Кіріспе

Химиялық инженерия – 19 ғасырдың соңында «өнеркәсіптік химиямен» айналысатындардың жұмысынан пайда болған ғылым саласы. Өнеркәсіптік революциядан (18 ғасыр) бұрын өнеркәсіптік химиялық заттар және сабын сияқты басқа да тұтыну тауарлары көбінесе партиялық өңдеу арқылы өндірілетін. Партиялық өңдеу – еңбекке көп талап ететін процесс, онда адамдар белгіленген мөлшердегі ингредиенттерді ыдысқа салып, қоспаны белгіленген уақыт бойы қыздырып, салқындатып немесе қысымға түсіріп араластырады. Содан кейін өнімді бөліп алып, тазартады және сынақтан өткізіп, сатуға дайын өнімге жеткізеді. Партиялық өңдеулер бүгінге дейін фармацевтикалық аралық өнімдер, парфюмерия және бояулар сияқты арнайы және құрастырылған өнімдер, немесе таза клен сиропы сияқты тағам өндірісінде қолданылады. Мұндай жағдайда партиялық әдістер еңбек және жабдықтарды пайдалану тұрғысынан баяу және тиімсіз болғанына қарамастан, пайда табу мүмкіндігі сақталады. Химиялық инженерия әдістерін өндіріс процесін әзірлеу кезінде қолданудың нәтижесінде, қазір үлкен көлемдегі химиялық заттар үздіксіз «конвейерлік» химиялық процестер арқылы өндіріледі. Өнеркәсіптік революция – партиялық өңдеуден үздіксіз өңдеуге көшудің басталу кезеңі болды. Бүгінде тауарлық химиялық және мұнай-химиялық өнімдер көбінесе үздіксіз өндіріс процестерінде жасалса, арнайы химиялық заттар, жоғары таза химиялық заттар және фармацевтикалық өнімдер партиялық өңдеу арқылы өндіріледі.

Шығу тегі

Өнеркәсіптік революция сода сияқты көп мөлшерде өндірілетін химиялық заттарға қатысты бұрын-соңды болмаған сұраныс өсімін тудырды, бұл сан жағынан да, сапа жағынан да қатысты. Бұл екі нәрсені білдірді: біріншіден, өндіріс көлемін және жұмыс тиімділігін арттыру қажет болды, екіншіден, үзіліспен өңдеуге, мысалы, үздіксіз өндіріс процесіне баламалы әдістерді зерттеу қажет болды.

Бірінші химиялық инженер

Өнеркәсіптік химия 1800 жылдары қолданысқа енді, ал британдық университеттерде оны зерттеу 1848 жылы Фридрих Людвиг Кнапп, Эдмунд Рональдс және Томас Ричардсонның маңызды еңбегі – "Химиялық технология" кітабы жарық көргеннен кейін басталды. 1880 жылдары химиялық процестерді басқаруға қажетті инженерлік аспектілер жеке кәсіби сала ретінде мойындалды. Химиялық инженерия алғаш рет Ұлыбританияда кәсіп ретінде орнатылды, бұл 1887 жылы Джордж Э. Дэвис Манчестер университетінде өнеркәсіптік химиялық практиканың түрлі салаларын қамтитын он екі лекциядан тұратын алғашқы курсын оқығаннан кейін болды. Осының нәтижесінде Джордж Э. Дэвис әлемдегі алғашқы химиялық инженер деп есептеледі. Бүгінде химиялық инженерия өте беделді мамандық. Тәжірибелі химиялық инженерлер АҚШ-та Кәсіби инженерлердің ұлттық қоғамының көмегімен лицензияланған кәсіби инженер атанса, Ұлыбританиядағы Химиялық инженерлер институты арқылы "Chartered" химиялық инженер мәртебесін алуға мүмкіндік алады.

Кәсіби бірлестіктер

1880 жылы Лондонда химиялық инженерлер қоғамын құруға алғашқы талпыныс жасалды. Бұл 1881 жылы Химиялық өнеркәсіп қоғамының құрылуына әкелді. Америка химиялық инженерлер институты (AIChE) 1908 жылы, ал Ұлыбритания химиялық инженерлер институты (IChemE) 1922 жылы құрылды. Олардың екеуі де қазірде көптеген халықаралық мүшелерге ие. Кейбір басқа елдерде де химиялық инженерлік қоғамдар немесе химиялық және инженерлік қоғамдар құрамындағы бөлімшелер бар, бірақ AIChE, IChemE және IiChE саны және халықаралық таралуы бойынша ең маңыздылары болып табылады: олар әлемнің кез келген жерінде химиялық инженерлік мамандығы бойынша білікті мамандар мен студенттерге ашық.

Анықтамалар

Инженерлік саланың басқа да қалыптасқан салалары үшін халықтың санасында бұрыннан түсінік болды: механикалық инженерия – машиналар, электрлік инженерия – электр тізбектері, ал азаматтық инженерия – құрылыстар. Химиялық инженерия химия өнімдерін өндірумен байланысты болды.

Бөлменің жұмысы

Артур Дехон Литтл химиялық инженерлердің қазірге дейін қолданып келе жатқан тәсілін қалыптастырған: өнімге емес, процеске бағытталған талдау және жобалау. Бірлік операциялар тұжырымы әртүрлі сияқты көрінетін химиялық өндірістердің арасындағы негізгі ұқсастықты көрсету үшін жасалды. Мысалы, ажыратудың негізі сұйықтан өзге құрамдағы буды жасау болғанда, ферментердегі спиртті судан немесе мұнай өңдеу зауытындағы бензин мен дизельді бөліп алу мәселесінде де принциптер бірдей болады. Сондықтан, мұндай ажырату процестерін бірлік операция ретінде бірге зерттеуге болады, бұл жағдайда оны дистилляция деп атайды.

Бөлшек процестері

Өткен ғасырдың басында реактивті процестерді жіктеу үшін "бірлік процестері" деп аталатын параллель ұғым қолданылды. Осылайша, тотығу, тотықсыздану, алкилдеу сияқты процестер жеке бірлік процестер ретінде қарастырылып, зерттелді. Химиялық инженерияның бастапқыда өнеркәсіптік химиямен тығыз байланысты болғандығы ескерілсе, мұның себебі түсінікті. Бірақ, уақыт өте келе, химиялық реакциялар инженериясы пәні "бірлік процестері" тұжырымдамасын іріктеп алды. Бұл пән химиялық реакциялардың барлық жиынтығын, оларға қатысты химиялық түрлерге немесе химиялық байланыстарға тәуелсіз, дербес ерекшеліктері бар тұлға ретінде қарастырады. Бұл ерекшеліктерге соңғылары да әсер етеді, бірақ химиялық реакторларды жобалау және іске қосу үшін реакция жылдамдығы, термодинамика, бір немесе көп фазалы болу сияқты сипаттамаларды білу маңыздырақ. Химиялық реакциялар инженериясының жеке ғылым ретінде қалыптасуы химиялық инженерияның өнеркәсіптік химиямен байланысын үзіп, оның ерекше сипатын бекітті.