Was ist chemische Verfahrenstechnik?
Unter chemischer Verfahrenstechnik versteht man das Studieren, Entwerfen und / oder Analysieren der Mittel, mit denen Materialien unter Kontrolle chemischer Reaktionen hergestellt werden. Materialien wie Bier, Benzin, Farbe, Waschmittel, Arzneimittel und Glas werden unter kontrollierten Bedingungen in chemischer Verfahrenstechnik hergestellt, um gleichbleibend hochwertige Produkte herzustellen. Die Mittel, mit denen diese Materialien hergestellt werden, bestehen aus mehreren Einzelschritten, die jeweils als Prozess bezeichnet werden. Während jedes Prozesses kombinieren, dissoziieren, trennen oder verändern sich die Reaktanten auf andere Weise, um Produkte, das gewünschte Ergebnis und Nebenprodukte zu bilden, die möglicherweise nützlich sind oder nicht. Ein chemischer Verfahrenstechniker muss die Bedingungen jedes Schritts kontrollieren, um nicht nützliche Reaktionen zu begrenzen und gewünschte Reaktionen zu fördern.
Einrichtungen wie petrochemische Anlagen, Abwasserbehandlungsanlagen, gewerbliche Bäckereien, Kernkraftwerke und Zahnpastafabriken wurden von einem Team chemischer Verfahrenstechniker entworfen. Diese Menschen nutzen die Fähigkeiten, die sie in Kursen für Hochschulabsolventen in den Bereichen Wärmeübertragung, Stofftransfer, Fluiddynamik, Prozesskontrolle, Reaktionstechnik und technische Ökonomie erworben haben, um unter anderem eine Anlage zu entwerfen, in der ein Material hergestellt wird, das in der Reihenfolge verkauft werden kann eine Rendite für die Anleger zu erbringen. Die chemische Verfahrenstechnik hat das Ziel, eine Anlage zu konzipieren, die sowohl ein gutes Produkt als auch einen guten Gewinn erzielt.
Jede chemische Fabrik wird individuell entworfen und ist eine einzigartige Kreation, auch wenn der Prozess gut verstanden wird. Lokale Schwankungen in Bezug auf die Wasserqualität, die zulässigen Einleitungen und die Transportkosten können sich auf die Auslegung einer Anlage auswirken, die zuvor an einem anderen Standort errichtet wurde. Die einzelnen Verfahrensschritte sind möglicherweise in unterschiedlichem Maße bekannt. Bei der Vergrößerung des Prozesses von einem Labormaßstab oder einer Pilotanlage können kleine Schwankungen der Konzentration oder der Temperatur oder anderer Betriebsparameter, die nicht einmal im kleinen Maßstab beobachtet wurden, unvorhergesehene und unerwünschte Reaktionen im größeren Maßstab hervorrufen, die gemindert werden müssen.
Die chemische Verfahrenstechnik bietet typischerweise zwei Möglichkeiten für jeden Verfahrensschritt. Die erste ist die Chargenverarbeitung in einem Tank, und die zweite ist die Plug-Flow-Verarbeitung, bei der der Reaktant durch Rohre bestimmter Art fließt und entlang der Länge des Reaktors reagiert. Jedes hat seine Vor- und Nachteile, und die meisten Prozesse verwenden eine Kombination aus beiden.
Während ihrer Ausbildung sind Chemieingenieure einer Reihe von Standardreaktionen und -prozessen ausgesetzt. Im Allgemeinen besteht ein chemischer Prozess aus Vorbereitungsschritten der einzelnen Reaktanten; die Reaktionsschritte, die die Einführung eines Katalysators, das Zusammenbringen der Reaktanten oder eine Änderung der Bedingungen der Reaktanten umfassen können; die Trennungs- und Reinigungsschritte, um Material einer bestimmten Qualität zu erzeugen; und schließlich die Behandlung und Einleitung von Abfallströmen und Energie gemäß Umweltstandards. Die biochemische Verfahrenstechnik ist die neueste Spezialität in diesem Bereich, in dem lebende biologische Systeme - häufig Bakterien - zur Herstellung von Produkten verwendet werden. Obwohl dieses Verfahren keineswegs neu ist, wie Brauereien und Käsereien belegen, haben Fortschritte in der Gentechnik und Mikrobiologie neue Wege für Chemieingenieure eröffnet.