معرفی رشته مهندسی شیمی

مهندسی شیمی (به انگلیسی: Chemical engineering) به معنای فن به کارگیری علوم پایه (ریاضی، فیزیک، شیمی و زیست شناسی) برای پیاده سازی فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی در واحد صنعتی است. بنابراین مهندسی شیمی شاخه‌ای از علوم مهندسی است که با طراحی، ساخت و بهره‌برداری از فرایندها و کارخانجات مرتبط با صنایع شیمیایی درگیر است. منظور از صنایع شیمیایی آن دسته از صنایع هستند که در آن‌ها تغییری شیمیایی، فیزیکی یا بایولوژیک مواد خام را به محصولات با ارزش صنعتی تبدیل می‌کنند. کار مهندسان شیمی می‌تواند بکارگیری فناوری نانو (nanotechnology) و نانومواد ( nanomaterials) در آزمایشگاه تا فرآیندهای صنعتی در مقیاس بزرگ باشد که مواد شیمیایی، مواد اولیه، سلولهای زنده، میکروارگانیسم‌ها (microorganisms) و انرژی را به اشکال و محصولات مفید تبدیل می‌کند. مهندسان شیمی در بسیاری از جنبه های طراحی و بهره برداری از کارخانه (plant design and operation)، از جمله ارزیابی ایمنی و خطر (safety and hazard assessments)، طراحی و تجزیه و تحلیل فرآیند (process design and analysis)، مدل سازی (modeling)، مهندسی کنترل (control engineering)، مهندسی واکنش شیمیایی (chemical reaction)، مهندسی هسته‌ای (nuclear)، مهندسی بیولوژیک (biological)، مشخصات ساخت و ساز و دستورالعمل های عملیاتی نقش دارند. مهندسان شیمی معمولاً دارای مدرک مهندسی شیمی یا مهندسی فرآیند هستند. مهندسان تمرین ممکن است دارای گواهینامه حرفه‌ای باشند و اعضای معتبر یک نهاد حرفه‌ای باشند. از جمله این نهادها می توان به موسسه مهندسین شیمی (IChemE) یا انستیتوی مهندسان شیمی آمریکا (AIChE) اشاره کرد. مدرک مهندسی شیمی به طور گسترده‌ای با سایر رشته های مهندسی، از جنبه‌های مختلف، در ارتباط است. حیطه اصلی مطالعات یک مهندس شیمی بر سه بخش، اختلاط، مهندسی واکنش و جداسازی است. 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 به‌طور مستقیم از کاربردهای علم مهندسی شیمی بهره می‌برند. به این بخش از مهندسی شیمی که با فرایندهای صنعتی شیمیایی در مقیاس بزرگ ارتباط دارد، در اصطلاح مهندسی فرایند گفته می‌شود.

فرایندهای مجزایی که توسط یک مهندس شیمی به کار گرفته می‌شوند (مانند تقطیر، استخراج و…)، عملیات واحد نام داشته و شامل، عملیات انتقال جرم، انتقال حرارت و انتقال اندازه حرکت هستند. این فرایندها برای سنتز شیمیایی یا جداسازی شیمیایی با هم ترکیب می‌شوند.

سه قانون فیزیکی اساسی در مهندسی شیمی، اصل بقای جرم، اصل بقای انرژی و اصل بقای اندازه حرکت هستند. انتقال ماده و انرژی در یک فرایند با استفاده از موازنهٔ جرم و انرژی برای کل واحد، عملیات واحد یا بخشی از آن ارزیابی می‌شود. مهندسین شیمی اصول ترمودینامیک، سینتیک واکنش و پدیده‌های انتقال را به کار می‌گیرند.

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 اولیهٔ پایه، بلکه در توسعه و تولید محصولات باارزش و متنوع شرکت دارند. این محصولات شامل مواد ویژه و کارآمد برای صنایعی همچون تجهیزات پایه 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.