Kemiallinen prosessi on mikä tahansa laboratorio tai teollinen toiminta, jossa tuotteet saatetaan kemiallisesti reagoimaan keskenään uusien tuotteiden muodostamiseksi. Reaktiot muuttavat tuotemolekyylien rakennetta, eivätkä lisää niitä yhteen sekoitusprosessissa. Näistä toiminnoista voi syntyä seoksia, mutta yhdessä tai useammassa reagoidussa materiaalissa on tapahtunut kemiallinen muutos.
Prosessisuunnitelmat sisältävät usein suurempien molekyylien rakentamisen pienemmistä raaka -aineista löydetyistä molekyyleistä. Jotkut reaktiot voivat rikkoa suurempia molekyylejä ja järjestää ne eri tavoin lopputuotteen tuottamiseksi. Halutun molekyylin tuottamiseksi voidaan tarvita useita reaktioita, ja ne voivat sisältää lisäraaka -aineita tai lämpötilan tai paineen muutoksia eri tuotteiden muodostamiseksi. Prosessi voi olla yksittäinen reaktiovaihe tai teollinen toimenpide, jolla luodaan valmiita kemiallisia tuotteita suuressa mittakaavassa.
Kemikaaleja valmistetaan ensin laboratoriomittakaavan laitteissa, jotta voidaan varmistaa tarvittavat vaiheet ja hienosäätää reaktiolämpötiloja ja -paineita, joita reaktioiden esiintyminen usein edellyttää. Monet teolliset kemialliset prosessit tapahtuvat korkeissa lämpötiloissa ja/tai paineissa, mutta harvemmin reaktiot voivat tapahtua hyvin alhaisissa paineissa tai tyhjiössä tai hyvin alhaisissa lämpötiloissa.
Katalyyttejä voidaan käyttää apuna kemiallisessa reaktiossa suunniteltaessa kemiallista prosessia. Nämä ovat tuotteita, jotka nopeuttavat tai nopeuttavat reaktiota, tuottavat enemmän haluttua lopputuotetta verrattuna muihin sivutuotteisiin tai joissain tapauksissa mahdollistavat reaktioiden tapahtuvan alemmissa lämpötiloissa tai paineissa alentaakseen kustannuksia. Korkeapaine- tai lämpötilan reaktioastiat voivat olla kalliita valmistaa, joten katalyytti voi olla tärkeä suunniteltaessa kemiantehtaita.
Testaus pilottilaitoksessa tai pienessä mittakaavassa voi olla seuraava vaihe prosessisuunnittelussa. Reaktioajat, lämpötilat ja paineet on tarkistettava ja optimoitava oikeiden kemikaalien tuottamiseksi ja jätemateriaalin vähentämiseksi. Tuotteet on erotettava ja puhdistettava lisävaiheissa, ja lisäreaktioita voidaan tarvita ennen lopullisen tuotteen valmistamista. Jätemateriaalit on määritettävä ja löydettävä keinoja niiden neutraloimiseksi tai hävittämiseksi ympäristöongelmien minimoimiseksi. Kokeellinen laitostestaus on tärkeää, koska jotkut laboratoriokokeet eivät toimi oikein, kun niitä käytetään suuremmissa laitteissa, ja suunnittelussa voi olla tarpeen tehdä muutoksia ennen täyden mittakaavan laitoksen rakentamista.
Täysimittaisen teollisen kemiallisen prosessin rakentaminen voi kestää vuosia suurella kustannuksella, joten kaikki laitteet ja prosessinhallintavaatimukset on tarkistettava huolellisesti ennen rakentamisen aloittamista. Kemiantehtaat tarvitsevat raaka-aineiden toimittamisen junalla tai kuorma-autolla käyttäen nesteitä sisältäviä säiliöitä, kaasupulloja tai korkeapainesäiliöitä ja varastotilaa pusseille tai tynnyreille. Raakatuotteiden tai puhdistamattomien lopputuotteiden valmistukseen tarvitaan reaktiosäiliöitä tai torneja, ja kaikki putkistot, sähkölaitteet ja instrumentit on suunniteltava siten, että ne yhdistävät kaikki prosessin osat. Kemiallisiin prosessisuunnitelmiin kuuluu menetelmiä käyttämättömien raaka -aineiden erottamiseksi ja kierrättämiseksi takaisin prosessin kärkeen, mikä vähentää jätettä ja käyttökustannuksia.
Kun lopputuotteet on puhdistettu ja erotettu kemiallisesta prosessivirrasta, varastointia voidaan tarvita, kunnes ne lähetetään asiakkaille. Tämä voi sisältää lisäsäiliöitä nesteille, kaasupulloja ja varastointia rummuille tai pusseille, ja joillakin tuotteilla voi olla erityisiä lämpötiloja tai säilytysolosuhteita laadun ylläpitämiseksi ja turvallisuusongelmien välttämiseksi. Valmistajalla voi olla kuorma -autoja tai säiliöautoja, jotka voivat toimittaa irtotavaramääriä asiakkaille, ja nämä kalusto voidaan omistaa tai vuokrata.
Jokainen reaktio kemiallisessa prosessissa on yksi vaihe, ja monet voidaan yhdistää monimutkaiseen tapahtumaketjuun, jota kutsutaan kemialliseksi laitokseksi. Kemiallisen prosessin insinöörit ja laitossuunnittelijat harkitsevat huolellisesti kaikkien vaiheiden vuorovaikutusta tehokkaan toiminnan luomiseksi. Tuotteiden laatu, energiatehokkuus ja jätteen minimointi otetaan kaikki huomioon prosessisuunnittelussa ja ovat kriittisiä kannattavan kemiallisen toiminnan aikaansaamiseksi.