هندسة كيميائية

(تم التحويل من الهندسة الكيميائية)
تصميم مهندسون كيميائيون، عمية إنشاء وتشغيل المحطات.

الهندسة الكيميائية أو الهندسة الكيماوية Chemical Engineering، هي إحدى فروع الهندسة التي تطلبق العلوم الفيزيائية (مثل الكيمياء والفيزياء) والعلوم الحياتية (مثل علم الأحياء وعلم الأحياء الدقيقة والكيمياء الحيوية) مع الرياضيات والاقتصاد لإنتاج، تحويل، نقل، والاستخدام الصحيح للكيماويات، الخامات والطاقة. وتتعامل بشكل رئيسي مع الكيماويات، الطاقة وعمليات إنشائها و/أو تحويلها. يتعامل المهندسون الكيميائيون المعاصرون مع العمليات التي تحول المواد الخام أو الكيماويات إلى أشكال أخرى أكثر فائدة أو قيمة. ويتعاملون أيضاً مع المواد القيمة الرائدة والتقنيات المتعلقة - والتي عادة ما ترتبط بشكل وثيق بمجالات مثل هندسة النانو، خلايا الوقود والهندسة الحيوية.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

التاريخ

جورج إ. ديڤيز.
المقالة الرئيسية: تاريخ الهندسة الكيميائية


طلبة داخل معمل كيميائي صناعي في معهد مساتشوستس للتكنولوجيا.


المفاهيم والابتكارات الجديدة

تطورات السلامة والمخاطر

مفاهيم

جزء من سلسلة عن
الهندسة الكيميائية

تاريخ

المفاهيم
عملية أساسية
المعلاجات الأساسية
مهندس كيميائي
عملية كيميائية
نقل العزم
نقل الحرارة
نقل الكتلة
العمليات الميكانيكية
هندسة التفاعلات الكيميائية
حركية كيميائية
نمذجة معلاج كيميائي
التكنولوجيا الكيميائية
الفروع
Process design  • ميكانيكا الموائع
Process Systems Engineering
تصميم المصنع الكيميائي
ثرموديناميكا كيميائية
ظواهر الحمل  • *المزيد*
غيرهم
الخطوط العريضة للهندسة الكيميائية
دليل مقالات الهندسة الكيميائية
تعليم المهندسين الكيميائيين
قائمة المهندسين الكيميائيين
قائمة جمعيات الهندسة الكيميائية
قائمة محاكيات المعلاجات الكيميائية
'

يهتم المهندسون الكيميائيون بتطبيقات المعرفة المكتسبة من العلوم الأساسية والتجارب العملية، كما يهتمون بتصميم العمليات الصناعية وتطويرها وإدارة المصانع بهدف تحويلٍ آمنٍ واقتصادي للمواد الكيميائية الخام إلى منتجات نافعة. الهندسة الكيميائية هي العلم الهندسي ذو القاعدة الأوسع بين علوم الهندسة كلها، ويؤدي هذا إلى أن تكون المؤسسات والشركات في سعي دائم لتوظيف مهندسين كيميائيين في المجالات التقنية المتنوعة وفي مواقع الإشراف في أنواع الصناعات المختلفة. وتصنَّف رواتب الخريجين الحديثين من المهندسين الكيميائيين مع الرواتب العليا التي يتقاضاها خريجو الجامعات الحديثون.

إن المجالات الصناعية التي يشرف عليها المهندسون الكيميائيون واسعة جداً، تعد أهمها الصناعات الكيميائية والنفطية والبتروكيميائية. وتعتبر المملكة العربية السعودية مثلا من أكبر الدول في الإنتاج البتروكيميائي الذي يعتمد بشكل كبير على المهندسيين الكيميائيين.

كما إن الصناعات الغذائية والصيدلية، وهندسات الكيمياء الحيوية والطب الأحيائي هي مجالات تعتمد كثيراً على المهندسين الكيميائيين. ويضاف إلى ذلك التحكم بالتلوث والحد منه، وعلم التآكل البيئي والتحكم البيئي، وعلم الأتمتة وعلم الآلات وتطويرها، وعلم الفضاء والمواد النووية، وتقانة الحاسب ومعالجة البيانات، وغيرها كثير

تعنى الهندسة الكيمياوية بدراسة التصاميم الهندسية المتعلقة بالصناعات الكيمياوية المختلفة حيث ات التصميم الكيميائي يمثل هدف انتاجي وتجاري وهو عبارة عن علم تجميع المعلومات للوصول إلى التصميم الامثل من خلال اختيار العملية الصناعية وظروفها والمواد الكيميائية المستخدمة فيها والاجهزة اللازمة لاتمام العملية الصناعية.

وبسبب العدد الكبير للمواد الكيميائية التي يتم التعامل معها فإن التوجه للهندسة الكيميائية هو العمليات التي تتم على هذه المواد مثل: الطحن للمواد الصلبة أو الخلط ورغم تطور عدد كبير من العمليات الا أن المكانة الأولى لا زالت لعملية التقطير ولعمليات أخرى مثل البلورة والترشيح والتذويب والاستخلاص، وفي أي عملية يكون اهتمام المهندس الكيميائي بالعملية منطلقا من أربع مبادئ أساسية:

  • قانون حفظ المادة (موازنة كمية المواد الداخلة إلى الوحدة والخارجة منها والمتراكمة في الوحدة والمتحولة أثناء التفاعل).
  • قانون حفظ الطاقة (موازنة الطاقة المستهلكة في الوحدة والناتجة عنها).
  • قانون الاتزان الكيميائي.
  • مبدأ التفاعلات الكيمائية.

إضافة إلى مسؤولية المهندس الكيميائي في تنظيم ترتيب وتتابع الوحدات بشكل صحيح وحساب الجدوى الاقتصادية لكامل العمليات الداخلة في الانتاج.

وتنقسم العمليات في التصنيع إلى تصنيع متقطع (بالخلطة) أو المستمر حيث ان التصنيع المستمر يعطي كفاءة أعلى ولكن تصميم الخطوط والتحكم بها يكون على درجة أعلى من الصعوبة ولذا كان المهندسين الكيميائين من أول الذين طبقوا أنظمة التحكم الأوتومانيكية في تصميماتهم.

هندسة التفاعلات الكيميائية

تُعنى الهندسة الكيميائية في عمليات وظروف ادارة المحطات لضمان التشغيل الأمثل للمحطة. ينشيء مهندسو التفاعل الكيميائي نماذج تحليل وتصميم المفاعلات باستخدام البيانات المخبرية والمتغيرات الفيزيائية، مثل الديناميكا الحرارية الكيميائية، لحل المشكلات وتوقع أداء المفاعل.[1]


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

تصميم محطة

يُعنى تصميم الهندسة الكيميائية بإنشاء الخطط، المواصفات، والتحليل الاقتصادي للمحطات التجريبية، المحطات الجديدة أو تعديلات المحطات. عادة ما يعمل مهندسو التصميم في دور استشاري، واضعين تصميم محطات تلبي احتياجات العملاء. التصميم يكون محدود بعدد من العوامل، منها التمويل، التنظيمات الحكومية ومعايير السلامة. تتحكم هذه القيود في اختيار عمليات، خامات ومعدات المحطة.[2]

تصميم العملية

المقالة الرئيسية: تصميم العملية

عمليات الوحدة هي خطوة فيزيائية ضمن عمليات الهندسة الكيميائية الفردية. عمليات الوحدة (مثل البلورة، الترشيح، التجفيف، والتبخير)، تستخدم لإعداد الكواشف الكيميائية، تنقية وفصل منتجاتها، إعادة تدوير الكواشف الغير مستهلة، والتحكم في نقل الطاقة في المفاعلات.[3] عمليات الوحدة (مثل النترنتة والأكسدة) تنطوي على تحويل الخامات بطرق كيميائية حيوية، كيميائية حرارية وطرق أخرى أخرى. المهندسون الكيميائيون المسئولون عن تلك العمليات يطلق عليهم مهندسو العمليات.[4]

ظاهرة النقل

المقالة الرئيسية: ظاهرة النقل

تحدث ظاهرة النقل في كثير من الأحيان ضمن المشكلات الصناعية. تشمل ديناميكا السوائل، نقل الحرارة ونقل الكتلة، والتي تُعنى بشكل رئيسي بنقل زخم الحركة، نقل الطاقة ونقل الأنواع الكيميائية على الترتيب. المعادلات الأساسية لوصف الظواهر الثلاثة على المستويات macroscopic، المجهرية والجزيئية متشابهة للغاية. ومن ثم، الإلمام بظاهرة النقل يستلزم الإلمام بالرياضيات.[5]

التطبيقات والممارسة

مهندسون كيميائيون يستخدمون الحاسوب لادارة النظم المؤتممة في المحطات.[6].
مشغلون في محطة كيميائية يستخدمون لوحة تحكم تناظرية أقدم، ألمانيا الشرقية، 1986.


الحقول والموضوعات المتعلقة

اليوم، مجال الهندسة الكيميائية هو تخصص متنوع، يغطي مجالات تتنوع من التقنية الحيوية وهندسةالنانو إلى معالجة المعادن.


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

انظر أيضاً

المصادر

  1. ^ Carberry 2001, pp. 1–2.
  2. ^ Towler & Sinnott 2008, pp. 2–3.
  3. ^ McCabe, Smith & Hariott 1993, p. 4.
  4. ^ Silla 2003, pp. 8–9.
  5. ^ Bird, Stewart & Lightfoot 2002, pp. 1–2.
  6. ^ Garner 2003, pp. 47–48.

المراجع