Chemiese ingenieurswese

Chemiese ingenieurswese is die toepassing van wetenskap, wiskunde en ekonomie tot die omskakelingsproses van rou materiale of chemikalieë tot meer waardevolle produkte. "Ekonomie" is 'n kernwoord in die verband.

Chemiese ingenieurswese behels die ontwerp en onderhoud van chemiese prosesse vir grootskaalse vervaardiging. Fokus word geplaas op die fisika agter hierdie prosesse: die hanteering van materiale of chemikalieë en die beheer van faktore wat reaksies beïnvloed. Die term "Prosesingenieur" word dus dikwels gebruik aangesien dit 'n meer beskrywende term is en daarbenewends maak dit dit makliker om onderskeid te tref tussen die rol van die chemikus en dié van die chemiese ingenieur.

Die verskil tussen die chemiese ingenieur en die chemikus kan geïllustreer word deur 'n vereenvoudigde voorbeeld van die produksie van lemoensap te gebruik. 'n Chemikus sal tipies in 'n laboratorium ondersoeke doen en verskeie metodes ontwikkel om lemoensap uit die lemoen te skei. Die eenvoudigste meganisme is tipies om die lemoen middeldeur te sny en die halwe lemoen in 'n handversapper te druk om die sap uit te haal. 'n Meer komplekse metode kan dan ook ontwikkel word in die laboratorium wat die afskil van die lemoen en die papdruk van die res van die vrug behels. 'n Chemiese ingenieur word dan tipies as deel van 'n multi-dissiplinêre span aangewend om die laboratoriumtegnieke op te skaal vir ekonomies lewensvatbare massaproduksie. Dikwels sal die tegnieke wat die eenvoudigste werk in die laboratorium nie noodwendig die maklikste opskaal en/of die mees ekonomiese metode vir massa produksie toepassings wees nie. So kan die skil en pers metode dalk baie goedkoper wees as om duisende mense aan te stel om met handversappers sap te vervaardig al is dit die maklikste proses op laboratoriumskaal.

Die individuele prosesse wat deur chemiese ingenieurs gebruik word (bv. distillasie en chlorering) word eenheidswerking genoem (en: unit operations). Eenheidswerkinge bestaan uit chemiese reaksie-, massa-oordrag-, hitte-oordrag-, vloeidinamika- en momentumoordragstappe. Die eenheidswerkinge word dan op verskeie metodes gekombineer vir die doeleindes van chemiese sintese en/of die skeiding van mengsels van chemikalieë.

Drie primêre natuurwette onderliggend aan chemiese ingenieursontwerp is die Behoud van Massa, Behoud van energie en Behoud van Momentum. Die beweging van massa, energie en momentum in 'n chemiese proses word geëvalueer deur van massa- , energie- en momentumbalanse gebruik te maak wat die wette dan toepas op aanlegte, eenheidswerkinge of selfs diskrete komponente/toerusting in die aanleg. Die chemiese ingenieurs pas dan die beginsels van termodinamika, reaksie kinetika, en oordragverskynsels toe. Deesdae word die taak vergemaklik deur gebruik te maak van prosessimulators. Die prosessimulators is komplekse rekenaarprogramme wat die vele wiskundige vergelykings, wat die natuurwette soos dit van toepassing is op die eenheidswerkinge beskryf, kan oplos. Dikwels word die vergelykings nie uit eerste beginsels afgelei nie maar word empiries vasgestel deur waarnemings in 'n laboratorium of loodsaanlegte.

Chemiese ingenieurs leer op universiteit hoe om hierdie teoretiese beginsels toe te pas, sowel as hoe om eenheidswerkinge te ontwerp. Dit sluit in die ontwerp van reaktore, distilleerkolomme, drukvate, flitsdromme, hitteruilers, filters, oonde, ketels, pyplyne, absorbeerders, prosesbeheerstelsels ens. Die wonder van chemiese ingenieurs is dat onsigbare prosesse gemodelleer word, en dat toerusting daarvolgens ontwerp word wat op die ou einde sigbare produkte lewer.