همواره ایجاد دیدی مناسب از یک رشته توسط متخصصان و فارغ التحصیلان آن رشته اهمیت داشته است. در مورد مهندسی شیمی، کاربردهای گسترده آن در صنایع و بیان تفاوت شیمی و مهندسی شیمی مهم ترین مواردی است که باید توسط پیشکسوتان این رشته شرح داده شود. از این رو تشخیص داده شده تا مطلبی مختصر و منسجم پیرامون بنیان ها حدود و وظایف یک مهندس شیمی تدوین و ارائه گردد. به عنوان مقدمه می توان گفت یک مهندس شیمی باید از علم شیمی به اندازه کافی اطلاعات داشته باشد. اما در کنار آن باید توانایی طراحی و تجهیزات صنعتی برای تبدیل، خاص سازی و فراوری مواد شیمیایی را داشته باشد. در واقع مهندسی شیمی، علم کاربرد ریاضیات، شیمی، فیزیک و اقتصاد در فرایند تبدیل مواد از یک حالت به حالت مطلوب در مقیاس بزرگ و کارخانه ای است. در این مقاله بیشتر با رشته مهندسی شیمی، گرایش های آن و بازار کار و آینده شغلی آن آشنا خواهیم شد.
تفاوت شیمی با مهندسی شیمی
در پاسخ به پرسش بسیاری از افراد که تفاوت شیمی و مهندسی شیمی را جویا می شوند می توان بیان کرد که در رشته شیمی به عنوان یکی از رشته های علوم پایه افراد بیشتر با آزمایشگاه سروکار دارند. شرایط کار در آزمایشگاه و بررسی واکنش های شیمیایی در مقیاس کوچک به منظور انجام پژوهش های علمی ضروری است. در حالی که واکنش های شیمیایی مواد در مقیاس صنعتی نیازمند تجهیزات خاص و ابزار کنترلی پیچیده ای می باشند که طراحی و به کاربردن آن ها وظیفه یک مهندسی شیمی است. به طور کلی حوزه اطلاعات شیمی یک شیمیدان و یک مهندسی شیمی متفاوت است. با رجوع به سرفصل‌های درسی هر یک از دو رشته مهندسی شیمی و شیمی این تفاوت مشهود است.
تعریف رشته مهندسی شیمی
بر اساس تعریف کمیته مهندسی شیمی ستاد انقلاب فرهنگی، این رشته عبارت است از: “مهندسی شیمی فن کاربرد علوم پایه جهت پیاده سازی فرایندهای شیمیایی و فیزیکی در مقیاس صنعتی می باشد.”
انجمن مهندسین شیمی آمریکا نیز تعریف زیر را مطرح کرده است: “مهندسی شیمی تلفیقی از به کارگیری اصول علم شیمی و فیزیک با توجه به جنبه های اقتصادی حاکم بر فرآیندهای مربوط به تغییر حالت فرایند های ترکیبی و فرایندهای انتقال انرژی می باشد.”
تاریخچه رشته مهندسی شیمی
تاریخچه مهندسی شیمی در جهان با توسعه جدی این صنایع از قرن نوزدهم میلادی آغاز شده است. تا قبل از نیمه دوم قرن نوزدهم تولید بسیاری از مواد با تکیه بر تجربه های افراد و در مقیاس محدود صورت می‌گرفت. از نیمه دوم قرن یادشده تعدادی از افراد تعلیم یافته در رشته شیمی با تلفیق اطلاعات علمی و صنعتی خویش در تولید صنعتی بعضی مواد مهارت و تبحر لازم را پیدا نمودند.
اصطلاح مهندسی شیمی نخستین بار در سال ۱۸۸۰ میلادی توسط جورج دیویس در شهر منچستر انگلستان مطرح گردید. در صنعت کم کم نیاز به مراکزی جهت پرورش نیروی متخصص در این رشته به وجود آمد. برای اولین بار، سال ۱۸۸۸ در دانشگاه MIT آمریکا، رشته مهندسی شیمی پایه گذاری شد. در این رشته جنبه هایی از کاربری همزمان علم شیمی و مهندسی مکانیک و فرآیندهای شیمیایی تدریس می‌شد. سال‌های اولیه قرن بیستم مهندسی‌شیمی تقریباً به صورت یک حرفه ای مشخص مطرح گردید.
اولین متولی تعلیم و تربیت مهندسین شیمی در ایران شرکت نفت سابق بود. شرکت مزبور برای رفع نیازهای تخصصی خویش در بهره وری از صنایع نفت و گاز اقدام به این مهم نمود. با گسترش صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و کارخانه های متعدد قند، سیمان، داروسازی و غیره از اواخر دهه ۴۰ هجری شمسی علاوه بر دانشکده نفت آبادان تعدادی دیگر از دانشگاه‌های کشور نیز اقدام به تاسیس دوره های مهندسی شیمی در مقطع کارشناسی نمودند. تا بتوانند پاسخگوی نیاز تخصصی صنایع مختلف شیمیایی کشور باشد. از جمله دانشگاه هایی که اقدام به این کار نموده اند می توان به دانشکده فنی دانشگاه تهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشگاه شیراز، دانشگاه صنعتی شریف و دانشگاه صنعتی اصفهان اشاره نمود.
دروس تخصصی رشته مهندسی شیمی
برای آشنایی با دروس رشته مهندسی شیمی در دوره کارشناسی و دریافت برنامه درسی این رشته در دوره کارشناسی اینجا را کلیک کنید. به طور خلاصه دروس اصلی رشته مهندسی شیمی به شرح زیر می باشند.
- آشنایی با مهندسی شیمی
- موازنه انرژی و مواد
- ترمودینامیک مهندسی شیمی
- شیمی فیزیک مهندسی شیمی
- مکانیک سیالات
- آزمایشگاه مکانیک سیالات
- انتقال حرارت
- آزمایشگاه انتقال حرارت
- انتقال جرم
- عملیات واحد
- آزمایشگاه عملیات واحد
- کنترل فرآیند
- آزمایشگاه کنترل فرآیندها
- آزمایشگاه شیمی فیزیک
- سینتیک و طرح راکتور
- کاربرد ریاضیات درمهندسی شیمی
- کارگاه نرم افزارمهندسی شیمی
- طرح و اقتصادکارخانه
یکی از راه های توانمندسازی دانشجویان ایجاد پیوند بین واحد های درسی گذرانده شده در دوران تحصیلات دانشجویی و شرکت ها و مشاغلی است که در سطح کشور در حال فعالیت می باشند. در واقع دانشجویان رشته های مختلف اگر در طی دوران تحصیل و پس از آن با شرکت ها و مؤسسات فعال مرتبط با رشته خود آشنا شده و به نحوی مطلوب در قالب کارآموزی، کارورزی، کارشناس فرایند، نماینده شرکت، مشاور، کارشناس تحقیق و توسعه و کارشناس بهره بردار با شرکت ها و مؤسسات در ارتباط باشند، می توانند تجارب ارزشمندی را کسب و آینده شغلی بهتری داشته باشند. در این راستا “نمایشگاه مجازی باما HSE” با مطرح کردن کارپوشه الکترونیک دانشجوی خلاق و با رویکرد ارتباط دانشگاه با صنعت در نظر دارد دانشجویان به سمت نیازهای تحقیق و توسعه (R&D) صنعت و جامعه هدایت شوند.
گرایش های رشته مهندسی شیمی در دوره کارشناسی ارشد
با توجه به کاربردهای گسترده مهندسی شیمی در صنایع مختلف، گرایش های متفاوتی برای این رشته در دوره کارشناسی ارشد تعریف شده است. صنایع فرآوری نفت، پتروشیمی، صنایع گاز، صنایع دارویی، رنگ، مواد شوینده، سموم، صنایع شیمیایی معدنی (از قبیل سیمان، شیشه، سرامیک و کاشی)، صنایع سلولزی (از قبیل کاغذ و مقوا) صنایع غذایی (از قبیل قند، شکر، مواد تخمیری، فراورده های لبنی، انواع نوشیدنی ها، روغن ها و …)، صنایع نساجی، مواد منفجره، تصفیه پساب ها، علوم زیست محیطی، زیست پزشکی، بیوتکنولوژی، نانوتکنولوژی و پلیمرها از گرایش های بسیار متنوع مهندسی شیمی حکایت می کند. در ادامه علاوه بر مشاهده گرایش های این رشته، می توانید برنامه درسی مصوب آن ها را نیز دریافت کنید.
- مهندسی شیمی بیوتکنولوژی
- مهندسی شیمی زیست پزشکی
- مهندسی شیمی مهندسی انرژی
- مهندسی شیمی گرایش ترموسینتیک و کاتالیست
- مهندسی شیمی گرایش داروسازی
- مهندسی شیمی گرایش صنایع شیمیایی معدنی
- مهندسی شیمی گرایش صنایع غذایی
- مهندسی شیمی گرایش صنایع پتروشیمی
- مهندسی شیمی گرایش طراحی فرایند
- مهندسی شیمی گرایش فرآوری و انتقال گاز
- مهندسی شیمی گرایش فرایندهای جداسازی
- مهندسی شیمی گرایش محیط زیست
- مهندسی شیمی گرایش نانو فناوری
- مهندسی شیمی گرایش پدیده های انتقال
- مهندسی شیمی گرایش پلیمر
موقعیت های شغلی رشته مهندسی شیمی
با توجه به صنایع مختلفی که گرایش های مهندسی شیمی در آن ها نقش دارد، تا حدودی می توان با محیط کار و موقعیت های شغلی آشنا شد. هرچند با گسترش روز افزون صنایع شیمیایی، وظایف مهندس شیمی تخصصی تر شده است. محورهای اصلی وظایف یک مهندس شیمی در هر یک از صنایع ذکر شده در بخش قبل را می‌توان به صورت زیر برشمرد؛
- تحقیقات
- توسعه فرآیند
- طرح و برآورد فرایند
- طرح کارخانه
- ساختمان نظارت بر تولید
- سرویس فنی کارخانه
- فروش محصول
- بخش ایمنی، محیط زیست و انرژی
یک مهندس شیمی در یک واحد بزرگ صنعتی فقط در یکی از این قسمت ها مشغول به کار می‌شود. در صورتی که در واحدهای کوچک امکان اشتغال آن در چندین زمینه یا بیشتر می باشد. هرچند که انتقال از قسمتی به قسمت دیگر بسیار ساده و بستگی به علاقه مهندس یا احتیاج کارخانه دارد.
صنایع بیوتکنولوژی
بیوتکنولوژی یا زیست فناوری در مهندسی شیمی عبارت است از استفاده از سلول های موجودات زنده برای انجام فرایند های شیمیایی. بیوتکنولوژی در انجام فرآیندهای مختلفی نقش دارد. از جمله این فرایند ها می توان به تولید مواد شیمیایی و دارویی، تصفیه آب و فاضلاب و حذف مواد آلاینده از خاک و هوا به‌وسیله میکروب ها اشاره کرد. مهندس شیمی برای کار در حوزه بیوتکتولوژی باید علاوه بر علم مهندسی با اصول فرآیندهای زیستی هم آشنا باشد. مهم ترین صنایع این حوزه، تصفیه خانه های فاضلاب، صنایع غذایی مبتنی بر فرآیندهای تخمیری مانند کارخانه های تولید ماست، پنیر و دلستر، کارخانه های تولید الکل بر پایه تخمیر، تولید پروتئین‌های نوترکیب و آنتی‌بیوتیک ها در شرکت های داروسازی می باشد.
حوزه محیط زیست
با توجه به گسترش مباحث محیط زیستی و نیاز روز افزون صنایع مختلف برای حذف آلاینده ها، برای متخصصان مهندسی شیمی گرایش محیط زیست فرصت های شغلی زیادی فراهم شده است. تصفیه فاضلاب ها، کنترل شاخص های آلاینده هوا، استفاده از انرژی های نو و تجدید پذیر از جمله فرایند هایی هستند که باید برای توسط افراد متخصص طراحی و اجرا شوند. شرکت های زیادی در حال حاضر در این زمینه مشغول به کار هستند که به عنوان نمونه می توانید با شرکت شایسته کار راد کاسپین در نمایشگاه مجازی باما HSE آشنا شوید.
صنعت پتروشیمی
در صنعت پتروشیمی مواد مورد نیاز زندگی روزمره با استفاده از هیدروکربن ها تولید می شود. در این صنعت با انجام یک سلسله واکنش های شیمیایی پیچیده از هیدروکربن های نفتی، فراورده هایی با ارزش افزوده زیاد به دست می‌آید. میزان ارزش افزوده با میزان پیچیدگی فرآورش ماده مورد نظر رابطه مستقیم دارد.
امتیاز این صنعت تولید هزاران فراورده متنوع می باشد که اکثر آن ها به عنوان ماده اولیه در بخش‌های سایر صنایع و کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرند. ایران با در اختیار داشتن بیش از ۳۳ تریلیون متر مکعب ذخایر گاز طبیعی و ۱۵۷ میلیارد بشکه ذخایر نفت خام، از پتانسیل و مزیت نسبی مناسبی برای توسعه صنعت پتروشیمی با هدف تکمیل زنجیره ارزش نفت و گاز برخوردار است.
پالایش نفت و گاز
نفت خام و گاز طبیعی استخراج شده پس از گاز زدایی یا نفت زدایی برای پالایش به پالایشگاه ها مربوطه هدایت می شوند. هدف تعیین شده در پالایش نفت و گاز کاملاً با یکدیگر متفاوت است. در پالایش گاز جداسازی ناخالصی های موجود در آن از قبیل سولفید هیدروژن، دی اکسید کربن و بخار آب با استفاده از عملیات واحد جذب مد نظر می باشد. در حالی که هدف اصلی از پالایش نفت جدا سازی برش های مختلف موجود در آن می باشد.
صنایع مربوط به مواد غذایی و دارویی
در اکثر صنایع تولید مواد غذایی و دارویی حداقل یکی از عملیات واحد تقطیر، تبخیر، جذب، استخراج یا واکنش شیمیایی ساده یا پیچیده وجود دارد. بنابراین برای طراحی و بهره برداری از این گونه واحدها، وجود مهندس شیمی با گرایش صنایع غذایی و دارویی اجتناب‌ناپذیر می‌باشد. عملیات واحد تبخیر بیشتر کاربرد را در صنایع غذایی دارد. از کارخانه‌های تولید عصاره‌های گیاهی می‌توان به عنوان یک مثال بارز در این زمینه یاد کرد. در صنایع دارویی علاوه بر وجود واکنش های شیمیایی متعدد از عملیات واحد چون تقطیر جز به جز، استخراج و تبخیر در مقیاس نیمه صنعتی استفاده زیادی می شود. با توجه به کاربرد پزشکی محصولات صنایع دارویی، وجود استانداردهای بسیار بالا در ساخت دستگاه ها و بهره‌برداری از آنها امری الزامی است.
صنایع مربوط به مواد معدنی
به کلیه واحدهای صنعتی که پس از استخراج مواد معدنی در فراوری مواد به کار گرفته می‌شود صنایع معدنی می گویند. این صنایع عبارتند از؛ صنعت سیمان، صنعت گچ، صنعت آهک، صنعت کاشی و سرامیک، صنعت شیشه سازی. اصلی‌ترین واحد عملیاتی در صنایع یادشده کوره می باشد. در این واحد زمان پخت نهایی محصول واکنش های شیمیایی مختلفی نیز صورت می‌گیرد. در سایر واحدهای عملیاتی این صنایع بر روی مواد اولیه فقط تغییرات فیزیکی اعمال می گردد. با این حال نیاز به مهندس شیمی برای طراحی و راهبرد این صنایع امری ضروری است.
صنایع پلیمر
صنایع پلیمر یکی از متنوع ترین و گسترده ترین صنایع کشور هستند. محصولات پلیمری مانند لاستیک، پلاستیک، رزین ها، ایمپلنت ها (حوزه بهداشت)، لوله های آب و فاضلاب پلیمری، بسیاری از عایق های رطوبتی و گرمایشی (صنعت ساختمان)، برخی از قطعات خودرو و هواپیما و بسیاری دیگر از محصولات و تجهیزات همه در صنایع پلیمر ساخته می‌شوند.
منابع
کتاب آشنایی با مهندسی شیمی؛ محسن پاکیزه سرشت، سیدحسین نوعی باغبان، حسین واحدی
