آشنایی با رشته مهندسی شیمی

آیا تصور میکنید که مهندسی شیمی؛ یعنی حفظ فرمولهای ریز و درشت و کار در آزمایشگاه های شیمی؟ آیا فکر میکنید که دانشجویان این رشته باید شیفته علم شیمی باشند؟ اصلاً هیچ فکر کرده اید که چرا فقط داوطلبان گروه ریاضی و فنی میتوانند وارد این رشته شوند؟ آیا میدانید که مهندسی شیمی زائیده ضرورت و نیاز صنعت مکانیک، الکترونیک و عمران است؟برای مثال به مرور زمان صنعت به مهندس مکانیکی احتیاج پیدا کرد که از تحولات و فرآیندهای شیمیایی اطلاع داشته باشد و بتواند دستگاه هایی را طراحی کند که در آنها فرآیندهای شیمیایی اتفاق میافتد.

در نتیجه شروع به تربیت مهندسین مکانیکی کرد که بیش از معمول تحصیل کردگان این رشته از علم شیمی مطلع باشند. و این دسته از متخصصان، همان مهندسین شیمی هستند.

این رشته با 9 گرایش صنایع غذایی، صنایع شیمیایی معدنی، صنایع گاز، صنایع پتروشیمی، صنایع پلیمر، صنایع پالایش، طراحی فرآیندهای صنایع نفت، بهرهبرداری از منابع نفت و شیمیایی سلولزی؛ یکی از رشتههای گسترده دانشگاهی است. البته در دوره کارشناسی هر یک از گرایشهای فوق، تنها 12 یا 13 واحد تخصصی دارند و بیشتر واحدهایشان مشترک است. گرایش صنایع شیمیایی معدنی اکتشاف و استخراج مواد معدنی به رشته معدن باز میگردد، اما فرآوردههای مواد معدنی در حیطه مهندسی شیمی گرایش شیمیایی معدنی قرار دارد.

هر کارخانه تولید مواد غیرآلی مثل سیمان، گچ، شیشه نسوز و دیرگداز دارای یک فرآیند است؛ یعنی از زمانی که مواد اولیه وارد کارخانه میشود تا زمانی که محصول خارج میگردد، فرآیندی روی آن انجام میگیرد که طراحی این فرآیند برعهده مهندس شیمی صنایع شیمیایی معدنی است. همچنین تولید هر ماده معدنی مثل کودهای شیمیایی معدنی، حشرهکشها، نمکها، رنگهای معدنی و حتی لعاب روی کاشیها در حیطه کار مهندس شیمی این گرایش قرار دارد.

شرحبرای مهندسی شیمی به عنوان یکی از رشته های فنی کاربردی ، که امروزه گسترش فراوانی پیدا کرده است، از سوی ارگانهای گوناگون تعاریف مختلفی ارائه شده که در زیر به بعضی از آنها اشاره می شود.

انجمن مهندسین شیمی آمریکا مهندسی شیمی را به صورت زیر تعریف کرده است: «مهندسی شیمی عبارتست از کاربرد اصول علوم فیزیکی همراه با مبانی اقتصادی و روابط انسانی در زمینه هایی که مستقیماّ به فرآیندها و دستگاههای لازمه مربوط می باشند و در آنها ماده به منظور تغییر در حالت، ترکیب یا مقدار انرژی تحت عمل قرار داده شود.»

همچنین تعریف ستاد انقلاب فرهنگی ایران از مهندسی شیمی به صورت زیر می باشد:

«فن کاربرد علوم پایه در جهت پیاده نمودن فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی در مقیاس صنعتی .»

بنابراین و با توجه به تعاریف فوق ، مهندسی شیمی را می توان تلفیقی از علوم گوناگون مانند ریاضی، شیمی و فیزیک دانست که با در نظر گرفتن فاکتورهای اقتصادی، تولید صنعتی یک فرآورده از طریق فرآیند های شیمیایی و فیزیکی در مقیاس زیاد را طراحی و رهبری می کند.

-شناخت و بررسی فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی متوالی در مسیر تولید.

-طراحی سیستمها و دستگاههای مورد نیاز در این مسیر.

-بهینه کردن سیستم از نظر اقتصادی و کیفیت فرآورده ها و ..

به نظر می آید که با توانایی های بالا، مهندسی شیمی می تواند کاربردهای فراوانی در عرصه های صنعتی و در زمینه های گوناگون داشته باشد. و حقیقت نیز چنین بوده و مهندسی شیمی کاربردهای بسیار زیادی در موارد مختلف دارد.

گرایشها و کاربردهایشان

گرایش صنایع پتروشیمی :

وظیفه مهندسی پتروشیمی، طراحی دستگاهها و فرآیند تولید مواد مختلف از جمله کودهای شیمیایی، شویندهها، فرآوردههای پلیمری (مواد اولیه پلاستیکها، لاستیکها و الیاف مصنوعی) و مواد شیمیایی (اسیدها، حلالها) از نفت و برشهای نفتی است. دروس تخصصی دانشجویان این رشته بیشتر در مورد کاتالیزورهای صنعتی است که در رآکتورها به کار میرود.

فرآیندهای پتروشیمی، مقدمات و پالایش، مبانی و تکنولوژی پلیمر

گرایش صنایع گاز :
عمق چاهی که برای استخراج گاز زده میشود، قطر لولهای که گاز را از چاه به پالایشگاه یا از پالایشگاه به شبکههای شهری منتقل میکند، نحوه انتقال گاز از چاه به پالایشگاه، نحوه گرفتن گازCO2 از این ماده (برای جلوگیری از خورده شدن لولهها)، نحوه شیرین کردن گاز ترش ( گاز اولیهای که از چاه استخراج میشود و قابل مصارف شهری و … نیست) همه در حیطه فعالیت یک مهندس شیمی گرایش گاز قرار دارد.

انتقال و توزیع گاز، فرآیند گاز، مهندسی احتراق

گرایش صنایع پلیمر:
این گرایش تا سال 1362 یکی از گرایشهای مهندسی شیمی بود، اما در حال حاضر به عنوان یک رشته مستقل با دو گرایش صنایع پلیمری و تکنولوژی و علوم رنگ در دانشگاهها و مراکز آموزش عالی ارائه میشود. البته هنوز در تعداد محدودی از دانشگاههای کشور، مهندسی پلیمر یکی از گرایشهای مهندسی شیمی است و دانشجویان این گرایش نهایتاً در یکی از زمینههای پلیمر مثل فرایند شکلدهی پلیمر یا طراحی واحدهای صنعتی تولید پلیمر تبحر پیدا میکنند.

گرایش شیمیایی سلولزی :
یک مهندس شیمی گرایش شیمیایی سلولزی در زمینه تبدیل چوب به کاغذ تخصص دارد. به همین دلیل نیز محل تحصیل دانشجویان این رشته در دانشکده فنی پردیس 3 واقع در استان گیلان ـ رضوانشهر (چوکا) میباشد. قسمت عمده چوب از سلولز تشکیل شده است. همچنین ضایعات کشاورزی مثل پوست برنج، سبوس برنج و ضایعات برگ درختان دارای مقادیر قابل توجهی سلولز است که این ضایعات در بسیاری از نقاط به عنوان یک عنصر مزاحم سوزانده شده و باعث آلودگی محیط زیست میشود. اما امروزه در کشورهای دیگر از همین ضایعات برای تولید یک نوع سوخت به نام \\\”اتانول\\\” که در ترکیب با بنزین، سوخت بسیار خوبی است؛ استفاده میشود. و در این فرآیند مهندسین شیمیایی سلولزی نقش بسیار مهمی را برعهده دارند.

گرایش صنایع غذایی :
یکی از کاربردهای مهندسی شیمی در تولید مواد غذایی و بخشهای صنایع غذایی مانند میکروبیولوژی غذا، شیمی غذا و کنترل کیفی صنایع غذایی است. برای مثال در سوپرمارکتها و فروشگاهها، مواد غذایی بیشتر به حالت کنسرو وجود دارد که تهیه این کنسروها با حفظ اصول ایمنی و بهداشتی نیاز به یکسری محاسبات دارد که این محاسبات توسط یک مهندس شیمی صنایع غذایی انجام میگیرد. همچنین طراحی دستگاههایی که فرآیند خشک کردن را انجام میدهند مثل غذاهای بچه که به صورت پودر تهیه میشود و طراحی دستگاههای استریلیزه، پاستوریزه و منجمدکننده برعهده متخصصین همین رشته است.

میکروبیولوژی عمومی، شیمی مواد غذایی، میکروبیولوژی مواد غذایی، صنایع غذایی، بیوشیمی مواد غذایی، تغذیه وبهداشت

گرایش پالایش به طراحی پالایشگاهها باز میگردد. یعنی دانشجوی این گرایش، شیوه طراحی دستگاههایی مثل برجهای تقطیر، دستگاههای جداکننده مایعات از مایعات و گازها از مایعات را میآموزد؛ دستگاههایی که مشتقات ئیدروکربنی مثل بنزین و گازوئیل و مواد سنگینتر مثل قیر و شویندهها را از نفت خام جدا ساخته و به دست میآورد.

مهندسی احتراق، مهندسی پالایش، فرآیندهای پالایش

گرایش بهره برداری از منابع نفت :
مهندس بهرهبرداری از منابع نفت مهندسی است که راهها و روشهای بهرهبرداری بهینه از مخازن نفت را ارائه میدهد. در واقع یک مهندس بهرهبرداری از نفت با توجه به نوع مخزن نفت تعیین میکند که به یاری کدام یک از روشهای موجود؛ تزریق گاز، تزریق آب، تزریق مواد پلیمری یا ازدیاد حرارت میتوان نفت را راحتتر و مقرون به صرفهتر بهرهبرداری کرد. امروزه اکثر مخازن نفت کشور ما دچار افت فشار شدهاند. به همین دلیل نفت به صورت طبیعی به سطح زمین نمیرسد و در نتیجه حضور مهندسین بهرهبرداری از منابع نفت، یک ضرورت اجتناب ناپذیر است.

مهندسی مخازن هیدروکربوری، ازدیاد برداشت، حفاری و تولید، شبیهسازی مخازن نفتی، خواص ترمودینامیکی سیالات نفتی.

گرایش طراحی فرآیندهای صنایع نفت:
فرآیند یعنی عملکرد یا روش و طریقی که بتوان به یاری آن مادهای را از حالتی به حالت دیگر تغییر شکل داد و منظور از مهندس طراحی فرآیندهای صنایع نفت یعنی فردی که روش این تغییر و تحول را طراحی کند. چون برای تبدیل یک ماده از حالت اولیه به حالتی خاص لازم است که دستگاههایی طراحی شده و محاسباتی انجام بگیرد تا بتوان به نتیجه مطلوب دست یافت. طراحی صنایعی که بطور مستقیم یا غیر مستقیم وابسته به نفت خام یا فرآوردههای پالایشگاه یا صنایع پتروشیمی است به مهندس شیمی گرایش طراحی فرآیندها مربوط میشود. یک مهندس شیمی گرایش طراحی فرآیندهای صنایع نفت، واکنشهای خاصی را از شیمیستها میگیرد و با توجه به شرایط محیطی، اقتصادی و … بهترین روش تولید مواد شیمیایی و خالصسازی آنها را پیدا کرده و پیاده میکند.

فرآیندهای پالایش نفت و گاز، طراحی برج و مبدل، تعیین مشخصات دستگاهها، سیستمهای اندازه گیری.

مهندسی شیمی در ایران
تاریخچه مهندسی شیمی در ایران به تأسیس مدرسه صنعتی ایران و آلمان برمیگردد که پس از جنگ جهانی یکم به عنوان غرامت جنگی به ایران واگذار گردید. در این مدرسه عالی در هر رشتهمهندسی شیمی، برق و ماشین حدود بیست نفر دانشجو پذیرفته میشد. گرچه پس از گذراندن دورهای دو ساله دانش آموختگان آن مهندس شیمی نامیده میشدند اما برنامه درسی آنها بیشتر دروس مربوط به رشته شیمی با تأکید بر شیمی تجزیه و آزمایشگاه بود. شش سال بعد یعنی در سال1313که دانشگاه تهران بنیاد شد و رشته مهندسی شیمی بخشی از دانشکده فنی را به خود اختصاص داد.

رقابتهای ناسالم میان دانش آموختگان این دو واحد آموزشی سرانجام منجر به منحل شدن مدرسه عالی صنعتی که در آن زمان «هنرسرای عالی» نامیده میشد گردید. مدتی بعد دانشگاه صنعتی پلی تکنیک تأسیس شد (سال 1336) و برای دوره چهار ساله مهندسی شیمی نیز دانشجو پذیرفت. نگاهی به برنامه درسی دانشکده فنی دانشگاه تهران و پلی تکنیک در سالهای دهه چهل خورشیدی نشان میدهد که برنامه درسی مهندسی شیمی در این زمان هنوز با برنامه واقعی مهندسی شیمی تفاوت چشمگیری داشت.

از درسهایی مانند انتقال حرارت، انتقال جرم و طرح راکتور خبری نبود و تنها تعداد کمی از درسهایی که میتوان آنها را ویژه مهندس شیمی دانست مانند: تقطیر، جذب و ترمودینامیک تدریس میشد. پس از این دو دانشگاه، دانشگاه شیراز و سپس در سال 1344دانشگاه صنعتی آریامهر سابق (صنعتی شریف فعلی) با برنامهای که تفاوت محسوسی با برنامه درسی امروز مهندسی شیمی نداشت پا به عرصه وجود گذاشتند.

در سالهای بعد ضمن گسترش دورههای کارشناسی، دورههای کارشناسی ارشد و در بعضی دانشگاهها دوره دکتری نیز گشایش یافتند.

لازم به یادآوری است که در طی این سالیان دانشکده نفت آبادان نیز با افت و خیزهای زیاد فعالیت کرده و در برخی از سالهای فعالیت خود، در رشته مهندسی شیمی نیز دانشجو پذیرفت.

تعداد دانش آموختگان مهندسی شیمی در ایران تا سال 1370حدود هشت هزار نفر برآورد میشود. تعداد پذیرفتهشدگان در رشته مهندسی شیمی در سال 1372-1371 در حدود هزار نفر و از آن به بعد نیز تقریباً در هر سال همین حدود بوده است.