Le génie des procédés chimiques est la pratique consistant à étudier, concevoir et/ou analyser les moyens par lesquels les matériaux sont produits par le contrôle de réactions chimiques. Des matériaux tels que la bière, l’essence, la peinture, les détergents, les produits pharmaceutiques et le verre sont tous fabriqués à l’aide de l’ingénierie des procédés chimiques dans des conditions contrôlées pour créer des produits cohérents et de haute qualité. Les moyens par lesquels ces matériaux sont fabriqués consistent en plusieurs étapes individuelles, chacune appelée un processus. Au cours de chaque processus, les réactifs se combinent, se dissocient, se séparent ou changent autrement pour former des produits, le résultat souhaité et des sous-produits qui pourraient ou non être utiles. Un ingénieur en procédés chimiques doit contrôler les conditions de chaque étape pour limiter les réactions inutiles et favoriser les réactions souhaitées.
Des installations telles que des installations pétrochimiques, des usines de traitement des eaux usées, des boulangeries commerciales, des centrales nucléaires et des usines de dentifrice ont été conçues par une équipe d’ingénieurs en procédés chimiques. Ces personnes utilisent les compétences acquises grâce à des cours de niveau collégial et supérieur en transfert de chaleur, transfert de masse, dynamique des fluides, contrôle de processus, ingénierie de la réaction et économie de l’ingénierie, entre autres, pour concevoir une usine qui produira un matériau qui peut être vendu dans l’ordre. pour rapporter un rendement aux investisseurs. L’ingénierie des procédés chimiques a pour objectif de concevoir une usine qui fabrique un bon produit ainsi qu’un bon profit.
Chaque usine chimique est conçue individuellement et est une création unique, même si le processus est bien compris. Les variations locales dans des éléments tels que la qualité de l’eau, les rejets autorisés et les coûts de transport peuvent influencer la conception d’une usine qui a été construite précédemment à un autre endroit. Les différentes étapes du processus peuvent être connues à des degrés divers. Lors de la mise à l’échelle du processus à partir d’une échelle de laboratoire ou d’une usine pilote, de petites variations de concentration ou de température ou d’autres paramètres de fonctionnement qui n’ont même pas été observés à petite échelle peuvent provoquer des réactions imprévues et indésirables à plus grande échelle qui doivent être atténuées.
L’ingénierie des procédés chimiques offre généralement deux choix pour chaque étape du procédé. Le premier est un traitement par lots dans un réservoir quelconque, et le second est un traitement à écoulement piston dans lequel le réactif s’écoule à travers des tubes d’une certaine nature et réagit sur la longueur du réacteur. Chacun a ses avantages et ses inconvénients, et la plupart des processus utilisent une combinaison des deux.
Au cours de leur formation, les ingénieurs chimistes sont exposés à un certain nombre de réactions et de processus standard. En général, un processus chimique consistera en des étapes préparatoires des réactifs individuels; les étapes des réactions, qui peuvent inclure l’introduction d’un catalyseur, le rapprochement des réactifs ou une modification des conditions des réactifs ; les étapes de séparation et de purification pour créer un matériau d’une certaine qualité ; et enfin, le traitement et le rejet des flux de déchets et de l’énergie aux normes environnementales. L’ingénierie des procédés biochimiques est la dernière spécialité de ce domaine dans lequel des systèmes biologiques vivants – souvent des bactéries – sont utilisés pour fabriquer des produits. Bien que ce processus ne soit certainement pas nouveau, comme le démontrent les brasseries et les fromageries, les progrès du génie génétique et de la microbiologie ont ouvert de nouvelles voies aux ingénieurs en procédés chimiques.