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. Die naam skep baie verwarring aangesien die werk van 'n chemiese ingenieur dikwels selfs meer kennis van fisika behels as chemie. Die term "Prosesingenieur" word dus dikwels gebruik aangesien dit 'n meer beskrywende term is en dit makliker maak 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. onder andere Distillasie en Chlorering) word eenheidswerking genoem (en: Unit Operations). Eenheidswerkinge bestaan uit Chemiese reaksie-, Massa-oordrag-, Hitte-oordrag-, Vloeidinamika- en Momentum-oordragstappe. Die eenheidswerkinge word dan op verskeie metodes gekombineer vir die doeleindes van chemiese sintese en/of die skeiding van mengsels van chemikalieë.

Twee primêre natuurwette onderliggend aan chemiese ingenieursontwerp is die Behoud van Massa en die Behoud van energie. Die beweging van massa en energie in 'n chemiese proses word geëvalueer deur van massa- en energiebalanse 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.