Hva er en kjemisk prosess?
En kjemisk prosess er enhver laboratorie- eller industriell aktivitet der produkter reageres kjemisk med hverandre for å danne nye produkter. Reaksjonene endrer strukturen til produktmolekylene, i stedet for å legge dem sammen i en blandingsprosess. Blandinger kan være et resultat av disse aktivitetene, men en kjemisk endring har skjedd i ett eller flere av de reagerte materialene.
Prosessdesign involverer ofte å bygge større molekyler fra mindre molekyler som finnes i råvarer. Noen reaksjoner kan bryte større molekyler og omorganisere dem på forskjellige måter for å produsere et sluttprodukt. Flere reaksjoner kan være nødvendige for å produsere et ønsket molekyl, og kan inkludere ytterligere råmaterialer eller endringer i temperatur eller trykk for å forårsake at forskjellige produkter dannes. En prosess kan være et enkelt reaksjonstrinn, eller en industriell operasjon som lager ferdige kjemiske produkter i stor skala.
Kjemikalier produseres først i laboratorieskalautstyr, både for å bekrefte de nødvendige trinnene og for å finjustere reaksjonstemperaturene og trykket som ofte kreves for at reaksjonene skal skje. Mange industrielle kjemiske prosesser skjer ved høye temperaturer og / eller trykk, men sjeldnere kan reaksjonene forekomme ved veldig lave trykk eller i et vakuum, eller ved svært lave temperaturer.
Katalysatorer kan brukes for å hjelpe den kjemiske reaksjonen ved utforming av en kjemisk prosess. Dette er produkter som fremskynder eller akselererer reaksjonen, lager mer av det ønskede sluttproduktet kontra andre biprodukter, eller i noen tilfeller lar reaksjonene skje ved lavere temperaturer eller trykk for å redusere kostnadene. Reaksjonskar med høyt trykk eller temperatur kan være kostbare å produsere, så en katalysator kan være viktig når du utformer kjemiske anlegg.
Testing i pilotanlegg, eller i liten skala, kan være det neste trinnet i prosessdesign. Reaksjonstider, temperaturer og trykk må gjennomgås og optimaliseres for å produsere riktige kjemikalier og redusere avfallsstoffer. Produktene må skilles og renses i ytterligere trinn, og det kan være behov for ytterligere reaksjoner før et sluttprodukt er laget. Avfallsstoffer må bestemmes, og finne måter å nøytralisere eller kaste dem for å minimere miljøspørsmål. Pilotanleggstesting er viktig, fordi noen laboratorietester ikke fungerer korrekt når de kjøres i større utstyr, og det kan være behov for endringer i prosjekteringen før et fullskala anlegg blir bygget.
En fullskala industriell kjemisk prosess kan ta år å bygge for store utgifter, så det blir ivaretatt å verifisere alt utstyr og prosesskontrollskrav før byggingen begynner. Kjemiske anlegg krever råstoffforsyning med tog eller lastebil, ved bruk av tanker for væsker, sylindere eller høytrykksbeholdere for gasser, og lagerplass for poser eller trommer. Reaksjonstanker eller tårn er nødvendig for å produsere de rå eller uprenerte ferdige produktene, og all rør, elektrisk og instrumentering må være utformet for å koble sammen alle deler av prosessen. Kjemiske prosessutforminger inkluderer metoder for å skille og resirkulere ubrukte råvarer tilbake til fronten av prosessen for å redusere avfall og driftskostnader.
Når de ferdige produktene er renset og separert fra den kjemiske prosessstrømmen, kan det være behov for lagring til de sendes til kundene. Dette kan inkludere tilleggstanker for væsker, sylindere for gasser og lagerhold for trommer eller poser, og noen produkter kan ha spesifikke temperaturer eller lagringsforhold for å opprettholde kvalitet og unngå sikkerhetsproblemer. En produsent kan ha lastebiler eller tankbiler tilgjengelig for å sende bulkmengder til kunder, og disse flåtene kan eies eller leies.
Hver reaksjon i en kjemisk prosess er ett trinn, og mange kan kombineres i en kompleks kjede av hendelser som kalles et kjemisk anlegg. Kjemiske prosessingeniører og anleggsdesignere vurder nøye samspillet mellom alle trinn for å skape en effektiv drift. Produktkvalitet, energieffektivitet og minimering av avfall vurderes nøye i prosessdesign og er avgjørende for å produsere en lønnsom kjemisk drift.