Hvad er en kemisk proces?
En kemisk proces er enhver laboratorie- eller industriaktivitet, hvor produkter reageres kemisk med hinanden for at danne nye produkter. Reaktionerne ændrer strukturen af produktmolekylerne i stedet for at tilsætte dem sammen i en blandingsproces. Blandinger kan være resultatet af disse aktiviteter, men en kemisk ændring har fundet sted i et eller flere af de reagerede materialer.
Procesdesign involverer ofte bygning af større molekyler fra mindre molekyler, der findes i råmaterialer. Nogle reaktioner kan bryde større molekyler og omorganisere dem på forskellige måder for at producere et slutprodukt. Flere reaktioner kan være nødvendige for at producere et ønsket molekyle og kan omfatte yderligere råmaterialer eller ændringer i temperatur eller tryk for at forårsage, at der dannes forskellige produkter. En proces kan være et enkelt reaktionstrin eller en industriel operation, der skaber færdige kemiske produkter i stor skala.
Kemikalier produceres først i laboratorieudstyr, både for at bekræfte de nødvendige trin og for at finjustere de reaktionstemperaturer og -tryk, der ofte kræves for at reaktionerne skal finde sted. Mange industrielle kemiske processer forekommer ved høje temperaturer og / eller tryk, men sjældnere kan reaktionerne forekomme ved meget lave tryk eller i et vakuum eller ved meget lave temperaturer.
Katalysatorer kan bruges til at hjælpe den kemiske reaktion, når man designer en kemisk proces. Dette er produkter, der fremskynder eller accelererer reaktionen, gør mere af det ønskede slutprodukt i forhold til andre biprodukter, eller i nogle tilfælde tillader reaktionerne at optræde ved lavere temperaturer eller tryk for at reducere omkostningerne. Reaktionsbeholdere med højt tryk eller temperatur kan være dyre at fremstille, så en katalysator kan være vigtig, når man designer kemiske anlæg.
Testning i pilotanlæg eller i mindre skala kan være det næste trin i procesdesign. Reaktionstider, temperaturer og tryk skal gennemgås og optimeres for at producere de rigtige kemikalier og reducere affaldsmaterialer. Produkter skal adskilles og oprenses i yderligere trin, og der kan være behov for yderligere reaktioner, inden der fremstilles et slutprodukt. Affaldsmaterialer skal bestemmes og finde måder at neutralisere eller bortskaffe dem for at minimere miljøspørgsmål. Pilotanlægstestning er vigtig, fordi nogle laboratorietest ikke fungerer korrekt, når de køres i større udstyr, og der kan være behov for ændringer i designet, før et anlæg i fuld skala bygges.
En industriel kemisk proces i fuld skala kan tage år at bygge med store omkostninger, så man sørger for at verificere alt udstyr og proceskontrolkrav, inden konstruktionen begynder. Kemiske anlæg kræver levering af råmaterialer med tog eller lastbil ved hjælp af tanke til væsker, cylindre eller højtryksbeholdere til gasser og lagerplads til poser eller trommer. Reaktionstanke eller tårne er nødvendige for at fremstille de rå eller urensede færdige produkter, og al rør, elektrisk og instrumentering skal være designet til at forbinde alle dele af processen. Kemiske procesdesign inkluderer metoder til at adskille og genbruge ubrugte råmaterialer tilbage til fronten af processen for at reducere affald og driftsomkostninger.
Når de færdige produkter er renset og adskilt fra den kemiske processtrøm, kan det være nødvendigt med opbevaring, indtil de sendes til kunderne. Dette kan omfatte yderligere tanke til væsker, cylindre til gasser og oplagring til trommer eller poser, og nogle produkter kan have specifikke temperaturer eller opbevaringsbetingelser for at opretholde kvalitet og undgå sikkerhedsmæssige problemer. En producent kan have lastbiler eller tankbiler til rådighed for at sende bulkmængder til kunder, og disse flåder kan ejes eller lejes.
Hver reaktion i en kemisk proces er et trin, og mange kan kombineres i en kompleks kæde af begivenheder kaldet et kemisk anlæg. Kemiske procesingeniører og plantedesignere overvejer omhyggeligt samspillet mellem alle trin for at skabe en effektiv operation. Produktkvalitet, energieffektivitet og minimering af affald overvejes alle nøje i procesdesign og er kritiske for at producere en rentabel kemisk operation.