مهندسی شیمی چیست؟ 

مهندسی شیمی چیست؟

نویسنده:

ehsan hosnani
گردآوری، ترجمه و نگارش: احسان حُسنانی
کارشناس ارشد مهندسی شیمی ، دانش آموخته دانشگاه صنعتی اصفهان




چکیده: مهندسی شیمی را می توان دانش طراحی فرایند برای صنایع شیمیایی، جهت تبدیل مواد اولیه به فرآورده های با ارزش افزوده تعریف نمود.
مهندسی شیمی چیست؟
مهندسی شیمی شاخه ای از مهندسی است که به طراحی، ساخت و بهره برداری از ماشین آلات درکارخانجاتی می پردازد که در آنها با استفاده از واکنش های شیمیایی محصولات مفید ساخته می شود. مهندسان شیمی هم مثل سایر مهندسین از ریاضی، فیزیک و اقتصاد برای حل مشکلات فنی استفاده می کنند با این تفاوت که مهندسین شیمی، از علم شیمی نیز در کنار دیگر علوم ذکر شده استفاده می کنند.
همه مهندسین در زندگی خود لحظه هایی را به یاد دارند که سعی کرده اند شغل خود را برای یک دوست ویا یک فامیل شرح دهند .این تجربه برای همگی آنها بخصوص مهندسین شیمی بسیار دردناک بوده است . [1] این موضوع از آنجا ناشی می شود که مردم اغلب درک درستی از مهندسی ندارند به خصوص رشته « مهندسی شیمی » که تفاوت زیادی بین «معنای ظاهری» و«مفهوم باطنی» آن وجود دارد. لغت «مهندس شیمی(Chemical Engineer)» در ظاهر معانی زیر را به ذهن متبادر می سازد:
- شیمیدانی که می خواهد کلاس بگذارد!!
- یک شیمیدان خیلی خوب!
- یکی از گرایش های رشته شیمی !
- شیمیدانی که دستگاه می سازد.!(و یا طراحی می کند)
- شیمیدانی که به جای «آزمایشگاه» در «کارگاه» کار می کند.
در حالیکه یک مهندس شیمی قبل از آنکه یک شیمیدان باشد یک مهندس است. مهندسی که شیمی هم می داند. مهندسی که کشفیات آزمایشگاهی شیمیدانان را تا تولید در مقیاس صنعتی توسعه می دهد. مهندسی که فرایند طراحی می کند. مهندسی که تجهیزات (device and plant) برای فرایند های شیمیایی ،بیولوژیکی و زیست محیطی طراحی می کند. به عبارت دیگر مهندسی شیمی یکی از رشته های مهندسی است نه یکی از گرایش های رشته شیمی. تقریباً هر چیزی را که شما در زندگی روزمره به کار می برید – اعم از پلاستیک،فلز، پارچه، کاغذ، غذا، لوازم آرایش، دارو و … - به کمک مهندسین شیمی ساخته شده است .
این حرفه طیف وسیعی از فعالیتها را در بر می گیرد. به این دلیل نمی توان این رشته را به صورت عمومی در یک یا چند جمله به طور کامل تعریف نمود. زیرا با هر جمله ای که این رشته تعریف شود طیف وسیعی از قابلیتهای مهندسین شیمی ناگفته باقی خواهد ماند. در ضمن با گذشت زمان و به وجود آمدن جنبه های تازه قابلیت های مهندسین شیمی، این تعریف برای همیشه کامل نخواهد ماند.
چندین سال پیش انجمن مهندسین شیمی آمریکا تعریف زیر را برای «مهندسی شیمی» مرتکب شد!
تعریف رسمی انجمن مهندسین شیمی آمریکا (AIChE)
«کاربرد اصول علوم فیزیکی همراه با مبانی اقتصادی و روابط انسانی در زمینه هایی که مستقیماً به فرایندها و دستگاههایی که در آنها ماده به منظور تغییری در حالت یا مقدار انرژی و یا ترکیبش تحت عمل قرار گرفته می باشد»
اما توصیه می شود از این تعاریف خشک ورسمی در جواب به کسی که از شما در مورد «مهندسی شیمی» سؤال می کند دوری کنید. مثلاً برای این افراد می توان مهندسی شیمی را به این صورت تعریف نمود:
طراحی فرایند برای صنایع شیمیایی، جهت تبدیل مواد اولیه به فراورده های با ارزش افزوده.
ولی در همین جمله به ظاهر بسیار ساده مفاهیم ومجهولات زیادی وجود دارد و سؤالاتی ممکن است به ذهن، متبادر گردد.بدیهی است این تعریف جنبه های بسیاری از قابلیتهای مهندسی شیمی را پوشش نمی دهد. در این قسمت سعی شده تعدادی از این سؤالات مطرح شده وبه آنها پاسخ داده شود:
س- فرایند چیست ؟ تغییر حالتهای پی در پی سیستم را (از مرحله ماده اولیه تا تبدیل به فراورده) فرایند گویند. به عبارت دیگر مجموعه رویداد های پی در پی که در کل منجر به یک تغییر گردد را فرایند می گویند.
س- منظور از طراحی چیست ؟
منظور از طراحی در مهندسی شیمی تعیین مشخصات تجهیزات با استفاده از محاسبات ریاضی است. باید دقت شود که منظور از طراحی در مهندسی شیمی ساخت دستگاهها و تجهیزات و یا حتی تهیه نقشه ساخت آنها نیست بلکه این امور مربوط به تخصصهای زیر دست مهندسی شیمی می باشد. مثلاً
در طراحی مبدل حرارتی هدف تعیین سرعت انتقال حرارت، جهت جریانها، سرعت جریانها و… می باشد.
و یا در طراحی راکتور هدف حجم راکتور، نوع راکتور، زمان اقامت مواد در راکتور و… است.
و یا در طراحی برج تقطیر هدف تعیین سینی خوراک ظرفیت حرارتی ریبویلر و کندانسور و… است.
س- منظور از محاسبات ریاضی که در طراحی از آن استفاده می شود چیست ؟
در مهندسی شیمی پس از انتخاب سیستم باید حول آن موازنه بست، این موازنه می تواند موازنه جرم (جزئی و کلی)، موازنه انرژی ویا حتی موازنه ممنتم باشد، این کار معمولاً بر روی یک المان دیفرانسیلی انجام شده و نتیجه هریک از موازنه ها یک معادله دیفرانسیل است، پس از حل این معادله دیفرانسیل با استفاده از شرایط مرزی (یا معادلات دیفرانسیل که می توانند به صورت همزمان باشند) از طریق تحلیلی و یا عددی کمیتهای مورد نظر به دست آمده و تعیین می شوند. ویا فرمولی برای محاسبه آنها به دست می آید.
معادله دیفرانسیلی حاصل از موازنه حول یک المان دیفرانسیلی:
- موازنه ممنتم … = برای تعیین کمیت فشار P در نقطه با طول Z
- موازنه انرژی …= برای تعیین کمیت دما T در نقطه با طول Z
- موازنه جرم جزئی … = برای تعیین کمیت غلظت جزء A در نقطه با طول Z
- موازنه جرم کلی: همان قانون بقاء جرم است.


بسیاری از روابط و معادلات مهم در مهندسی شیمی با استفاده از این محاسبات به دست آمده اند.(قوانین پیوستگی و برنولی در مکانیک سیالات ،قانون فوریه در انتقال حرارت ،قانون فیک در انتقال جرم، قانون اول ترمودینامیک ، معادله عملکرد راکتور ها و… همگی از طریق این محاسبات به دست آمده اند) این محاسبات مبنای شبیه سازی های کامپیوتری هستند ونرم افزارهای شبیه ساز ریز و درشت، برنامه هایی کامپیوتری هستند که به دست همین مهندسین شیمی نوشته شده اند.در این برنامه های کامپیوتری ممکن است چندین معادله دیفرانسیل به صورت همزمان با استفاده از همان روشهایی که در درس « ریاضیات کاربردی در مهندسی شیمی » آموخته می شوند به صورت عددی حل شوند.
دروس مهندسی شیمی
•  حدود ۳۵ تا ۴۵ درصد از دروس دانشکده مهندسی شیمی با بقیه رشته های مهندسی یکسان است.
(۱۵% دروس عمومی،۲۰%دروس پایه(ریاضی و فیزیک)،۱۰% دروس مهندسی عمومی)
•  ۱۵ درصد از دروس مهندسی شیمی، مربوط به دانشکده شیمی است.
•  ۴۰ درصد از دروس مهندسی شیمی مربوط به دروس اصلی رشته(۲۵%) و اختصاصی و اختیاری مربوط به گرایش(۱۵%) است.
درس های مهندسی شیمی
درس های اصلی رشته مهندسی شیمی عبارتند از: موازنه ماده و انرژی ( آشنایی با مفاهیم مقدماتی مهندسی شیمی از جمله انتخاب سیستم و نوشتن موازنه حول آن )، ترمودینامیک (علم کار، انرژی و انتروپی )، مکانیک سیالات ( علمی که در مورد حرکت سیالات و اثر آن بر جامدات بحث می کند.)، انتقال حرارت، انتقال جرم (انتقال اجزاء موجود در مخلوطها و یا محلولها به منظورجداسازی آنها) ، سینتیک و طراحی راکتور، ریاضیات کاربردی در مهندسی شیمی(معرفی روشهای عددی وکامپیوتری حل مسائل مهندسی شیمی)،کنترل فرایندها، عملیات واحدهای صنعتی، واقتصاد وطراحی مهندسی .
گرایش های مهندسی شیمی : این رشته در مقطع کارشناسی دارای 8 گرایش به شرح زیر می باشد:
1- پالایش : دانش تبدیل نفت خام به فرآورده های نفتی.
2- پتروشیمی : دانش تبدیل شاخه ای از فرآورده های نفتی به فرآورده های غیرنفتی (از جمله پلیمرهای خام و دیگر محصولات پتروشیمی)
3- پلیمر : دانش تبدیل پلیمرهای خام (مثل PVC,PP,PE) به پلیمرهای صنعتی (مثل لاستیک، پلاستیک، چسب و رنگ و…)
4- صنایع گاز : دانش تبدیل گاز طبیعی به گاز قابل مصرف (شامل عملیات استخراج، پالایش، انتقال و…)
5- صنایع شیمیایی معدنی : دانش تبدیل مواد شیمیائی استخراج شده از معدن به محصولات شیمیایی معدنی (مثل محصولات ساختمانی(گچ ،سیمان ،کاشی و…)، اسیدها، بازها، نمکها، گازهای صنعتی (مثل کلر) و غیره
6- صنایع غذایی : دانش تبدیل مواد غذایی به محصولات غذایی مغذی تر وبا طعم بهتر.
7- طراحی فرآیندهای صنایع نفت : همانطور که از نام آن مشخص است در دروس اختصاصی واختیاری این گرایش باید مسائل مربوط به صنایع نفت مطرح شود.
8- بهره برداری از صنایع نفت: این گرایش با بقیه گرایشهای مهندسی شیمی تفاوتهای زیادی دارد بطوریکه می توان آن را رشته مستقلی دانست شامل دروسی مانند اکتشاف نفت، حفاری، مخازن هیدروکربنی وغیره است.
انتخاب گرایش ( «پلیمر» یا«پتروشیمی» کدامیک ؟) در دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی اصفهان رشته مهندسی شیمی در دو گرایش پلیمر وپتروشیمی ارائه می شود از آنجا که دروس اختصاصی و اختیاری گرایش پتروشیمی عمدتاً ادامه دروس اصلی دانشکده می باشند ( مثل انتقال حرارت2 ، عملیات واحد 2 ، طراحی راکتور هتروژن ) دانشجویانی این گرایش را انتخاب می کنند که می خواهند یک مهندس شیمی کامل باشند یعنی یک مهندس شیمی در همه زمینه ها. گرایش پلیمر مخصوص دانشجویانی است که می خواهند مهندسی باشند در دو زمینه. یعنی علاوه بر آشنایی با مهارتهای یک مهندس شیمی با مسائلی در زمینه شیمی پلیمرها و مهندسی پلیمر آشنا شوند.
 

• مهندسی شیمی چیست؟

مطلب قبلی: تاریخچه زمان پیمای مهندسی شیمی

مطلب بعدی: مهندسی چیست؟

کسب و کار خود را در دایرکتوری آرایشی بهداشتی به رایگان معرفی کنید
ثبت نام در دایرکتوری آرایشی بهداشتی
فرم ثبت نام


معادل انگلیسی اصطلاحات تخصصی این مطلب

1- استیک = Stick
Hair Color Sticks = استیک رنگ مو

color stick = استیک های رنگ مو، رنگ موهای استیکی، رنگ مو های قلمی، رنگ موهای ماژیکی 

Lipstick = رژ لب
محصول آرایشی رنگی که روی لب ها مالیده می شود
Makeup Sticks = قلم های آرایشی
محصولات آرایشی که به فرم استیک یا قلم هستند استیک، قلمی

lipsticks and lip glosses = رژ لب ها و برق لب ها 


تلفظ lipsticks and lip glosses ↓
2- مواد اولیه = Raw Materials
aminofunctional raw materials = مواد اولیه دارای گروه عاملی آمینی 
مواد اولیه 


تلفظ raw materials ↓
3- جزء = Component جزء
4- پوشش = Coverage پوشش

good coverage = پوشش خوب 

Gray hair coverage = پوشش سفیدی موها
5- مشک = Musk
6- قانون = Regulation
cosmetics regulations = قوانین و مقررات آرایشی بهداشتی

downregulation = کاهش

natural regulation = تنظیم طبیعی

osmoregulation = تنظیم تراوایی، اسمو رگولاسیون

Scalp hyperseborrhea regulation = تنظیم فعالیت بیش از حد غدد چربی پوست سر

Seborrhea regulation = تنظیم ترشح چربی توسط غدد چربی
قانون گذاری


تلفظ cosmetics regulations ↓


تلفظ regulation ↓
7- تازه = Fresh تازه

freshly isolated human keratinocyte = کراتینوسیت های تازه انسان 

Skin freshner = لوسیون شاداب کننده پوست 
8- انتقال حرارت = Heat Transfer انتقال حرارت
9- نرم = Loose
adherent and loose white flakes = پوسته های سفید نرم و چسبنده
شل، نرم

loose powder = پودرهای نرم
پودرهای آرایشی که به فرم نرم و پرس نشده عرضه می شوند. در مقابل پودرهای فشرده

تلفظ loose powder ↓
10- انتقال جرم = Mass Transfer انتقال جرم، یکی از پدیده های انتقال در مهندسی شیمی
11- فوری = Immediate فوری

immediate benefits = مزایای فوری

immediate lifting = لیفتینگ سریع
12- ماده اولیه = Raw Material
aminofunctional raw materials = مواد اولیه دارای گروه عاملی آمینی 
مواد اولیه 

raw material supplier = تأمین کننده ماده اولیه


تلفظ raw material supplier ↓


تلفظ raw materials ↓
13- پیوستگی = Cohesion چسبندگی، پیوستگی

corneocyte cohesion = چسبندگی کورنئوسیت ها

Corneocyte cohesion reinforcement = تقویت پیوستگی کورنئوسیت ها
14- مکانیک سیالات = Fluid Mechanics مکانیک سیالات، علمی که در آن اصول حرکت مایعات و گازها بررسی می شود. 
15- ماشین آلات = Machinery ماشین آلات


تلفظ machinery ↓
16- افرا = Maple
Red Maple, Acer rubrum = افرای قرمز، افرای مرداب، افرای شکر
17- شیمی = Chemistry شیمی 

organic chemistry = شیمی آلی 


تلفظ chemistry ↓


تلفظ organic chemistry ↓
18- مهندس = Engineer مهندس 


تلفظ engineer ↓
19- ازن = Ozone
Ozone, trioxygen, an inorganic molecule with the chemical formula O3 = ازن، تری اکسیژن 

photochemical smog, haze in the atmosphere accompanied by high levels of ozone and nitrogen oxides = مه دود فوتوشیمیایی، دودآلود شدن هوا به علت وجود ازن و اکسیدهای نیتروژن 

tropospheric ozone, Ozone that is a constituent of the troposphere. The troposphere extends from the Earth's surface to between 12 and 20 kilometers above sea level = ازن تروپوسفری، ازنی که در لایه تروپوسفر جو زمین قرار دارد. تروپوسفر آن قسمت از جو زمین است که از سطح زمین تا فاصله 12 و 20 کیلومتری بالای سطح دریا ادامه دارد.

secondary pollutants, A secondary pollutant is not directly emitted as such, but forms when other pollutants (primary pollutants) react in the atmosphere.Examples of a secondary pollutant include ozone, which is formed when hydrocarbons (HC) and nitrogen oxides (NOx) combine in the presence of sunlight; NO2, which is formed as NO combines with oxygen in the air; and acid rain, which is formed when sulfur dioxide or nitrogen oxides react with water. = آلاینده های ثانویه هوا که بر خلاف آلاینده های اولیه به شکل مستقیم وارد هوا نمی شوند. بلکه در اثر واکنش آلاینده های اولیه با عوامل دیگر ایجاد می شوند. از ازن تروپوسفری می توان به عنوان نمونه ای از آلاینده ثانویه نام برد. زیرا از واکنش هیدروکربن ها و اکسیدهای نیتروژن در حضور نور آفتاب ایجاد می شود. باران های اسیدی نمونه دیگری از آلاینده های ثانویه هستند. زیرا در اثر ترکیب اکسید گوگرد و اکسید نیتروژن با آب باران ایجاد می شوند. 


تلفظ ozone ↓


تلفظ tropospheric ozone ↓

مطلب فوق را در شبکه های اجتماعی زیر با دوستانتان به اشتراک بگذارید



درصورتی که این مطلب برای شما مفید است با کلیک روی لینک زیر آن را حمایت و توصیه کنید