¿Qué es la ingeniería de procesos químicos?
La ingeniería de procesos químicos es la práctica de estudiar, diseñar y / o analizar los medios por los cuales los materiales se producen a través del control de reacciones químicas. Materiales como cerveza, gasolina, pintura, detergentes, productos farmacéuticos y vidrio se fabrican utilizando ingeniería de procesos químicos en condiciones controladas para crear productos consistentes y de alta calidad. Los medios por los cuales se hacen estos materiales consisten en varios pasos individuales, cada uno llamado proceso. Durante cada proceso, los reactivos se combinan, disocian, separan o cambian para formar productos, el resultado deseado y los subproductos que pueden ser útiles o no. Un ingeniero de procesos químicos debe controlar las condiciones de cada paso para limitar las reacciones no útiles y promover las reacciones deseadas.
Instalaciones como instalaciones petroquímicas, plantas de tratamiento de aguas residuales, panaderías comerciales, plantas de energía nuclear y fábricas de pasta de dientes fueron diseñadas por un equipo de ingenieros de procesos químicos. Estas personas utilizan las habilidades adquiridas a través de cursos universitarios y de posgrado en transferencia de calor, transferencia de masa, dinámica de fluidos, control de procesos, ingeniería de reacción y economía de la ingeniería, entre muchos otros, para diseñar una planta que produzca un material que se pueda vender en orden para rendir un retorno a los inversores. La ingeniería de procesos químicos tiene el objetivo de diseñar una planta que genere un buen producto y un buen beneficio.
Cada fábrica de productos químicos está diseñada individualmente y es una creación única, incluso si el proceso se entiende bien. Las variaciones locales en cosas como el suministro de calidad del agua, las descargas permitidas y los costos de transporte pueden influir en el diseño de una planta que se construyó previamente en otra ubicación. Los pasos individuales del proceso pueden conocerse en diferentes grados. Al ampliar el proceso desde una escala de laboratorio o una planta piloto, pequeñas variaciones en la concentración o temperatura u otros parámetros operativos que ni siquiera se observaron a pequeña escala pueden causar reacciones imprevistas y no deseadas a mayor escala que deben mitigarse.
La ingeniería de procesos químicos generalmente ofrece dos opciones para cada paso del proceso. El primero es el procesamiento por lotes en un tanque de algún tipo, y el segundo es el procesamiento de flujo de tapón en el que el reactivo fluye a través de tubos de cierta naturaleza y reacciona a lo largo del reactor. Cada uno tiene sus ventajas y desventajas, y la mayoría de los procesos usan una combinación de los dos.
Durante su educación, los ingenieros químicos están expuestos a una serie de reacciones y procesos estándar. En general, un proceso químico consistirá en pasos preparatorios de los reactivos individuales; los pasos de las reacciones, que pueden incluir la introducción de un catalizador, la reunión de los reactivos o un cambio en las condiciones de los reactivos; los pasos de separación y purificación para crear material de cierta calidad; y finalmente, el tratamiento y la descarga de los flujos de residuos y la energía a los estándares ambientales. La ingeniería de procesos bioquímicos es la última especialidad de este campo en el que los sistemas biológicos vivos, a menudo bacterias, se utilizan para fabricar productos. Aunque este proceso ciertamente no es nuevo, como demuestran las cervecerías y las fábricas de queso, los avances en ingeniería genética y microbiología han creado nuevas vías para que los ingenieros de procesos químicos sigan.