مهندسی شیمی

مهندسی شیمی (به انگلیسی: Chemical engineering) شاخه‌ای از علوم مهندسی است که با طراحی، ساخت و بهره‌برداری از فرایندها و کارخانجات مرتبط با صنایع شیمیایی درگیر است. منظور از صنایع شیمیایی آن دسته از صنایع هستند که در آن‌ها تغییری شیمیایی، فیزیکی یا بیولوژیک مواد خام را به محصولات با ارزش صنعتی تبدیل می‌کنند. حیطه اصلی مطالعات یک مهندس شیمی بر سه بخش، اختلاط، مهندسی واکنش و جداسازی دارد.
بر این مبنا کارخانجات بسیاری از قبیل واحدهای یک پالایشگاه، پتروشیمی، صنایع چوب و کاغذ، صنایع غذایی، صنایع داروئی و تجهیزات پزشکی، صنایع سلولزی، صنایع پلیمر، صنایع شیمیایی معدنی و بسیاری دیگر از صنایع به‌طور مستقیم از کاربردهای علم مهندسی شیمی بهره می‌برند. به این بخش از مهندسی شیمی که با فرایندهای صنعتی شیمیایی در مقیاس بزرگ ارتباط دارد، در اصطلاح مهندسی فرایند گفته می‌شود.
فرایندهای مجزایی که توسط یک مهندس شیمی به کار گرفته می‌شوند (مانند تقطیر، استخراج و…)، عملیات واحد نام داشته و شامل، عملیات انتقال جرم، انتقال حرارت و انتقال اندازه حرکت هستند. این فرایندها 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 فرایند با استفاده از موازنهٔ 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 فرایند را در بر می‌گیرد. هدف اصلی مهندسی شیمی استفاده از دانش فیزیک و ریاضیات در خلق مواد و محصولات بهتر برای دنیای امروز است. امروزه مهندسین شیمی علاوه بر فرایندهای تولید مواد اولیهٔ پایه، بلکه در توسعه و تولید محصولات باارزش و متنوع شرکت دارند. این محصولات شامل مواد ویژه و کارآمد برای صنایعی همچون تجهیزات پالایشگاهی. 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.

نرم‌افزارهای مهندسی شیمی

در چند دهه اخیر، نرم‌افزارهای متعدّدی برای شبیه‌سازی فرایندهای شیمیایی نوشته شده‌اند که از بین آن‌ها این نرم‌افزارها در ایران شناخته شده تر هستند:
Ansys-Fluent, Comsol حل عددی هیدرودینامیک فرایندهای شیمیایی همراه با در نظر گرفتن انتقال جرم و انتقال حرارت (این دسته از نرم‌افزارها به عنوان نرم‌افزارهای دینامیک سیالات محاسباتی (Computational Fluid Dynamics-CFD)شناخته می‌شوند)
aspen plus برای شبیه‌سازی و طرّاحی فرایند
aspen bjac برای شبیه‌سازی و طرّاحی مبدل
aspen HTFS برای طرّاحی مبدل
aspen polymer برای شبیه‌سازی واکنش‌های پلیمری
aspen adsim برای شبیه‌سازی جذب سطحی
aspen dynamic برای شبیه‌سازی فرایندهای پویا (دینامیک)
aspen icarus برای برآورد اقتصادی فرایندهای شیمیایی
aspen hysys برای شبیه‌سازی فرایندهای پایا
hysys dynamic برای شبیه‌سازی فرایندهای پویا
pipesys برای شبیه‌سازی خطوط لوله
chemcad برای شبیه‌سازی فرایندهای شیمیایی

تفاوت با شیمی

این دو عنوان بعضی اوقات، به دلیل تشابه اسمی، باهم اشتباه می‌شوند.
یک مهندس شیمی فردی است با قابلیت طراحی و کنترل وسایل و تجهیزات صنعتی برای تولید مواد شیمیایی که در عین حال مقداری از علم شیمی، که در طراحی‌های صنعتی لازم است، می‌داند.
مهندسی شیمی علم کاربرد ریاضیات، شیمی، فیزیک و اقتصاد در فرایند 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.
درحالی که یک شیمیست بیشتر با آزمایشگاه سروکار دارد و درحوزه علم (science)و تحقیق (research) فعالیت دارد.