కెమికల్ ఇంజనీరింగ్

From LTRC

కెమికల్ ఇంజనీరింగ్ అనేది కెమికల్ ప్లాంట్ల నిర్వహణ మరియు రూపకల్పన, అలాగే ఉత్పత్తిని మెరుగుపరిచే పద్ధతుల అధ్యయనంతో వ్యవహరించే ఒక engineering విభాగం. కెమికల్ ఇంజనీర్లు ముడి పదార్థాలను ఉపయోగకరమైన ఉత్పత్తులుగా మార్చడానికి ఆర్థికపరమైన వాణిజ్య ప్రక్రియలను అభివృద్ధి చేస్తారు. కెమికల్ ఇంజనీరింగ్, శక్తి మరియు పదార్థాలను సమర్థవంతంగా ఉపయోగించడానికి, ఉత్పత్తి చేయడానికి, రూపొందించడానికి, రవాణా చేయడానికి మరియు మార్చడానికి chemistry, physics, mathematics, biology, మరియు economics సూత్రాలను ఉపయోగిస్తుంది. కెమికల్ ఇంజనీర్ల పని ప్రయోగశాలలో nanotechnology మరియు nanomaterials వినియోగం నుండి, రసాయనాలు, ముడి పదార్థాలు, జీవ కణాలు, సూక్ష్మజీవులు మరియు శక్తిని ఉపయోగకరమైన రూపాలుగా మరియు ఉత్పత్తులుగా మార్చే భారీ స్థాయి పారిశ్రామిక ప్రక్రియల వరకు ఉంటుంది. కెమికల్ ఇంజనీర్లు ప్లాంట్ రూపకల్పన మరియు నిర్వహణలోని అనేక అంశాలలో పాల్గొంటారు, ఇందులో భద్రత మరియు ప్రమాద అంచనాలు, ప్రాసెస్ డిజైన్ మరియు విశ్లేషణ, మోడలింగ్, control engineering, chemical reaction engineering, nuclear engineering, biological engineering, నిర్మాణ వివరణలు మరియు నిర్వహణ సూచనలు ఉంటాయి.

కెమికల్ ఇంజనీర్లు సాధారణంగా కెమికల్ ఇంజనీరింగ్ లేదా ప్రాసెస్ ఇంజనీరింగ్లో డిగ్రీని కలిగి ఉంటారు. ప్రాక్టీసింగ్ ఇంజనీర్లు వృత్తిపరమైన ధృవీకరణను కలిగి ఉండవచ్చు మరియు వృత్తిపరమైన సంస్థలో గుర్తింపు పొందిన సభ్యులుగా ఉండవచ్చు. అటువంటి సంస్థలలో Institution of Chemical Engineers (IChemE) లేదా American Institute of Chemical Engineers (AIChE) మరియు అమెరికాలోని సంబంధిత రాష్ట్రాలు ఉన్నాయి, ఇవి చివరికి లైసెన్సును మరియు Professional Engineer హోదాను ప్రదానం చేస్తాయి. కెమికల్ ఇంజనీరింగ్‌లో డిగ్రీ ఇతర ఇంజనీరింగ్ విభాగాలన్నింటితో వివిధ స్థాయిలలో నేరుగా అనుసంధానించబడి ఉంటుంది.

వ్యుత్పత్తి (Etymology)

1996 నాటి ఒక వ్యాసం, sulfuric acid ఉత్పత్తికి సంబంధించి 1839లో కెమికల్ ఇంజనీరింగ్ గురించి ప్రస్తావించినట్లు జేమ్స్ ఎఫ్. డొనెల్లీని ఉటంకించింది.(Cohen, 1996, p. 172) అయితే, అదే పత్రంలో, ఇంగ్లీష్ కన్సల్టెంట్ George E. Davis ఈ పదాన్ని సృష్టించినట్లు పేర్కొనబడింది.(Cohen, 1996, p. 174) డేవిస్ ఒక సొసైటీ ఆఫ్ కెమికల్ ఇంజనీరింగ్‌ను స్థాపించడానికి కూడా ప్రయత్నించారు, కానీ దానికి బదులుగా, అది Society of Chemical Industry (1881) అని పేరు పెట్టబడింది, దీనికి డేవిస్ మొదటి కార్యదర్శిగా ఉన్నారు.[1][2] History of Science in United States: An Encyclopedia ఈ పదాన్ని 1890 ప్రాంతంలో ఉపయోగించినట్లు పేర్కొంది.(Reynolds, 2001, p. 176) రసాయన పరిశ్రమలో యాంత్రిక పరికరాల వినియోగాన్ని వివరించే "కెమికల్ ఇంజనీరింగ్" అనే పదం 1850 తర్వాత ఇంగ్లాండ్‌లో సాధారణ పదజాలంగా మారింది.(Cohen, 1996, p. 186) 1910 నాటికి, "కెమికల్ ఇంజనీర్" అనే వృత్తి బ్రిటన్ మరియు యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లో సాధారణంగా వాడుకలో ఉంది.(Perkins, 2003, p. 20)

చరిత్ర

ప్రధాన వ్యాసం: History of chemical engineering

కొత్త భావనలు మరియు ఆవిష్కరణలు

1940లలో, chemical reactorలను అభివృద్ధి చేయడంలో కేవలం యూనిట్ ఆపరేషన్లు మాత్రమే సరిపోవని స్పష్టమైంది. బ్రిటన్ మరియు యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లోని కెమికల్ ఇంజనీరింగ్ కోర్సులలో 1960ల వరకు యూనిట్ ఆపరేషన్ల ప్రాముఖ్యత కొనసాగినప్పటికీ, ట్రాన్స్‌పోర్ట్ ఫినామినా (రవాణా దృగ్విషయాలు) పై ఎక్కువ దృష్టి సారించడం ప్రారంభమైంది.(Cohen, 1996, p. 185) process systems engineering (PSE) వంటి ఇతర నవల భావనలతో పాటు, ఒక "రెండవ నమూనా" (second paradigm) నిర్వచించబడింది.(Ogawa, 2007, p. 2)(Perkins, 2003, p. 29) ట్రాన్స్‌పోర్ట్ ఫినామినా కెమికల్ ఇంజనీరింగ్‌కు ఒక విశ్లేషణాత్మక విధానాన్ని అందించింది,(Perkins, 2003, p. 30) అయితే PSE దాని సింథటిక్ అంశాలపై దృష్టి సారించింది, ఉదాహరణకు control system మరియు ప్రాసెస్ డిజైన్ వంటివి.(Perkins, 2003, p. 31) రెండవ ప్రపంచ యుద్ధానికి ముందు మరియు తర్వాత కెమికల్ ఇంజనీరింగ్‌లో పరిణామాలు ప్రధానంగా petrochemical industry ద్వారా ప్రేరేపించబడ్డాయి;(Reynolds, 2001, p. 177) అయితే, ఇతర రంగాలలో కూడా పురోగతి సాధించబడింది. ఉదాహరణకు, 1940లలో biochemical engineeringలో పురోగతి pharmaceutical industryలో అప్లికేషన్‌ను కనుగొంది మరియు penicillin మరియు streptomycin వంటి వివిధ antibioticల mass productionకు అనుమతించింది.(Perkins, 2003, pp. 32–33) ఇంతలో, 1950లలో polymer scienceలో పురోగతి "ప్లాస్టిక్ యుగం"కు మార్గం సుగమం చేసింది.(Kim, 2002, p. 7S)

భద్రత మరియు ప్రమాద పరిణామాలు

ఈ కాలంలో భారీ స్థాయి రసాయన తయారీ సౌకర్యాల భద్రత మరియు పర్యావరణ ప్రభావానికి సంబంధించిన ఆందోళనలు కూడా లేవనెత్తబడ్డాయి. 1962లో ప్రచురించబడిన Silent Spring, శక్తివంతమైన insecticide అయిన DDT యొక్క హానికరమైన ప్రభావాల గురించి పాఠకులను అప్రమత్తం చేసింది.[3] యునైటెడ్ కింగ్‌డమ్‌లో 1974 నాటి Flixborough disaster 28 మరణాలకు దారితీసింది, అలాగే ఒక chemical plant మరియు సమీపంలోని మూడు గ్రామాలకు నష్టం కలిగించింది.[4] భారతదేశంలో 1984 నాటి Bhopal disaster కనీసం 4,000 మరణాలకు దారితీసింది.[5] ఈ సంఘటనలు, ఇతర సంఘటనలతో పాటు, industrial safety మరియు environmental protectionపై ఎక్కువ దృష్టి సారించడంతో ఈ వృత్తి యొక్క ప్రతిష్టను ప్రభావితం చేశాయి.(Kim, 2002, p. 8S) దీనికి ప్రతిస్పందనగా, IChemE 1982 తర్వాత తాను గుర్తింపునిచ్చే ప్రతి డిగ్రీ కోర్సులో భద్రత ఒక భాగంగా ఉండాలని కోరింది. 1970ల నాటికి, ఫ్రాన్స్, జర్మనీ మరియు యునైటెడ్ స్టేట్స్ వంటి వివిధ దేశాలలో చట్టాలు మరియు పర్యవేక్షణ సంస్థలు స్థాపించబడ్డాయి.(Perkins, 2003, p. 35) కాలక్రమేణా, రసాయన మరియు ఇతర ప్రాసెస్ ప్లాంట్లకు భద్రతా సూత్రాల క్రమబద్ధమైన అనువర్తనం process safety అని పిలువబడే ఒక నిర్దిష్ట విభాగంగా పరిగణించబడటం ప్రారంభమైంది.[6]

ఇటీవలి పురోగతి

computer scienceలో పురోగతి ప్లాంట్లను రూపొందించడానికి మరియు నిర్వహించడానికి అప్లికేషన్‌లను కనుగొంది, గతంలో మాన్యువల్‌గా చేయవలసిన లెక్కలు మరియు డ్రాయింగ్‌లను సరళీకృతం చేసింది. బహుళ కెమికల్ ఇంజనీరింగ్ లెక్కలను పూర్తి చేయడానికి Aspen HYSYS వంటి ప్రోగ్రామ్‌లు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి. Human Genome Project పూర్తి కావడం కూడా ఒక ప్రధాన పరిణామంగా పరిగణించబడుతుంది, ఇది కెమికల్ ఇంజనీరింగ్‌నే కాకుండా genetic engineering మరియు genomicsను కూడా ముందుకు తీసుకెళ్లింది.(Kim, 2002, p. 9S) DNA sequencesను పెద్ద మొత్తంలో ఉత్పత్తి చేయడానికి కెమికల్ ఇంజనీరింగ్ సూత్రాలు ఉపయోగించబడ్డాయి.(American Institute of Chemical Engineers, 2003a)

భావనలు

ప్లాంట్ రూపకల్పన మరియు నిర్మాణం

కెమికల్ ఇంజనీరింగ్ డిజైన్ అనేది pilot plantలు, కొత్త ప్లాంట్లు లేదా ప్లాంట్ మార్పుల కోసం ప్రణాళికలు, స్పెసిఫికేషన్లు మరియు ఆర్థిక విశ్లేషణల సృష్టికి సంబంధించినది. డిజైన్ ఇంజనీర్లు తరచుగా కన్సల్టింగ్ పాత్రలో పనిచేస్తారు, క్లయింట్ల అవసరాలను తీర్చడానికి ప్లాంట్లను రూపొందిస్తారు. నిధులు, ప్రభుత్వ నిబంధనలు మరియు భద్రతా ప్రమాణాలతో సహా అనేక అంశాల ద్వారా డిజైన్ పరిమితం చేయబడింది. ఈ పరిమితులు ప్లాంట్ యొక్క ప్రక్రియ, పదార్థాలు మరియు పరికరాల ఎంపికను నిర్దేశిస్తాయి.(Towler, Sinnott, 2008, pp. 2–3)

ప్లాంట్ నిర్మాణం పెట్టుబడి పరిమాణాన్ని బట్టి ప్రాజెక్ట్ ఇంజనీర్లు మరియు ప్రాజెక్ట్ మేనేజర్లచే సమన్వయం చేయబడుతుంది.[7] ఒక కెమికల్ ఇంజనీర్ ప్రాజెక్ట్ ఇంజనీర్ ఉద్యోగాన్ని పూర్తి సమయం లేదా కొంత సమయం చేయవచ్చు, దీనికి అదనపు శిక్షణ మరియు ఉద్యోగ నైపుణ్యాలు అవసరం లేదా ప్రాజెక్ట్ సమూహానికి కన్సల్టెంట్‌గా వ్యవహరించవచ్చు. USAలో ABET ద్వారా గుర్తింపు పొందిన బాకలారియేట్ ప్రోగ్రామ్‌ల నుండి కెమికల్ ఇంజనీరింగ్ గ్రాడ్యుయేట్ల విద్య సాధారణంగా ప్రాజెక్ట్ ఇంజనీరింగ్ విద్యపై ఒత్తిడి చేయదు, ఇది ప్రత్యేక శిక్షణ ద్వారా, ఎలెక్టివ్‌లుగా లేదా graduate programs నుండి పొందవచ్చు. ప్రాజెక్ట్ ఇంజనీరింగ్ ఉద్యోగాలు కెమికల్ ఇంజనీర్లకు అతిపెద్ద యజమానులలో కొన్ని.[8]

ప్రాసెస్ డిజైన్ మరియు విశ్లేషణ

ప్రధాన వ్యాసం: Process design

యూనిట్ ఆపరేషన్ అనేది ఒక వ్యక్తిగత కెమికల్ ఇంజనీరింగ్ ప్రక్రియలో ఒక భౌతిక దశ. యూనిట్ ఆపరేషన్లు (ఉదాహరణకు crystallization, filtration, drying మరియు evaporation) రియాక్టెంట్లను సిద్ధం చేయడానికి, దాని ఉత్పత్తులను శుద్ధి చేయడానికి మరియు వేరు చేయడానికి, ఖర్చు చేయని రియాక్టెంట్లను రీసైకిల్ చేయడానికి మరియు రియాక్టర్లలో శక్తి బదిలీని నియంత్రించడానికి ఉపయోగించబడతాయి.(McCabe, Smith, Hariott, 1993, p. 4) మరోవైపు, యూనిట్ ప్రాసెస్ అనేది యూనిట్ ఆపరేషన్‌కు రసాయన సమానమైనది. యూనిట్ ఆపరేషన్లతో పాటు, యూనిట్ ప్రాసెస్లు ఒక ప్రాసెస్ ఆపరేషన్‌ను కలిగి ఉంటాయి. యూనిట్ ప్రాసెస్లు (ఉదాహరణకు nitration, హైడ్రోజనేషన్ మరియు oxidation) biochemical, thermochemical మరియు ఇతర మార్గాల ద్వారా పదార్థాల మార్పిడిని కలిగి ఉంటాయి. వీటికి బాధ్యత వహించే కెమికల్ ఇంజనీర్లను process engineerలు అంటారు.(Silla, 2003, pp. 8–9)

ప్రాసెస్ డిజైన్‌కు పరికరాల రకాలు మరియు పరిమాణాల నిర్వచనం, అలాగే అవి ఎలా అనుసంధానించబడి ఉన్నాయి మరియు నిర్మాణ పదార్థాలు అవసరం. వివరాలు తరచుగా Process Flow Diagramపై ముద్రించబడతాయి, ఇది కొత్త లేదా ఇప్పటికే ఉన్న రసాయన కర్మాగారం యొక్క సామర్థ్యాన్ని మరియు విశ్వసనీయతను నియంత్రించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.[9]

మొదటి కళాశాల డిగ్రీ 3 లేదా 4 సంవత్సరాల అధ్యయనంలో కెమికల్ ఇంజనీర్ల కోసం విద్య ప్రాసెస్ డిజైన్ యొక్క సూత్రాలు మరియు పద్ధతులపై ఒత్తిడి చేస్తుంది. అదే నైపుణ్యాలు ఇప్పటికే ఉన్న కెమికల్ ప్లాంట్లలో సామర్థ్యాన్ని అంచనా వేయడానికి మరియు మెరుగుదలల కోసం సిఫార్సులను చేయడానికి ఉపయోగించబడతాయి.[10]

ట్రాన్స్‌పోర్ట్ ఫినామినా

ప్రధాన వ్యాసం: Transport phenomena

ట్రాన్స్‌పోర్ట్ ఫినామినా యొక్క మోడలింగ్ మరియు విశ్లేషణ అనేక పారిశ్రామిక అనువర్తనాలకు అవసరం. ట్రాన్స్‌పోర్ట్ ఫినామినా fluid dynamics, heat transfer మరియు mass transferను కలిగి ఉంటుంది, ఇవి ప్రధానంగా వరుసగా momentum transfer, energy transfer మరియు chemical species రవాణా ద్వారా నిర్వహించబడతాయి. నమూనాలు తరచుగా మాక్రోస్కోపిక్, మైక్రోస్కోపిక్ మరియు molecular స్థాయి దృగ్విషయాల కోసం ప్రత్యేక పరిగణనలను కలిగి ఉంటాయి. అందువల్ల, ట్రాన్స్‌పోర్ట్ ఫినామినా యొక్క మోడలింగ్‌కు అనువర్తిత గణితంపై అవగాహన అవసరం.(Bird, Stewart, Lightfoot, 2002, pp. 1–2)

అనువర్తనాలు మరియు అభ్యాసం

Chemical engineerలు పదార్థాలు మరియు శక్తిని ఉపయోగించడానికి ఆర్థిక మార్గాలను అభివృద్ధి చేస్తారు.(American Institute of Chemical Engineers, 2003, Article III) కెమికల్ ఇంజనీర్లు ముడి పదార్థాలను ఔషధం, పెట్రోకెమికల్స్ మరియు ప్లాస్టిక్స్ వంటి ఉపయోగకరమైన ఉత్పత్తులుగా పెద్ద ఎత్తున, పారిశ్రామిక సెట్టింగ్‌లో మార్చడానికి chemistry మరియు ఇంజనీరింగ్‌ను ఉపయోగిస్తారు. వారు waste management మరియు పరిశోధనలో కూడా పాల్గొంటారు.[11][12] అప్లైడ్ మరియు పరిశోధన రెండూ కంప్యూటర్లను విస్తృతంగా ఉపయోగించవచ్చు.(Garner, 2003, pp. 47–48)

కెమికల్ ఇంజనీర్లు పరిశ్రమ లేదా విశ్వవిద్యాలయ పరిశోధనలో పాల్గొనవచ్చు, అక్కడ వారు ప్రయోగాలు చేయడం మరియు నిర్వహించడం, సిద్ధాంతపరమైన రసాయన ప్రతిచర్యలను పెంచడం ద్వారా ఉత్పత్తి, కాలుష్య నియంత్రణ మరియు వనరుల పరిరక్షణ కోసం మెరుగైన మరియు సురక్షితమైన పద్ధతులను రూపొందించడం వంటి పనులను చేస్తారు. వారు project engineerగా ప్లాంట్లను రూపొందించడంలో మరియు నిర్మించడంలో పాల్గొనవచ్చు. ప్రాజెక్ట్ ఇంజనీర్లుగా పనిచేసే కెమికల్ ఇంజనీర్లు ఖర్చులను తగ్గించడానికి మరియు భద్రత మరియు లాభదాయకతను పెంచడానికి సరైన ఉత్పత్తి పద్ధతులు మరియు ప్లాంట్ పరికరాలను ఎంచుకోవడంలో తమ జ్ఞానాన్ని ఉపయోగిస్తారు. ప్లాంట్ నిర్మాణం తర్వాత, కెమికల్ ఇంజనీరింగ్ ప్రాజెక్ట్ మేనేజర్లు పరికరాల అప్‌గ్రేడ్లు, ట్రబుల్షూటింగ్ మరియు రోజువారీ కార్యకలాపాలలో పూర్తి సమయం లేదా కన్సల్టింగ్ పాత్రలలో పాల్గొనవచ్చు.(Garner, 2003, pp. 49–50)

వృత్తిపరమైన దృక్పథం

U.S. Bureau of Labor Statistics ప్రకారం, 2024 మరియు 2034 మధ్య కెమికల్ ఇంజనీర్ల కోసం వృత్తిపరమైన దృక్పథం 3% వృద్ధిని కలిగి ఉంది.[13]

ఇవి కూడా చూడండి

సంబంధిత అంశాలు

సంబంధిత రంగాలు

సంబంధిత భావనలు

అసోసియేషన్లు

సూచనలు

  1. ↑ (1953). "George E. Davis memorial lecture". Transactions of the Institution of Chemical Engineers. 31.
  2. ↑ (2012). Chemical Engineers Who Changed the World: Meet the Daddy. The Chemical Engineer.
  3. ↑ Dunn, Rob. (May 31, 2012). "In retrospect: Silent Spring". Nature. 485 (7400) 578–579. doi:10.1038/485578a.
  4. ↑ Bennet, Simon. (September 1, 1999). Disasters as Heuristics? A Case Study. Australian Journal of Emergency Management. 14 (3) 32.
  5. ↑ (2005). "The Bhopal disaster and its aftermath: A review". Environmental Health: A Global Access Science Source. 4 (1). doi:10.1186/1476-069X-4-6.
  6. ↑ CCPS. (2016). "Introduction to Process Safety for Undergraduates and Engineers". John Wiley & Sons. ISBN 978-1-118-94950-4.
  7. ↑ Herbst, Andrew; Hans Verwijs (Oct. 19-22). "Project Engineering: Interdisciplinary Coordination and Overall Engineering Quality Control". Proc. of the Annual IAC conference of the American Society for Engineering Management 1 (9781618393616): 15–21
  8. ↑ What Do Chemical Engineers Do?.
  9. ↑ (16 August 2020). Process Flow Diagrams (PFDS).
  10. ↑ Chemical Engineering. American Chemical Society.
  11. ↑ (2019-11-05). On the design and operation of solar photo-Fenton open reactors for the removal of contaminants of emerging concern from WWTP effluents at neutral pH. Applied Catalysis B: Environmental. 256. doi:10.1016/j.apcatb.2019.117801.
  12. ↑ (2021-09-15). Palladium-based Catalytic Membrane Reactor for the continuous flow hydrodechlorination of chlorinated micropollutants. Applied Catalysis B: Environmental. 293. doi:10.1016/j.apcatb.2021.120235.
  13. ↑ Chemical Engineers : Occupational Outlook Handbook : U.S. Bureau of Labor Statistics.

గ్రంథ పట్టిక

30em

మూలం: ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Chemical engineering” వ్యాసానికి అనువాదం. మూల వ్యాసం: https://en.wikipedia.org/wiki/Chemical_engineering ఈ అనువాదం స్వయంచాలకంగా రూపొందించబడింది.

Retrieved from "https://ltrc.sciwiki.in/index.php?title=కెమికల్_ఇంజనీరింగ్&oldid=4480"