ریاضی - فنی مهندسی >> مهندسی شیمی

[Geek]

هدف

مهندسی شیمی رشته گسترده‌ای است كه در دوره كارشناسی آن با استفاده از اصول مهندسی به همراه مبانی ریاضیات و شیمی و فیزیك، زمینه‌های لازم برای طراحی و بهره‌برداری از صنایع متنوعی به دانشجویان آموزش داده می‌شود. نظر به اینكه اصول مهندسی در مورد صنایع بسیار متنوع و گسترده شیمیایی یكسان است، مهندسان شیمی از انعطاف فوق‌العاده‌ای در انتخاب شغل برخوردارند پس از فراگیری فیزیك، شیمی و بخصوص ریاضیات و همچنین دروس اصلی این رشته مانند موازنه انرژی و مواد، ترمودینامیك، مكانیك سیالات، انتقال حرارت، انتقال جرم، عملیات واحدهای صنعتی، طراحی راكتورهای شیمیایی، كنترل فرآیندها و اقتصاد و طراحی مهندسی مطرح می‌شوند.



به علاوه ، دروس دیگری در مهندسی عمومی نظیر مبانی برق، استاتیك و مقاومت مصالح، مهندسی محیط زیست، رسم فنی و كارگاهها، برای تكمیل اطلاعات مهندسی دانشجویان آموزش داده می‌شوند. در دوه كارشناسی 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 یك نیمسال تحصیلی ارائه می‌شوند كه دانشجویان بر حسب علاقه خود و یا زمینه كاری موجود در صنایع مختلف، آنها را انتخاب می‌كنند. ارائه این تخصصها در دانشگاههای مختلف بستگی به علاقه و توان آموزشی هر دانشگاه دارد.



توانایی‌های عمومی مورد نیاز و قابل توصیه



یك دانشجوی مهندسی شیمی در درجه اول باید در دروس ریاضی قوی باشد و دو درس فیزیك و شیمی در مراحل بعدی قرار دارد.



فردی كه رشته مهندسی شیمی را انتخاب می‌كند باید در ریاضیات و فیزیك قوی باشد. البته در این رشته، درس شیمی نیز اهمیت دارد اما ریاضیات و فیزیك از اهمیت بیشتری برخوردار است. همچنین داوطلبان آزمون سراسری باید بدانند كه رشته مهندسی شیمی رشته آسانی نیست، پس اگر داوطلبی به تحقیق و مطالعه مستمر علاقه زیادی ندارد، بهتر است كه وارد این رشته نشود.



دانشجویان مهندسی شیمی نسبت به دانشجویان رشته‌های مهندسی دیگر تنها 9 واحد بیشتر شیمی می‌خوانند . یعنی علاوه بر شیمی عمومی 1 كه در اكثر رشته‌های مهندسی ارائه می‌شود، شیمی عمومی 2 ، شیمی آلی و شیمی تجزیه نیز مطالعه می‌كنند. در مقابل، ریاضی در این رشته بسیار اهمیت دارد چون یك مهندس شیمی برای طراحی راكتور ، برج و مبدل نیاز به دانش ریاضی دارد.



علاوه بر ریاضی و فیزیك، تسلط بر زبان انگلیسی نیز در این رشته بسیار مهم است چون اكثر كتب تخصصی این رشته به زبان انگلیسی می‌باشد. همچنین دانشجوی این رشته باید دارای دقت نظر خوبی باشد برای آن كه در مهندسی شیمی علاوه بر آزمایشهایی در مقیاس بزرگ، آزمایشهایی در مقیاس كوچك نیز وجود دارد. برای مثال ما در شیمی تجزیه بعضی آزمایش‌هایمان در حد میلیونیم P.P.M است و بدون شك در چنین آزمایشی اگر یك صدم گرم نیز اشتباه بشود، همه آزمایش به هم می‌ریزد.



صنایع شیمیایی كشور ما بسیار بكر و دست‌نخورده است و ما تا كنون از امكاناتمان بخوبی بهره‌برداری نكرده‌ایم برای مثال بسیاری از فرآورده‌های شیمیایی مثل مواد اولیه دارویی، بهداشتی و آرایشی را كه تولیدشان نیز نسبتا راحت است از خارج از كشور وارد می‌كنیم و یا در خیلی از كاتالیزورهای صنعت نفت جا برای فعالیت افراد خلاق و نوآوری كه كوشا و فعال باشند، وجود دارد.



توانایی های فارغ‌التحصیلان



صنایع گاز:



فارغ‌التحصیلان این رشته می‌توانند پس از پایان تحصیلات و كسب تجربه لازم ، امور متفاوتی را از نظر طراحی ، ساخت ، اجرا و نظارت بر اجرای طرحهای مختلف به عهده گیرند كه در زیر به برخی از آنها اشاره می‌شود:



1-طراحی ، محاسبه و ساخت واحدهای نم‌زدایی و شیرین‌سازی گاز طبیعی .



2-طراحی ، محاسبه و ساخت واحدهای تفكیك كننده اجزای گاز طبیعی .

3-طراحی خطوط لوله انتقال گاز طبیعی از مخازن گاز به پالایشگاهها.

4-راهبری و نظارت بر عملكرد پالایشگاههای گاز طبیعی.

5-انجام كلیه محاسبات مربوط به گاز طبیعی از قبیل محاسبات مربوط به تشكیل هیدراتهای گازی و غیره.

6-طراحی و نظارت بر عملكرد خطوط لوله گاز طبیعی از پالایشگاهها به مراكز مصرف .

7-طراحی شبكه‌های توزیع گاز طبیعی در شهرها.

8-طراحی و ساخت دستگاههای جداساز گاز - مایع ، گاز - جامد و مایع - جامد.



صنایع غذایی : فارغ‌التحصیلان این رشته دارای تواناییهای زیر هستند؛



1- رفع اشكال و حل مشكلات مربوط به این تخصص.

2- تطبیق شرایط كمی و كیفی تولید با تقاضا.

3- توسعه و انتقال فن‌آوری به منظور بهبود شرایط تولید در صنایع غذایی.

4- برنامه‌ریزی فعالیتهای تولید در صنایع غذایی.

5- طراحی و نظارت بر ساخت دستگاهها و شبكه‌های مورد نیاز در صنایع غذایی مانند راكتورها و برجهای جذب و دفع .

6- نظارت بر نصب و راه‌اندازی سیستمها .

7- بهره‌برداری از صنایع به نحو مطلوب (از لحاظ فنی و اقتصادی).

فارغ‌التحصیلان این دوره توانایی كافی در احراز مشاغل و ایفای وظایف زیر را دارند: انجام محاسبات و تعیین مشخصات وسایل، دستگاهها و فرآیندهای شیمیایی كه 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 یك دستگاه ، یك واحد و یا یك كارخانه تا حد تشكیل نمودار جریانی كامل است.



پالایش :

فارغ‌التحصیلان این رشته دارای تواناییهای زیر هستند؛



فعالیت در پالایشگاههای نفت و گاز، كارخانه‌ها و مجتمع های پتروشیمی، كارخانه‌های تصفیه روغن ، امور انتقال فرآورده‌ها و واحدهای تولید مواد شیمیایی و ... . همكاری با مراكز علمی و صنعتی كشور در زمینه برنامه ریزی و گسترش این صنایع و ... .



صنایع پتروشیمی :

فارغ‌التحصیلان این رشته دارای تواناییهای زیر هستند؛



فعالیت در پالایشگاههای نفت و گاز ، كارخانه‌ها و مجتمعهای پتروشیمی، كارخانه‌های تصفیه روغن ، امور انتقال فرآورده‌ها و واحدهای تولید مواد شیمیایی و همچنین همكاری با مراكز علمی و صنعتی كشور در زمینه برنامه‌ریزی و گسترش این صنایع .



رابطه مهندسی شیمی با علم شیمی



آیا می‌دانید كه دانشجویان گرایشهای مختلف رشته مهندسی شیمی تنها 12 واحد شیمی می‌گذرانند كه از این 12 واحد نیز 3 واحد در اكثر رشته‌های مهندسی ارائه می‌شود.



و آیا می‌دانید كه بیشتر دروس مهندسی شیمی با رشته‌های مهندسی دیگر ، بخصوص مهندسی مكانیك گرایش حرارت و سیالات مشترك است؟



حتما می‌پرسید پس چرا عنوان این رشته مهندسی شیمی است؟



عنوان كامل این رشته، مهندسی صنایع شیمی است. یعنی همان‌طور كه ما مهندسینی در صنایع الكترونیك و مكانیك داریم، در صنایع شیمی نیز داریم. اما به مرور كلمه صنعت از عنوان یك رشته حذف شده و به همین دلیل داوطلبان آزمون سراسری فكر می‌كنند كه مهندسی شیمی شبیه به رشته شیمی است. در حالیكه نسبت بین مهندسی شیمی و شیمی مثل نسبت بین مهندسی برق و فیزیك می‌باشد.



به دست آوردن مواد شیمیایی در آزمایشگاه به علم شیمی باز می‌گردد. یعنی وقتی كه ما در آزمایشگاه ماده A را با B تركیب می‌كنیم و ماده C به دست می‌آید از علم شیمی استفاده كرده‌ایم اما این كه از چه طریقی از A و B به C می‌رسیم در حیطه مهندسی شیمی قرار دارد. از سوی دیگر یك شیمیست در آزمایشگاه فعالیت می‌كند در حالیكه یك مهندس در مقیاس صنعتی كار می‌كند و برای رسیدن به هدف خود از دروس مهندسی مثل انتقال حرارت، انتقال جرم، مكانیك سیالات ، طراحی رآكتورها و یا ترمودینامیك یاری می‌گیرد. به عبارت دیگر در مهندسی شیمی فقط از علم شیمی به عنوان یك پایه استفاده می‌شود و سپس به سراغ دروسی می‌رویم كه محاسباتی و مهندسی هستند.



تفاوت عمده مهندسی شیمی با شیمی در این است كه مهندس كارش طراحی است در حالی كه شیمیست‌ها با كارهای آزمایشگاهی روبرو هستند. البته در این رشته دروس شیمی نیز وجود دارد اما شباهت این رشته به سایر رشته‌های مهندسی ، بخصوص مهندسی مكانیك گرایش حرارت و سیالات بییشتر از شباهت این رشته به شیمی است. در حقیقت یك مهندس شیمی به عنوان حد واسط بین آزمایشگاه و مصرف‌كننده، از اطلاعات شیمیست‌ها استفاده كرده و مواد شیمیایی را به تولید صنعتی می‌رساند.



برای یك شیمیست تنها تولید ماده مهم است؛ این كه وقتی دو ماده با هم تركیب می‌شود، چه ماده‌ای به وجود می‌آید. اما یك مهندس شیمی به طراحی دستگاههایی می‌پردازد كه ماده فوق را به كیفیت بالایی می‌رساند.



نكات تكمیلی

رشته مهندسی شیمی نسبت به رشته‌های مهندسی دیگر جدید است، چرا كه این رشته زاییده ضرورت و نیاز صنعت مكانیك، الكترونیك و عمران می‌باشد.



برای مثال به مرور زمان صنعت به مهندس مكانیكی احتیاج پیدا كرد كه از تحولات و فرآیندهای شیمیایی اطلاع داشته باشد و بتواند دستگاههایی را طراحی كند كه در آنها فرآیندهای شیمیایی اتفاق می‌افتد. در نتیجه شروع به تربیت مهندسین مكانیكی كرد كه بیش از معمول تحصیل‌كردگان این رشته از علم شیمی مطلع باشند و این دسته از متخصصان همان مهندسین شیمی هستند.



در یك پروژه كه با حضور مهندسین رشته‌های مختلف انجام می‌گیرد، مهندس شیمی كار اولیه را بر عهده دارد. برای مثال اگر قرار باشد یك برج برای تقطیر ماده‌ای ساخته شود؛ كار طراحی این برج، تعیین ارتفاع، قطر و نوع موادی كه باید در ساخت آن به كار برده شود و همچنین تعیین درجه دما و فشار آن بر عهده مهندس شیمی است.



معرفی اجمالی گرایشهای مهندسی شیمی در مقطع کارشناسی



رشته مهندسی شیمی با 8 گرایش صنایع غذایی، صنایع شیمیایی معدنی، صنایع گاز ، صنایع پتروشیمی ، صنایع پلیمر، طراحی فرآیندهای صنایع نفت، صنایع پالایش و شیمیایی سلولزی؛ یكی از رشته‌های گسترده دانشگاهی است.



البته در دوره كارشناسی هر یك از گرایشهای فوق، تنها 12 یا 13 واحد تخصصی دارند و بیشتر واحدهایشان مشترك است. چرا كه اصول مهندسی در صنایع بسیار متنوع و گسترده شیمیایی، یكسان می‌باشد.



صنایع شیمیایی معدنی



گرایش صنایع شیمیایی معدنی، مواد معدنی و غیرآلی را به فرآورده‌هایی مثل سیمان، لعاب، آجرهای نسوز و ... تبدیل می‌كند.

اكتشاف و استخراج مواد معدنی به رشته معدن باز می‌گردد، اما فرآورده‌های مواد معدنی در حیطه مهندسی شیمی گرایش شیمیایی معدنی قرار دارد.



هر كارخانه تولید مواد غیرآلی مثل سیمان، گچ، شیشه نسوز و دیرگداز دارای یك فرآیند است. یعنی از زمانی كه مواد اولیه وارد كارخانه می‌شود تا زمانی كه محصول خارج می‌گردد، فرآیندی روی آن انجام می‌گیرد كه طراحی این فرآیند بر عهده مهندس شیمی صنایع شیمیایی معدنی می‌باشد. همچنین تولید هر ماده معدنی مثل كودهای شیمیایی معدنی، حشره‌كشها، نمك‌ها ، رنگ‌های معدنی و حتی لعاب روی كاشی‌ها در حیطه كار مهندسی شیمی گرایش شیمیایی معدنی قرار دارد.



صنایع پتروشیمی

پس از اكتشاف نفت، به تدریج مواد شیمیایی مختلفی از آن به دست آمد و صنعت جدیدی به نام صنعت پتروشیمی بنیان گذاشته شد. صنعتی كه ماده اولیه آن مشتقات نفت و گاز است یعنی با انجام واكنش‌های فیزیكی و شیمیایی در هیدروكربن‌های مایع و گاز می‌توان به فرآورده‌های پتروشیمی دست پیدا كرد. فرآورده‌هایی كه دارای ارزش افزوده بسیاری است .



چون هر یك دلار نفتی كه به فرآورده‌های پتروشیمی تبدیل می‌شود، ارزش افزوده آن حدود صد دلار خواهد شد. اما متاسفانه در كشور ما میلیونها تن از این ماده گرانقدر بدون این كه ارزش افزوده‌ای به آن اضافه شود، صادر می‌گردد و گاه همین ماده با مختصر عملیاتی، با قیمت صدها برابر وارد كشور می‌گردد.



از همین‌جا می‌توان به اهمیت مهندسی شیمی گرایش پتروشیمی پی‌برد چون وظیفه مهندسی پتروشیمی طراحی دستگاهها و فرآیند تولید مواد مختلف از جمله كودهای شیمیایی، شوینده‌ها و فرآورده‌های پلیمری (مواد اولیه پلاستیك‌ها ، لاستیك‌ها و الیاف مصنوعی) و مواد شیمیایی (اسیدها ، حلالها) از نفت و برشهای نفتی است.



گفتنی است كه دروس تخصصی دانشجویان این رشته بیشتر در مورد كاتالیزورهای صنعتی است كه در رآكتورها به كار می‌رود.



صنایع گاز



مهندسی شیمی گرایش گاز شامل تمام فرآیندهایی است كه بر روی گاز انجام می‌شود، تا این ماده قابل مصرف گردد.



برای مثال عمق چاهی كه برای استخراج گاز زده می‌شود، قطر لوله‌ای كه گاز را از چاه به پالایشگاه و یا از پالایشگاه به شبكه‌های شهری منتقل می‌كند، نحوه انتقال گاز از چاه به پالایشگاه، نحوه گرفتن گاز دی‌اكسید كربن از این ماده (برای جلوگیری از خورده شدن لوله‌ها) ، نحوه شیرین كردن گاز (به گاز اولیه كه از چاه استخراج می‌شود، گاز ترش می‌گویند كه قابل مصرف نیست و باید طی فرآیندهایی آن را به گاز شیرین كه قابل استفاده در مصارف شهری و ... است تبدیل كرد) همه در حیطه فعالیت یك مهندس شیمی گرایش گاز قرار دارد.



صنایع پلیمر



مهندس پلیمر وظیفه ساخت فرآورده‌های پلیمری مصنوعی از جمله رنگهای شیمیایی، پوشش كابلها، لاستیك‌ها و پلاستیك‌ها را از مواد نفتی برعهده دارد. این رشته كه تا سال 1362 یكی از گرایشهای مهندسی شیمی بود، در حال حاضر به عنوان یك رشته مستقل با دو گرایش صنایع پلیمر و تكنولوژی و علوم رنگ در دانشگاهها و مراكز آموزش عالی ارائه می‌شود. اما با این وجود هنوز در تعداد محدودی از دانشگاههای كشور، مهندسی پلیمر یك رشته مستقل نیست بلكه یكی از گرایشهای مهندسی شیمی می‌باشد.



یك مهندس پلیمر حداقل 12 یا 13 درس تخصصی در زمینه گرایش ?صنایع پلیمر? و یا ?تكنولوژی و علوم رنگ? گذرانده است و در نهایت نیز كارشناس در یكی از دو گرایش فوق می‌شود. اما مهندسی شیمی گرایش صنایع پلیمر بیشتر دروسی كه می‌خواند با مهندسی شیمی در مفهوم عام آن ارتباط دارد و در نهایت در یكی از زمینه‌های پلیمر مثل فرآیند شكل‌دهی پلیمر یا طراحی واحدهای صنعتی تولید پلیمر، تبحر پیدا می‌كند.