Kimyasal reaksiyon mühendisliği

Kimyasal reaksiyon mühendisliği (sadece reaksiyon mühendisliği veya reaktör mühendisliği olarak da adlandırılır), kimya mühendisliği ve endüstriyel kimya alanında kullanılan kimyasal reaktörler ve tepkime kinetiği ile ilgilenen bir uzmanlık alanıdır. Tepkime kinetiği ve reaktör tasarımını birleştiren kimyasal reaksiyon mühendisliği, birçok endüstriyel kimyasalın üretimi için gerekli temel bir unsurdur. Kimyasal reaksiyon mühendisliği disiplininin günlük hayatta pek çok uygulama alanı bulunur. Kimyasal üretimi, ilaç üretimi ve atık arıtımı faaliyetlerinde reaksiyon mühendisliği kullanılır. Enzim kinetiği, farmakokinetik, ısı etkileri, ani reaksiyonlar ve tesis güvenliği gibi konularda da kimyasal reaksiyon mühendisliği disiplininden faydalanılır. Kimyasal reaksiyon mühendisliği ilk kez 1940'lar ve 1950'lerde hızla büyüyen kimya ve petrokimya sanayisinin ihtiyaçlarını karşılamak için ortaya çıkmış ve günümüze kadar plastiklerin, kimyasalların, ilaçların ve diğer pek çok maddenin üretim süreçlerinde kullanılan bir yöntem olmuştur.

Homojen veya heterojen katalizörlerin kullanıldığı katalitik reaksiyonların gerçekleştiği reaktör sistemlerinde kimyasal reaksiyon mühendisliği ilkeleri sıklıkla kullanılır. Kimyasal reaktörler her zaman tek başına bir ünite prosesi halinde bulunmazlar. Bir kimyasal prosese entegre hâlde de kullanılabilirler. Reaktif distilasyon kolonları içinde, yakıt hücrelerinde ve fotokatalitik yüzeylerde de reaktörler bulunabilir ve kullanılabilir.

Kimyasal reaksiyon mühendisliğinin bir disiplin olarak ortaya çıkması 1950'lerin sonuna doğru gerçekleşmiştir. Kenneth Marshall Watson ve Olaf Andreas Hougen'in 1947 yılında yayınladığı "Kimyasal Proses İlkeleri (Chemical Process Principles)" kitabı ile Amerikan kimya mühendisliği ekolü, odağını yüksek sıcaklıktaki reaktörler ve yüzey katalizi mekanizmaları üzerine yoğunlaşan petrol işleme alanına kaydırmıştır. Bundan on yıl sonra, 1957'de Amsterdam'da Birinci Avrupa Kimyasal Reaksiyon Mühendisliği Sempozyumu gerçekleştirilmiştir. Bu sempozyumda kimyasal reaksiyon mühendisliği ilk kez bir disiplin olarak tanımlanmıştır.

Kimyasal reaksiyon mühendisliği, doğal kaynaklardan elde edilen materyallerin günlük hayatta kullanılan ürünlere dönüştürülmesi için gereken tüm kimyasal değişimleri inceler. Ekonomik, çevreye karşı duyarlı ve enerji kullanımı açısından verimli prosesleri tasarlamak kimya mühendislerinin iş kapsamındadır. Tüm bunların sağlanması için doğru kimyasal değişim, katalizör ve uygun reaktör tipi seçilmelidir. Reaktör performansının besleme bileşimi ve işletme koşullarına göre optimize edilmesinde taşınım olayları, kütle aktarımı, ısı aktarımı ve reaksiyon kinetiğinin etkileşimleri oldukça önemlidir. İlk olarak petrol ve petrokimya endüstrilerinde kullanılmış olsa da tepkime kimyası ile kimya mühendisliği kavramlarını birleştiriyor oluşu, modelleme ve reaksiyon mühendisliği gereken pek çok kimya endüstrisine uygulanmasını mümkün kılmıştır.

Uluslarlarası Kimyasal Reaksiyon Mühendisliği Sempozyumları (ISCRE) alandaki en önemli sempozyumlardan biridir. Bu üç gün süren konferanslar Kuzey Amerika, Avrupa ve Asya-Pasifik bölgeleri arasında dönüşümlü olarak iki senede bir gerçekleştirilmektedir. Konferanslar bu çok yönlü alanda uluslararası seçkin reaksiyon mühendisliği araştırmacıları, endüstriden önde gelen isimleri ve yeni araştırmacılar ile öğrenciler bir araya getirmektedir. ISCRE reaksiyon mühendisleri için araştırmalardan elde edilenlerin pekiştirildiği ve alanda yeniliklerin öğrenilebileceği önemli bir toplantı yeridir. Sempozyumda reaksiyon mühendisliğinin çeşitli alt disiplinlerinin son yenilikleri güncel bir şekilde ele alınmakta ve yeni araştırma girişimleri tartışılmaktadır.