C = 298.15 K

°Cから°F
°F = °C × 9/5 + 32

100°C = 212°F

°Fから°C
°C = (°F – 32) × 5/9

68°F = 20°C

温度差
ΔT(K) = ΔT(°C)

ΔT(°F) = ΔT(°C) × 1.8

°CK°F
-40233.15-40
0273.1532
20293.1568
25298.1577
50323.15122
80353.15176
100373.15212
150423.15302
200473.15392
300573.15572
20°Cは293.15 Kですが、20°Cの温度差は20 Kです。熱交換器のΔTへ273.15を足しません。

CONCENTRATION

wt%・vol%・w/v%・ppmは分子と分母が違う

wt% / w/w%

質量百分率

溶質質量 ÷ 溶液質量 × 100。1 wt% = 10 g/kg。

vol% / v/v%

体積百分率

成分体積 ÷ 混合物体積 × 100。ガス組成にも使用。

w/v%

質量体積百分率

一般に溶液100 mL中の溶質g数。wt%とは異なります。

mol%

モル百分率

成分モル数 ÷ 全モル数 × 100。

同じ基準内での%とppm

%ppmg/kg質量分率
0.0001%1 ppm0.001 g/kg0.000001
0.001%10 ppm0.01 g/kg0.00001
0.01%100 ppm0.1 g/kg0.0001
0.1%1,000 ppm1 g/kg0.001
0.5%5,000 ppm5 g/kg0.005
1%10,000 ppm10 g/kg0.01
5%50,000 ppm50 g/kg0.05
10%100,000 ppm100 g/kg0.1
wt%とvol%を直接置き換えない：密度、温度、混合収縮などが必要です。

PPM & MG/L

1 ppm = 1 mg/Lは条件付きの近似

質量基準の1 ppm(w/w)は1 mg/kgです。mg/Lへは溶液密度を使います。

mg/L = ppm(w/w) × 密度(kg/L)

ppm(w/w) = mg/L ÷ 密度(kg/L)

密度1.00 kg/L100 ppm = 100 mg/L
密度1.20 kg/L100 ppm = 120 mg/L
気体のppmv別の基準

MOLAR UNITS

mol/L・mol%・kmol/hは物質量を基準にする

モル濃度から質量濃度
g/L = mol/L × モル質量(g/mol)

化学種を確定して計算

質量からモル流量
kmol/h = kg/h ÷ kg/kmol

混合物は成分別に計算

モル分率
xi = ni / Σn

mol% = x × 100

質量分率
wi = xiMi / Σ(xM)

mol%とwt%は一致しません

例：0.5 mol/Lの硫酸をg/Lへ換算

H2SO4のモル質量を98.079 g/molとすると、0.5 × 98.079 = 49.039 g/Lです。

molarity（mol/L）とmolality（mol/kg-solvent）は別の定義です。

DENSITY & VISCOSITY

密度・比重・粘度は温度条件とセットで扱う

密度ρ = mass / volume
単位1 g/cm³ = 1 kg/L
粘度1 cP = 1 mPa·s
動粘度1 cSt = 1 mm²/s
粘度と動粘度
ν = μ / ρ

SI単位を統一

実用関係
cSt ≈ cP / ρ(g/cm³)

同じ温度の密度を使用

ポンプ・配管・流量計・撹拌機の選定では、最低温度・通常温度・最高温度での物性を確認します。 非ニュートン流体ではせん断速度によって見かけ粘度が変わります。

MATERIAL BALANCE

物質収支は同じ基準へそろえてから足し引きする

入力 – 出力 + 生成 – 消費 = 蓄積

定常・非反応なら：Σṁin = Σṁout

成分収支：Σ(ṁx)in = Σ(ṁx)out

例1：10 wt%薬液を3 L/minで供給

密度1.20 kg/Lなら溶液流量は3 × 1.20 × 60 = 216.0 kg/h。 有効成分は10%なので21.60 kg/hです。

例2：10 m³の水相当液へ100 ppm(w/w)添加

1液量を10,000 kgと概算

2必要有効成分：1.00 kg

310 wt%製剤：10.0 kg

4製剤密度1.10 kg/Lなら約9.09 L

HEAT DUTY

顕熱の熱負荷は質量流量・比熱・温度差から求める

顕熱
Q̇ = ṁcpΔT

kg/s、kJ/(kg·K)、KならkW

相変化
Q̇ = ṁΔh

蒸発・凝縮・反応熱に使用

例：2,000 kg/hの水相当液を25 K昇温

比熱4.18 kJ/(kg·K)なら、2,000/3,600 × 4.18 × 25 = 約58.1 kWです。

実設計では相変化、反応熱、物性変化、汚れ係数、伝熱係数、LMTD、圧力損失を確認します。

INSTRUMENTATION

計器レンジ・PLC・画面・警報の単位を一致させる

4–20mA線形換算
PV = (I – 4)/16 × span + LRV

span = URV – LRV

例：0–10 bar、12mA
(12 – 4)/16 × 10 = 5 bar

5 bar = 0.5 MPa

  • 伝送器のLRV・URVと工学単位
  • PLC・DCSの入力スケール
  • 警報・インターロック・トリップ設定
  • トレンド・帳票・ヒストリアンの単位
  • 校正器・試験成績書・ループ図

DOCUMENT CONTROL

PFD・P&ID・機器データシート・SDSを読み合わせる

  1. 1
    PFD・Heat and Material Balance
    流量、組成、温度、圧力、相、収支基準を確認します。
  2. 2
    P&ID
    タグ、配管クラス、計器、弁、制御、ドレン・ベントを確認します。
  3. 3
    機器データシート
    Normal、Rated、Design、Maximum、Minimum条件を区別します。
  4. 4
    SDS・物性表
    密度、粘度、蒸気圧、引火点、腐食性、反応性と測定条件を確認します。
  5. 5
    分析・品質規格
    濃度基準、測定法、乾量・湿量、検出限界を確認します。
安全上の重要事項

単位換算結果だけで、圧力容器、危険物、高圧ガス、反応性物質、可燃性・有害物質の条件を決定しないでください。 法令、適用規格、SDS、HAZOP・リスクアセスメント、承認図書、変更管理を優先してください。

PRACTICAL EXAMPLES

化学プラントの実務計算例

例1

0.8 MPaをbar・psiへ

8 bar、約116.03 psi

圧力基準も併記

例2

5 m³/hをL/minへ

5 × 16.666667

約83.33 L/min

例3

3 L/minをkg/hへ

密度1.20 kg/L

216.0 kg/h

例4

50°CをK・°Fへ

323.15 K、122°F

温度差は別式

例5

0.02 wt%をppmへ

0.02 × 10,000

200 ppm(w/w)

例6

250 ppmをmg/Lへ

密度1.15 kg/L

287.5 mg/L

例7

0.5 mol/L硫酸

0.5 × 98.079

49.039 g/L

例8

液体の加熱負荷

2,000 kg/h、ΔT=25 K

約58.1 kW

COMMON MISTAKES

化学プラントの単位換算でよくある間違い

01

MPaGとMPaAを区別しない

ガス計算、沸点、蒸気圧、真空では絶対圧が必要です。

02

設計圧力と運転圧力を同じにする

Normal、Maximum、Design、Testを区別します。

03

kg/hとL/minを密度なしで換算する

質量と体積の変換には密度が必要です。

04

Nm³/hと実m³/hを同じにする

基準温度・絶対圧と実状態を照合します。

05

気体計算へ°Cをそのまま使う

温度比にはKを使います。

06

温度差へ273.15を足す

1 K差と1°C差は同じ大きさです。

07

wt%とvol%を同じにする

密度と混合条件が必要です。

08

1 ppmを常に1 mg/Lとする

密度補正と基準の確認が必要です。

09

mol%とwt%を同じにする

成分の分子量が異なります。

10

物性の温度条件を省く

密度・粘度・蒸気圧は温度で変化します。

11

画面表示だけ単位変更する

計器、PLC、警報、帳票、校正資料を更新します。

12

換算だけで材質・安全性を判断する

SDS、腐食性、反応性、法令、設計基準を確認します。

CHECKLIST

仕様書と計算書の確認チェックリスト

  • 元の数値・単位・タグ・資料版数を記録した
  • ゲージ圧・絶対圧・差圧を区別した
  • 運転・最大・設計・試験条件を区別した
  • 質量・実体積・基準体積流量を区別した
  • ガス流量の基準温度・圧力・湿度を確認した
  • 気体計算に絶対圧とKを使用した
  • 密度・粘度の温度と濃度を確認した
  • wt%・vol%・w/v%・mol%を区別した
  • ppmの質量・体積・モル基準を確認した
  • 物質収支を同じ時間・質量・モル基準へそろえた
  • 純度・含水率・収率・反応当量を確認した
  • 計器レンジ・警報・トリップの単位を一致させた
  • PFD・P&ID・SDS・データシートを読み合わせた
  • 法令・規格・変更管理・安全審査を確認した

SOURCES & EDITORIAL

参考資料・運営者情報

主な参考資料

単位換算はNIST、物理化学量・濃度・モル量はIUPACの公開情報を基礎に整理しています。

記事の利用上の注意

本記事は単位確認と概算のための一般情報です。 圧力設備、反応設備、危険物、高圧ガス、排水・排ガス、食品・医薬品工程では、 最新の法令、規格、SDS、承認図書、分析方法、専門技術者の判断を優先してください。

運営者・編集方針

244divは、便利なアプリと、それに関連する実用知識をわかりやすく整理するサイトです。

About 244div・運営情報を見る

FAQ

化学プラントの単位換算でよくある質問

Q1. 1 MPaは何barですか？

1 MPaは10 barです。

Q2. kg/hとL/minは直接変換できますか？

密度が必要です。L/min = kg/h ÷ 密度(kg/L) ÷ 60です。

Q3. Nm³/hとm³/hは同じですか？

同じではありません。Normal条件と実状態を区別します。

Q4. 気体流量換算にゲージ圧を使えますか？

圧力比には絶対圧を使います。

Q5. 25°Cは何Kですか？

298.15 Kです。

Q6. 1 wt%は何ppmですか？

同じ質量基準なら10,000 ppm(w/w)です。

Q7. 1 ppmは1 mg/Lですか？

希薄な水溶液では近似できますが、厳密には密度が必要です。

Q8. wt%とvol%は変換できますか？

密度、温度、混合状態が分かれば計算できる場合があります。

Q9. mol/Lからg/Lへの式は？

g/L = mol/L × モル質量(g/mol)です。

Q10. cPとcStは同じですか？

同じではありません。密度を介して関係します。

Q11. 物質収支では体積流量をそのまま足せますか？

密度や混合収縮の影響があるため、質量またはモル基準へ統一します。

Q12. 換算後に残す情報は？

元値、単位、圧力基準、温度、密度、濃度基準、組成、資料名・版数です。

SUMMARY

まとめ：単位換算を物質収支と仕様条件へつなげる

  • 1 MPa = 10 bar = 1,000 kPa
  • 圧力はゲージ・絶対・差圧、運転・設計・試験を区別する
  • 1 m³/h = 16.6667 L/min
  • kg/hとL/minの変換には密度が必要
  • ガス流量はNormal・Standard・Actualを区別する
  • 気体計算は絶対圧とKを使用する
  • wt%・vol%・w/v%・mol%は定義が異なる
  • 1 wt% = 10,000 ppm(w/w)
  • 1 ppm = 1 mg/Lは密度約1 kg/Lでの近似
  • 物質収支は質量またはモルなど同じ基準へ統一する
  • 単位変更時は計器・PLC・警報・帳票・図書を一括確認する
MyUnitアプリアイコン

UNIT CONVERSION APP

プラント資料の単位をまとめて確認したい方へ

圧力・流量・温度の単発換算は、この記事の式と早見表で確認できます。 複数の仕様書でMPa、bar、L/min、m³/h、°C、Kなどを繰り返し扱う場合は、単位換算アプリ「MyUnit」も利用できます。

既存単位の一括換算、カスタムカテゴリ・単位、複数ステップの換算ルール、CSV出力に対応しています。 密度・濃度・標準状態を伴う換算では、元条件を確認したうえでカスタム設定を使用してください。

App Storeで見る 機能を詳しく見る

関連投稿

上部へスクロール