مهندسی شیمی

مهندسی شیمی

مهندسی شیمی:

مهندسی شیمی شاخه ای از علوم مهندسی است که با طراحی، ساخت و بهره برداری از فرآیندها و کارخانجات مرتبط با صنایع شیمیایی درگیر است. منظور از صنایع شیمیایی آن دسته از صنایع هستند که در آنها تغییری شیمیایی، فیزیکی یا بیولوژیک مواد خام را به محصولات با ارزش صنعتی تبدیل می کنند. حیطه اصلی مطالعات یک مهندس شیمی بر سه بخش، اختلاط، مهندسی واکنش و جداسازی دارد. بر این مبنا کارخانجات بسیاری از قبیل واحدهای یک پالایشگاه، پتروشیمی، صنایع چوب و کاغذ، صنایع غذایی، صنایع داروئی و تجهیزات پزشکی، صنایع سلولزی، صنایع پلیمر، صنایع شیمیایی معدنی و بسیاری دیگر از صنایع به طور مستقیم از کاربردهای علم مهندسی شیمی بهره می برند. به این بخش از مهندسی شیمی که با فرایندهای صنعتی شیمیایی در مقیاس بزرگ ارتباط دارد، در اصطلاح مهندسی فرایند گفته می‌شود.

مهندسی شیمی نوین، گستره‌ای فراتر از مهندسی فرایند را در بر می‌گیرد. هدف اصلی مهندسی شیمی استفاده از دانش فیزیک و ریاضیات در خلق مواد و محصولات بهتر برای دنیای امروز است. امروزه مهندسین شیمی علاوه بر فرایندهای تولید مواد اولیه پایه، بلکه در توسعه و تولید محصولات باارزش و متنوع شرکت دارند. این محصولات شامل مواد ویژه و کارآمد برای صنایعی همچون تجهیزات پالایشگاهی. هوافضا، خودروسازی، پزشکی، صنایع الکترونیک، کاربردهای محیط زیست و صنایع نظامی است. به عنوان مثال‌هایی از این محصولات می‌توان به الیاف، منسوجات و چسب‌های بسیار قوی، مواد زیست‌سازگار و داروهای جدید اشاره کرد. امروزه مهندسی شیمی ارتباطی تنگاتنگ با علوم زیست‌شناسی، مهندسی پزشکی و اغلب شاخه‌های مهندسی دارد.

گرایش‌های مهندسی شیمی

ردیف

نام گرایش

ردیف

نام گرایش

1

     طراحی فرآیند

10

مهندسی صنایع پتروشیمی

2

       مهندسی فرایند

11

مهندسی صنایع گاز

3

     مهندسی ترموسنتیک

12

مهندسی پلیمر

4

     مهندسی کاتالیست

13

مهندسی صنایع غذایی

5

   جداسازی

14

مهندسی صنایع شیمیایی معدنی

6

     پدیده های انتقال

15

مهندسی طراحی فرایندهای صنایع نفت

7

    کنترل

16

مهندسی بیوتکنولوژی

8

  مهندسی نانو

17

مهندسی ایمنی بهداشت ومحیط زیست HSE

9

مهندسی صنایع پالایش

18

بیوتکنولوژی

 

 

ü     طراحی فرآیندهای صنعت نفت:

این گرایش تقریباً کلیه گرایش‌های مهندسی شیمی را پوشش می‌دهد. فرآیند یعنی‌ عملكرد یا روش‌ و طریقی‌ كه‌ بتوان‌ به‌ یاری‌ آن‌ ماده‌ای‌ را از حالتی‌ به‌ حالت‌ دیگر تغییر شكل‌ داد و منظور از مهندس‌ طراحی‌ فرآیندهای‌ صنایع‌ نفت‌ یعنی‌ فردی‌ كه‌ روش‌ این‌ تغییر و تحول‌ را طراحی‌ كند. در این گرایش دانشجویان با اصول طراحی فرایندهای مهندسی شیمی و تجهیزات مربوطه آشنا می‌شوند و همچنین كار كردن با نرم‌افزارهای طراحی مهندسی شیمی را فرا می‌گیرند. یك‌ مهندس‌ شیمی‌ گرایش‌ طراحی‌ فرآیندهای‌ صنایع‌ نفت‌، واكنش‌های‌ خاصی‌ را از شیمیست‌ها می‌گیرد و با توجه‌ به‌ شرایط‌ محیطی‌، اقتصادی‌ و ... بهترین‌ روش‌ تولید مواد شیمیایی‌ و خالص‌سازی‌ آنها را پیدا كرده‌ و پیاده‌ می‌كند.

ü     صنایع غذایی:

دانش تبدیل مواد غذایی به محصولات غذایی مغذی‌تر و با طعم بهتر. طراحی‌ دستگاه‌هایی‌ كه‌ فرآیند خشك‌ كردن‌ را انجام‌ می‌دهند و همچنین طراحی‌ دستگاه‌های‌ استریلیزه‌، پاستوریزه‌ و منجمدكننده‌ برعهده‌ متخصصین‌ همین‌ رشته‌ است.

ü     بیوتکنولوژی:

(زيست فناوري) عبارت است از كاربرد علوم مختلف در استفاده مستقيم يا غيرمستقيم از موجودات زنده، قسمتي از بدن و يا فرآورده‌هاي آن‌ها در اشكال طبيعي يا تغييريافته. اساس درس‌های تخصصي اين رشته بر پايه علوم زيستي است. اين گرايش جز گرايش‌هاي جديد در مهندسي شيمي است به همين دليل علاقه‌مندان زيادي دارد. به‌طور كلي هر گونه فعاليت هوشمندانه بشر در خلق، بهبود و عرضه محصولات گوناگون با استفاده از موجودات زنده مخصوصاً از طريق دستكاري ژنتيكي آن‌ها در سطح مولكولي، در حوزه بيوتكنولوژي قرار می‌گيرد.

ü     پلیمر:

دانش تبدیل پلیمرهای خام (PVC,PP,PE) به پلیمرهای صنعتی (لاستیک، چسب، رنگ و ...). شیمی فیزیك پلیمرها، رئولوژی پلیمرها، خواص مكانیكی و شكل‌دهی مواد پلیمری و همچنین مكانیك كامپوزیت‌ها به صورت تخصصی در گرایش پلیمر تدریس می‌گردند. دانشجویان‌ این‌ گرایش‌ نهایتاً در یکی‌ از زمینه‌های‌ پلیمر مثل‌ فرایند شکل‌دهی‌ پلیمر یا طراحی‌ واحدهای‌ صنعتی‌ تولید پلیمر تبحر پیدا می‌کنند.

ü     صنایع گاز:

دانش تبدیل گاز طبیعی به گاز قابل مصرف (شامل عملیات استخراج، پالایش، انتقال و ...).

ü     ترموسینیتیك و كاتالیست:

این گرایش عمدتاً به دو شاخه‌ی : ۱) ترمودینامیک ۲)سینتیک و کاتالیست، تقسیم می‌شود.

شاخه‌ی اول بیشتر به مفاهیم ترمودینامیکی همچون روابط کار، انرژی، فشار حجم، گرا و خصوصاً در محلول‌ها به صورت کاربردی، که در حیطه مهندسی شیمی است می‌پردازد.

شاخه‌ی دوم متمرکز به سه بحث عمده در زمینه‌ی کاتالیست‌هاست:

۱(سینتیک واکنش‌های کاتالیستی و طراحی راکتورهای مربوطه

۲(اصول و روش‌های ساخت کاتالیست‌ها

۳(تعیین خصوصیات فیزیکی و شیمیایی کاتالیست‌ها

ü     پدیده‌های انتقال و فرآیندهای جداسازی:

دروس مربوط به پدیده­های انتقال، آشنایی با انواع فرآیندهای جداسازی مانند تقطیر، استخراج، تبلور و نیز شبیه‌سازی و مدل‌سازی فرآیندها از جمله مباحثی است كه به صورت تخصصی در این گرایش مورد بررسی قرار می‌گیرند.

ü     مدلسازی، شبیه‌سازی و كنترل:

آشنایی با سیستم‌های كنترلی حاكم بر فرآیندها موضوع اصلی این گرایش می‌باشد. كنترل مدرن و بهینه، كنترل دیجیتالی، كنترل غیر خطی و كاربرد هوش مصنوعی در مهندسی شیمی از جمله دروس تخصصی این گرایش می‌باشند.

ü     محیط زیست:

مسائل محیط زیستی صنایع از موضوعاتی است كه اخیراً مورد توجه بیشتری قرار گرفته است. از آنجا كه صنایع مربوط به مهندسی شیمی از جمله صنایعی هستند كه تأثیر فراوانی در محیط زیست دارند لذا گرایش محیط زیست در مهندسی شیمی (که در چند سال اخیر وارد این رشته شده) اهمیت ویژه‌ای می‌یابد. مباحث تصفیه آب و فاضلاب و ضایعات جامد، تصفیه بی‌هوازی و كنترل آلودگی هوا از جمله موضوعاتی هستند كه در این گرایش به صورت تخصصی آموزش داده می‌شوند.

ü     پتروشیمی:

دانش تبدیل شاخه­ای از فرآورده­های نفتی به فرآورده­ های غیرنفتی (پلیمرهای خام و محصولات پتروشیمی). وظیفه‌ مهندس‌ پتروشیمی،‌ طراحی‌ دستگاه‌ها و فرآیند تولید مواد مختلف‌ از جمله‌ کودهای‌ شیمیایی‌، شوینده‌ها، فرآورده‌های‌ پلیمری‌ (مواد اولیه‌ پلاستیک‌ها، لاستیک‌ها و الیاف‌ مصنوعی‌) و مواد شیمیایی‌ (اسیدها، حلال‌ها) از نفت‌ و برش‌های‌ نفتی‌ است‌.

 

 

 

ü     نانوفناوری:

اگر از دیدگاه مهندسی شیمی و شیمی به فناوری نانو نگریسته شود می‌توان گفت رشته نانوشیمی تقریباً در تمامی علوم و فنون به کار می‌رود، به عبارت دیگر در زمینه‌های مختلفی از جمله سوخت، پلیمر، رنگ، ساخت‌وساز، پوشاک، دارو، غذا و به‌طورکلی هرآن‌چه که به شیمی و مهندسی شیمی مربوط می‌شود، می‌توان از مزایای این فناوری بهره جست.

ü     صنایع شیمیایی معدنی:

دانش تبدیل مواد شیمیایی استخراج شده از معدن به محصولات شیمیایی معدنی (گچ، سیمان، کاشی، اسیدها و بازها، گازهای صنعتی و ...). فارغ­ التحصیلان این گرایش در زمینه آن دسته از صنايع شيميايی که با مواد اوليه­ ی معدنی سر و کار دارند تربیت می­ شوند. کارخانجات و صنايع تحت پوشش اين گروه طيف وسيعی از کارخانجات توليدی شامل کارخانجات اسيدهای معدنی ، سيمان ، کاشی و سراميک ، توليد و کاربرد مواد نانو و غشاها ... و همچنين برخی کارخانجات فرآوری مواد کانی و فلزی را در بر می گيرد.

v مشاغل مرتبط

·           صنایع گاز

فارغ‌التحصیلان رشته مهندسی شیمی صنایع گاز پس از پایان تحصیلات می‌توانند در پالایشگاههای گاز کشور و یا در دیگر صنایع مربوط به این رشته مشغول به کار شوند. در حال حاضر زمینه کار برای فارغ‌التحصیلان به دلیل ملی بودن صنعت نفت و گاز، بیشتر در بخش دولتی است ولی برخی شرکتهای مشاوره‌ای و پیمانکاری که در این زمینه فعالیت می‌کنند، فارغ‌التحصیلان این رشته را جذب می‌کنند.

·        صنایع غذایی

فارغ‌التحصیلان این دوره می‌توانند در کارخانه‌های قند، روغنهای نباتی، کنسروسازی ، لبنیات پاستوریزه، آماده‌سازی مواد گوشتی، صنایع نوشابه‌سازی، صنایع استخراج اسانس، چای، سردخانه‌ها و واحدهای نگهداری از مواد غذایی کار کنند.

·           طراحی فرآیندهای صنایع نفت

فارغ‌التحصیلان رشته مهندسی شیمی طراحی فرآیندهای صنایع نفت پس از پایان تحصیلات می‌توانند در پالایشگاههای نفت کشور و یا در دیگر صنایع مربوط به این رشته مشغول به کار شوند . در حال حاضر زمینه کار برای فارغ‌التحصیلان به دلیل ملی بودن صنایع نفت و گاز ، بیشتر در بخش دولتی است ولی برخی شرکتهای مشاوره‌ای و پیمانکاری که در این زمینه فعالیت می‌کنند، فارغ‌التحصیلان این رشته را جذب می‌کنند.

توانایی‌های مورد نیاز و قابل توصیه

شیمی یعنی حفظ کردن صدها فرمول، عدد و رقم . این تصور بسیاری از دانش‌آموزان دبیرستانی است . تصوری که به اعتقاد دکتر جمشید مفیدی از دبیرستان‌ها نشأت می‌گیرد چرا که حجم مطالب کتاب شیمی دبیرستانی زیاد و فرصت تدریس محدود است و به ناچار دبیران و محصلان به جای درک و استدلال مفاهیم، به سوی مسایل ذهنی و حفظی کشیده می‌شوند. در حالی که شیمی تلفیقی از مهارتهای ذهنی و استدلالی است و اگر کسی بخواهد در این رشته موفق گردد باید در هر دو زمینه توانمند باشد و حتی می‌توان گفت که قدرت استدلال بیش از قدرت حافظه در این رشته اهمیت دارد چون حافظه فقط می‌تواند به کار سرعت بدهد اما حلال مشکلات نیست.

وی همچنین معتقد است که دانشجوی این رشته لازم است در دروس ریاضی، شیمی و فیزیک قوی باشد و رشته شیمی را دوست بدارد یعنی از مطالعه درس شیمی لذت ببرد و خسته نشود.

 

نرم‌افزارهای مورد استفاده در مهندسی شیمی

ردیف

نام نرم افزار

کاربرد

1

Ansys-Fluent,cosmol

حل عددی هیدرودینامیک فرایندهای شیمیایی همراه با در نظر گرفتن انتقال جرم و انتقال حرارت

2

aspen plus

برای شبیه سازی و طرّاحی فرایند

3

aspen bjac

برای شبیه سازی و طرّاحی مبدل

4

aspen HTFS

برای طرّاحی مبدل

5

aspen polymer

برای شبیه سازی واکنش های پلیمری

6

aspen adsim

برای شبیه سازی جذب سطحی

7

aspen dynamic

برای شبیه سازی فرایندهای پویا (دینامیک)

8

aspen icarus

برای براورد اقتصادی فرایندهای شیمیایی

9

aspen hysys

برای شبیه سازی فرایندهای پایا

10

hysys dynamic

برای شبیه سازی فرایندهای پویا

11

pipesys

برای شبیه سازی خطوط لوله

12

chemcad

برای شبیه سازی فرایندهای شیمیایی

 

 


منبع :