กระบวนการทางเคมีคือห้องปฏิบัติการหรือกิจกรรมอุตสาหกรรมที่ผลิตภัณฑ์มีปฏิกิริยาทางเคมีซึ่งกันและกันเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ใหม่ ปฏิกิริยาจะเปลี่ยนโครงสร้างของโมเลกุลผลิตภัณฑ์แทนที่จะรวมเข้าด้วยกันในกระบวนการผสม ของผสมอาจเกิดขึ้นจากกิจกรรมเหล่านี้ แต่มีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีเกิดขึ้นในวัสดุที่ทำปฏิกิริยาอย่างน้อยหนึ่งชนิด
การออกแบบกระบวนการมักเกี่ยวข้องกับการสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่จากโมเลกุลขนาดเล็กที่พบในวัตถุดิบ ปฏิกิริยาบางอย่างสามารถทำลายโมเลกุลที่ใหญ่กว่าและจัดเรียงใหม่ในรูปแบบต่าง ๆ เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย อาจต้องใช้ปฏิกิริยาหลายอย่างเพื่อสร้างโมเลกุลที่ต้องการและอาจรวมถึงวัตถุดิบเพิ่มเติมหรือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิหรือความดันเพื่อให้เกิดผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน กระบวนการอาจเป็นเพียงขั้นตอนปฏิกิริยาเดียวหรือการดำเนินการทางอุตสาหกรรมที่สร้างผลิตภัณฑ์เคมีสำเร็จรูปขนาดใหญ่
สารเคมีนั้นถูกผลิตขึ้นเป็นครั้งแรกในอุปกรณ์ที่ใช้ในห้องปฏิบัติการทั้งเพื่อยืนยันขั้นตอนที่จำเป็นและเพื่อปรับอุณหภูมิของปฏิกิริยาและความกดดันที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาที่จะเกิดขึ้น กระบวนการทางเคมีอุตสาหกรรมหลายอย่างเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงและ / หรือแรงกดดัน แต่มักจะเกิดปฏิกิริยาน้อยกว่าที่ความดันต่ำมากหรือในสุญญากาศหรือที่อุณหภูมิต่ำมาก
ตัวเร่งปฏิกิริยาอาจถูกใช้เพื่อช่วยให้เกิดปฏิกิริยาเคมีเมื่อออกแบบกระบวนการทางเคมี เหล่านี้เป็นผลิตภัณฑ์ที่เร่งหรือเร่งปฏิกิริยาให้ผลิตภัณฑ์สุดท้ายที่ต้องการมากขึ้นเมื่อเทียบกับผลพลอยได้อื่น ๆ หรือในบางกรณีอนุญาตให้เกิดปฏิกิริยาที่อุณหภูมิต่ำกว่าหรือแรงกดดันเพื่อลดต้นทุน ภาชนะปฏิกิริยาแรงดันสูงหรืออุณหภูมิอาจมีราคาแพงในการผลิตดังนั้นตัวเร่งปฏิกิริยาอาจมีความสำคัญเมื่อออกแบบโรงงานเคมี
การทดสอบในโรงงานต้นแบบหรือขนาดเล็กการดำเนินงานอาจเป็นขั้นตอนต่อไปในการออกแบบกระบวนการ เวลาปฏิกิริยาอุณหภูมิและแรงกดดันต้องได้รับการทบทวนและปรับให้เหมาะสมเพื่อผลิตสารเคมีที่ถูกต้องและลดปริมาณของเสีย ผลิตภัณฑ์จะต้องถูกแยกออกและทำให้บริสุทธิ์ในขั้นตอนเพิ่มเติมและอาจจำเป็นต้องมีปฏิกิริยาเพิ่มเติมก่อนที่จะมีการผลิตผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย จำเป็นต้องกำหนดวัสดุของเสียและค้นหาวิธีที่จะทำให้เป็นกลางหรือกำจัดเพื่อลดปัญหาสิ่งแวดล้อม การทดสอบโรงงานต้นแบบมีความสำคัญเนื่องจากการทดสอบในห้องปฏิบัติการบางอย่างไม่ทำงานอย่างถูกต้องเมื่อทำงานในอุปกรณ์ขนาดใหญ่และอาจจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงในการออกแบบก่อนที่จะสร้างโรงงานขนาดเต็ม
กระบวนการทางเคมีอุตสาหกรรมเต็มรูปแบบอาจใช้เวลาหลายปีในการสร้างด้วยค่าใช้จ่ายจำนวนมากดังนั้นจึงต้องใช้ความระมัดระวังในการตรวจสอบอุปกรณ์และข้อกำหนดการควบคุมกระบวนการทั้งหมดก่อนเริ่มการก่อสร้าง โรงงานเคมีต้องจัดหาวัตถุดิบด้วยรถไฟหรือรถบรรทุกโดยใช้ถังสำหรับของเหลวถังหรือภาชนะแรงดันสูงสำหรับก๊าซและพื้นที่คลังสินค้าสำหรับกระเป๋าหรือถัง ถังปฏิกิริยาหรือหอคอยมีความจำเป็นสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปดิบหรือไม่ผ่านการแปรรูปและการวางท่อระบบไฟฟ้าและเครื่องมือต้องเชื่อมต่อทุกส่วนของกระบวนการ การออกแบบกระบวนการทางเคมีรวมถึงวิธีการแยกและรีไซเคิลวัตถุดิบที่ไม่ได้ใช้กลับไปด้านหน้าของกระบวนการเพื่อลดของเสียและค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน
เมื่อผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปได้รับการทำให้บริสุทธิ์และแยกออกจากกระแสกระบวนการทางเคมีอาจจำเป็นต้องมีการจัดเก็บจนกว่าจะส่งมอบให้กับลูกค้า ซึ่งอาจรวมถึงถังเพิ่มเติมสำหรับของเหลวถังแก๊สและคลังสินค้าสำหรับถังหรือถุงและผลิตภัณฑ์บางอย่างอาจมีอุณหภูมิหรือสภาวะการเก็บรักษาที่เฉพาะเจาะจงเพื่อรักษาคุณภาพและหลีกเลี่ยงปัญหาด้านความปลอดภัย ผู้ผลิตอาจมีรถบรรทุกหรือรถถังเพื่อส่งมอบจำนวนมากให้กับลูกค้าและกองยานเหล่านี้อาจเป็นเจ้าของหรือให้เช่า
ปฏิกิริยาแต่ละอย่างในกระบวนการทางเคมีเป็นขั้นตอนเดียวและหลายคนอาจรวมกันในห่วงโซ่ที่ซับซ้อนของเหตุการณ์ที่เรียกว่าโรงงานเคมี วิศวกรกระบวนการทางเคมีและนักออกแบบโรงงานพิจารณาการทำงานร่วมกันของทุกขั้นตอนอย่างรอบคอบเพื่อสร้างการทำงานที่มีประสิทธิภาพ คุณภาพของผลิตภัณฑ์ประสิทธิภาพการใช้พลังงานและการลดของเสียนั้นได้รับการพิจารณาอย่างรอบคอบในการออกแบบกระบวนการและมีความสำคัญต่อการผลิตสารเคมีที่ทำกำไร
