Qu'est-ce qu'un processus chimique?
Un processus chimique est un laboratoire ou une activité industrielle où les produits sont chimiquement mis en réaction pour former de nouveaux produits. Les réactions modifient la structure des molécules du produit, plutôt que de les additionner dans un processus de mélange. Des mélanges peuvent résulter de ces activités, mais un ou plusieurs des matériaux ayant réagi ont subi une modification chimique.
La conception des processus implique souvent la construction de molécules plus grosses à partir de molécules plus petites présentes dans les matières premières. Certaines réactions peuvent casser des molécules plus grosses et les réorganiser de différentes manières pour produire un produit final. Plusieurs réactions peuvent être nécessaires pour produire une molécule souhaitée, et peuvent inclure des matières premières supplémentaires ou des changements de température ou de pression entraînant la formation de produits différents. Un processus peut être une seule étape de réaction ou une opération industrielle créant des produits chimiques finis à grande échelle.
Les produits chimiques sont d'abord fabriqués dans des équipements de laboratoire, à la fois pour confirmer les étapes nécessaires et pour ajuster les températures et pressions de réaction souvent nécessaires au bon déroulement des réactions. De nombreux processus chimiques industriels se produisent à des températures et / ou des pressions élevées, mais moins souvent, les réactions peuvent se produire à des pressions très basses ou dans le vide ou à des températures très basses.
Des catalyseurs peuvent être utilisés pour faciliter la réaction chimique lors de la conception d'un processus chimique. Ce sont des produits qui accélèrent ou accélèrent la réaction, produisent davantage du produit final souhaité par rapport à d’autres sous-produits, ou dans certains cas permettent aux réactions de se produire à des températures ou pressions plus basses afin de réduire les coûts. La fabrication de récipients de réaction à haute pression ou à haute température peut être coûteuse, aussi un catalyseur peut-il être important lors de la conception d'installations chimiques.
Les essais dans des installations pilotes ou à petite échelle peuvent constituer l'étape suivante de la conception du processus. Les temps de réaction, les températures et les pressions doivent être revus et optimisés pour produire les bons produits chimiques et réduire les déchets. Les produits doivent être séparés et purifiés au cours d'étapes supplémentaires, et des réactions supplémentaires peuvent être nécessaires avant la fabrication du produit final. Les déchets doivent être identifiés et trouver des moyens de les neutraliser ou de les éliminer afin de minimiser les problèmes environnementaux. Il est important de tester les installations pilotes car certains tests de laboratoire ne fonctionnent pas correctement avec des équipements plus volumineux et il peut être nécessaire de modifier la conception avant la construction d'une installation à grande échelle.
Un processus de traitement chimique industriel à grande échelle peut prendre des années et coûter très cher. Nous veillons donc à vérifier toutes les exigences de l'équipement et du contrôle des processus avant le début des travaux de construction. Les usines de produits chimiques nécessitent un approvisionnement en matières premières par train ou par camion, utilisant des réservoirs pour les liquides, des bouteilles ou des réservoirs haute pression pour les gaz, ainsi qu'un espace de stockage pour les sacs ou les fûts. Des réservoirs ou des tours de réaction sont nécessaires pour produire les produits finis bruts ou non purifiés, et toute la tuyauterie, l'électricité et les instruments doivent être conçus pour relier toutes les parties du processus. La conception des processus chimiques comprend des méthodes pour séparer et recycler les matières premières non utilisées au début du processus afin de réduire les déchets et les coûts d'exploitation.
Une fois les produits finis purifiés et séparés du processus de traitement chimique, il peut être nécessaire de les stocker jusqu'à leur expédition aux clients. Cela peut comprendre des réservoirs supplémentaires pour les liquides, des bouteilles de gaz et des magasins pour des fûts ou des sacs. Certains produits peuvent avoir des températures ou des conditions de stockage spécifiques pour maintenir la qualité et éviter les problèmes de sécurité. Un fabricant peut avoir des camions ou des wagons-citernes disponibles pour expédier des quantités en vrac à des clients. Ces flottes peuvent être possédées ou louées.
Chaque réaction dans un processus chimique est une étape, et beaucoup peuvent être combinées dans une chaîne complexe d’événements appelée usine chimique. Les ingénieurs en procédés chimiques et les concepteurs d’usines considèrent soigneusement l’interaction de toutes les étapes pour créer une opération efficace. La qualité des produits, l'efficacité énergétique et la réduction des déchets font tous l'objet d'une attention particulière dans la conception des processus et sont essentiels pour la rentabilité des activités chimiques.