Autor: N. Bolf
Objavljeno: .
Ažurirano: 8. lipnja 2021.

analiza, sinteza i vođenje kemijskih procesa, stručna i znanstvena disciplina koja se bavi primjenom načela kemijskog inženjerstva u proučavanju pretvorbe sirovina u proizvode (analiza), odabirom i dimenzioniranjem opreme te formiranjem procesnih tokova (sinteza) i povezivanjem znanja automatike i kemijskog inženjerstva za postizanje konzistentnosti proizvoda, ekonomičnoga rada i sigurne proizvodnje (vođenje). U RH, grana je znanstvenoga polja kemijskog inženjerstva. Metode analize, sinteze, a posebno automatskoga vođenja procesa danas se uobičajeno primjenjuju u rafinerijskim i petrokemijskim postrojenjima, proizvodnji aktivnih farmaceutskih tvari u farmaceutskoj industriji, u cementnoj industriji, proizvodnji energije, kao i u odjelima za istraživanje i razvoj procesa i proizvoda.

Analiza kemijskoga procesa u pravilu podrazumijeva razradbu i opis procesa kemijske i fizičke pretvorbe modelom koji obuhvaća proračun bilanca tvari i energije zajedno s faznom ravnotežom i jednadžbama prijenosa i kemijske kinetike. Analiza procesa determinističkim i statističkim metodama primjenjuje se na svim hijerarhijskim razinama procesnih sustava. Sinteza kemijskoga procesa polazi od analize reakcijskoga puta, slijede sinteze mreža reaktora (reakcijskih putova), separacijskih procesa i procesa izmjene topline, što u konačnici rezultira cjelovitim dijagramom procesnih tokova i sustava za vođenje. U sintezu spadaju i ekonomska analiza i analiza rada procesa u kasnijoj fazi, a u novije doba i optimiranje rada procesa i metode integracije topline.

Jedinične operacije – izmjenjivač topline, šaržna destilacija i kotlasti reaktor s grafičkim sučeljem za vođenje procesa na FKIT-u

Grafičko sučelje za studentsku vježbu povezanih reaktora na grafičkome sučelju za vođenje procesa na FKIT-u

Metode koje kemijski inženjeri primjenjuju za koncipiranje, projektiranje i optimiranje rada kemijskih procesa znatno su se unaprijedile. Danas je težište na suvremenim računalnim tehnikama analize i sinteze koje su usko povezane. Programski paketi za modeliranje i projektiranje procesa široko su dostupni. Uz veći broj simulatora koji služe za projektiranje procesa i postrojenja postoje i dinamički simulatori za analizu dinamike, vođenja i stabilnosti procesa. Razvoj modela složenijih procesa obično zahtijeva dulje vrijeme i ekspertno znanje. Alternativni pristup je primjena modularne simulacije kojom se prethodno napisanim programima modeliraju procesne operacije, kao što su destilacijske kolone ili kemijski reaktori. Takav tip simulatora može se izravno povezati s dijagramom toka. Modularni pristup ima znatnu prednost zbog jednostavnosti, jer simulatori zahtijevaju od korisnika samo odabir prikladnog modula, unos numeričkih vrijednosti parametara modela i početnih uvjeta. Modularnom simulacijom moguće je simulirati alternativna rješenja, npr. različite konfiguracije destilacijskih kolona i izmjenjivača topline ili različite vrste kemijskih reaktora. Slično se mogu ispitivati i alternativne strategije vođenja procesa. (→ procesno projektiranje)

Serijski povezani sustav reaktora i elektroormar s industrijskim regulatorom u laboratoriju FKIT-a

Vođenje procesa u svojoj je osnovi primijenjena matematička disciplina, a sastavni je dio kemijskog inženjerstva. Vođenjem procesa osigurava se siguran i stabilan rad, zaštita opreme i okoliša, kvaliteta proizvoda, kao i nadgledanje i dijagnostika tijekom provedbe procesa. Razumijevanje vođenoga procesa izričit je predmet kemijskog inženjerstva, a izvedba sustava za vođenje područje je oslonjeno na teoriju vođenja i primjenu računala. Pritom razvoj teorije vođenja, nove metode vođenja, suvremeni mjerni instrumenti, inteligentna osjetila i primjena računalnih metoda neprestano donose nove izazove. Kako bi se projektirali proces i oprema, odabrali radni uvjeti i primijenile odgovarajuće metode vođenja, treba poznavati dinamičko vladanje procesa. Ono se formalizira matematičkim modelom koji je ključan za uspješnu primjenu vođenja. Povećanjem industrijske primjene razvijen je niz tehnika automatskoga vođenja procesa. Velik poticaj automatizaciji bila je pojava digitalnih računala i mikroprocesora 1960-ih, a u novije doba digitalizacija i koncept Industrije 4.0.

Srednjoškolsko i visokoškolsko obrazovanje u RH

U srednjim se tehničkim školama u RH danas zadržao vrlo mali broj nastavnih predmeta u kojima se barem ukratko obrađuje analiza, sinteza i vođenje kemijskih procesa (npr. Tehnička škola Karlovac, Tehnička škola Kutina, Tehnička škola Županja), dok se u većini spominje u kontekstu strojarske ili elektrotehničke struke, odn. mehatronike.

U visokoškolskom obrazovanju to područje prevladava na tehnološkim fakultetima, napose → Fakultetu kemijskog inženjerstva i tehnologije u Zagrebu, → Kemijsko-tehnološkome fakultetu u Splitu, → Prehrambeno-biotehnološkome fakultetu u Zagrebu, a donekle i na → Prehrambeno-tehnološkome fakultetu u Osijeku, → Rudarsko-geološko-naftnome fakultetu i → Tekstilno-tehnološkome fakultetu u Zagrebu. Iz aspekta automatskog vođenja područje djelomično obrađuje → Fakultet elektrotehnike i računarstva (sv. 4) u Zagrebu, kao i neki drugi tehnički fakulteti u Hrvatskoj. Na spomenutim fakultetima toj je tematici posvećen veći broj kolegija, npr. Bilanca tvari i energije, Modeliranje procesa, Analiza i modeliranje ekoprocesa, Mjerenja i vođenje procesa, Automatsko reguliranje procesa, Kemijsko reakcijsko inženjerstvo, Projektiranje, Optimizacija i projektiranje industrijskih procesa, Tehnološko projektiranje, Procesna automatizacija, Kemijsko-inženjerske vježbe, Mjerenje i upravljanje procesima u prehrambenoj industriji, Modeliranje i optimiranje u nutricionizmu.


Ostali podatci
Što pročitati?

N. Bolf: Automatika, vođenje, upravljanje i regulacija procesa. Kemija u industriji, 63(2014) 7–8, str. 278–280.

analiza, sinteza i vođenje kemijskih procesa
Simulator kotlastoga reaktora na grafičkome sučelju za vođenje procesa na FKIT-u

Stručna i znanstvena disciplina koja se bavi primjenom načela kemijskog inženjerstva u proučavanju pretvorbe sirovina u proizvode.

Kategorije i područja