Vad är en kemisk process?
En kemisk process är varje laboratorie- eller industriaktivitet där produkter reageras kemiskt med varandra för att bilda nya produkter. Reaktionerna förändrar produktmolekylernas struktur snarare än att tillsätta dem i en blandningsprocess. Blandningar kan vara resultatet av dessa aktiviteter, men en kemisk förändring har inträffat i ett eller flera av de reagerade materialen.
Processdesign innebär ofta att bygga större molekyler från mindre molekyler som finns i råmaterial. Vissa reaktioner kan bryta större molekyler och ordna dem på olika sätt för att producera en slutprodukt. Flera reaktioner kan krävas för att producera en önskad molekyl och kan inkludera ytterligare råmaterial eller förändringar i temperatur eller tryck för att få olika produkter att bildas. En process kan vara ett enda reaktionssteg eller en industriell operation som skapar färdiga kemiska produkter i stor skala.
Kemikalier produceras först i laboratorieskalautrustning, både för att bekräfta nödvändiga steg och för att finjustera reaktionstemperaturerna och trycket som ofta krävs för att reaktionerna ska ske. Många industriella kemiska processer förekommer vid höga temperaturer och / eller tryck, men mindre ofta kan reaktionerna inträffa vid mycket låga tryck eller i ett vakuum eller vid mycket låga temperaturer.
Katalysatorer kan användas för att underlätta den kemiska reaktionen vid utformning av en kemisk process. Detta är produkter som påskyndar eller påskyndar reaktionen, gör mer av den önskade slutprodukten jämfört med andra biprodukter, eller i vissa fall tillåter reaktionerna att ske vid lägre temperaturer eller tryck för att sänka kostnaderna. Reaktionsbehållare med högt tryck eller temperatur kan vara dyra att tillverka, så en katalysator kan vara viktig när man utformar kemiska anläggningar.
Testning i pilotanläggning, eller småskaliga operationer, kan vara nästa steg i processdesign. Reaktionstider, temperaturer och tryck måste ses över och optimeras för att producera rätt kemikalier och minska avfallsmaterial. Produkter måste separeras och renas i ytterligare steg och ytterligare reaktioner kan behövas innan en slutprodukt tillverkas. Avfallsmaterial måste bestämmas och hitta sätt att neutralisera eller bortskaffa dem för att minimera miljöfrågor. Testning av pilotanläggningar är viktigt eftersom vissa laboratorietester inte fungerar korrekt när de körs i större utrustning, och det kan behövas förändringar i konstruktionen innan en anläggning i full skala byggs.
En fullskalig industriell kemisk process kan ta flera år att bygga till stora kostnader, så man måste kontrollera alla krav på utrustning och processkontroll innan konstruktionen påbörjas. Kemiska anläggningar kräver råvaruförsörjning med tåg eller lastbil, med tankar för vätskor, cylindrar eller högtryckskärl för gaser och lagerutrymme för påsar eller trummor. Reaktionstankar eller torn behövs för att producera råa eller orenade färdiga produkter, och alla rörledningar, elektriska apparater och instrument måste vara utformade för att ansluta alla delar av processen. Kemiska processkonstruktioner inkluderar metoder för att separera och återanvända oanvända råvaror tillbaka till framsidan av processen för att minska avfall och driftskostnader.
När de färdiga produkterna har renats och separerats från den kemiska processströmmen kan det behövas lagring tills de skickas till kunderna. Detta kan inkludera ytterligare tankar för vätskor, cylindrar för gaser och lager för trummor eller påsar, och vissa produkter kan ha specifika temperaturer eller lagringsförhållanden för att upprätthålla kvalitet och undvika säkerhetsproblem. En tillverkare kan ha lastbilar eller tankbilar tillgängliga för att skicka bulkmängder till kunder, och dessa flottor kan ägs eller hyras.
Varje reaktion i en kemisk process är ett steg, och många kan kombineras i en komplex händelsekedja som kallas en kemisk anläggning. Kemiska processingenjörer och anläggningsdesigners överväger noggrant samverkan mellan alla steg för att skapa en effektiv operation. Produktkvalitet, energieffektivitet och minimering av avfall beaktas alla noggrant i processdesign och är avgörande för att producera en lönsam kemisk operation.