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 halde de kullanılabilirler. Reaktif distilasyon kolonları içinde, yakıt hücrelerinde ve fotokatalitik yüzeylerde de reaktörler bulunabilir ve kullanılabilir.
Kimyasal reaksiyon mühendisliğinin kökeni
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.
Disiplin
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.
Kitaplar
The Engineering of Chemical Reactions (2nd Edition), Lanny Schmidt, 2004, Oxford University Press, ISBN
Chemical Reaction Engineering (3rd Edition), Octave Levenspiel, 1999, John Wiley & Sons, ISBN, ISBN
Elements of Chemical Reaction Engineering (4th Edition), H. Scott Fogler, 2005, Prentice Hall, ISBN, ISBN
Chemical Reactor Analysis and Design (2nd Edition), Gilbert F. Froment and Kenneth B. Bischoff, 1990, John Wiley & Sons, ISBN, ISBN
Fundamentals of Chemical Reaction Engineering (1st Edition), Mark E. Davis and Robert J. Davis, 2003, The McGraw-Hill Companies, Inc., ISBN, ISBN
Uluslararası Kimyasal Reaksiyon Mühendisliği Sempozyumları
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.
Kimyasal reaksiyon mühendisliği alanında verilen ödüller
ISCRE Kurulu her üç senede bir kıdemli ve kıdemsiz araştırmacılar için iki ödül vermektedir.
Neal R. Amundson Kimyasal Reaksiyon Mühendisliğinde Üstün Başarı Ödülü
1996'da ISCRE Yönetim Kurulu Neal R. Amundson Kimyasal Reaksiyon Mühendisliğinde Üstün Başarı Ödülü'nü oluşturdu. Bu ödül, özgünlük, yaratıcılık ve ortaya koyduğu kavram ya da uygulamanın yeniliği ile kimyasal reaksiyon mühendisliğinin teori veya uygulanmasında büyük etkileri olan, alanında öncü kişilere verilmektedir. Üç senede bir her ISCRE buluşmasında ödül kazanan kişilere bir plaket ile beş bin dolarlık bir çek takdim edilir. Amundson Ödülü'ne ExxonMobil sponsorluk etmektedir. Kazananların listesi:
1996: Neal Amundson, Profesör - Minnesota Üniversitesi, Houston Üniversitesi
1998: Rutherford Aris, Profesör - Minnesota Üniversitesi
2001: Octave Levenspiel, Profesör - Oregon State Üniversitesi
2004: Vern Weekman, Mobil
2007: Gilbert Froment, Profesör - Gent Üniversitesi, Teksas A&M Üniversitesi
2010: Dan Luss, Profesör - Minnesota Üniversitesi
2013: Lanny Schmidt, Profesör - Minnesota Üniversitesi
2016: Milorad P. Dudukovic, Profesör - Washington Üniversitesi
2019: W. Harmon Ray, Profesör - Wisconsin Üniversitesi
2022: NASCRE-5'te açıklanacak
Rutherford Aris Kimyasal Reaksiyon Mühendisliğinde Genç Araştırmacı Ödülü
2016 yılında ISCRE Yönetim Kurulu ilk Rutherford Aris Kimyasal Reaksiyon Mühendisliğinde Genç Araştırmacı Ödülü'nü vermiştir. Bu ödül deneysel veya teorik kimyasal reaksiyon mühendisliği araştırmalarına önemli katkılarda bulunan, kariyerlerinin başındaki araştırmacılara verilmektedir. Ödülü alacak kişi ödülün verileceği yıl sonuna kadar 40 yaşını geçmemiş olmalıdır. Aris Ödülü'ne Honeywell şirketine ait UOP, L. L. C. sponsorluk etmektedir. Kazanan kişiye bir plaket ve üç bin dolar para ödülü verilmektedir. ISCRE/NASCRE konferansına katılabilmesi ve UOP'de bir konferans vermesi için de iki bin dolarlık seyahat yardımı yapılmaktadır. Bu ödül ISCRE'nin diğer büyük ödülü olan Neal R. Amundson Ödülü'nü tamamlayıcısı niteliğindedir. Kazananlar listesi:
2016: Paul J. Dauenhauer, Profesör - Minnesota Üniversitesi, ABD
2019: Yuriy Roman-Leschkov, Profesör, MIT, ABD
2022: NASCRE-5'te açıklanacak