Хемијско инжењерство

Из Википедија

Овом чланку или једном његовом делу је потребно прерађивање. Прилагодити енциклопедијском стилу Погледајте како се мења страна за помоћ, или страну за разговор. Уклоните ову поруку када завршите.

Хемијско инжењерство је инжењерска дисциплина која се ослања на фундаментална знања из хемије, физике и математике. Оно што хемијско инжењерство чини другачијим од других инжењерских дисциплина јесте решавање проблематике хемијских процеса. Ово дакле подразумева сваки индустријски процес у коме се одиграва хемијијска или физичка сепарација материје, као и хемијска реакција. Дакле у интересу хемијског инжењерства су пре свега сепарациони процеси и реакционо инжењерство.

Садржај 1 Шта је хемијско инжењерство? 2 Историја хемијског инжењерства 3 Типични проблеми хемијског инжењерства 4 Сродне науке и научне дисциплине 5 Модерно хемијско инжењерство 6 Будућност хемијског инжењерства

[уреди] Шта је хемијско инжењерство?

Ово је најчешће питање које људи који нису упознати са самом тематиком питају. Дакле често ни сами студенти хемијског инжењерства не знају шта студирају пре 3. или 4. године студија. Најкраће речено хемијски инжењер јесте инжењер који решава проблеме везане за индустријске процесе хемијске и физичке трансформације материје. Да би објаснили шта значи бити хемијски инжењер морају се прво дефинисати основна знања која један хемијски инжењер мора поседовати. То су следеће области :

• Математика
• Физика
• Хемија
• Физичка Хемија
• Основне технолошке операције
• Сепарациони процеси
• Техничка и Хемијска Термодинамика
• Реакционо инжењерство
• Заштита околине
• Пројектовање процеса
• Машинство
• Динамика процеса
• Системи аутоматског управљања
• Феномени преноса

Пошто је толико велики опсег интересовања једног хемијског инжењера, он се у свету често назива и "универзалним" инжењером. Постоје 3 основна типа хемијских инжењера у пракси који најбоље одсликавају какав је у ствари посао овог инжењера :

• Инжењер у лабораторији - то је онај профил који открива физичке и хемијске законитости које описују неки хемијски процес, и путем експеримената и теоријског знања он процес са експерименталне скале преводи на индустријску скалу, често уз помоћ пилот постројења. За овај профил хемијског инжењера најбитнија особина је инвентивност.
• Инжењер пројектант - овај профил хемијског инжењера пројектује опрему и/или цео хемијски процес у складу са стеченим знањем и искуством. Обично се посао оваквог инжењера спроводи већ доказаним поступком пројектовања и захтева доста практичног знања али не и инвентивност.
• Инжењер у погону - најчешћи случај, овај тип инжењера принуђен је да на лицу места решава проблеме који настају у процесу и да континуално води и унапређује процес. У овом случају фундаментално знање није толико пресудно као у прва два случаја већ је најбитнија особина оваквог инжењера искуство, обзиром да у пракси теоријско знање често не помаже.

[уреди] Историја хемијског инжењерства

1824. године, француски физичар Сади Карно у свом делу "О покретној снази ватре" први је проучавао термодинамику реакција сагоревања у парним машинама. У 1950-им годинама, немачки физичар Рудолф Клаузијус почео је да примењује принципе које је развио Карно на хемијске системе на атомском и молекуларном нивоу. Током 1873. и 1876. на Универзитету Јејл, амерички математичар и физичар Џозаја Вилијард Гибс, који је први у САД стекао титулу доктора наука, развио је графичку методологију базирану на математици за проучавање хемијских система помоћу Клаузијусове термодинамике. 1882. године, немачки физичар Херман фон Хелмхолц објавио је рад о термодинамици, сличан Гибсовом, али више базиран на електрохемији, у којем је показао да је мера хемијског афинитета односно "сила" хемијске реакције одређена мером слободне енергије хемијског процеса. Пратећи ове ране развитке, почела је да се развија нова наука хемијског инжењерства. Следе кључни кораци у развоју науке хемијског инжењерства у свету и код нас:

• 1805. - Џон Далтон објављује Атомске тежине, омогућавајући изједначавање хемијских једначина и стварајући основу хемијског инжењерства
• 1882. - отвара се смер "Хемијска технологија" на Јуниверзити Колеџу у Лондону
• 1883. - Озборн Рејнолдс дефинише бездимензионалну групу за проток флуида, која води до разумевања протока и трасфера масе и топлоте
• 1885. - Хенри Е. Армстронг отвара смер "Хемијско инжењерство" на Централ Колеџу у Лондону (потоњи Империјални Колеџ)
• 1888. - Луис M. Нортон отвара нови смер "Хемијско инжењерство" на Масачусетском институту за технологију (МИТ)
• 1889. - На Политехничком институту Роуз дипломира прва генерација хемијских инжењера у САД
• 1891. - МИТ додељује диплому из хемијског инжењерства Вилијаму Пејџу Брајану и још шесторици кандидата
• 1901. - Џорџ Е. Дејвис издаје Приручник о хемијком инжењерству
• 1905. - Оливер Патерсон Ватс добија титулу доктора техничких наука из хемијског инжењерства на Универзитету у Висконсину
• 1908. - оснива се Амерички институт хемијских инжењера
• 1922. - оснива се Британски институт хемијских инжењера
• 1948. - оснива се Технолошко-металуршки факултет у Београду
• 1959. - оснива се Технолошки факултет у Новом Саду

[уреди] Типични проблеми хемијског инжењерства

Постоје 3 типична проблема једног хемијског инжењера, а који се често и не могу јасно одвојити. Први је билансирање процеса. Ово подразумева билансе масе унутар процеса, билансе количине кретања и билансе топлоте. Овакви проблеми у зависности колики степен апроксимације узимамо могу бити од врло једноставних до веома сложених. Следећи проблем са којима се среће хемијски инжењер јесте предвиђање фазне и/или реакционе равнотеже у хетерогеним или хомогеним системима. Трећи проблем јесте пројектовање или вођење реактора и сепаратора на основу прорачуна прва два проблема и емпиријских корелација.

[уреди] Сродне науке и научне дисциплине

Хемијско инжењерство не би постојало да не постоји хемија. Хемијска реакција коју хемичари открију, а за чију се производњу испостави да би била исплатива, треба развити процес производње. Хемичари дефинишу законитости реакције, а хемијски инжењери те законитости користе у практичне сврхе. Проблеми феномена преноса који се јављају у процесу транспорта, загревања, хлађења, или хемијске реакције, често немају везе са хемизмом, већ са физичким аспектом процеса. Због тога хемија не може да одговори на та питања, већ се ту у помоћ призива физика. Ове две области најтешње су повезане области која се зове феномени преноса. Међутим, како су математичке формулације ове области често комплексне, хемијски инжењер мора имати јаку позадину у знању математике. Када се дефинисање неког процесног проблема реши, потребно је такав процес и физички остварити, тј. направити постројење. Овде ступа на снагу веза хемијских инжењера и машинских инжењера, због тога што само група инжењера овог типа може успешно пројектовати постројење.

Данас је хемијско инжењерство широко научно поље, које покрива области од биотехнологије и нанотехнологије до обраде минерала.

Биохемијско инжењерство Биомедицинско инжењерство Биомолекуларно инжењерство Биотехнологија Технологија керамике Моделовање хемијских процеса Хемијски реактор Дизајн дестилације Електрохемија Инжењерство животне средине Динамика флуида Инжењерство прераде хране

Трансфер топлоте Трансфер масе Наука о материјалима Наука о микрофлуидима Нанотехнологија Природно окружење Полимери Контрола процеса Дизајн процеса Развој процеса Технологија папира

Процеси сепарације Процеси кристализације Процеси дестилације Мембрански процеси Термодинамика

[уреди] Модерно хемијско инжењерство

Модерна дисциплина хемијског инжењерства обухвата много више од самог инжењерства процеса. Хемијски инжењери сада учествују у развоју и производњи широке гаме производа, као и посебних хемикалија. Неки од ових производа су материјали потребни за аеро- и космонаутику, производњу аутомобила, примену у биомедицинске сврхе, електронику, заштиту животне средине, војне потребе итд. Неки од примера су ултра јака влакна, текстил, биокомпатибилни материјали за имплантате и протезе, гелови за медицинску примену, лекови, филмови са посебним диелектричним, оптичким или спектроскопским особинама који се користе код оптоелектроничких уређаја. Многи хемијски инжењери раде на биолошким пројектима као што је проучавање биополимера (протеина) и дешифровање људског генома.

[уреди] Будућност хемијског инжењерства

Будућност хемијског инжењерства је светла према ономе што научници говоре. Почетком 2007. године откривен је лабораторијски поступак добијања водоника и кисеоника из воде помоћу соларне енергије, што наговештава почетак индустријске производње чистог горива. Хемијски инжењери биће неопходни и у производњи горивих ћелија, горива будућности. Напуштањем нафте као енергетског ресурса, мораће се усавршити Фишер-Тропш синтеза да би се одржала светска производња пластике и петрохемијска индустрија. Наравно, фармацеутска и прехрамбена индустрија мораће и даље да раде максималним капацитетима да би био могућ одрживи развој. Дакле биће неопходно још веће присуство хемијских инжењера на тржишту рада. По мишљењу, М. Перушића, универзитетског наставника у научној области хемијског инжењерства, хемијска индустрија је базична индустрија, дакле предуслов прогреса многих других примарних, секундарних и терцијарних дјелатности и збога тога се један комплетан привредни простор државе не може замислити без хемијске индустрије и хемијског инжењерства. Тренутно, на нашим просторима постоје још увијек одређен број технолошких факултета, на којима је једна од научних области и област хемијског инжењерства.