La ingeniería química es la rama de la ingeniería que se ocupa del uso de la ciencia física (e. química y de la física ), con las matemáticas, al proceso de convertir los materiales crudos o los productos químicos en formas más útiles o más valiosas. Así como producir los materiales útiles, la ingeniería química también se refiere a iniciar los nuevos materiales y técnicas valiosos; una forma importante de la investigación y desarrollo . Llaman una persona empleada en este campo un ingeniero químico .

La ingeniería química implica en gran parte el diseño y el mantenimiento de los procesos químicos para la fabricación en grande. Emplean a los ingenieros químicos en esta rama generalmente bajo título del ingeniero de proceso . El desarrollo de los procesos en grande característicos de economías industrializadas es una hazaña de la ingeniería química, no química. De hecho, los ingenieros químicos son responsables de la disponibilidad de los materiales de alta calidad modernos que son esenciales para funcionar con una economía industrial.

Cronología de la ingeniería química

considera también: Historia la ingeniería química En 1824, el francés Sadi Carnot del físico, en el suyo “en la energía motiva del fuego”, era el primer para estudiar la termodinámica de las reacciones de la combustión en los motores de vapor en los 1850s, alemán Rudolf del físico que Clausius comenzó a aplicar los principios desarrollados por Carnot a los sistemas de productos químicos en el atómico a la escala molecular. Durante los años 1873 a 1876 en la Universidad de Yale, el matemático americano Josiah Willard Gibbs, el primer del físico para ser concedido un Ph., en una serie de tres papeles, desarrolló una metodología matemático-basada, gráfica, para el estudio de los sistemas químicos usar la termodinámica de Clausius. En 1882, el alemán Hermann Von Helmholtz del físico, publicó un papel de fundación de la termodinámica, similar a Gibbs, pero con más de una base electroquímica, en la cual él demostró esa medida de la afinidad química, es decir la “fuerza” de las reacciones químicas es determinada por la medida de la energía libre del proceso de la reacción. Después de estos progresos tempranos, la nueva ciencia de la ingeniería química comenzó a convertirse. La cronología siguiente demuestra algunos de los pasos dominantes en el desarrollo de la ciencia de la ingeniería química:
1805 - pesos atómicos publicados del

John Dalton, permitiendo que las ecuaciones químicas sean balanceadas y la base para los equilibrios totales de la ingeniería química.
1882 - un curso en “tecnología química” se ofrece en la Universidad, Londres
1883 - el Osborne Reynolds define a grupo sin dimensiones para el flujo flúido, llevando a práctico escala-para arriba y comprensión del flujo, del calor y de la transferencia total
1885 - el Henry E. Armstrong ofrece un curso en la “ingeniería química” en la universidad central (universidad imperial, Londres posterior).
1888 - el Lewis M. Norton comienza un nuevo plan de estudios en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT): Curso X, ingeniería química
1889 - el instituto politécnico de Rose concede a primer soltero de la ciencia en la ingeniería química en los E.
1891 - el MIT concede a soltero de la ciencia en la ingeniería química a la página Bryant de Guillermo y a seis otros candidatos.
1892 - el programa de un soltero en la ingeniería química se establece en la Universidad de Pensilvania .
1901 - el George E. Davis produce el manual del de la ingeniería química
1905 - la universidad de Wisconsin concede el primer Ph. en la ingeniería química a los vatios de Oliverio Patterson.
1908 - fundan al instituto americano de los ingenieros químicos (AIChE).
1922 - fundan a la institución BRITÁNICA de los ingenieros químicos (IChemE).
1942 - torre de perforación de Hilda, primer miembro del estudiante femenino del IChemE.

Usos

La ingeniería química se aplica en la fabricación de gran variedad de productos. La industria química apropiada fabrica los productos químicos industriales inorgánicos y orgánicos, cerámica, los combustibles y los productos petroquímicos, los agrochemicals (fertilizantes, insecticidas, herbicidas), los plásticos y los productos oleoquímicos de los elastómeros, los explosivos, los detergentes y los productos detergentes (jabón, champú, quitamanchas), las fragancias y los sabores, los añadidos, los suplementos dietéticos y los productos farmacéuticos. Las disciplinas de cerca aliadas o traslapadas incluyen la madera que procesa, transformación de los alimentos, tecnología ambiental, y la ingeniería del petróleo, vidrio, las pinturas y otras capas, tintas, sellantes y pegamentos.

Ejemplo

Para demostrar la diferencia entre la química del laboratorio y la ingeniería química industrial, considerar una reacción de un solo paso simple entre dos reactivo R1 y R2 dar un producto P y la basura W. La reacción se puede representar R1 + R2 = P + W. Un solvente S y un catalizador C puede ser requerido posiblemente, y puede necesitar ser calentado para apresurar la reacción.

Un ejemplo específico sería la síntesis Aspirin por la reacción del ácido salicílico (R1) con el anhídrido acético (R2) en el agua solvente (s) y en presencia del ácido fosfórico del catalizador (c). Aspirin es el producto P, y el ácido acético (w) también se forma.

En el laboratorio 5 gramos de R1 (un sólido) se agregan a 120 ml de agua en un frasco. 5 ml de R2 (un líquido) se agregan más 0.5 ml de solución ácida fosfórica, y el frasco se calientan en un baño de agua. El contenido es agitado remolinando el frasco o con un agitador del laboratorio y calentado bajo reflujo por alrededor de una hora.

El material se permite refrescarse abajo y los cristales de aspirin se forman, que se pueden filtrar apagado, y quizás se recristalizan. Una buena producción sería 5 a 6 gramos. La solución restante se vierte abajo del fregadero.

Ahora considerar un proceso industrial en el cual substituyamos gramos por toneladas.

En primer lugar el almacenaje conveniente (decir por dos semanas de producción) se debe proporcionar para las materias primas. En este caso R1 es un sólido y sería puesto en un silo del almacenaje; R2 es un líquido corrosivo, combustible y sensible al agua, así que necesitaría un tanque cerrado de material resistente. Un medio de transporte al reactor se debe proporcionar, por ejemplo un transportador de tornillo para el R1 sólido y una bomba y las pipas para el líquido R2. Los ingenieros químicos calcularían los tamaños y los requisitos de energía y especificarían los materiales convenientes. Las medidas similares se deben tomar para el solvente S y el catalizador C. en este caso, agua es el solvente, pero el agua de golpecito ordinaria no sería bastante buena, tan allí será un proceso separado para limpiar el agua.

El reactor ahora es contener 120 toneladas del agua y de los otros ingredientes, así que no puede ser remolinado. Un mezclador se debe ser diseñado y su consumo de energía calcular para dar la mezcla necesaria. Calentando y refrescándose se consideran libre en el laboratorio, pero no en industria. Los ingenieros químicos deben primero calcular la cantidad de calor que se agregará y quitado, después diseñan métodos convenientes para hacer esto, quizás pasando el vapor a través de una chaqueta externa del recipiente para calentar. Decidirán probablemente bombear la mezcla reaccionada a otro recipiente con un refrigerador, entonces a un filtro. El sólido entonces irá al equipo adicional a disolver, a cristalizar y a filtrar otra vez, dando quizás 5.5 toneladas de aspirin, que serán secadas y puestas en el almacenaje conveniente, que debe también ser diseñado. (El proceso de sequía utiliza cantidades significativas de energía.)

Sin embargo, hay cerca de 125 toneladas de basura que no se pueden apenas verter abajo del dren. Contendrá algún R1 unreacted y cerca de 3 toneladas de W, que deben ser recuperadas y ser recicladas. (En este caso, W se puede convertir a R2 en otro reactor.) El catalizador se puede recuperar, o hacer inofensivo por una reacción química antes de la disposición. Así habrá otro sistema de equipo para ahorrar el coste de perder los productos químicos y para proteger el ambiente. Los solventes con excepción del agua son reciclados generalmente por la destilación, pero el agua también se reutiliza y se recicla hasta económicamente factible.

Se ha descrito qué es un proceso de hornada. Será modificada probablemente para funcionar continuamente, particularmente si las granes cantidades del producto se requieren. Esfuerzos serán hechos reducir la cantidad de energía usada y para reducir al mínimo la basura.

Descripción

Los ingenieros químicos están para el proceso más económico. Esto significa que la cadena entera de la producción se debe planear y controlar para los costes. Un ingeniero químico puede simplificar y complicar el " showcase" reacciones para una ventaja económica. Usar una presión o una temperatura más alta hace varias reacciones más fáciles; el amoníaco, por ejemplo, se produce simplemente de sus elementos componentes en un reactor de alta presión. Por una parte, las reacciones con una producción baja se pueden reciclar continuamente, que sería complejo, trabajo arduo si están hechas a mano en el laboratorio. No es inusual construir 6 el paso, o aún 12 evaporadores del paso para reutilizar la energía de la vaporización para una ventaja económica. En cambio, los químicos del laboratorio evaporan muestras en un solo paso.

Los procesos individuales usados por los ingenieros químicos (eg. La destilación o la filtración ) se llama las operaciones de unidad y consiste en la reacción química, el total, el calor y operaciones de transferencia del ímpetu . Las operaciones de unidad se agrupan juntas en varias configuraciones con el fin de la síntesis química y/o de la separación química . Algunos procesos son una combinación de operaciones de unidad entrelazadas del transporte y de la separación, (e. la destilación reactiva ).

El diseño subyacente primario de la ingeniería química de tres leyes físicas es conservación de la masa, conservación del ímpetu y conservación de la energía . El movimiento de la masa y la energía alrededor de un proceso químico se evalúan usar los equilibrios totales y los balances energéticos que aplican estas leyes a las plantas enteras, a las operaciones de unidad o a las piezas discretas de equipo. Al hacer eso, los ingenieros químicos utilizan principios de la termodinámica, de la cinética de reacción y de los fenómenos de transporte . La tarea de realizar estos equilibrios ahora es ayudada por los simuladores de proceso, que son los modelos de programación complejos (véase la lista de los simuladores del proceso químico) que pueden solucionar la masa y balances energéticos y generalmente tener módulos incorporados para simular una variedad de operaciones de unidad comunes.

Ingeniería química moderna

La disciplina moderna de la ingeniería química abarca mucho más que apenas la ingeniería de proceso. Ahora contratan a los ingenieros químicos al desarrollo y la producción de una gama de productos diversa, así como en materia y productos de los productos químicos de la especialidad estos incluyen los materiales del alto rendimiento necesitaron para el aeroespacial, el automotor, el biomédico, el electrónico, el ambiental y espacio y los usos militares . Los ejemplos incluyen fibras ultra-fuertes, las telas, los pegamentos y los compuestos para los vehículos, los materiales biocompatibles para los implantes y la odontología, los geles para los usos médicos, los productos farmacéuticos, y las películas con las características espectroscópicas especiales del dieléctrico, ópticas o para los dispositivos optoelectrónicos. Además, la ingeniería química se entrelaza a menudo con la biología y la ingeniería biomédica . Muchos ingenieros químicos trabajan en proyectos biológicos tales como biopolímeros de comprensión (proteínas ) y que trazan el genoma humano .

Campos y asuntos relacionados

Hoy, el campo de la ingeniería química es diverso, áreas de la cubierta de la biotecnología y la nanotecnología al proceso mineral .

Ingeniería bioquímica
Ingeniería biomédica
Ingeniería biomolecular
Biotecnología
Cerámica * proceso químico que modela
Tecnólogo químico
Reactor químico
Diseño de la destilación
Electroquímica
Ingeniería ambiental
Dinámica flúida
Ingeniería de proceso del alimento
Traspaso térmico
Transferencia total
Ciencia material
Microfluidics
Proceso mineral
Nanotecnología
Ambiente natural
Polímeros * control de proceso
Diseño de proceso
Desarrollo de proceso
Pulpa y papel
La separación procesa (véase también: Separación de la mezcla ) La cristalización procesa
Procesos destiladores
La membrana procesa
Termodinámica
Fenómenos de transporte
Operaciones de unidad
Operaciones de unidad de la ingeniería química

Ver también

Instituto americano de los ingenieros químicos (AIChE)
Ingeniero químico
Educación para los ingenieros químicos
Lista de los ingenieros químicos notables
Lista de las sociedades de la ingeniería química
Diseño de proceso (ingeniería química)
Lista de los simuladores del proceso químico

.

Zenithic

Jyotsna Radhakrishnan

Random links:

Juan III de Suecia | Victoria Welby-Gregorio, señora Welby | Bahía de Tasman | Bab Zuweila | Edificio de Chanin