Was ist ein chemischer Prozess?
Ein chemischer Prozess ist jede Labor- oder Industrietätigkeit, bei der Produkte chemisch miteinander zu neuen Produkten umgesetzt werden. Die Reaktionen verändern die Struktur der Produktmoleküle, anstatt sie in einem Mischprozess zu addieren. Diese Aktivitäten können zu Gemischen führen, bei einem oder mehreren der umgesetzten Stoffe ist jedoch eine chemische Veränderung aufgetreten.
Prozessdesigns beinhalten häufig den Aufbau größerer Moleküle aus kleineren Molekülen, die sich in Rohstoffen befinden. Einige Reaktionen können größere Moleküle aufbrechen und auf unterschiedliche Weise neu anordnen, um ein Endprodukt zu erhalten. Es können mehrere Reaktionen erforderlich sein, um ein gewünschtes Molekül herzustellen, und sie können zusätzliche Rohmaterialien oder Änderungen der Temperatur oder des Drucks umfassen, um die Bildung verschiedener Produkte zu bewirken. Ein Prozess kann ein einzelner Reaktionsschritt oder ein industrieller Vorgang sein, bei dem fertige chemische Produkte in großem Maßstab hergestellt werden.
Chemikalien werden zunächst in Laborgeräten hergestellt, um sowohl die erforderlichen Schritte zu bestätigen als auch die Reaktionstemperaturen und -drücke zu optimieren, die häufig für das Auftreten der Reaktionen erforderlich sind. Viele industrielle chemische Prozesse finden bei hohen Temperaturen und / oder Drücken statt, aber seltener können die Reaktionen bei sehr niedrigen Drücken oder im Vakuum oder bei sehr niedrigen Temperaturen stattfinden.
Katalysatoren können verwendet werden, um die chemische Reaktion beim Entwurf eines chemischen Prozesses zu unterstützen. Hierbei handelt es sich um Produkte, die die Reaktion beschleunigen oder beschleunigen, das gewünschte Endprodukt stärker als andere Nebenprodukte produzieren oder in einigen Fällen Reaktionen bei niedrigeren Temperaturen oder Drücken zulassen, um die Kosten zu senken. Hochdruck- oder Temperaturreaktionsgefäße können teuer in der Herstellung sein, daher kann ein Katalysator bei der Auslegung von Chemieanlagen wichtig sein.
Das Testen in Pilotanlagen oder im kleinen Maßstab kann der nächste Schritt bei der Prozessgestaltung sein. Reaktionszeiten, Temperaturen und Drücke müssen überprüft und optimiert werden, um die richtigen Chemikalien zu produzieren und Abfallstoffe zu reduzieren. Die Produkte müssen in zusätzlichen Schritten abgetrennt und gereinigt werden, und es können zusätzliche Reaktionen erforderlich sein, bevor ein Endprodukt hergestellt wird. Es müssen Abfallmaterialien ermittelt und Wege gefunden werden, diese zu neutralisieren oder zu entsorgen, um Umweltprobleme zu minimieren. Die Erprobung von Pilotanlagen ist wichtig, da einige Labortests bei größeren Geräten nicht ordnungsgemäß funktionieren und möglicherweise Änderungen an der Konstruktion erforderlich sind, bevor eine Anlage in Originalgröße gebaut wird.
Ein industrieller Chemieprozess im großen Maßstab kann Jahre dauern, was mit hohen Kosten verbunden ist. Daher wird darauf geachtet, alle Anforderungen an die Geräte- und Prozesskontrolle vor Baubeginn zu überprüfen. Chemiefabriken benötigen eine Rohstoffversorgung per Bahn oder LKW, Tanks für Flüssigkeiten, Zylinder oder Hochdruckbehälter für Gase sowie Lagerflächen für Säcke oder Fässer. Zur Herstellung der rohen oder ungereinigten Endprodukte werden Reaktionstanks oder -türme benötigt, und alle Rohrleitungen, elektrischen und instrumentellen Einrichtungen müssen so ausgelegt sein, dass alle Teile des Prozesses miteinander verbunden sind. Chemische Prozesskonzepte beinhalten Methoden zur Trennung und Wiederverwertung nicht verwendeter Rohstoffe, um Abfall und Betriebskosten zu reduzieren.
Wenn die fertigen Produkte gereinigt und vom chemischen Prozessstrom getrennt wurden, kann eine Lagerung erforderlich sein, bis sie an Kunden versendet werden. Dies kann zusätzliche Tanks für Flüssigkeiten, Flaschen für Gase und Lagerbehälter für Fässer oder Beutel umfassen. Einige Produkte haben möglicherweise bestimmte Temperaturen oder Lagerbedingungen, um die Qualität zu erhalten und Sicherheitsprobleme zu vermeiden. Ein Hersteller verfügt möglicherweise über Lastkraftwagen oder Kesselwagen, um Großmengen an Kunden zu versenden. Diese Flotten können Eigentum oder Leasing sein.
Jede Reaktion in einem chemischen Prozess ist ein Schritt, und viele können in einer komplexen Kette von Ereignissen zusammengefasst werden, die als Chemiefabrik bezeichnet wird. Chemische Verfahrenstechniker und Anlagendesigner prüfen sorgfältig das Zusammenspiel aller Schritte, um einen effizienten Betrieb zu gewährleisten. Produktqualität, Energieeffizienz und Abfallminimierung werden bei der Prozessgestaltung sorgfältig berücksichtigt und sind entscheidend für einen rentablen chemischen Betrieb.