رشته مهندسی شیمی

معرفی رشته مهندسی شیمی

  • معرفی رشته مهندسی شیمی

    رشته مهندسی شیمی در مقاطع مختلف کاردانی، کارشناسی، کارشناسی ارشد در گرایشهای مختلف و دکتری با توجه به امکانات پژوهشی و آزمایشگاهی دانشجو می پذیرد.

    مهندسی شیمی (به انگلیسی: Chemical engineering) شاخه ای از علوم مهندسی است که با طراحی، ساخت و بهره برداری از فرآیندها 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 می کنند. حیطه اصلی مطالعات یک مهندس شیمی بر سه بخش، اختلاط، مهندسی واکنش و جداسازی دارد[۱]. 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 به طور مستقیم از کاربردهای علم مهندسی شیمی بهره می برند. 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.[۲][۳]

    محتویات

    تاریخچهٔ مهندسی شیمی

    اولین درس در زمینهٔ مهندسی شیمی نخستین بار توسط پروفسور «نورتون» در سال ۱۸۸۱ در دانشگاه MIT و در دانشکدهٔ مکانیک تدریس شد؛ نورتون شیمی صنعتی تدریس می‌کرد.

    در آن زمان صنایع شیمیایی رو به توسعه گذاشته بودند و لازم بود ساخت و بهره‌برداری از فرایندهای شیمیایی توسّط افراد متخصّص صورت گیرد. در آن زمان طرّاحی و نظارت بر ساخت فرایندهای شیمیایی و صنایع شیمیایی به دو شکل صورت می‌گرفت:

    ۱) به وسیله شیمی‌دان‌هایی که از تئوری‌های شیمیایی و علوم آزمایشگاهی آگاهی داشته، ولی اطّلاعات فنّی و تجارب کافی از طراحی صنعتی نداشتند.

    ۲) به وسیلهٔ مهندسان مکانیکی که تجربه طرّاحی صنعتی داشتند، ولی اطّلاعات کافی از فرایندهای شیمیایی نداشتند.

    این موضوع باعث شد که تا مدّتی برای طرّاحی واحدهای شیمیایی از شیمیدانان و مهندسان مکانیک به صورت مشترک استفاده شود. امّا برای هماهنگ کردن کار این دو گروه، به افرادی نیاز بود که هم از فرایندهای شیمیایی و هم از طرّاحی صنعتی مطّلع باشند و هم تجربه‌های آزمایشگاهی لازم را داشته باشند. از این رو رشته‌ای جدید در دانشگاه‌ها با نام «شیمی صنعتی» یا «صنایع شیمیایی» به وجود آمد. با توسعه تدریجی صنایع شیمیایی، نیاز به چنین متخصّصانی که هم در زمینه طرّاحی صنعتی و هم در زمینه فرایندهای شیمیایی تخصص داشتند، بیشتر احساس شد. به این ترتیب، دوره‌هایی با نام «مهندسی شیمی مدرن» در دانشگاه‌ها پایه گذاری شدند. توسعه صنایع شیمیایی باعث شد که دانشگاه‌ها اقدام به تأسیس دانشکده مهندسی شیمی به صورت مجزّا کرده و آن را جدا از رشته‌های شیمی و مکانیک تدریس کنند.[۴]

    گرایش‌های مهندسی شیمی

    دروس مهندسی شیمی در ایران

    بر اساس مصوّبات شورای عالی انقلاب فرهنگی، علاوه بر دروس عمومی و علوم پایه که دانشجویان فنّی مهندسی موظف به گذراندن آن هستند، سایر دروس این رشته به دو دسته «اصلی» و «تخصّصی» تقسیم می‌شوند. دروس اصلی آن دسته از دروس هستند که تمامی دانشجویان مهندسی شیمی با هر گرایشی آنها را می‌گذرانند و دروس تخصصی به دروسی اطلاق می‌شود که با توجه به گرایش، دانشجو موظف به گذراندن آنها است.

    بسته به گرایش متفاوت است.

  • جذابیتهای رشته مهندسی شیمی:

    • گستره کار بسیار وسیع
    • شامل حوزه‌های بسیار متفاوت و تنوع در گرایش های تحصیلی
    • مسئولیت های متفاوت از جمله مهندسی فرآیند تا مدیریت کارخانه
    • امکان اشتغال فراوان با توجه به منابع نفت ایران
    • بازار کار وسیع در صنایع مختلف شامل صنایع شیمیایی، غذایی، دارویی، نساجی، نفت و گاز و پتروشیمی، معدنی، انرژی و تقریبا در هر کارخانه تولیدی
    • دریافت حقوق بالای مهندسان شیمی در مناطق نفتی و خارج از شهر ، بخاطر سختی کار

     مهندس شیمی گستره کار بسیار وسیعی دارد و شامل حوزه‌های بسیار متفاوتی می‌شود که این تنوع در گرایش های تحصیلی برای مهندسی شیمی به همین علت است. مهندس شیمی مسئولیت های متفاوتی از جمله مهندسی فرآیند تا مدیریت کارخانه را می تواند داشته باشد.

    مهندسین شیمی با توجه به گرایششان وظایف خاصی را برعهده دارند. گاهی در یک فرآیند خاص مانند اکسیداسیون (سوزاندن برخی مواد شیمیایی برای تولید مواد شیمیایی دیگر) ، گاهی در حوزه مواد نانو (موادی در اندازه های بسیارکوچک در حد نانو که دارای ویژگی های جدید و خاصی هستند) و یا گاهی در طراحی فرآیند تولید مواد غیرآلی (مانند سیمان، اهک و…) باید فعالیت کنند.

    از جمله کارهایی که مهندس شیمی باید انجام دهد طراحی و اجرای فرایندهای شیمیایی برای تبدیل مواد اولیه به مواد مورد نظر می‌باشد. مثلاً در پالایشگاه مهندس شیمی باید وضعیت را بررسی کند و یک فرایند بسیار مناسب برای تبدیل مواد خام نفتی به محصولات با ارزش پتروشیمی طرح کند.

    ساعت کاری آنها غالبا ساعت اداری است و اگر پروژه ای باشد طبق قرار داد خواهد بود. محل کارشان هم معمولا در آزمایشگاه، دفتر کار یا بخش های مختلف کارخانه یا پالایشگاه ها است. این افراد غالبا در بخش تحقیق و توسعه و یا در بخش تولید مشغول به کار می شود.

    اگر مهندس شیمی در بخش تحقیق و توسعه کار کند، وظیفه دارد که:

    آزمایش راه های جدید توسعه محصولات در آزمایشگاه را انجام دهد.

    از مدل های کامپیوتری برای رسیدن به روش های تولید ایمن تر و مقرون به صرفه تر استفاده کند.

    برای چگونگی انتقال نمونه های آزمایشگاهی به محیط واقعی کار برنامه ریزی کند.

    و روش های ایمن و دوستدار محیط زیست برای از بین بردن مواد زائد را توسعه و گسترش دهد.

    اگر مهندس شیمی در بخش تولید کار کند وظیفه دارد :

    با تکنسین های کارخانه برای ایجاد تجهیزات لازم و ابزارهای کنترل فرآیند تولیدهمکاری کند.

    فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی فرآیند تولید را نظارت و بررسی کنند.

    سیستم ها و دستگاه ها مورد نیاز در فرآیند تولید را طراحی کنند.

    و همکاری نزدیک با مدیران بخش های کنترل کیفیت و ایمنی و سلامت به منظور بهینه سازی فرآیند تولید از نظر اقتصادی، کیفیت محصولات، ایمنی داشته باشد.

    بازار کار و فرصت های استخدامی مهندسی شیمی

    این افراد می توانند در صنایع مختلف شامل صنایع شیمیایی، غذایی، دارویی، نساجی، نفت و گاز و پتروشیمی، معدنی، انرژی و تقریبا در هر کارخانه تولیدی کار کنند. و با کسب تجربه می توانند به رده های نظارتی و مدیریتی مانند ناظر تولید، مهندس طراح، مدیر بخش تحقیق و توسعه یا مدیر کارخانه هم برسند.

    در ارتباط با میزان استخدام مهندسی شیمی اطلاعات خیلی دقیقی در دسترس نیست اما در صنعت نفت و گاز و پتروشیمی خیلی در کشور ما مهم است افراد زیادی از مهندسین شیمی استخدام شدند ولی باید با در نظر گرفتن موقعیت های شغلی در این صنایع بسیار بالاست و لازمه‌ی شاغل شدن در این محیط‌ها داشتن مهارت تخصص بسیار زیاد می باشد زیرا محل کار مناسب برابر با حقوق بالاتر است.

    تعدادی از مهندسین شیمی هم بخاطر آشنایی با مواد شیمیایی، به فعالیت های بازرگانی در زمینه مواد شیمیایی اقدام می‌کنند. اما چون مهندسی شیمی در جامعه ما آن زیاد شناخته شده نیست، کارهای مربوط به مهندسین شیمی را به مهندسین مکانیک می دهند.

    درآمد مهندس شیمی در برخی کشورهای جهان

    درآمد سالانه مهندس شیمی در امریکا 90.300 دلار (متوسط درآمد سالانه مهندسان 83.340 دلار و برای همه مشاغل33.840 دلار) در سال 2010 بوده است. متوسط درآمد سالانه مهندس شیمی در کشور استرالیا برابر107.424 دلار (قبل از کسر مالیات) است. متوسط درآمد سالانه مهندسی شیمی در انگلیس 39.000 تا 83.000 دلار می باشد.

    درآمد و حقوق

    مهندسان شیمی که در مناطق نفتی و خارج از شهر کار می کند، بخاطر سختی کار حقوق بالایی میگیرند. حقوق مهندس شیمی در بخش خصوصی متفاوت است. زیرا هر شرکت با توجه به اهداف و سیاست ها و توان مالی اش حقوق کارکنان را تعیین می کند.

     

    اساتید برجسته مهندسی شیمی

    خانم دکتر الهام عامری (دانشیار گروه مهندسی شیمی)

    فارغ التحصیل از دانشگاه دولتی صنعتی اصفهان

    پژوهشگر برتر استان اصفهان در سال 1398

    ارایه صدها مقالات در کنفرانسهای مختلف و انتشار دهها مقالات ISI

    ارایه پروژه های صنعتی

     

    آقای دکتر محمد حسن وکیلی (استادیار گروه مهندسی شیمی)

    فارغ التحصیل از دانشگاه دولتی صنعتی اصفهان

    ارایه مقالات در کنفرانسهای مختلف و انتشار مقالات ISI

     

    آقای دکتر نادر مختاریان (استادیار گروه مهندسی شیمی)

    ارایه مقالات در کنفرانسهای مختلف

    ارایه پروژه های صنعتی

    خانم دکتر فریبا سلطان الکتابی (استادیار گروه مهندسی شیمی)

    فارغ التحصیل از دانشگاه دولتی اصفهان

     

    خانم دکتر زهره هادی

    دانشجوی دکترای مهندسی شیمی دانشگاه دولتی اصفهان

     

    رشته مهندسی شیمی در مقاطع مختلف کاردانی، کارشناسی، کارشناسی ارشد در گرایشهای مختلف و دکتری با توجه به امکانات پژوهشی و آزمایشگاهی دانشجو می پذیرد.

  • نرم‌افزارهای مورد استفاده در مهندسی شیمی

    در چند دهه اخیر، نرم‌افزارهای متعدّدی برای شبیه سازی فرایندهای شیمیایی نوشته شده اند که از بین آن ها 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 می شوند)

    aspen plus برای شبیه سازی و طرّاحی فرایند

    aspen bjac برای شبیه سازی و طرّاحی مبدل

    aspen HTFS برای طرّاحی مبدل

    aspen polymer برای شبیه سازی واکنش های پلیمری

    aspen adsim برای شبیه سازی جذب سطحی

    aspen dynamic برای شبیه سازی فرایندهای پویا (دینامیک)

    aspen icarus برای براورد اقتصادی فرایندهای شیمیایی

    aspen hysys برای شبیه سازی فرایندهای پایا

    hysys dynamic برای شبیه سازی فرایندهای پویا

    pipesys برای شبیه سازی خطوط لوله

    chemcad برای شبیه سازی 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 طراحی های صنعتی لازم است، می داند.

    مهندسی شیمی علم کاربرد ریاضیات، شیمی، فیزیک و اقتصاد در فرآیند 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.[۷]

    درحالی که یک شیمیست بیشتر با آزمایشگاه سروکاردارد و درحوزه علم (science)و تحقیق (research) فعالیت دارد.

    جستارهای وابسته

    منابع

    1. Schaschke, C. (2014). A Dictionary of Chemical Engineering: OUP Oxford.
    2. AIChE
    3. Concise Encyclopedia of Chemistry (۲۰۰۴). McGraw-Hill.ISBN 0-07-143953-6
    4. دانشکده مهندسی شیمی - تاریخچه مهندسی شیمی
    5. وب سایت دانشکده مهندسی شیمی و نفت دانشگاه صنعتی شریف
    6. آشنایی با رشته مهندسی شیمی

    رشته مهندسی شیمی

    © 2018دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرضا. All rights reserved. طراحی و اجرا فرابرد شبکه