مهندسی شیمی و ویژگی های آن

در سال ۱۸۸۱ اولین درس در زمینه مهندسی شیمی در انستیتو تکنولوژی ماساچوست امریکا (MIT) توسط پروفسور نورتون در دانشکده مکانیک تدریس شد. وی? استاد درس شیمی صنعتی بود. علت ارایه چنین درسی افزایش روز افزون صنایع شیمیایی بود و باید تعیین فرایند ساخت و چگونگی بهره برداری به نحو رضایت بخش صورت می? گرفت. بهره برداری از چنین صنایعی باید به دست مهندسانی که اطلاعات کافی درباره فرایندهای شیمیایی داشتند صورت می گرفت. درآن زمان طراحی و نظارت بر ساخت این قبیل صنایع به دو صورت انجام می پذیرفت.
الف) به کمک شیمیدان ها که از تئوری های آزمایشگاهی مطلع بودند ولی اطلاعات مهندسی وتجارب آنها کافی نبود.
ب) توسط مهندسان مکانیک که تجربه طراحی داشتند ولی از کم و کیف تئوری فرایند مطلع نبودند.
در نتیجه، هر حوزه به تنهایی درک و برداشت کامل از طراحی و فرایند صنایع شیمیایی نداشتند و به ناچار از هر دو حوزه استفاده می شد تا با تبادل اطلاعات و همکاری بین آنها طراحی و ساخت واحد شیمیایی صورت پذیرد.
چنین وضعی یعنی استفاده از شیمیدان ها و مهندسان مکانیک در طراحی و ساخت واحد تولیدی در آلمان مورد توجه بوده و برای ساخت و یا طراحی یک فرایند شیمیایی بخش های مهندسی مکانیک و علوم شیمی در کنار یکدیگر قرار می گرفتند. از شواهد چنین بر می آید که برای هماهنگ و یکنواخت کردن طراحی و ساخت لازم بود که این دو حرفه (شیمی و مهندسی مکانیک) در یک مجموعه ترکیب شود. فارغ التحصیلان چنین رشته ای که اطلاعات مربوط به فرآیندهای شیمیایی و طراحی را با هم دارند قادر به طراحی ساخت و نظارت بر یک فرایند شیمیایی خواهند بود. بر اساس این ایده بود که درس شیمی صنعتی و بعضی از تجربه های آزمایشگاهی ارایه گردید. در این مقطع متخصصانی در دانشگاه آموزش می دادند که تحت عنوان شیمی صنعتی یا صنایع شیمیایی فعالیت می کردند. به تدریج که صنایع شیمیایی پیشرفت کرد نیاز به متخصصانی که به هر دو حوزه تسلط داشته باشند بیشتر شد و مطالعه دروسی که بتواند نیاز صنایع شیمیایی را برآورده کند در دستور کار استادان دانشگاه ها قرار گرفت ودوره ها با نام "مهندس شیمی مدرن "تاسیس شد.
توسعه روز به روز صنایع شیمیایی و احساس نیاز مبرم به مهندسان شیمی دانشگاهها را بر آن داشت تا اقدام به تاسیس دانشکده های مهندسی شیمی مستقل از دانشکده های مکانیک کنند.
برای مثال پیشرفت صنایع شیمیایی در آمریکا به حدی بودکه در سال ۱۹۱۰ تولید مواد شیمیایی در آن کشور بیشتر از مجموع تولیدات مواد شیمیایی در آلمان و انگلیس شد که این پیشرفت سریع را مدیون توجه محافل علمی آمریکا به حرفه مهندسی شیمی می دانند. در این میان در ایران اولین بخش مهندس شیمی در سال۱۳۲۵ در دانشکده فنی دانشگاه تهران شروع به کار کرد. امروزه دامنه رشته مهندسی شیمی بسیار وسعت یافته است. شاخه هایی در بیوتکنولوژی که هم اکنون در دنیا به عنوان یک"" »فناوری برتر« مطرح شده است. مثل کاربرد آنزیمها در بهبود فرایند و مهندسی پزشکی در مهندسی شیمی تصفیه پسابها، کنترل فرایندها و..... از زیر شاخه های مهندسی شیمی محسوب می شوند.گسترش و پیشرفت این قبیل شاخه ها نشان دهنده آن است که مهندس شیمی دیگر نه تنها تخصصی در شیمی و مکانیک نیست بلکه دامنه اش بسیار فراتر از آن رشته ها می باشد.
مهندس شیمی، شیمی را از محدوده آزمایشگاه به دنیای کار و صنعت وارد می کند. مهندسین شیمی با استفاده از اصول فیزیک، شیمی و ریاضی فرایندهای تولید شیمیایی را در مقیاس های بزرگ طراحی می کنند. آنها از نتایج آزمایشگاه برای ساخت تولیداتی مانند پلاستیک، دارو، مواد شوینده و سوختها در واحدهای عملی استفاده می کنند و همچنین برای بالا بردن تولید و کم کردن هزینه و ارتقای کیفیت محصولات برنامه ریزی میکنند. تقریباً تمامی کمپانیهای صنایع شیمیایی از مهندسین شیمی استفاده می کنند. فعالیت مهندسین شیمی در زمینه های انرژی هسته ای، علم مواد، صنایع غذایی، توسعه منابع جدید انرژی و صنایع دارویی نیز گسترده است. مهندسین شیمی، علاوه بر طراحی و تولید و توسعه محصولات به فعالیت در زمینه محیط زیست، تحقیقات، مدیریت، پردازش داده و میزان و بازار فروش می پردازند. می توان گفت برای مهندسین شیمی در هر واحد تولیدی یا صنعتی، زمینه ای برای فعالیت وجود دارد.
▪ وسیعترین شاخه مهندسی: وسعت عمل مهندسین شیمی از سایر شاخه های مهندسی بیشتر است چرا که آنها در سه شاخه بنیادی فیزیک، ریاضی و شیمی فعالیت دارند حال آنکه دیگر شاخه های مهندسی فقط بر پایه ریاضی و فیزیک هستند. علاقه خاص به شیمی همراه با مهارت در ریاضی و علوم، افراد را به این رشته جذب می کند . برنامه تحصیل مهندسین شیمی به جز دروس شیمی واحد هایی مربوط به دیگر رشته های مهندسی مانند ترمودینامیک، مکانیک سیالات، طراحی فرایند، کنترل، انتقال جرم و حرارت، عملیات واحد و غیره است.
▪ آموزش در ضمن کار را میسر می سازد: مهندسین شیمی می گویند تجربه حاصل از کار کردن، در ادامه تحصیلاتشان در این رشته موثر است. پاتریک دیکرسون، از مهندسین شیمی کمپانی سولوشیا، می? گوید: »در دانشگاه موارد تئوری را می آموزی و هنگام کار، استفاده عملی از آنها را در دنیای واقعی فرا می گیری.«" او ادامه می دهد: »هنگام کار تمامی فکرم را بر تولید و مشکلاتی که ایجاد می شود متمرکز می کنم.« باید بفهمم که چگونه به یک فرایند تولیدی برای ادامه کار کمک کنم."
اسکات هاروی مهندس شیمی شرکت لنزوا می گوید: " مدرک شما کلیدی است برای آغار دوره شغلی شما، اما پرورش دادن خود به هنگام کار عاملی است که شما را در شغلتان موفق می کند.
▪ حرفه ای اراضی کننده: مهندسین شیمی وسعت عمل موجود در کار خود را دوست دارند. حیطه عمل این شغل بسته به نوع پروژه و درجه تکامل و پیشرفت آن بسیار گسترده است. بخش دیگری از شغل که باعث خشنودی آنها می شود به اجرا درآوردن کارهای آزمایشگاهی است.
▪ مراکز استخدام: مهندسین شیمی تقریباً توسط تمامی شرکتهای تولیدی شیمیایی، صنایع نفت و گاز و پتروشیمی، صنایع غذایی و دارویی، صنایع سلولزی، صنایع معدنی، صنایع تولید انرژی استخدام می شوند.
تقریباً سه چهارم مهندسین شیمی در صنایع تولید کار می کنند و بقیه توسط مراکز دانشگاهی، طراحی و مهندسی استخدام می شوند و یا بطور شخصی مشغول به کار هستند.
▪ ویژگی های علمی: علاقه عمیق به ریاضی، فیزیک و شیمی برای موفقیت در این رشته ضروری است. چون مهندسی شیمی بر پایه این سه علم بنا شده است. در نتیجه تفکر تحلیل گرانه و سیستماتیک، حل مسایل و داشتن ابتکار ضروری است.
● گرایشهای مهندسی شیمی در مقطع کارشناسی
رشته مهندسی شیمی با ۸ گرایش صنایع غذایی، صنایع شیمیایی معدنی، صنایع گاز ، صنایع پتروشیمی ، صنایع پلیمر، طراحی فرآیندهای صنایع نفت، صنایع پالایش و شیمیایی سلولزی؛ از رشته های گسترده دانشگاهی است.
البته در دوره کارشناسی هر یک از گرایشهای فوق، تنها ۱۲ یا ۱۳ واحد تخصصی دارند و بیشتر واحدهایشان مشترک است. چرا که اصول مهندسی در صنایع بسیار متنوع و گسترده شیمیایی، یکسان می باشد.
▪ صنایع شیمیایی معدنی
گرایش صنایع شیمیایی معدنی، مواد معدنی و غیرآلی را به فرآورده هایی مثل سیمان، لعاب، آجرهای نسوز و ... تبدیل می کند.
▪ صنایع پتروشیمی
پس از اکتشاف نفت، به تدریج مواد شیمیایی مختلفی از آن به دست آمد و صنعت جدیدی به نام صنعت پتروشیمی بنیان گذاشته شد. صنعتی که ماده اولیه آن مشتقات نفت و گاز است یعنی با انجام واکنش های فیزیکی و شیمیایی در هیدروکربن های مایع و گاز می توان به فرآورده های پتروشیمی دست پیدا کرد. فرآورده هایی که دارای ارزش افزوده بسیاری است .
گفتنی است که دروس تخصصی دانشجویان این رشته بیشتر در مورد کاتالیزورهای صنعتی است که در رآکتورها به کار می رود.
▪ صنایع گاز
مهندسی شیمی گرایش گاز، شامل تمام فرآیندهایی است که بر روی گاز انجام می شود، تا این ماده قابل مصرف شود.
برای مثال عمق چاهی که برای استخراج گاز زده می شود، قطر لوله ای که گاز را از چاه به پالایشگاه و یا از پالایشگاه به شبکه های شهری منتقل می کند، نحوه انتقال گاز از چاه به پالایشگاه، نحوه گرفتن گاز دی اکسید کربن از این ماده (برای جلوگیری از خورده شدن لوله ها) ، نحوه شیرین کردن گاز (به گاز اولیه که از چاه استخراج می شود، گاز ترش می گویند که قابل مصرف نیست و باید طی فرآیندهایی آن را به گاز شیرین که قابل استفاده در مصارف شهری و ... است تبدیل کرد) همه در حیطه فعالیت یک مهندس شیمی گرایش گاز قرار دارد.
▪ صنایع پلیمر
مهندس پلیمر وظیفه ساخت فرآورده های پلیمری مصنوعی از جمله رنگهای شیمیایی، پوشش کابلها، لاستیک ها و پلاستیک ها را از مواد نفتی برعهده دارد. این رشته که تا سال ۱۳۶۲ یکی از گرایش های مهندسی شیمی بود، در حال حاضر به عنوان یک رشته مستقل با دو گرایش صنایع پلیمر و تکنولوژی و علوم رنگ در دانشگاهها و مراکز آموزش عالی ارائه می شود.
▪ شیمیایی سلولزی
با وجود این که قرن حاضر ، دوران رشد روز افزون تکنولوژی کامپیوتر و فرآورده های آن است، اما هنوز فرهنگ، تمدن و دانش بشری نیازمند یک وسیله ابتدایی انتقال دانش یعنی کاغذ است و برای دست یابی به این فرآورده مهم باید مجهز به دانشی شود که در رشته مهندسی شیمی گرایش شیمیایی سلولزی می توان به آن دست یافت. چون یک مهندس شیمی گرایش شیمیایی سلولزی در زمینه تبدیل چوب به کاغذ تخصص دارد و دروس تخصصی آن بیشتر در مورد خمیرگیری و یا تبدیل چوب به کاغذ می باشد.
▪ صنایع غذایی
یکی از کاربردهای مهندسی شیمی در تولید مواد غذایی و بخش های صنایع غذایی مانند میکروبیولوژی غذا، شیمی غذا و کنترل کیفی صنایع غذایی است. برای مثال در سوپرمارکت ها و فروشگاهها، موادغذایی بیشتر به حالت کنسرو وجود دارد که تهیه این کنسروها با حفظ اصول ایمنی و بهداشتی نیاز به یکسری محاسبات دارد که این محاسبات توسط یک مهندس شیمی صنایع غذایی انجام می گیرد.
● پالایش
دانشجوی گرایش پالایش در پالایشگاههای کشور که نفت خام را به فرآورده های نفتی تبدیل می کنند، مشغول به کار شده و در اصل وظیفه طراحی پالایشگاهها را بر عهده دارد.
گرایش پالایش به طراحی پالایشگاهها باز می گردد. یعنی دانشجوی این گرایش شیوه طراحی دستگاههایی مثل برجهای تقطیر، دستگاههای جداکننده مایعات از مایعات و گازها از مایعات را می آموزد. دستگاههایی که مشتقات ئیدروکربنی مثل بنزین و گازوئیل و مواد سنگین تر مثل قیر و شوینده ها را از نفت خام جدا ساخته و به دست می آورند.
● طراحی فرآیندهای صنایع نفت
فرآیند یعنی عملکرد با روش و طریقی که بتوان به یاری آن ماده ای را از حالتی به حالت دیگر تغییر شکل داد و منظور از مهندس طراحی فرآیندهای صنایع نفت یعنی فردی که روش این تغییر و تحول را طراحی کند چون برای تبدیل یک ماده از حالت اولیه به حالتی خاص لازم است که دستگاههایی طراحی شده و محاسباتی انجام بگیرد تا بتوان به نتیجه مطلوب دست یافت.
● توانایی های عمومی مورد نیاز و قابل توصیه
یک دانشجوی مهندسی شیمی در درجه اول باید در دروس ریاضی قوی باشد و دو درس فیزیک و شیمی در مراحل بعدی قرار دارد.
فردی که رشته مهندسی شیمی را انتخاب می کند باید در ریاضیات و فیزیک قوی باشد. البته در این رشته، درس شیمی نیز اهمیت دارد اما ریاضیات و فیزیک از اهمیت بیشتری برخوردار است. همچنین داوطلبان آزمون سراسری باید بدانند که رشته مهندسی شیمی رشته آسانی نیست، پس اگر داوطلبی به تحقیق و مطالعه مستمر علاقه زیادی ندارد، بهتر است وارد این رشته نشود.
دانشجویان مهندسی شیمی نسبت به دانشجویان رشته های مهندسی دیگر تنها ۹ واحد بیشتر شیمی می خوانند . یعنی علاوه بر شیمی عمومی۱ که در اکثر رشته های مهندسی ارائه می شود، شیمی عمومی۲، شیمی آلی و شیمی تجزیه را نیز مطالعه می کنند. در مقابل، ریاضی در این رشته بسیار اهمیت دارد چون یک مهندس شیمی برای طراحی راکتور، برج و مبدل نیاز به دانش ریاضی دارد.
علاوه بر ریاضی و فیزیک، تسلط بر زبان انگلیسی نیز در این رشته بسیار مهم است چون اکثر کتب تخصصی این رشته به زبان انگلیسی است. همچنین دانشجوی این رشته باید دارای دقت نظر خوبی باشد برای آن که در مهندسی شیمی علاوه بر آزمایشهایی در مقیاس بزرگ، آزمایشهایی در مقیاس کوچک نیز وجود دارد. برای مثال در شیمی تجزیه، بعضی آزمایش هایمان در حد میلیونیم P.P.MM است و بدون شک در چنین آزمایشی اگر یک صدم گرم نیز اشتباه بشود، همه آزمایش به هم می ریزد.
صنایع شیمیایی کشور ما بسیار بکر و دست نخورده است و تا کنون از امکاناتمان به حد لازم و کافی بهره برداری نکرده ایم برای مثال بسیاری از فرآورده های شیمیایی مثل مواد اولیه دارویی، بهداشتی و آرایشی را که تولیدشان نیز نسبتا راحت است از خارج از کشور وارد می کنیم در حالی که در صنعت نفت، جا برای فعالیت افراد خلاق و نوآوری که کوشا و فعال باشند، وجود دارد.
● رابطه مهندسی شیمی با علم شیمی
آیا می دانید که دانشجویان گرایشهای مختلف رشته مهندسی شیمی تنها ۱۲ واحد شیمی می گذرانند که از این ۱۲ واحد نیز ۳ واحد در اکثر رشته های مهندسی ارائه می شود؟ و آیا می دانید که بیشتر دروس مهندسی شیمی با رشته های مهندسی دیگر ، بخصوص مهندسی مکانیک گرایش حرارت و سیالات مشترک است؟ حتما می پرسید پس چرا عنوان این رشته مهندسی شیمی است؟
عنوان کامل این رشته، مهندسی صنایع شیمی است. یعنی همان طور که ما مهندسینی در صنایع الکترونیک و مکانیک داریم، در صنایع شیمی نیز داریم. اما به مرور کلمه صنعت از عنوان یک رشته حذف شده و به همین دلیل داوطلبان آزمون سراسری فکر می کنند که مهندسی شیمی شبیه به رشته شیمی است. در حالیکه نسبت بین مهندسی شیمی و شیمی مثل نسبت بین مهندسی برق و فیزیک است.
به دست آوردن مواد شیمیایی در آزمایشگاه به علم شیمی باز می گردد. یعنی وقتی که ما در آزمایشگاه مادهA A را باBB ترکیب می کنیم و مادهC C به دست می آید از علم شیمی استفاده کرده ایم اما این که از چه طریقی ازA وB بهCC می رسیم در حیطه مهندسی شیمی قرار دارد. از سوی دیگر یک شیمیست در آزمایشگاه فعالیت می کند در حالیکه یک مهندس در مقیاس صنعتی کار می کند و برای رسیدن به هدف خود از دروس مهندسی مثل انتقال حرارت، انتقال جرم، مکانیک سیالات ، طراحی رآکتورها و یا ترمودینامیک یاری می گیرد. به عبارت دیگر در مهندسی شیمی فقط از علم شیمی به عنوان یک پایه استفاده می شود و سپس به سراغ دروسی می رویم که محاسباتی و مهندسی هستند.
تفاوت عمده مهندسی شیمی با شیمی در این است که مهندس کارش طراحی است در حالی که شیمیست ها با کارهای آزمایشگاهی روبرو هستند. البته در این رشته دروس شیمی نیز وجود دارد اما شباهت این رشته به سایر رشته های مهندسی، بخصوص مهندسی مکانیک گرایش حرارت و سیالات بییشتر از شباهت این رشته به شیمی است. در حقیقت یک مهندس شیمی به عنوان حد واسط بین آزمایشگاه و مصرف کننده، از اطلاعات شیمیست ها استفاده کرده و مواد شیمیایی را به تولید صنعتی می رساند.
برای یک شیمیست تنها تولید ماده مهم است؛ این که وقتی دو ماده با هم ترکیب می شود، چه ماده ای به وجود می آید. اما یک مهندس شیمی به طراحی دستگاههایی می پردازد که ماده فوق را به کیفیت بالایی می رساند.

مهندسی شیمی و ویژگی های آن

مطالب مشابه :

دانستنی های ظروف یکبار مصرف

اثرات کاهش قیمت نفت بر بازار سرمایه

کارخانه تولیدی اصفهان لاستیک -

بخشنامه گمرک ایران در خصوص ترخیص کالاهای وارداتی با ضمانت نامه بانکی‎

بررسی سطح آنزیمهای کبدی در کارگران مواجهه یافته با بخارات استایرن در یک صنعت پلاستیک سازی در سال 138

طرح توجيه فني ، مالي و اقتصادي تولید رنگ ورزین(صنعت رنگ)

بازیافت بطری های پت

مهندسی شیمی و ویژگی های آن