دانشجویان مهندسی شیمی دانشگاه پیام نور کرمانشاه

تاریخچه ی مهندسی شیمی:

اصطلاح مهندسی شیمی(Chemical engineering) نخستین بار در سال 1880 میلادی توسط جرج دیویس در شهر منچستر انگلستان مطرح گردید تا اینکه در سال 1888 لویس نورتن استاد شیمی صنعتی،رشته ی مهندسی شیمی را پایه گذاری نمود.توسعه و تنظیم این رشته بعدها توسط ویلیام واکر صورت گرفت.درسال های اولیه قرن بیستم،مهندسی شیمی تقریبا به صورت یک حرفه ی مشخص مطرح گردید.

جنگ جهانی اول،توسعه ی سریع صنایع شیمیایی و به تبع آن نیاز روز افزون به مهندسین شیمی را به همراه داشت.به همین دلیل پس از مدت کوتاهی ایالات متحده به بزرگترین کشور رشد وتوسعه مهندسی شیمی تبدیل شد و کارآمدی این رشته بیش از پیش آشکار گردید.این در حالی است که گام های اولیه ی شکل گیری مهندسی شیمی از انگلستان آغاز شده بود وتا قبل از جنگ جهانی دوم در هیچ کشوری رشته ی مهندسی شیمی وجود نداشت.

مهندسی شیمی در ایران:

شرکت نفت ایران برای رفع نیازهای تخصصی خویش در بهره وری از صنایع نفت و گاز اقدام به تعلیم و تربیت مهندسین شیمی نمود.

با توجه به گسترش روز افزون صنایع نفت،گاز،پتروشیمی و کارخانه های متعدد قند،سیمان،داروسازی و ... تعدادی از دانشگاههای کشور نیز اقدام به تاسیس دوره های مهندسی شیمی در مقطع کارشناسی نمودند که از جمله ی این دانشگاه ها می توان به دانشکده ی نفت آبادان،دانشکده فنی دانشگاه تهران،دانشگاه صنعتی امیر کبیر،دانشگاه شیراز،دانشگاه صنعتی شریف،دانشگاه صنعتی اصفهان و دانشگاه سیستان و بلوچستان اشاره کرد.

راه اندازی واحد تحقیقات مهندسی شیمی در سازمان پژوهش های علمی صنعتی ایران و جهاد دانشگاهی از دیگر اقدام های موثر در راستای رشد و توسعه این رشته در ایران بوده است.

تعریف مهندسی شیمی:

تعریف هر علمی در آغاز آموزش آن،موجب پیدایش ذهنیتی روشن از آن علم می شود.

انجمن مهندسی شیمی آمریکا:

مهندسی شیمی تلفیقی از بکارگیری اصول علم شیمی وفیزیک با توجه به جنبه های اقتصادی حاکم بر فرایندهای مربوط به تغییر حالت،فرایندهای ترکیبی و فرایندهای انتقال انرژی می باشد.

کمیتیه ی مهندسی شیمی ستاد انقلاب فرهنگی ایران:

مهندسی شیمی،فن کاربرد علوم پایه جهت پیاده سازی فرایندهای شیمیایی وفیزیکی در مقیاس صنعتی می باشد.

گرایش‌های مهندسی شیمی

•    مهندسی شیمی (مهندسي صنایع پتروشیمی)
•    مهندسی شیمی (صنایع غذایی)
•    مهندسی شیمی (بهره برداری از منابع نفتی)
•    مهندسی شیمی (صنایع گاز)
•    مهندسی شیمی (فراوری و انتقال گاز)
•    مهندسی شیمی (جمع آوری و تهیه گاز)
•    مهندسی شیمی (طراحی فرایندهای نفتی)
•    مهندسی شیمی (صنایع شیمیایی)
•    مهندسی شیمی (بیوتکنولوژی)
•    مهندسی شیمی (محیط زیست)
•    مهندسی شیمی (نانو تکنولوژی)
•    مهندسی شیمی (مخازن هیدروکربری)
•    مهندسی شیمی (صنایع نفت و گاز)
•    مهندسی شیمی (صنایع شیمیایی معدنی)
•    مهندسی شیمی (صنایع پالایش)
•    مهندسی شیمی (صنایع سلولزی)
•    مهندسی شیمی (کاربردی)
 

صنايع پتروشيمي

پس از اكتشاف نفت، به تدريج مواد شيميايي مختلفي از آن به دست آمد و صنعت جديدي به نام صنعت پتروشيمي بنيان گذاشته شد. صنعتي كه ماده اوليه آن مشتقات نفت و گاز است يعني با انجام واكنش‌هاي فيزيكي و شيميايي در هيدروكربن‌هاي مايع و گاز مي‌توان به فرآورده‌هاي پتروشيمي دست پيدا كرد. فرآورده‌هايي كه داراي ارزش افزوده بسياري است . چون هر يك دلار نفتي كه به فرآورده‌هاي پتروشيمي تبديل مي‌شود، ارزش افزوده آن حدود صد دلار خواهد شد. اما متاسفانه در كشور ما ميليونها تن از اين ماده گرانقدر بدون اين كه ارزش افزوده‌اي به آن اضافه شود، صادر مي‌گردد و گاه همين ماده با مختصر عملياتي، با قيمت صدها برابر وارد كشور مي‌گردد. 

از همين‌جا مي‌توان به اهميت مهندسي شيمي گرايش پتروشيمي پي‌برد چون وظيفه مهندسي پتروشيمي طراحي دستگاهها و فرآيند توليد مواد مختلف از جمله كودهاي شيميايي، شوينده‌ها و فرآورده‌هاي پليمري (مواد اوليه پلاستيك‌ها ، لاستيك‌ها و الياف مصنوعي) و مواد شيميايي (اسيدها ، حلالها) از نفت و برشهاي نفتي است. 

گفتني است كه دروس تخصصي دانشجويان اين رشته بيشتر در مورد كاتاليزورهاي صنعتي است كه در رآكتورها به كار مي‌رود. 

صنايع گاز

مهندسي شيمي گرايش گاز شامل تمام فرآيندهايي است كه بر روي گاز انجام مي‌شود، تا اين ماده قابل مصرف گردد. 

براي مثال عمق چاهي كه براي استخراج گاز زده مي‌شود، قطر لوله‌اي كه گاز را از چاه به پالايشگاه و يا از پالايشگاه به شبكه‌هاي شهري منتقل مي‌كند، نحوه انتقال گاز از چاه به پالايشگاه، نحوه گرفتن گاز دي‌اكسيد كربن از اين ماده (براي جلوگيري از خورده شدن لوله‌ها) ، نحوه شيرين كردن گاز (به گاز اوليه كه از چاه استخراج مي‌شود، گاز ترش مي‌گويند كه قابل مصرف نيست و بايد طي فرآيندهايي آن را به گاز شيرين كه قابل استفاده در مصارف شهري و ... است تبديل كرد) همه در حيطه فعاليت يك مهندس شيمي گرايش گاز قرار دارد. 

صنايع پليمر

مهندس پليمر وظيفه ساخت فرآورده‌هاي پليمري مصنوعي از جمله رنگهاي شيميايي، پوشش كابلها، لاستيك‌ها و پلاستيك‌ها را از مواد نفتي برعهده دارد. اين رشته كه تا سال 1362 يكي از گرايشهاي مهندسي شيمي بود، در حال حاضر به عنوان يك رشته مستقل با دو گرايش صنايع پليمر و تكنولوژي و علوم رنگ در دانشگاهها و مراكز آموزش عالي ارائه مي‌شود. اما با اين وجود هنوز در تعداد محدودي از دانشگاههاي كشور، مهندسي پليمر يك رشته مستقل نيست بلكه يكي از گرايشهاي مهندسي شيمي مي‌باشد. 

يك مهندس پليمر حداقل 12 يا 13 درس تخصصي در زمينه گرايش صنايع پليمر و يا تكنولوژي و علوم رنگ گذرانده است و در نهايت نيز كارشناس در يكي از دو گرايش فوق مي‌شود. اما مهندسي شيمي گرايش صنايع پليمر بيشتر دروسي كه مي‌خواند با مهندسي شيمي در مفهوم عام آن ارتباط دارد و در نهايت در يكي از زمينه‌هاي پليمر مثل فرآيند شكل‌دهي پليمر يا طراحي واحدهاي صنعتي توليد پليمر، تبحر پيدا مي‌كند.

شيميايي سلولزي

با وجود اين كه قرن حاضر ، دوران رشد روزافزون تكنولوژي كامپيوتر و فرآورده‌هاي آن است، اما هنوز فرهنگ، تمدن و دانش بشري نيازمند يك وسيله ابتدايي انتقال دانش يعني كاغذ مي‌باشد و براي دست‌يابي به اين فرآورده مهم بايد مجهز به دانشي گردد كه در رشته مهندسي شيمي گرايش شيميايي سلولزي مي‌توان به آن دست يافت. چون يك مهندس شيمي گرايش شيميايي سلولزي در زمينه تبديل چوب به كاغذ تخصص دارد و دروس تخصصي آن بيشتر در مورد خميرگيري و يا تبديل چوب به كاغذ مي‌باشد. به همين‌دليل نيز تحصيل دانشجويان اين رشته در دانشكده فني پرديس واقع در استان گيلان  رضوان‌شهر (چوكا)‌مي‌باشد. 

همچنين اين گرايش داراي كاربردهاي جديدي در صنعت امروز مي‌باشد. 

همان طور كه مي‌دانيم قسمت عمده چوب از سلولز تشكيل شده است. همچنين ضايعات كشاورزي مثل پوست برنج و يا سبوس برنج و ضايعات برگ درختان داراي مقادير قابل توجهي سلولز است كه اين ضايعات در بسياري از نقاط به عنوان يك عنصر مزاحم سوزانده شده و باعث آلودگي محيط زيست مي‌شود. اما امروزه در كشوري مثل آمريكا از همين ضايعات براي توليد يك نوع سوخت به نام اتانول كه در تركيب با بنزين، سوخت بسيار خوبي است؛ استفاده مي‌شود. و در اين فرآيند مهندسين شيميايي سلولزي نقش بسيار مهمي را بر عهده دارند.

صنايع غذايي

يكي از كاربردهاي مهندسي شيمي در توليد مواد غذايي و بخش‌هاي صنايع غذايي مانند ميكروبيولوژي غذا، شيمي غذا و كنترل كيفي صنايع غذايي است. براي مثال در سوپرماركت‌ها و فروشگاهها، موادغذايي بيشتر به حالت كنسرو وجود دارد كه تهيه اين كنسروها با حفظ اصول ايمني و بهداشتي نياز به يكسري محاسبات دارد كه اين محاسبات توسط يك مهندس شيمي صنايع غذايي انجام مي‌گيرد.

همچنين طراحي دستگاههايي كه فرآيند خشك كردن را انجام مي‌دهند مثل غذاهاي بچه كه به صورت پودر تهيه مي‌شود و طراحي دستگاههاي استريليزه، پاستوريزه و يا منجمد كننده بر عهده متخصصين همين رشته مي‌باشد.

در كل اگر كسي دوست دارد بداند كه غذاهاي كنسرو شده، منجمد شده و ... چگونه تهيه مي‌شود و يا چه مواد باارزشي در غذاها هست و كدام غذاها براي سلامت بدن خوب است، مي‌تواند وارد رشته صنايع غذايي بشود.

پالايش

دانشجوي گرايش پالايش در پالايشگاههاي كشور كه نفت خام را به فرآورده‌هاي نفتي تبديل مي‌كنند، مشغول به كار شده و در اصل وظيفه طراحي پالايشگاهها را بر عهده دارد. 

گرايش پالايش به طراحي پالايشگاهها باز مي‌گردد. يعني دانشجوي اين گرايش شيوه طراحي دستگاههايي مثل برجهاي تقطير، دستگاههاي جداكننده مايعات از مايعات و گازها از مايعات را مي‌آموزد. دستگاههايي كه مشتقات ئيدروكربني مثل بنزين و گازوئيل و مواد سنگين‌تر مثل قير و شوينده‌ها را از نفت خام جدا ساخته و به دست مي‌آورند.

طراحي فرآيندهاي صنايع نفت

فرآيند يعني عملكرد با روش و طريقي كه بتوان به ياري آن ماده‌اي را از حالتي به حالت ديگر تغيير شكل داد و منظور از مهندس طراحي فرآيندهاي صنايع نفت يعني فردي كه روش اين تغيير و تحول را طراحي كند چون براي تبديل يك ماده از حالت اوليه به حالتي خاص لازم است كه دستگاههايي طراحي شده و محاسباتي انجام بگيرد تا بتوان به نتيجه مطلوب دست يافت.

طراحي صنايعي كه بطور مستقيم يا غير مستقيم وابسته به نفت خام يا فرآورده‌هاي پالايشگاه و يا صنايع پتروشيمي است به مهندس شيمي گرايش طراحي فرآيندها مربوط مي‌شود.

همان‌طور كه مي‌دانيد گرايشها در سطح ليسانس تفاوتي با هم ندارند و حتي نمي‌توان بين بعضي از گرايشها مرز مشخصي قائل شد. اما در كل مي‌توان گفت كه گرايش پالايش صرفا به پالايش نفت و گاز بر مي‌گردد همچنين گرايش پتروشيمي فقط در زمينه توليد مواد پتروشيمي است در حالي كه گرايش طراحي فرآيندها در كليه امور از جمله نفت و گاز و مواد پتروشيمي دخالت دارد همچنين تهيه بعضي مواد منحصرا متعلق به اين گرايش مي‌باشد مثل تركيب دو ماده پارافين و كلر و ايجاد يك محصول جديد به نام پارافين كلره كه به عنوان يك ماده خاموش كننده حريق مورد استفاده قرار مي‌گيرد و توليد آن نيز به گرايش پالايش و يا پتروشيمي باز نمي‌گردد.

يك مهندس شيمي گرايش طراحي فرآيندهاي صنايع نفت، واكنش‌هاي خاصي را از شيميست‌ها مي‌گيرد و با توجه به شرايط محيطي ، اقتصادي و ... بهترين روش توليد مواد شيميايي و خالص‌سازي آنها را پيدا كرده و پياده مي‌كند، كه البته در اين راه بايد عوامل مهمي مثل انتقال جرم، انتقال حرارت و روابط ترموديناميكي را محاسبه كرده و به طراحي راكتور و مبدلهاي حرارتي بپردازد.
دروس مهندسی شیمی در ایران
بر اساس مصوبات شورای عالی انقلاب فرهنگی علاوه بر دروس عمومی و علوم پایه که دانشجویان فنی مهندسی موظف به گذراندن آن میباشند، سایر دروس این رشته به دو دسته اصلی و تخصصی تقسیم می شوند. دروس اصلی آندسته از دروسی هستند که تمامی دانشجویان مهندسی شیمی با هر گرایشی آنرا می گذرانند و دروس تخصصی به دروسی اطلاق می شود که با توجه به گرایش دانشجو موظف به پاس کردن آن میباشد.
•    دروس اصلی
•    موازنه جرم و انرژی
•    مکانیک سیالات
•    انتقال حرارت
•    طراحی راکتور
•    کنترل فرآیند
•    کاربرد ریاضیات در مهندسی شیمی
•    ترمودینامیک
•    عملیات واحد
•    انتقال جرم
•    دروس تخصصی
بسته به گرایش متفاوت میباشد.

نرم افزارهای رشته مهندسی شیمی

1) COMSOL Multiphysics = نرم افزاری تخصصی برای دانشجویان رشته مهندسی شیمی و سایر رشته ها

2) aspenONE= قدرتمند ترین نرم افزار در شبیه سازی و طراحی در مهندسی شیمی و رشته های وابسته
3) CHEMCAD=شبیه سازی فرآیندهای شیمیایی
4) HYSYS Training=نرم افزاری برای بهینه سازی فرآیندهای شیمیایی
5) FEMLAB
6) OLGA
7) Portable WinDrawChem: نرم افزار رسم ساختمان ملکول و نمادهای شیمی

سایر نرم افزارها:

Bitplane Imaris شبیه سازی میکروسکپی
BioSolveIT recore 5 - شبیه سازی مجازی هسته مواد
Inteligand ligandscout  – نرم افزار داروسازی
Molegro Data Modeller  – مدل سازی و آنالیز مولکولی
Molegro Virtual Docker– پیشگویی و تحلیل فنی و انفعالات پروتئینی 
Waveafunction Odyssey college chemistry– آموزش اینتراکتیو شبیه سازی مولکول 

کارشناسی ارشد مهندسی شیمی

گرايش محيط‌ زيست: این گرایش در ارتباط با عملكرد مواد شيميايي و زيست‌شناسي و پروسه استفاده از مواد شيميايي در تصفيه فاضلاب شهري و صنعتي و طراحي تصفيه‌خانه‌هاي آب است.

منابع:

کتاب آشنایی با مهندسی شیمی تالیف دکتر سید حسین نوعی،پاکیزه سرشت،حسین واحدی

موسسه پارسه

سایت بانکی

ویرایش:Hysys.rzb.ir