در سال 1881 اولين درس در زمينه مهندسي شيمي در انستيتو تكنولوژي ماساچوست امريكا (MIT) توسط پروفسور نورتون در دانشكده مكانيك تدريس شد. وي? استاد درس شيمي صنعتي بود. علت ارايه چنين درسي افزايش روز افزون صنايع شيميايي بود و بايد تعيين فرايند ساخت و چگونگي بهره برداري به نحو رضايت بخش صورت مي? گرفت. بهره برداري از چنين صنايعي بايد به دست مهندساني كه اطلاعات كافي درباره فرايندهاي شيميايي داشتند صورت مي گرفت. درآن زمان طراحي و نظارت بر ساخت اين قبيل صنايع به دو صورت انجام مي پذيرفت.
الف) به كمك شيميدان ها كه از تئوري هاي آزمايشگاهي مطلع بودند ولي اطلاعات مهندسي وتجارب آنها كافي نبود.
ب) توسط مهندسان مكانيك كه تجربه طراحي داشتند ولي از كم و كيف تئوري فرايند مطلع نبودند.
در نتيجه، هر حوزه به تنهايي درك و برداشت كامل از طراحي و فرايند صنايع شيميايي نداشتند و به ناچار از هر دو حوزه استفاده مي شد تا با تبادل اطلاعات و همكاري بين آنها طراحي و ساخت واحد شيميايي صورت پذيرد.
چنين وضعي يعني استفاده از شيميدان ها و مهندسان مكانيك در طراحي و ساخت واحد توليدي در آلمان مورد توجه بوده و براي ساخت و يا طراحي يك فرايند شيميايي بخش هاي مهندسي مكانيك و علوم شيمي در كنار يكديگر قرار مي گرفتند. از شواهد چنين بر مي آيد كه براي هماهنگ و يكنواخت كردن طراحي و ساخت لازم بود كه اين دو حرفه (شيمي و مهندسي مكانيك) در يك مجموعه تركيب شود. فارغ التحصيلان چنين رشته اي كه اطلاعات مربوط به فرآيندهاي شيميايي و طراحي را با هم دارند قادر به طراحي ساخت و نظارت بر يك فرايند شيميايي خواهند بود. بر اساس اين ايده بود كه درس شيمي صنعتي و بعضي از تجربه هاي آزمايشگاهي ارايه گرديد. در اين مقطع متخصصاني در دانشگاه آموزش
مي دادند كه تحت عنوان شيمي صنعتي يا صنايع شيميايي فعاليت مي كردند. به تدريج كه صنايع شيميايي پيشرفت كرد نياز به متخصصاني كه به هر دو حوزه تسلط داشته باشند بيشتر شد و مطالعه دروسي كه بتواند نياز صنايع شيميايي را برآورده كند در دستور كار استادان دانشگاه ها قرار گرفت ودوره ها با نام "مهندس شيمي مدرن "تاسيس شد.
توسعه روز به روز صنايع شيميايي و احساس نياز مبرم به مهندسان شيمي دانشگاهها را بر آن داشت تا اقدام به تاسيس دانشكده هاي مهندسي شيمي مستقل از دانشكده هاي مكانيك كنند.
براي مثال پيشرفت صنايع شيميايي در آمريكا به حدي بودكه در سال 1910 توليد مواد شيميايي در آن كشور بيشتر از مجموع توليدات مواد شيميايي در آلمان و انگليس شد كه اين پيشرفت سريع را مديون توجه محافل علمي آمريكا به حرفه مهندسي شيمي مي دانند. در اين ميان در ايران اولين بخش مهندس شيمي در سال1325 در دانشكده فني دانشگاه تهران شروع به كار كرد. امروزه دامنه رشته مهندسي شيمي بسيار وسعت يافته است. شاخه هايي در بيوتكنولوژي كه هم اكنون در دنيا به عنوان يك"" »فناوري برتر« مطرح شده است. مثل كاربرد آنزيمها در بهبود فرايند و مهندسي پزشكي در مهندسي شيمي تصفيه پسابها، كنترل فرايندها و..... از زير شاخه هاي مهندسي شيمي محسوب مي شوند.گسترش و پيشرفت اين قبيل شاخه ها نشان دهنده آن است كه مهندس شيمي ديگر نه تنها تخصصي در شيمي و مكانيك نيست بلكه دامنه اش بسيار فراتر از آن رشته ها مي باشد.
مهندس شيمي، شيمي را از محدوده آزمايشگاه به دنياي كار و صنعت وارد مي كند. مهندسين شيمي با استفاده از اصول فيزيك، شيمي و رياضي فرايندهاي توليد شيميايي را در مقياس هاي بزرگ طراحي
مي كنند. آنها از نتايج آزمايشگاه براي ساخت توليداتي مانند پلاستيك، دارو، مواد شوينده و سوختها در واحدهاي عملي استفاده مي كنند و همچنين براي بالا بردن توليد و كم كردن هزينه و ارتقاي كيفيت محصولات برنامه ريزي ميكنند. تقريباً تمامي كمپانيهاي صنايع شيميايي از مهندسين شيمي استفاده مي كنند. فعاليت مهندسين شيمي در زمينه هاي انرژي هسته اي، علم مواد، صنايع غذايي، توسعه منابع جديد انرژي و صنايع دارويي نيز گسترده است. مهندسين شيمي، علاوه بر طراحي و توليد و توسعه محصولات به فعاليت در زمينه محيط زيست، تحقيقات، مديريت، پردازش داده و ميزان و بازار فروش مي پردازند. مي توان گفت براي مهندسين شيمي در هر واحد توليدي يا صنعتي، زمينه اي براي فعاليت وجود دارد.
وسيعترين شاخه مهندسي: وسعت عمل مهندسين شيمي از ساير شاخه هاي مهندسي بيشتر است چرا كه آنها در سه شاخه بنيادي فيزيك، رياضي و شيمي فعاليت دارند حال آنكه ديگر شاخه هاي مهندسي فقط بر پايه رياضي و فيزيك هستند. علاقه خاص به شيمي همراه با مهارت در رياضي و علوم، افراد را به اين رشته جذب مي كند . برنامه تحصيل مهندسين شيمي به جز دروس شيمي واحد هايي مربوط به ديگر رشته هاي مهندسي مانند ترموديناميك، مكانيك سيالات، طراحي فرايند، كنترل، انتقال جرم و حرارت، عمليات واحد و غيره است.
آموزش در ضمن كار را ميسر مي سازد: مهندسين شيمي مي گويند تجربه حاصل از كار كردن، در ادامه تحصيلاتشان در اين رشته موثر است. پاتريك ديكرسون، از مهندسين شيمي كمپاني سولوشيا، مي? گويد: »در دانشگاه موارد تئوري را مي آموزي و هنگام كار، استفاده عملي از آنها را در دنياي واقعي فرا مي گيري.«" او ادامه مي دهد: »هنگام كار تمامي فكرم را بر توليد و مشكلاتي كه ايجاد مي شود متمركز مي كنم.« بايد بفهمم كه چگونه به يك فرايند توليدي براي ادامه كار كمك كنم."
اسكات هاروي مهندس شيمي شركت لنزوا مي گويد: " مدرك شما كليدي است براي آغار دوره شغلي شما، اما پرورش دادن خود به هنگام كار عاملي است كه شما را در شغلتان موفق مي كند.
حرفه اي اراضي كننده: مهندسين شيمي وسعت عمل موجود در كار خود را دوست دارند. حيطه عمل اين شغل بسته به نوع پروژه و درجه تكامل و پيشرفت آن بسيار گسترده است. بخش ديگري از شغل كه باعث خشنودي آنها مي شود به اجرا درآوردن كارهاي آزمايشگاهي است.
مراكز استخدام: مهندسين شيمي تقريباً توسط تمامي شركتهاي توليدي شيميايي، صنايع نفت و گاز و پتروشيمي، صنايع غذايي و دارويي، صنايع سلولزي، صنايع معدني، صنايع توليد انرژي استخدام مي شوند.
تقريباً سه چهارم مهندسين شيمي در صنايع توليد كار مي كنند و بقيه توسط مراكز دانشگاهي، طراحي و مهندسي استخدام مي شوند و يا بطور شخصي مشغول به كار هستند.
ويژگي هاي علمي: علاقه عميق به رياضي، فيزيك و شيمي براي موفقيت در اين رشته ضروري است. چون مهندسي شيمي بر پايه اين سه علم بنا شده است. در نتيجه تفكر تحليل گرانه و سيستماتيك، حل مسايل و داشتن ابتكار ضروري است.
گرايشهاي مهندسي شيمي در مقطع كارشناسي
رشته مهندسي شيمي با 8 گرايش صنايع غذايي، صنايع شيميايي معدني، صنايع گاز ، صنايع پتروشيمي ، صنايع پليمر، طراحي فرآيندهاي صنايع نفت، صنايع پالايش و شيميايي سلولزي؛ از رشته هاي گسترده دانشگاهي است.
البته در دوره كارشناسي هر يك از گرايشهاي فوق، تنها 12 يا 13 واحد تخصصي دارند و بيشتر واحدهايشان مشترك است. چرا كه اصول مهندسي در صنايع بسيار متنوع و گسترده شيميايي، يكسان مي باشد.
گرايش صنايع شيميايي معدني، مواد معدني و غيرآلي را به فرآورده هايي مثل سيمان، لعاب، آجرهاي نسوز و ... تبديل مي كند.
صنايع پتروشيمي
پس از اكتشاف نفت، به تدريج مواد شيميايي مختلفي از آن به دست آمد و صنعت جديدي به نام صنعت پتروشيمي بنيان گذاشته شد. صنعتي كه ماده اوليه آن مشتقات نفت و گاز است يعني با انجام واكنش هاي فيزيكي و شيميايي در هيدروكربن هاي مايع و گاز مي توان به فرآورده هاي پتروشيمي دست پيدا كرد. فرآورده هايي كه داراي ارزش افزوده بسياري است .
گفتني است كه دروس تخصصي دانشجويان اين رشته بيشتر در مورد كاتاليزورهاي صنعتي است كه در رآكتورها به كار مي رود.
صنايع گاز
مهندسي شيمي گرايش گاز، شامل تمام فرآيندهايي است كه بر روي گاز انجام مي شود، تا اين ماده قابل مصرف شود.
براي مثال عمق چاهي كه براي استخراج گاز زده مي شود، قطر لوله اي كه گاز را از چاه به پالايشگاه و يا از پالايشگاه به شبكه هاي شهري منتقل مي كند، نحوه انتقال گاز از چاه به پالايشگاه، نحوه گرفتن گاز دي اكسيد كربن از اين ماده (براي جلوگيري از خورده شدن لوله ها) ، نحوه شيرين كردن گاز (به گاز اوليه كه از چاه استخراج مي شود، گاز ترش مي گويند كه قابل مصرف نيست و بايد طي فرآيندهايي آن را به گاز شيرين كه قابل استفاده در مصارف شهري و ... است تبديل كرد) همه در حيطه فعاليت يك مهندس شيمي گرايش گاز قرار دارد.
صنايع پليمر
مهندس پليمر وظيفه ساخت فرآورده هاي پليمري مصنوعي از جمله رنگهاي شيميايي، پوشش كابلها، لاستيك ها و پلاستيك ها را از مواد نفتي برعهده دارد. اين رشته كه تا سال 1362 يكي از گرايش هاي مهندسي شيمي بود، در حال حاضر به عنوان يك رشته مستقل با دو گرايش صنايع پليمر و تكنولوژي و علوم رنگ در دانشگاهها و مراكز آموزش عالي ارائه مي شود.
شيميايي سلولزي
با وجود اين كه قرن حاضر ، دوران رشد روز افزون تكنولوژي كامپيوتر و فرآورده هاي آن است، اما هنوز فرهنگ، تمدن و دانش بشري نيازمند يك وسيله ابتدايي انتقال دانش يعني كاغذ است و براي دست يابي به اين فرآورده مهم بايد مجهز به دانشي شود كه در رشته مهندسي شيمي گرايش شيميايي سلولزي مي توان به آن دست يافت. چون يك مهندس شيمي گرايش شيميايي سلولزي در زمينه تبديل چوب به كاغذ تخصص دارد و دروس تخصصي آن بيشتر در مورد خميرگيري و يا تبديل چوب به كاغذ مي باشد.
صنايع غذايي
يكي از كاربردهاي مهندسي شيمي در توليد مواد غذايي و بخش هاي صنايع غذايي مانند ميكروبيولوژي غذا، شيمي غذا و كنترل كيفي صنايع غذايي است. براي مثال در سوپرماركت ها و فروشگاهها، موادغذايي بيشتر به حالت كنسرو وجود دارد كه تهيه اين كنسروها با حفظ اصول ايمني و بهداشتي نياز به يكسري محاسبات دارد كه اين محاسبات توسط يك مهندس شيمي صنايع غذايي انجام مي گيرد.
پالايش
دانشجوي گرايش پالايش در پالايشگاههاي كشور كه نفت خام را به فرآورده هاي نفتي تبديل مي كنند، مشغول به كار شده و در اصل وظيفه طراحي پالايشگاهها را بر عهده دارد.
گرايش پالايش به طراحي پالايشگاهها باز مي گردد. يعني دانشجوي اين گرايش شيوه طراحي دستگاههايي مثل برجهاي تقطير، دستگاههاي جداكننده مايعات از مايعات و گازها از مايعات را مي آموزد. دستگاههايي كه مشتقات ئيدروكربني مثل بنزين و گازوئيل و مواد سنگين تر مثل قير و شوينده ها را از نفت خام جدا ساخته و به دست مي آورند.
طراحي فرآيندهاي صنايع نفت
فرآيند يعني عملكرد با روش و طريقي كه بتوان به ياري آن ماده اي را از حالتي به حالت ديگر تغيير شكل داد و منظور از مهندس طراحي فرآيندهاي صنايع نفت يعني فردي كه روش اين تغيير و تحول را طراحي كند چون براي تبديل يك ماده از حالت اوليه به حالتي خاص لازم است كه دستگاههايي طراحي شده و محاسباتي انجام بگيرد تا بتوان به نتيجه مطلوب دست يافت.
توانايي هاي عمومي مورد نياز و قابل توصيه
يك دانشجوي مهندسي شيمي در درجه اول بايد در دروس رياضي قوي باشد و دو درس فيزيك و شيمي در مراحل بعدي قرار دارد.
فردي كه رشته مهندسي شيمي را انتخاب مي كند بايد در رياضيات و فيزيك قوي باشد. البته در اين رشته، درس شيمي نيز اهميت دارد اما رياضيات و فيزيك از اهميت بيشتري برخوردار است. همچنين داوطلبان آزمون سراسري بايد بدانند كه رشته مهندسي شيمي رشته آساني نيست، پس اگر داوطلبي به تحقيق و مطالعه مستمر علاقه زيادي ندارد، بهتر است وارد اين رشته نشود.
دانشجويان مهندسي شيمي نسبت به دانشجويان رشته هاي مهندسي ديگر تنها 9 واحد بيشتر شيمي مي خوانند . يعني علاوه بر شيمي عمومي1 كه در اكثر رشته هاي مهندسي ارائه مي شود، شيمي عمومي2، شيمي آلي و شيمي تجزيه را نيز مطالعه مي كنند. در مقابل، رياضي در اين رشته بسيار اهميت دارد چون يك مهندس شيمي براي طراحي راكتور، برج و مبدل نياز به دانش رياضي دارد.
علاوه بر رياضي و فيزيك، تسلط بر زبان انگليسي نيز در اين رشته بسيار مهم است چون اكثر كتب تخصصي اين رشته به زبان انگليسي است. همچنين دانشجوي اين رشته بايد داراي دقت نظر خوبي باشد براي آن كه در مهندسي شيمي علاوه بر آزمايشهايي در مقياس بزرگ، آزمايشهايي در مقياس كوچك نيز وجود دارد. براي مثال در شيمي تجزيه، بعضي آزمايش هايمان در حد ميليونيم P.P.MM است و بدون شك در چنين آزمايشي اگر يك صدم گرم نيز اشتباه بشود، همه آزمايش به هم مي ريزد.
صنايع شيميايي كشور ما بسيار بكر و دست نخورده است و تا كنون از امكاناتمان به حد لازم و كافي بهره برداري نكرده ايم براي مثال بسياري از فرآورده هاي شيميايي مثل مواد اوليه دارويي، بهداشتي و آرايشي را كه توليدشان نيز نسبتا راحت است از خارج از كشور وارد مي كنيم در حالي كه در صنعت نفت، جا براي فعاليت افراد خلاق و نوآوري كه كوشا و فعال باشند، وجود دارد.
رابطه مهندسي شيمي با علم شيمي
آيا مي دانيد كه دانشجويان گرايشهاي مختلف رشته مهندسي شيمي تنها 12 واحد شيمي مي گذرانند كه از اين 12 واحد نيز 3 واحد در اكثر رشته هاي مهندسي ارائه مي شود؟ و آيا مي دانيد كه بيشتر دروس مهندسي شيمي با رشته هاي مهندسي ديگر ، بخصوص مهندسي مكانيك گرايش حرارت و سيالات مشترك است؟ حتما مي پرسيد پس چرا عنوان اين رشته مهندسي شيمي است؟
عنوان كامل اين رشته، مهندسي صنايع شيمي است. يعني همان طور كه ما مهندسيني در صنايع الكترونيك و مكانيك داريم، در صنايع شيمي نيز داريم. اما به مرور كلمه صنعت از عنوان يك رشته حذف شده و به همين دليل داوطلبان آزمون سراسري فكر مي كنند كه مهندسي شيمي شبيه به رشته شيمي است. در حاليكه نسبت بين مهندسي شيمي و شيمي مثل نسبت بين مهندسي برق و فيزيك است.
به دست آوردن مواد شيميايي در آزمايشگاه به علم شيمي باز مي گردد. يعني وقتي كه ما در آزمايشگاه مادهA A را باBB تركيب مي كنيم و مادهC C به دست مي آيد از علم شيمي استفاده كرده ايم اما اين كه از چه طريقي ازA وB بهCC مي رسيم در حيطه مهندسي شيمي قرار دارد. از سوي ديگر يك شيميست در آزمايشگاه فعاليت مي كند در حاليكه يك مهندس در مقياس صنعتي كار مي كند و براي رسيدن به هدف خود از دروس مهندسي مثل انتقال حرارت، انتقال جرم، مكانيك سيالات ، طراحي رآكتورها و يا ترموديناميك ياري مي گيرد. به عبارت ديگر در مهندسي شيمي فقط از علم شيمي به عنوان يك پايه استفاده مي شود و سپس به سراغ دروسي مي رويم كه محاسباتي و مهندسي هستند.
تفاوت عمده مهندسي شيمي با شيمي در اين است كه مهندس كارش طراحي است در حالي كه شيميست ها با كارهاي آزمايشگاهي روبرو هستند. البته در اين رشته دروس شيمي نيز وجود دارد اما شباهت اين رشته به ساير رشته هاي مهندسي، بخصوص مهندسي مكانيك گرايش حرارت و سيالات بييشتر از شباهت اين رشته به شيمي است. در حقيقت يك مهندس شيمي به عنوان حد واسط بين آزمايشگاه و مصرف كننده، از اطلاعات شيميست ها استفاده كرده و مواد شيميايي را به توليد صنعتي مي رساند.
براي يك شيميست تنها توليد ماده مهم است؛ اين كه وقتي دو ماده با هم تركيب مي شود، چه ماده اي به وجود مي آيد. اما يك مهندس شيمي به طراحي دستگاههايي مي پردازد كه ماده فوق را به كيفيت بالايي مي رساند.
