Che cos'è un processo chimico?

Un processo chimico è qualsiasi laboratorio o attività industriale in cui i prodotti vengono chimicamente reagiti tra loro per formare nuovi prodotti. Le reazioni cambiano la struttura delle molecole del prodotto, piuttosto che sommarle in un processo di miscelazione. Da queste attività possono derivare miscele, ma si è verificato un cambiamento chimico in uno o più materiali reagiti.

I progetti di processo spesso implicano la costruzione di molecole più grandi a partire da molecole più piccole presenti nelle materie prime. Alcune reazioni possono rompere le molecole più grandi e riorganizzarle in diversi modi per produrre un prodotto finale. Potrebbero essere necessarie reazioni multiple per produrre una molecola desiderata e possono includere materie prime aggiuntive o cambiamenti di temperatura o pressione per causare la formazione di prodotti diversi. Un processo può essere una singola fase di reazione o un'operazione industriale che crea prodotti chimici finiti su larga scala.

I prodotti chimici vengono inizialmente prodotti in apparecchiature su scala di laboratorio, sia per confermare le fasi necessarie sia per mettere a punto le temperature e le pressioni di reazione spesso necessarie affinché si verifichino le reazioni. Molti processi chimici industriali avvengono a temperature e / o pressioni elevate, ma meno spesso, le reazioni possono verificarsi a pressioni molto basse o nel vuoto o a temperature molto basse.

I catalizzatori possono essere utilizzati per favorire la reazione chimica durante la progettazione di un processo chimico. Si tratta di prodotti che accelerano o accelerano la reazione, producono più del prodotto finale desiderato rispetto ad altri sottoprodotti o in alcuni casi consentono che le reazioni si verifichino a temperature o pressioni più basse per ridurre i costi. I recipienti di reazione ad alta pressione o temperatura possono essere costosi da produrre, quindi un catalizzatore può essere importante durante la progettazione di impianti chimici.

I test in impianti pilota, o su piccola scala, potrebbero essere il passo successivo nella progettazione del processo. I tempi di reazione, le temperature e le pressioni devono essere rivisti e ottimizzati per produrre i prodotti chimici corretti e ridurre i materiali di scarto. I prodotti devono essere separati e purificati in fasi aggiuntive e potrebbero essere necessarie ulteriori reazioni prima di realizzare un prodotto finale. I materiali di scarto devono essere determinati e trovare modi per neutralizzarli o smaltirli per ridurre al minimo i problemi ambientali. I test sugli impianti pilota sono importanti, poiché alcuni test di laboratorio non funzionano correttamente quando vengono eseguiti in apparecchiature più grandi e potrebbero essere necessari cambiamenti nella progettazione prima della costruzione di un impianto su vasta scala.

Un processo chimico industriale su vasta scala può richiedere anni per essere costruito a spese elevate, quindi è necessario verificare tutti i requisiti di controllo delle apparecchiature e dei processi prima dell'inizio della costruzione. Gli impianti chimici richiedono la fornitura di materie prime in treno o camion, utilizzando serbatoi per liquidi, bombole o recipienti ad alta pressione per gas e spazio di magazzino per sacchi o fusti. Serbatoi o torri di reazione sono necessari per la produzione di prodotti finiti grezzi o non purificati e tutte le tubazioni, elettriche e strumentazione devono essere progettate per collegare tutte le parti del processo. I progetti di processi chimici includono metodi per separare e riciclare le materie prime inutilizzate nella parte anteriore del processo per ridurre gli sprechi e i costi operativi.

Quando i prodotti finiti sono stati purificati e separati dal flusso del processo chimico, potrebbe essere necessario conservarli fino alla loro spedizione ai clienti. Ciò può includere serbatoi aggiuntivi per liquidi, bombole per gas e deposito per fusti o sacchi e alcuni prodotti possono avere temperature o condizioni di conservazione specifiche per mantenere la qualità ed evitare problemi di sicurezza. Un produttore può disporre di camion o vagoni cisterna disponibili per spedire quantità all'ingrosso ai clienti e queste flotte possono essere possedute o noleggiate.

Ogni reazione in un processo chimico è un passo e molti possono essere combinati in una complessa catena di eventi chiamata pianta chimica. Gli ingegneri dei processi chimici e i progettisti di impianti considerano attentamente l'interazione di tutte le fasi per creare un'operazione efficiente. La qualità del prodotto, l'efficienza energetica e la riduzione al minimo degli sprechi sono tutti attentamente considerati nella progettazione del processo e sono fondamentali per produrre un'operazione chimica redditizia.