Che cos'è l'ingegneria dei processi chimici?
L'ingegneria dei processi chimici è la pratica di studio, progettazione e / o analisi dei mezzi con cui i materiali vengono prodotti attraverso il controllo delle reazioni chimiche. Materiali come birra, benzina, vernici, detergenti, prodotti farmaceutici e vetro sono tutti realizzati utilizzando ingegneria di processo chimica in condizioni controllate per creare prodotti costanti e di alta qualità. I mezzi con cui vengono realizzati questi materiali sono costituiti da diversi passaggi individuali, ciascuno chiamato un processo. Durante ogni processo, i reagenti combinano, si dissociano, separano o altrimenti cambiano per formare prodotti, il risultato desiderato e sottoprodotti che potrebbero essere o non essere utili. Un ingegnere di processo chimico deve controllare le condizioni di ogni passaggio per limitare le reazioni non utili e promuovere le reazioni desiderate.
Strutture come impianti petrolchimici, impianti di trattamento delle acque reflue, panetterie commerciali, centrali nucleari e fabbriche di dentifrici sono state progettate da un team di ingegneri di processo chimico. Queste persone utilizzano le competenze acquisite attraverso corsi universitari e di livello universitario in trasferimento di calore, trasferimento di massa, fluidodinamica, controllo dei processi, ingegneria della reazione ed economia dell'ingegneria, tra molti altri, per progettare un impianto che produrrà un materiale che può essere venduto per per dare un ritorno agli investitori. L'ingegneria dei processi chimici ha l'obiettivo di progettare un impianto che produca un buon prodotto e un buon profitto.
Ogni stabilimento chimico è progettato individualmente ed è una creazione unica, anche se il processo è ben compreso. Le variazioni locali in cose come la fornitura di qualità dell'acqua, gli scarichi consentiti e i costi di trasporto possono influenzare la progettazione di un impianto che era stato precedentemente costruito in un'altra posizione. Le singole fasi del processo potrebbero essere note a diversi livelli. Nel ridimensionare il processo da una scala di laboratorio o da un impianto pilota, piccole variazioni di concentrazione o temperatura o altri parametri operativi che non sono stati nemmeno osservati su scala ridotta possono causare reazioni impreviste e indesiderate su scala più ampia che devono essere mitigate.
L'ingegneria dei processi chimici offre in genere due scelte per ogni fase del processo. Il primo è l'elaborazione batch in un serbatoio di qualche tipo, e il secondo è l'elaborazione plug-flow in cui il reagente scorre attraverso tubi di una certa natura e reagisce lungo la lunghezza del reattore. Ognuno ha i suoi vantaggi e svantaggi e la maggior parte dei processi utilizza una combinazione dei due.
Durante la loro formazione, gli ingegneri chimici sono esposti a una serie di reazioni e processi standard. In generale, un processo chimico consisterà in fasi preparatorie dei singoli reagenti; le fasi delle reazioni, che potrebbero includere l'introduzione di un catalizzatore, il raggruppamento dei reagenti o un cambiamento delle condizioni dei reagenti; le fasi di separazione e purificazione per creare materiale di una certa qualità; e, infine, il trattamento e lo scarico dei flussi di rifiuti e dell'energia secondo gli standard ambientali. L'ingegneria di processo biochimica è l'ultima specialità di questo campo in cui i sistemi biologici viventi - spesso batteri - vengono utilizzati per produrre prodotti. Sebbene questo processo non sia certamente nuovo, come dimostrano le fabbriche di birra e caseifici, i progressi nell'ingegneria genetica e nella microbiologia hanno creato nuove strade che gli ingegneri del processo chimico devono perseguire.