موسسه علمی پژوهشی فری تز

شیمی نفت

شیمی نفتReviewed by Admin on Sep 14Rating:

مهندسي شيمي

هدف

مهندسي شيمي رشته گسترده­اي است که در دوره کارشناسي آن با استفاده از اصول مهندسي به همراه مباني رياضيات و شيمي و فيزيک، زمينه­هاي لازم براي طراحي و بهره­برداري از صنايع متنوعي به دانشجويان آموزش داده مي­شود. نظر به اينکه اصول مهندسي در مورد صنايع بسيار متنوع و گسترده شيميايي يکسان است؛ مهندسان شيمي از انعطاف فوق­­العاده­اي در انتخاب شغل برخوردارند پس از فراگيري فيزيک، شيمي و بخصوص رياضيات و همچنين دروس اصلي اين رشته مانند موازنه انرژي و مواد ترموديناميک، مکانيک، سيالات، انتقال حرارت، انتقال جرم، عمليات واحدهاي صنعتي، طراحي راکتورهاي شيميايي، کنترل فرآيندها و اقتصاد و طراحي مهندسي مطرح مي­شوند.

به علاوه، دروس ديگري در مهندسي عمومي نظير مباني برق، استاتيک و مقاومت مصالح، مهندسي محيط زيست، رسم فني و کارگاهها، براي تکميل اطلاعات مهندسي دانشجويان آموزش داده مي­شوند. در دوره کارشناسي مهندسي شيمي علاوه بر دروس فوق چند درس ديگر در زمينه­هاي تخصصي نظير صنايع نفت و گاز و پتروشيمي، صنايع غذايي، صنايع معدني و طراحي فرآيند، به مدت حدود يک نيمسال تحصيلي ارائه مي­شوند که دانشجويان برحسب علاقه خود و يا زمينه کاري موجود در صنايع مختلف، آنها را انتخاب مي­کنند. ارائه اين تخصصها در دانشگاهها مختلف بستگي به علاقه و توان آموزشي هر دانشگاه دارد.

توانايي­هاي عمومي موردنياز و قابل توصيه

يک دانشجوي مهندسي شيمي در درجه اول بايد در دروس رياضي قوي باشد و دو درس فيزيک و شيمي در مراحل بعدي قرار دارد.

فردي که رشته مهندسي شيمي را انتخاب مي­کند بايد در رياضيات و فيزيک قوي باشد. البته در اين رشته، درس شيمي نيز اهميت دارد اما رياضيات و فيزيک از اهميت بيشتري برخوردار است. همچنين داوطلبان آزمون سراسري بايد بدانند که رشته مهندسي شيمي رشته آساني نيست، پس اگر داوطلبي به تحقيق و مطالعه مستمر علاقه زيادي ندارد، بهتر است که وارد اين رشته نشود.

دانشجويان مهندسي شيمي نسبت به دانشجويان رشته­هاي مهندسي ديگر تنها ۹ واحد بيشتر شيمي مي­خوانند. يعني علاوه بر شيمي عمومي ۱ که در اکثر رشته­هاي مهندسي ارائه مي­شود، شيمي عمومي ۲، شيمي آلي و شيمي تجزيه نيز مطالعه مي­کنند. در مقابل، رياضي در اين رشته بسيار اهميت دارد چون يک مهندس شيمي براي طراحي راکتور، برج و مبدل نياز به دانش رياضي دارد.

علاوه بر رياضي و فيزيک، تسلط بر زبان انگليسي نيز در اين رشته بسيارمهم است چون اکثر کتب تخصصي اين رشته به زبان انگليسي مي­باشد. همچنين دانشجوي اين رشته بايد داراي دقت خوبي باشد براي آن که در مهندسي شيمي علاوه بر آزمايشهايي در مقياس بزرگ، آزمايشهايي در مقياس کوچک نيز وجود دارد. براي مثال ما در شيمي تجزيه بعضي آزمايش­هايمان در حد ميليونيم P.P.M است و بدون شک در چنين آزمايشي اگر يک صدم گرم نيز اشتباه بشود، همه آزمايش به هم مي­ريزد.

صنايع شيميايي کشور ما بسيار بکر و دست­نخوره است و ما تاکنون از امکاناتمان بخوبي بهره­برداري نکرده­ايم براي مثال بسياري از فرآورده­هاي شيميايي مثل مواد وليه دارويي، بهداشتي و آرايشي را که توليدشان نيز نسبتا راحت است از خارج از کشور وارد مي­کنيم و يا در خيلي از کاتاليزورهاي صنعت نفت جا براي فعاليت افراد خلاق و نواوري که کوشا و فعال باشند، وجود دارد.

توانائي­هاي فارغ­التحصيلان

صنايع گاز: فارغ­التحصيلان اين رشته مي­توانند پس از پايان تحصيلات و کسب تجربه لازم، امور متفاوتي را از نظر طراحي، ساخت، اجرا و نظارت بر اجراي طرحهاي مختلف به عهده گيرند که در زير به برخي از آنها اشاره مي­شود:

۱ـ طراحي، محاسبه و ساخت واحدهاي نم­زدايي و شيرين­سازي گاز طبيعي.

۲ـ طراحي، محاسبه و ساخت واحدهاي تفکيک کننده اجزاي گاز طبيعي.

۳ـ طراحي خطوط لوله انتقال گاز طبيعي از مخازن گاز به پالايشگاهها.

۴ـ راهبري و نظارت بر عملکرد پالايشگاههاي گاز طبيعي.

۵ـ انجام کليه محاسبات مربوط به گاز طبيعي از قبيل محاسبات مربوط به تشکيل هيدراتهاي گازي و غيره.

۶ـ طراحي و نظارت بر عملکرد خطوط لوله گاز طبيعي از پالايشگاهها به مراکز مصرف.

۷ـ طراحي شبکه­هاي توزيع گاز طبيعي در شهرها.

۸ـ طراحي و ساخت دستگاههاي جداساز گاز ـ مايع، گاز ـ جامد و مايع ـ جامد.

صنايع غذايي: فارغ­التحصيلان اين رشته داراي تواناييهاي زير هستند:

۱ـ رفع اشکال و حل مشکلات مربوط به اين تخصص.

۲ـ تطبيق شرايط کمي و کيفي توليد با تقاضا.

۳ـ توسعه و انتقال فن­آوري به منظور بهبود شرايط توليد در صنايع غذايي

۴ـ برنامه­ريزي فعاليتهاي توليد در صنايع غذايي

۵ـ طراحي و نظارت بر ساخت دستگاهها و شبکه­هاي موردنياز در صنايع غذايي مانند راکتورها و برجهاي جذب و دفع.

۶ـ نظارت بر نصب و راه­اندازي سيستمها.

۷ـ بهره برداري از صنايع به نحو مطلوب (از لحاظ فني و اقتصادي)

فارغ­التحصيلان اين دوره توانايي کافي در احراز مشاغل و ايفاي وظايف زير را دارند: انجام محاسبات و تعيين مشخصات وسايل، دستگاهها و فرآيندهاي شيميايي که در صنايع نفت مورد استفاده قرار مي­گيرد. منظور از طراحي فرآيند در صنايع نفت، استفاده از داده­هاي موجود به منظور محاسبه و تعيين مشخصات فني يک دستگاه يک واحد و يا يک کارخانه تا حد تشکيل نمودار جرياني کامل است.

پالايش: فارغ­التحصيلان اين رشته داراي تواناييهاي زير هستند:

فعاليت در پالايشگاههاي نفت و گاز،کارخانه­ها و مجتمع­هاي پتروشيمي، کارخانه­هاي تصفيه روغن، امور انتقال فرآورده­ها و واحدهاي توليد مواد شيميايي و همچنين همکاري با مراکز علمي و صنعتي کشور در زمينه برنامه­ريزي و گسترش اين صنايع.

رابطه مهندسي شيمي با علم شيمي

آيا مي­دانيد که دانشجويان گرايشهاي مختلف رشته مهندسي شيمي تنها ۱۲ واحد شيمي مي­گذرانند که از اين ۱۲ واحد نيز ۳ واحد در اکثر رشته­هاي مهندسي ارائه مي­شود.

و آيا مي­دانيد که بيشتر دروس شيمي با رشته­هاي مهندسي ديگر، بخصوص مهندسي مکانيک گرايش حرارت و سيالات مشترک است.

حتما مي­پرسيد پس چرا عنوان اين رشته مهندسي شيمي است.

عنوان کامل اين رشته، مهندسي صنايع شيمياست. يعني همان­طور که ما مهندسيني در صنايع الکترونيک ومکانيک داريم، در صنايع شيمي نيز داريم. اما به مرور کلمه صنعت از عنوان يک رشته حذف شده و به همين دليل داوطلبان آزمون سراسري فکر مي­کنند که مهندسي شيمي شبيه به رشته شيمي است. در حاليکه نسبت بين مهندسي شيمي و شيمي مثل نسبت بين مهندسي برق و فيزيک مي­باشد.

به دست آوردن مواد شيميايي در آزمايشگاه به علم شيمي باز مي­گردد. يعني وقتي که ما در آزمايشگاه ماده A را با B ترکيب مي­کنيم و ماده C به دست مي­آيد از علم شيمي استفاده کرده­ايم اما اين که از چه طريقي A, B به C مي­رسيم در حيطه مهندسي شيمي قرار دارد. از سوي ديگر يک شيميست در آزمايشگاه فعاليت مي­کند در حاليکه يک مهندس در مقياس صنعتي کار مي­کند و براي رسيدن به هدف خود از دروس مهندسي مثل انتقال حرارت، انتقال جرم، مکانيک سيالات، طراحي رآکتورها و يا ترموديناميک ياري مي­گيرد. به عبارت ديگر در مهندسي شيمي فقط از علم شيمي به عنوان يک پايه استفاده مي­شود و سپس به سراغ دروسي مي­رويم که محاسباتي ومهندسي هستند.

تفاوت عمده مهندسي شيمي با شيمي در اين است که مهندس کارش طراحي است در حالي که شيميست­ها با کارهاي آزمايشگاهي روبرو هستند. البته در اين رشته دروش شيمي نيز وجود دارد اما شباهت اين رشته به ساير رشته­هاي مهندسي، بخصوص مهندسي مکانيک گرايش حرارت و سيالات بيشتر از شباهت اين رشته به شيمي است. در حقيقت يک مهندس شيمي به عنوان حد واسط بين آزمايشگاه و مصرف کننده، از اطلاعات شيميست­ها استفاده کرده و مواد شيميايي را به توليد صنعتي مي­رساند.

براي يک شيميست تنها توليد ماده مهم است؛ اين که وقتي دو ماده با همت ترکيب مي­شود، چه ماده­اي به وجود مي­آيد. اما يک مهندس شيمي به طراحي دستگاههايي مي­پردازد که ماده فوق را به کيفيت بالايي مي­رساند.

نکات تکميلي

رشته مهندسي شيمي نسبت به رشته­هاي مهندسي ديگر جديد است، چرا که اين رشته زاييده ضرورت و نياز صنعت مکانيک، الکترونيک و عمران مي­باشد.

براي مثال به مرور زمان صنعت به مهندس مکانيکي احتياج پيدا کرد که از تحولات و فرآيندهاي شيميايي اطلاع داشته باشد و بتواند دستگاههايي را طراحي کند که در آنها فرايندهاي شيميايي اتفاق مي­افتد. در نتيجه شروع به تربيت مهندسين مکانيکي کرد که بيش از معمول تحصيل کردگان اين رشته از علم شيمي مطلع باشند و اين دسته از متخصصان همان مهندسين شيمي هستند.

در يک پروژه، که با حضور مهندسين رشته­هاي مختلف انجام مي­گيرد، مهندس شيمي کار اوليه را برعهده دارد. براي مثال اگر قرار باشد يک برج براي تقطير ماده­اي ساخته شود؛ کار طراحي اين برج، تعيين ارتفاع، قطر و نوع موادي که بايد در ساخت آن به کار برده شود و همچنين تعيين درجه دما و فشار آن برعهده مهندس شيمي است.

معرفي اجمالي گرايشهاي مهندسي شيمي در مقطع کارشناسي

رشته مهندسي شيمي با ۸ گرايش صنايع غذايي، صنايع شيميايي معدني، صنايع گاز، صنايع پتروشيمي، صنايع پليمر، طراحي فرآيندهاي صنايع نفت، صنايع پالايش و شيميايي سلولزي؛ يکي از رشته­هاي گسترده دانشگاهي است.

البته در دوره کارشناسي هر يک از گرايشهاي فوق، تنها ۱۲ تا ۱۳ واحد تخصصي دارند و بيشتر واحدهايشان مشترک است. چرا که اصول مهندسي در صنايع بسيار متنوع و گسترده شيميايي، يکسان مي­باشد.

صنايع شيميايي معدني

گرايش صنايع شيميايي معدني، مواد معدني و غيرآلي را به فرآورده­هايي مثل سيمان، لعاب، آجرهاي نسوز و … تبديل مي­کند.

اکتشاف و استخراج مواد معدني به رشته معدن باز مي­گردد، اما فرآورده­هاي مواد معدني در حيطه مهندسي شيمي گرايش شيميايي معدني قرار دارد.

هر کارخانه توليد مواد غيرآلي مثل سيمان، گچ، شيشه نسوز و ديرگداز داراي يک فرآيند است. يعني از زماني که محصول خارج مي­گردد؛ فرآيندي روي آن انجام مي­گيردکه طراحي اين فرآيند برعهده مهندس شيمي صنايع شيميايي معدني مي­باشد. همچنين توليد هر ماده معدني مثل کودهاي شيميايي معدني، حشره­کشها، نمک­ها، رنگ­هاي معدني و حتي لعاب روي کاشي­ها در حيطه کار مهندسي شيمي گرايش شيميايي معدني قرار دارد.

صنايع پتروشيمي

پس از اکتشاف نفت، به تدريج مواد شيميايي مختلفي از آن به دست آمد و صنعت جديد به نام صنعت پتروشيمي بنيان گذاشته شد. صنعتي که ماده اوليه آن مشتقات نفت و گاز است يعني با انجام واکنش­هاي فيزيکي و شيميايي در هيدروکربن­هاي مايع و گاز مي­توان به فراورده­هاي پتروشيمي دست پيدا کرد. فرآورده­هايي که داراي ارزش افزوده بسياري است. چون هر يک دلار نفتي که به فرآورده­هاي پتروشيمي تبديل مي­شود، ارزش افزوده آن حدود صد دلار خواهد شد. اما متاسفانه در کشور ما ميلوينها تن از اين ماده گرانقدر بدون اين که ارزش افزوده­اي به آن اضافه شود، صادر مي­گردد و گاه همين ماده با مختصر عملياتي، با قيمت صدها برابر وارد کشور مي­گردد.

از همين­جا مي­توان به اهميت مهندسي شيمي گرايش پتروشيمي پي برد چون وظيفه مهندسي پتروشيمي طراحي دستگاهها و فرايند توليد موادمختلف از جمله کودهاي شيميايي، شوينده­ها و فرآورده­هاي پليمري (مواد اوليه پلاستيک­ها، لاستيک­ها والياف مصنوعي) و مواد شيميايي (اسيدها، حلالها) از نفت و برشهاي نفتي است.

گفتني است که دروس تخصصي دانشجويان اين رشته بيشتر در مورد کاتاليزورهاي صنعتي است که در راکتورها به کار مي­رود.

صنايع گاز

مهندس شمي گرايش گاز شامل تمام فرآيندهايي است که بر روي گاز انجام مي­شود، تا اين ماده قابل مصرف گردد.

براي مثال عمق چاهي که براي استخراج گاز زده مي­شود، قطر لوله­اي که گاز را از چاه به پالايشگاه و يا از پالايشگاه به شبکه­هاي شهري منتقل مي­کند، نحوه انتقال گاز از چاه به پالايشگاهف نحوه گرفتن گاز دي اکسيدکربن از اين ماده (براي جلوگيري از خورده شدن لوله­ها)ف نحوه شيرين کردن گاز ( به گاز اوليه که از چاه استخراج مي­شود، گاز ترش مي­گويند که قابل مصرف نيست و بايد طي فرآيندهايي آن را به گاز شيرين که قابل استفاده در مصارف شهري و … است تبديل کرد) همه در حيطه فعاليت يک مهندس شيمي گرايش گاز قرار دارد.

صنايع پليمر

مهندس پليمر وظيفه ساخت فرآورده­هاي پليمري مصنوعي از جمله رنگهاي شيميايي، پوشش کابلها، لاستيک­ها را از مواد نفتي برعهده دارد. اين رشته که تا سال ۱۳۶۲ يکي از گرايشهاي مهندسي شيمي بود، در حال حاضر به عنوان يک رشته مستقل با دو گرايش صنايع پليمر و تکنولوژي و علوم رنگ در دانشگاهها و مراکز آموزش عالي ارائه مي­شود. اما با اين وجود هنوز در تعداد محدودي از دانشگاههاي کشور، مهندسي پليمر يک رشته مستقل نيست بلکه يکي از گرايشهاي مهندسي شيمي مي­باشد.

يک مهندس پليمر حداقل ۱۲ يا ۱۳ درس تخصصي در زمينه گرايش صنايع پليمر و يا تکنولوژي و علوم رنگ گذرانده است و در نهايت نيز کارشناس در يکي از دو گرايش فوق مي­شود. اما مهندسي شيمي گرايش صنايع پليمر بيشتر دروسي که مي­خواند با مهندسي شيمي در مفهوم عام آن ارتباط دارد و در نهايت در يکي از زمينه­هاي پليمر مثل فرآيند شکل­دهي پليمر يا طراحي واحدهاي صنعتي توليد پليمر، تبحر پيدا مي­کند.

شيميايي سلولزي

با وجود اين که قرن حاضر، دوران رشد و روز افزون تکنولوژي کامپيوتر و فرآورده­هاي آن است، اما هنوز فرهنگ، تمدن و دانش بشري نيازمند يک وسيله ابتدايي انتقال دانش يعني کاغذ مي­باشد و براي دست­يابي به اين فرآورده مهم بايد مجهز به دانشي گردد که در رشته مهندسي شيمي گرايش شيميايي سلولزي مي­توان به آن دست يافت. چون يک مهندس شيمي گرايش شيميايي سلولزي در زمينه تبديل چوب به کاغذ تخصص دارد و دروس تخصصي آن بيشتر در مورد خميرگيري و يا تبديل چوب به کاغذ مي­باشد. به همين دليل نيز تحصيل دانشجويان اين رشته در دانشکده فني پرديس واقع در استان گيلان رضوانشهر (چوکا) مي­باشد.

همچنين اين گرايش داراي کاربردهاي جديدي در صنعت امروز مي­باشد.

همان­طور که مي­دانيم قسمت عمده چوب از سلولز تشکيل شده است. همچنين ضايعات کشاورزي مثل پوست برنج و يا سبوبس برنج و ضايعات برگ درختان داراي مقادير قابل توجهي سلولز است که اين ضايعات در بسياري از نقاط به عنوان يک عنصر مزاحم سوزانده شده و باعث آلودگي محيط زيست مي­شود. اما امروزه در کشوري مثل آمريکا از همين ضايعات براي توليد يک نوع سوخت به نام اتانول که در ترکيب با بنزين، سوخت بسيار خوبي است، استفاده مي­شود. و در اين فرايند مهندسين شيميايي سلولزي نقش بسيار مهمي را برعهده دارند.

صنايع غذايي

يکي از کاربردهاي مهندسي شيمي در توليد مواد غذايي و بخش­هاي صنايع غذايي مانند ميکروبيولوژي غذا، شيمي غذا و کنترل کيفي صنايع غذايي است. براي مثال در سوپرمارکت­ها و فروشگاهها، مواد غذايي بيشتر به حالت کنسرو وجود دارد که تهيه اين کنسروها با حفظ اصول ايمني و بهداشتي نياز به يکسري محاسبات دارد که اين محاسبات توسط يک مهندس شيمي صنايع غذايي انجام مي­گيرد.

همچنين طراحي دستگاههايي که فرآيند خشک کردن را انجام مي­دهند مثل غذاهاي بچه که به صورت پودر تهيه مي­شود و طراحي دستگاههاي استريليزه، پاستوريزه و يا منجمد کننده برعهده متخصصين همين رشته مي­باشد.

در کل اگر کسي دوست دارد بداند که غذاهاي کنسرو شده، منجمد شده و …. چگونه تهيه مي­شود و يا چه مواد باارزشي در غذاها هست و کدام غذاها براي سلامت بدن خوب است، مي­تواند وارد رشته صنايع غذايي بشود.

پالايش

دانشجوي گرايش پالايش در پالايشگاههاي کشور که نفت خام را به فرآورده­هاي نفتي تبديل مي­کنند، مشغول به کار شده و در اصل وظيفه طراحي پالايشگاهها را برعهده دراد.

گرايش پالايش به طراحي پالايشگاهها باز مي­گردد. يعني دانشجوي اين گرايش شيوه طراحي دستگاههايي مثل برجهاي تقطير، دستگاههاي جداکننده مايعات از مايعات و گازها از مايعات را مي­آموزد. دستگاههايي که مشتقات ئيدروکربين مثل بنزين و گازوئيل و مواد سنگين­تر مثل قير و شوينده­ها را از نفت خام جدا ساخته و به دست مي­آورند.

طراحي فرآيندهاي صنايع نفت

فرآيند يعني عملکرد با روش و طريقي که بتوان به ياري آن ماده­اي را از حالتي به حالت ديگر تغيير شکل داد و منظور از مهندس طراحي فرايندهاي صنايع نفت يعين فردي که روش اين تغيير وتحول را طراحي کند چون براي تبديل يک ماده از حالت اوليه به حالتي خاص لازم است که دستگاههايي طراحي شده و محاسباتي انجام بگيرد تا بتوان به نتيجه مطلوب دست يافت.

طراحي صنايعي که بطور مستقيم يا غيرمستقيم به نفت خام يا فرآورده­هاي پالايشگاه و يا صنايع پتروشيمي است به مهندس شيمي گرايش طراحي فرآيندها مربوط مي­شود.

همان­طور که مي­دانيد گرايشها در سطح ليسانس تفاوتي با هم ندارند و حتي نمي­توان بين بعضي از گرايشها مرز مشخصي قائل شد. اما در کل مي­توان گفت که گرايش پالايش صرفا به پالايش نفت و گاز برمي­گردد همچنين گرايش پتروشيمي فقط در زمينه توليد مواد پتروشيمي است در حالي که گرايش طراحي فرآيندها در کليه امور از جمله نفت و گاز و مواد پتروشيمي دخالت دارد. همچنين تهيه بعضي مواد منحصرا متعلق به اين گرايش مي­باشد. مثل ترکيب دو ماده پارافين و کلر و ايجاد يک محصول جديد به نام پارافين کلره که به عنوان يک ماده خاموش کننده حريق مورد استفاده قرار مي­گيرد و توليد آن نيز به گرايش پالايش و يا پتروشيمي باز نمي­گردد.

يک مهندس شيمي گرايش طراحي فرآيندهاي صنايع نفت واکنش­هاي خاصي را از شيميست­ها مي­گيرد و با توجه به شرايط محيطي، اقتصادي و … بهترين روش توليد مواد شيميايي و خالص سازي آنها را پيدا مي­کند، که البته در اين راه بايد عوامل مهمي مثل انتقال جرم، انتقال حرارت و روابط ترموديناميکي را محاسبه کرده و به طراحي راکتور و مبدلهاي حرارتي بپردازد.

وضعيت ادامه تحصيل در مقاطع بالاتر

امکان ادامه تحصيل در مقاطع کارشناسي ارشد و دکترا ميسر است.

دیدگاه شما

( الزامي )

(الزامي)