مهندسی شیمی، اهداف، توانایی ها
هدف
مهندسی شیمی رشته گستردهای است که در دوره کارشناسی آن با استفاده از اصول مهندسی به همراه مبانی ریاضیات و شیمی و فیزیک، زمینههای لازم برای طراحی و بهرهبرداری از صنایع متنوعی به دانشجویان آموزش داده میشود. نظر به اینکه اصول مهندسی در مورد صنایع بسیار متنوع و گسترده شیمیایی یکسان است، مهندسان شیمی از انعطاف فوقالعادهای در انتخاب شغل برخوردارند پس از فراگیری فیزیک، شیمی و بخصوص ریاضیات و همچنین دروس اصلی این رشته مانند موازنه انرژی و مواد، ترمودینامیک، مکانیک سیالات، انتقال حرارت، انتقال جرم، عملیات واحدهای صنعتی، طراحی راکتورهای شیمیایی، کنترل فرآیندها و اقتصاد و طراحی مهندسی مطرح میشوند.
به علاوه ، دروس دیگری در مهندسی عمومی نظیر مبانی برق، استاتیک و مقاومت مصالح، مهندسی محیط زیست، رسم فنی و کارگاهها، برای تکمیل اطلاعات مهندسی دانشجویان آموزش داده میشوند. در دوه کارشناسی مهندسی شیمی علاوه بر دروس فوق چند درس دیگر در زمینههای تخصصی نظیر صنایع نفت و گاز و پتروشیمی ، صنایع غذایی، صنایع معدنی و طراحی فرآیند ، به مدت حدود یک نیمسال تحصیلی ارائه میشوند که دانشجویان بر حسب علاقه خود و یا زمینه کاری موجود در صنایع مختلف، آنها را انتخاب میکنند. ارائه این تخصصها در دانشگاههای مختلف بستگی به علاقه و توان آموزشی هر دانشگاه دارد.
تواناییهای عمومی مورد نیاز و قابل توصیه
یک دانشجوی مهندسی شیمی در درجه اول باید در دروس ریاضی قوی باشد و دو درس فیزیک و شیمی در مراحل بعدی قرار دارد.
فردی که رشته مهندسی شیمی را انتخاب میکند باید در ریاضیات و فیزیک قوی باشد. البته در این رشته، درس شیمی نیز اهمیت دارد اما ریاضیات و فیزیک از اهمیت بیشتری برخوردار است. همچنین داوطلبان آزمون سراسری باید بدانند که رشته مهندسی شیمی رشته آسانی نیست، پس اگر داوطلبی به تحقیق و مطالعه مستمر علاقه زیادی ندارد، بهتر است که وارد این رشته نشود.
دانشجویان مهندسی شیمی نسبت به دانشجویان رشتههای مهندسی دیگر تنها ۹ واحد بیشتر شیمی میخوانند . یعنی علاوه بر شیمی عمومی ۱ که در اکثر رشتههای مهندسی ارائه میشود، شیمی عمومی ۲ ، شیمی آلی و شیمی تجزیه نیز مطالعه میکنند. در مقابل، ریاضی در این رشته بسیار اهمیت دارد چون یک مهندس شیمی برای طراحی راکتور ، برج و مبدل نیاز به دانش ریاضی دارد.
علاوه بر ریاضی و فیزیک، تسلط بر زبان انگلیسی نیز در این رشته بسیار مهم است چون اکثر کتب تخصصی این رشته به زبان انگلیسی میباشد. همچنین دانشجوی این رشته باید دارای دقت نظر خوبی باشد برای آن که در مهندسی شیمی علاوه بر آزمایشهایی در مقیاس بزرگ، آزمایشهایی در مقیاس کوچک نیز وجود دارد. برای مثال ما در شیمی تجزیه بعضی آزمایشهایمان در حد میلیونیم P.P.M است و بدون شک در چنین آزمایشی اگر یک صدم گرم نیز اشتباه بشود، همه آزمایش به هم میریزد.
صنایع شیمیایی کشور ما بسیار بکر و دستنخورده است و ما تا کنون از امکاناتمان بخوبی بهرهبرداری نکردهایم برای مثال بسیاری از فرآوردههای شیمیایی مثل مواد اولیه دارویی، بهداشتی و آرایشی را که تولیدشان نیز نسبتا راحت است از خارج از کشور وارد میکنیم و یا در خیلی از کاتالیزورهای صنعت نفت جا برای فعالیت افراد خلاق و نوآوری که کوشا و فعال باشند، وجود دارد.
توانایی های فارغالتحصیلان
صنایع گاز
فارغالتحصیلان این رشته میتوانند پس از پایان تحصیلات و کسب تجربه لازم ، امور متفاوتی را از نظر طراحی ، ساخت ، اجرا و نظارت بر اجرای طرحهای مختلف به عهده گیرند که در زیر به برخی از آنها اشاره میشود:
۱-طراحی ، محاسبه و ساخت واحدهای نمزدایی و شیرینسازی گاز طبیعی .
۲-طراحی ، محاسبه و ساخت واحدهای تفکیک کننده اجزای گاز طبیعی .
۳-طراحی خطوط لوله انتقال گاز طبیعی از مخازن گاز به پالایشگاهها.
۴-راهبری و نظارت بر عملکرد پالایشگاههای گاز طبیعی.
۵-انجام کلیه محاسبات مربوط به گاز طبیعی از قبیل محاسبات مربوط به تشکیل هیدراتهای گازی و غیره.
۶-طراحی و نظارت بر عملکرد خطوط لوله گاز طبیعی از پالایشگاهها به مراکز مصرف .
۷-طراحی شبکههای توزیع گاز طبیعی در شهرها.
۸-طراحی و ساخت دستگاههای جداساز گاز- مایع ، گاز-جامد و مایع-جامد.
صنایع غذایی
- رفع اشکال و حل مشکلات مربوط به این تخصص.
- تطبیق شرایط کمی و کیفی تولید با تقاضا.
- توسعه و انتقال فنآوری به منظور بهبود شرایط تولید در صنایع غذایی.
- برنامهریزی فعالیتهای تولید در صنایع غذایی.
- طراحی و نظارت بر ساخت دستگاهها و شبکههای مورد نیاز در صنایع غذایی مانند راکتورها و برجهای جذب و دفع .
- نظارت بر نصب و راهاندازی سیستمها .
- بهرهبرداری از صنایع به نحو مطلوب (از لحاظ فنی و اقتصادی(
طراحی فرآیندهای صنایع نفت
فارغالتحصیلان این دوره توانایی کافی در احراز مشاغل و ایفای وظایف زیر را دارند: انجام محاسبات و تعیین مشخصات وسایل، دستگاهها و فرآیندهای شیمیایی که در صنایع نفت مورد استفاده قرار میگیرد. منظور از طراحی فرآیند در صنایع نفت، استفاده از دادههای موجود به منظور محاسبه و تعیین مشخصات فنی یک دستگاه ، یک واحد و یا یک کارخانه تا حد تشکیل نمودار جریانی کامل است.
پالایش
فارغالتحصیلان این رشته دارای تواناییهای زیر هستند:
فعالیت در پالایشگاههای نفت و گاز، کارخانهها و مجتمع های پتروشیمی، کارخانههای تصفیه روغن ، امور انتقال فرآوردهها و واحدهای تولید مواد شیمیایی و … . همکاری با مراکز علمی و صنعتی کشور در زمینه برنامه ریزی و گسترش این صنایع و … .
صنایع پتروشیمی
فارغالتحصیلان این رشته دارای تواناییهای زیر هستند:
فعالیت در پالایشگاههای نفت و گاز ، کارخانهها و مجتمعهای پتروشیمی، کارخانههای تصفیه روغن ، امور انتقال فرآوردهها و واحدهای تولید مواد شیمیایی و همچنین همکاری با مراکز علمی و صنعتی کشور در زمینه برنامهریزی و گسترش این صنایع .
رابطه مهندسی شیمی با علم شیمی
آیا میدانید که دانشجویان گرایشهای مختلف رشته مهندسی شیمی تنها ۱۲ واحد شیمی میگذرانند که از این ۱۲ واحد نیز ۳ واحد در اکثر رشتههای مهندسی ارائه میشود؟
و آیا میدانید که بیشتر دروس مهندسی شیمی با رشتههای مهندسی دیگر ، بخصوص مهندسی مکانیک گرایش حرارت و سیالات مشترک است؟
حتما میپرسید پس چرا عنوان این رشته مهندسی شیمی است؟
عنوان کامل این رشته، مهندسی صنایع شیمی است. یعنی همانطور که ما مهندسینی در صنایع الکترونیک و مکانیک داریم، در صنایع شیمی نیز داریم. اما به مرور کلمه صنعت از عنوان یک رشته حذف شده و به همین دلیل داوطلبان آزمون سراسری فکر میکنند که مهندسی شیمی شبیه به رشته شیمی است. در حالیکه نسبت بین مهندسی شیمی و شیمی مثل نسبت بین مهندسی برق و فیزیک میباشد.
به دست آوردن مواد شیمیایی در آزمایشگاه به علم شیمی باز میگردد. یعنی وقتی که ما در آزمایشگاه ماده A را با B ترکیب میکنیم و ماده C به دست میآید از علم شیمی استفاده کردهایم اما این که از چه طریقی از A و B به C میرسیم در حیطه مهندسی شیمی قرار دارد. از سوی دیگر یک شیمیست در آزمایشگاه فعالیت میکند در حالیکه یک مهندس در مقیاس صنعتی کار میکند و برای رسیدن به هدف خود از دروس مهندسی مثل انتقال حرارت، انتقال جرم، مکانیک سیالات ، طراحی رآکتورها و یا ترمودینامیک یاری میگیرد. به عبارت دیگر در مهندسی شیمی فقط از علم شیمی به عنوان یک پایه استفاده میشود و سپس به سراغ دروسی میرویم که محاسباتی و مهندسی هستند.
تفاوت عمده مهندسی شیمی با شیمی در این است که مهندس کارش طراحی است در حالی که شیمیستها با کارهای آزمایشگاهی روبرو هستند. البته در این رشته دروس شیمی نیز وجود دارد اما شباهت این رشته به سایر رشتههای مهندسی ، بخصوص مهندسی مکانیک گرایش حرارت و سیالات بییشتر از شباهت این رشته به شیمی است. در حقیقت یک مهندس شیمی به عنوان حد واسط بین آزمایشگاه و مصرفکننده، از اطلاعات شیمیستها استفاده کرده و مواد شیمیایی را به تولید صنعتی میرساند.
برای یک شیمیست تنها تولید ماده مهم است؛ این که وقتی دو ماده با هم ترکیب میشود، چه مادهای به وجود میآید. اما یک مهندس شیمی به طراحی دستگاههایی میپردازد که ماده فوق را به کیفیت بالایی میرساند.
نکات تکمیلی
رشته مهندسی شیمی نسبت به رشتههای مهندسی دیگر جدید است، چرا که این رشته زاییده ضرورت و نیاز صنعت مکانیک، الکترونیک و عمران میباشد.
برای مثال به مرور زمان صنعت به مهندس مکانیکی احتیاج پیدا کرد که از تحولات و فرآیندهای شیمیایی اطلاع داشته باشد و بتواند دستگاههایی را طراحی کند که در آنها فرآیندهای شیمیایی اتفاق میافتد. در نتیجه شروع به تربیت مهندسین مکانیکی کرد که بیش از معمول تحصیلکردگان این رشته از علم شیمی مطلع باشند و این دسته از متخصصان همان مهندسین شیمی هستند.
در یک پروژه که با حضور مهندسین رشتههای مختلف انجام میگیرد، مهندس شیمی کار اولیه را بر عهده دارد. برای مثال اگر قرار باشد یک برج برای تقطیر مادهای ساخته شود؛ کار طراحی این برج، تعیین ارتفاع، قطر و نوع موادی که باید در ساخت آن به کار برده شود و همچنین تعیین درجه دما و فشار آن بر عهده مهندس شیمی است.
———————————————————————————————————————–
مهندسی شیمی
از ویکیپدیا، دانشنامهٔ آزاد
مهندسی شیمی علم کاربرد ریاضیات، شیمی، فیزیک و اقتصاد در فرآیند تبدیل مواد خام به مواد باارزشتر یا سودمندتر است. مهندسی شیمی را میتوان بطور کلی علم استفاده از موازنه جرم، موازنه انرژی و موازنه اندازه حرکت برای طراحی و کنترل واحدهای فرآیندی شیمیایی از قبیل واحدهای یک پالایشگاه پتروشیمی، صنایع چوب و کاغذ و غیره در نظر گرفت.
مهندسی شیمی عمدتاً در طراحی و نگهداری فرآیندهای شیمیایی برای تولید انبوه به کار میرود. به این بخش از مهندسی شیمی، مهندسی فرآیند گفته میشود.
فرآیندهای مجزایی که توسط یک مهندس شیمی به کار گرفته میشوند (مانند تقطیر، استخراج و…)، عملیات واحد نام داشته و شامل واکنش شیمیایی، عملیات انتقال جرم، انتقال حرارت و انتقال اندازه حرکت هستند. این فرآیندها 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 فرآیند شیمیایی با استفاده از موازنه 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 فرآیند را در بر میگیرد. هدف اصلی مهندسی شیمی استفاده از دانش شیمی در خلق مواد و محصولات بهتر برای دنیای امروز است. امروزه مهندسین شیمی علاوه بر فرآیندهای تولید مواد اولیه پایه، بلکه در تو سعه و تولید محصولات باارزش و متنوع شرکت دارند. این محصولات شامل مواد ویژه و کارآمد برای صنایعی همچون 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.
تاریخچه مهندسی شیمی
اوّلین درس در زمینه مهندسی شیمی نخستین بار توسط پروفسور «نورتون» در سال ۱۸۸۱ در دانشگاه MIT و در دانشکده مکانیک تدریس شد. نورتون شیمی صنعتی تدریس میکرد. در آن زمان صنایع شیمیایی رو به توسعه گذاشته بودند و لازم بود ساخت و بهره برداری از فرآیندهای شیمیایی توسّط افراد متخصّص صورت گیرد. در آن زمان طرّاحی و نظارت بر ساخت فرآیندهای شیمیایی و صنایع شیمیایی به دو شکل صورت میگرفت:
۱) به وسیله شیمی دانهایی که از تئوریهای شیمیایی و علوم آزمایشگاهی آگاهی داشته، ولی اطّلاعات فنّی و تجارب کافی از طراحی صنعتی نداشتند.
۲) به وسیله مهندسان مکانیکی که تجربه طرّاحی صنعتی داشتند، ولی اطّلاعات کافی از فرآیندهای شیمیایی نداشتند.
این موضوع باعث شد که تا مدّتی برای طرّاحی واحدهای شیمیایی از شیمیدانان و مهندسان مکانیک به صورت مشترک استفاده شود. امّا برای هماهنگ کردن کار این دو گروه، به افرادی نیاز بود که هم از فرآیندهای شیمیایی و هم از طرّاحی صنعتی مطّلع باشند و هم تجربههای آزمایشگاهی لازم را داشته باشند. از این رو رشتهای جدید در دانشگاهها با نام «شیمی صنعتی» یا «صنایع شیمیایی» به وجود آمد. با تئسعه تدریجی صنایع شیکیایی، نیاز به چنین متخصّصانی که هم در زمینه طرّاحی صنعتی و هم در زمینه فرآیندهای شیمیایی تخصص داشتند، بیشتر احساس شد. به این ترتیب، دورههایی با نام «مهندسی شیمی مدرن» در دانشگاهها پایه گذاری شدند. توسعه صنایع شیمیایی باعث شد که دانشگاهها اقدام به تأسیس دانشکده مهندسی شیمی به صورت مجزّا کرده و آن را جدا از رشتههای شیمی و مکانیک تدریس کنند.
مهندسی شیمی در ایران :
مهندسی شیمی در ایران نخستین بار در «مدرسه صنعتی ایران و آلمان» تدریس شد. این مرکز آموزشی که پس از جنگ جهانی اول به عنوان غرامت جنگی به ایران واگذار شده بود، در هر کدام از رشتههای مهندسی شیمی، برق و ماشین حدود بیست دانشجو میپذیرفت. دانش آموختگان مدرسه صنعتی ایران پس از یک دوره تحصیلی دو ساله «مهندس شیمی» نامیده میشدند. امّا در برنامه درسی آنها دروسی چون «شیمی تجزیه» و آزمایشگاه وجود داشت که دروس مربوط به رشته شیمی است. در سال ۱۳۱۳ «دانشگاه تهران» تأسیس شد و رشته مهندسی شیمی یکی از رشتههای ارائه شده در دانشکده فنّی بود. در این میان، رقابتهای ناسالم میان دانش آموختگان دانشکده فنّی و مدرسه صنعتی موجب شد تا مدرسه عالی صنعتی منحل شود. در سال ۱۳۳۶ «دانشگاه صنعتی امیرکبیر» (پلی تکنیک تهران) تأسیس شد و در رشته مهندسی شیمی و برای یک دوره چهار ساله به پذیرش دانشجو اقدام کرد. امّا برنامه درسی آن زمان دانشگاه تهران و پلی تکنیک هنوز با برنامه واقعی مهندسی شیمی تفاوت بسیار داشت. درسهایی مانند «انتقال حرارت»، «انتقال جرم» و «طراحی رآکتور» در سرفصل دروس گنجانده نشده بودند و از تنها درسهای ویژه مهندسی شیمی «تقطیر»، «جذب» و «ترمودینامیک» را میتوان نام برد. پس ازاین دو دانشگاه، «دانشگاه شیراز» و پس از آن در سال ۱۳۴۵ «دانشگاه صنعتی شریف» (صنعتی آریا مهر سابق)این رشته را راه اندازی کردند که برنامه درسی آنها تفاوت چندانی با برنامه درسی که امروز در رشته مهندسی شیمی ارائه میشود نداشت. در سالهای بعد، دوره کارشناسی ارشد و در برخی دانشگاهها دوره دکتری مهندسی شیمی نیز راه اندازی شد.
گرایشهای مهندسی شیمی
مهندسی پالایش ‘ پتروشیمی و گاز
مهندسی فرآیند
مهندسی صنایع پلیمر
مهندسی صنایع غذایی
مهندسی صنایع شیمیایی معدنی
مهندسی طراحی فرآیندهای صنایع نفت
مهندسی بیوتکنولوژی
دروس مهندسی شیمی در ایران
بر اساس مصوّبات شورای عالی انقلاب فرهنگی، علاوه بر دروس عمومی و علوم پایه که دانشجویان فنّی مهندسی موظف به گذراندن آن هستند، سایر دروس این رشته به دو دسته «اصلی» و «تخصّصی» تقسیم میشوند. دروس اصلی آن دسته از دروس هستند که تمامی دانشجویان مهندسی شیمی با هر گرایشی آنها را میگذرانند و دروس تخصصی به دروسی اطلاق میشود که با توجه به گرایش، دانشجو موظف به گذراندن آنها است.
دروس اصلی
موازنه انرژی و مواد
مکانیک سیالات
انتقال حرارت
انتقال جرم
طرّاحی رآکتورهای شیمیایی
کنترل فرآیند
کاربرد ریاضیات در مهندسی شیمی
ترمودینامیک
عملیّات واحد
دروس تخصّصی
بسته به گرایش متفاوت است.
) برای چک کردن درست بودن جوابی که بدست آوردید ازش استفاده کنید.
