Hemijsko inženjerstvo

Из Википедије, слободне енциклопедије

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

Hemijsko inženjerstvo je inženjerska disciplina koja se oslanja na fundamentalna znanja iz hemije, fizike i matematike. Ono što hemijsko inženjerstvo čini drugačijim od drugih inženjerskih disciplina jeste rešavanje problematike hemijskih procesa. Ovo dakle podrazumeva svaki industrijski proces u kome se odigrava hemijijska ili fizička separacija materije, kao i hemijska reakcija. Dakle u interesu hemijskog inženjerstva su pre svega separacioni procesi i reakciono inženjerstvo.

Садржај 1 Šta je hemijsko inženjerstvo? 2 Istorija hemijskog inženjerstva 3 Tipični problemi hemijskog inženjerstva 4 Srodne nauke i naučne discipline 5 Moderno hemijsko inženjerstvo 6 Budućnost hemijskog inženjerstva

[уреди] Šta je hemijsko inženjerstvo?

Ovo je najčešće pitanje koje ljudi koji nisu upoznati sa samom tematikom pitaju. Dakle često ni sami studenti hemijskog inženjerstva ne znaju šta studiraju pre 3. ili 4. godine studija. Najkraće rečeno hemijski inženjer jeste inženjer koji rešava probleme vezane za industrijske procese hemijske i fizičke transformacije materije. Da bi objasnili šta znači biti hemijski inženjer moraju se prvo definisati osnovna znanja koja jedan hemijski inženjer mora posedovati. To su sledeće oblasti :

• Matematika
• Fizika
• Hemija
• Fizička Hemija
• Osnovne tehnološke operacije
• Separacioni procesi
• Tehnička i Hemijska Termodinamika
• Reakciono inženjerstvo
• Zaštita okoline
• Projektovanje procesa
• Mašinstvo
• Dinamika procesa
• Sistemi automatskog upravljanja
• Fenomeni prenosa

Pošto je toliko veliki opseg interesovanja jednog hemijskog inženjera, on se u svetu često naziva i "univerzalnim" inženjerom. Postoje 3 osnovna tipa hemijskih inženjera u praksi koji najbolje odslikavaju kakav je u stvari posao ovog inženjera :

• Inženjer u laboratoriji - to je onaj profil koji otkriva fizičke i hemijske zakonitosti koje opisuju neki hemijski proces, i putem eksperimenata i teorijskog znanja on proces sa eksperimentalne skale prevodi na industrijsku skalu, često uz pomoć pilot postrojenja. Za ovaj profil hemijskog inženjera najbitnija osobina je inventivnost.
• Inženjer projektant - ovaj profil hemijskog inženjera projektuje opremu i/ili ceo hemijski proces u skladu sa stečenim znanjem i iskustvom. Obično se posao ovakvog inženjera sprovodi već dokazanim postupkom projektovanja i zahteva dosta praktičnog znanja ali ne i inventivnost.
• Inženjer u pogonu - najčešći slučaj, ovaj tip inženjera prinuđen je da na licu mesta rešava probleme koji nastaju u procesu i da kontinualno vodi i unapređuje proces. U ovom slučaju fundamentalno znanje nije toliko presudno kao u prva dva slučaja već je najbitnija osobina ovakvog inženjera iskustvo, obzirom da u praksi teorijsko znanje često ne pomaže.

[уреди] Istorija hemijskog inženjerstva

1824. godine, francuski fizičar Sadi Karno u svom delu "O pokretnoj snazi vatre" prvi je proučavao termodinamiku reakcija sagorevanja u parnim mašinama. U 1950-im godinama, nemački fizičar Rudolf Klauzijus počeo je da primenjuje principe koje je razvio Karno na hemijske sisteme na atomskom i molekularnom nivou. Tokom 1873. i 1876. na Univerzitetu Jejl, američki matematičar i fizičar Džozaja Vilijard Gibs, koji je prvi u SAD stekao titulu doktora nauka, razvio je grafičku metodologiju baziranu na matematici za proučavanje hemijskih sistema pomoću Klauzijusove termodinamike. 1882. godine, nemački fizičar Herman fon Helmholc objavio je rad o termodinamici, sličan Gibsovom, ali više baziran na elektrohemiji, u kojem je pokazao da je mera hemijskog afiniteta odnosno "sila" hemijske reakcije određena merom slobodne energije hemijskog procesa. Prateći ove rane razvitke, počela je da se razvija nova nauka hemijskog inženjerstva. Slede ključni koraci u razvoju nauke hemijskog inženjerstva u svetu i kod nas:

• 1805. - Džon Dalton objavljuje Atomske težine, omogućavajući izjednačavanje hemijskih jednačina i stvarajući osnovu hemijskog inženjerstva
• 1882. - otvara se smer "Hemijska tehnologija" na Juniverziti Koledžu u Londonu
• 1883. - Ozborn Rejnolds definiše bezdimenzionalnu grupu za protok fluida, koja vodi do razumevanja protoka i trasfera mase i toplote
• 1885. - Henri E. Armstrong otvara smer "Hemijsko inženjerstvo" na Central Koledžu u Londonu (potonji Imperijalni Koledž)
• 1888. - Luis M. Norton otvara novi smer "Hemijsko inženjerstvo" na Masačusetskom institutu za tehnologiju (MIT)
• 1889. - Na Politehničkom institutu Rouz diplomira prva generacija hemijskih inženjera u SAD
• 1891. - MIT dodeljuje diplomu iz hemijskog inženjerstva Vilijamu Pejdžu Brajanu i još šestorici kandidata
• 1901. - Džordž E. Dejvis izdaje Priručnik o hemijkom inženjerstvu
• 1905. - Oliver Paterson Vats dobija titulu doktora tehničkih nauka iz hemijskog inženjerstva na Univerzitetu u Viskonsinu
• 1908. - osniva se Američki institut hemijskih inženjera
• 1922. - osniva se Britanski institut hemijskih inženjera
• 1948. - osniva se Tehnološko-metalurški fakultet u Beogradu
• 1959. - osniva se Tehnološki fakultet u Novom Sadu

[уреди] Tipični problemi hemijskog inženjerstva

Postoje 3 tipična problema jednog hemijskog inženjera, a koji se često i ne mogu jasno odvojiti. Prvi je bilansiranje procesa. Ovo podrazumeva bilanse mase unutar procesa, bilanse količine kretanja i bilanse toplote. Ovakvi problemi u zavisnosti koliki stepen aproksimacije uzimamo mogu biti od vrlo jednostavnih do veoma složenih. Sledeći problem sa kojima se sreće hemijski inženjer jeste predviđanje fazne i/ili reakcione ravnoteže u heterogenim ili homogenim sistemima. Treći problem jeste projektovanje ili vođenje reaktora i separatora na osnovu proračuna prva dva problema i empirijskih korelacija.

[уреди] Srodne nauke i naučne discipline

Hemijsko inženjerstvo ne bi postojalo da ne postoji hemija. Hemijska reakcija koju hemičari otkriju, a za čiju se proizvodnju ispostavi da bi bila isplativa, treba razviti proces proizvodnje. Hemičari definišu zakonitosti reakcije, a hemijski inženjeri te zakonitosti koriste u praktične svrhe. Problemi fenomena prenosa koji se javljaju u procesu transporta, zagrevanja, hlađenja, ili hemijske reakcije, često nemaju veze sa hemizmom, već sa fizičkim aspektom procesa. Zbog toga hemija ne može da odgovori na ta pitanja, već se tu u pomoć priziva fizika. Ove dve oblasti najtešnje su povezane oblasti koja se zove fenomeni prenosa. Međutim, kako su matematičke formulacije ove oblasti često kompleksne, hemijski inženjer mora imati jaku pozadinu u znanju matematike. Kada se definisanje nekog procesnog problema reši, potrebno je takav proces i fizički ostvariti, tj. napraviti postrojenje. Ovde stupa na snagu veza hemijskih inženjera i mašinskih inženjera, zbog toga što samo grupa inženjera ovog tipa može uspešno projektovati postrojenje.

Danas je hemijsko inženjerstvo široko naučno polje, koje pokriva oblasti od biotehnologije i nanotehnologije do obrade minerala.

Biohemijsko inženjerstvo Biomedicinsko inženjerstvo Biomolekularno inženjerstvo Biotehnologija Tehnologija keramike Modelovanje hemijskih procesa Hemijski reaktor Dizajn destilacije Elektrohemija Inženjerstvo životne sredine Dinamika fluida Inženjerstvo prerade hrane

Transfer toplote Transfer mase Nauka o materijalima Nauka o mikrofluidima Nanotehnologija Prirodno okruženje Polimeri Kontrola procesa Dizajn procesa Razvoj procesa Tehnologija papira

Procesi separacije Procesi kristalizacije Procesi destilacije Membranski procesi Termodinamika

[уреди] Moderno hemijsko inženjerstvo

Moderna disciplina hemijskog inženjerstva obuhvata mnogo više od samog inženjerstva procesa. Hemijski inženjeri sada učestvuju u razvoju i proizvodnji široke game proizvoda, kao i posebnih hemikalija. Neki od ovih proizvoda su materijali potrebni za aero- i kosmonautiku, proizvodnju automobila, primenu u biomedicinske svrhe, elektroniku, zaštitu životne sredine, vojne potrebe itd. Neki od primera su ultra jaka vlakna, tekstil, biokompatibilni materijali za implantate i proteze, gelovi za medicinsku primenu, lekovi, filmovi sa posebnim dielektričnim, optičkim ili spektroskopskim osobinama koji se koriste kod optoelektroničkih uređaja. Mnogi hemijski inženjeri rade na biološkim projektima kao što je proučavanje biopolimera (proteina) i dešifrovanje ljudskog genoma.

[уреди] Budućnost hemijskog inženjerstva

Budućnost hemijskog inženjerstva je svetla prema onome što naučnici govore. Početkom 2007. godine otkriven je laboratorijski postupak dobijanja vodonika i kiseonika iz vode pomoću solarne energije, što nagoveštava početak industrijske proizvodnje čistog goriva. Hemijski inženjeri biće neophodni i u proizvodnji gorivih ćelija, goriva budućnosti. Napuštanjem nafte kao energetskog resursa, moraće se usavršiti Fišer-Tropš sinteza da bi se održala svetska proizvodnja plastike i petrohemijska industrija. Naravno, farmaceutska i prehrambena industrija moraće i dalje da rade maksimalnim kapacitetima da bi bio moguć održivi razvoj. Dakle biće neophodno još veće prisustvo hemijskih inženjera na tržištu rada. Po mišljenju, M. Perušića, univerzitetskog nastavnika u naučnoj oblasti hemijskog inženjerstva, hemijska industrija je bazična industrija, dakle preduslov progresa mnogih drugih primarnih, sekundarnih i tercijarnih djelatnosti i zboga toga se jedan kompletan privredni prostor države ne može zamisliti bez hemijske industrije i hemijskog inženjerstva. Trenutno, na našim prostorima postoje još uvijek određen broj tehnoloških fakulteta, na kojima je jedna od naučnih oblasti i oblast hemijskog inženjerstva.