Mühendislik, köprüler, tüneller, yollar, araçlar ve binalar dahil olmak üzere makineler, yapılar ve diğer öğeleri tasarlamak ve inşa etmek için bilimsel ilkelerin kullanılmasıdır. Mühendislik disiplini, her biri uygulamalı matematik, uygulamalı bilim ve uygulama türlerinin belirli alanlarına özel vurgu yapan, geniş bir yelpazede uzmanlaşmış mühendislik alanları’nı kapsar.
Kimya mühendisliği, kimya, matematik, fizik, biyoloji, mikrobiyoloji, biyokimya,ve ekonomi bilimlerini, ham maddelerin ya da kimyasalların daha kullanışlı ve değerli biçimlere dönüştürüldüğü proseslere uygulayan mühendislik dalıdır. Kimya mühendislerinin çalışma alanı nanoteknolojinin ve nanomalzemelerin laboratuvarda kullanımından, kimyasalları, ham maddeleri, canlı hücreleri, mikroorganizmaları ve enerjiyi kullanışlı ürünlere dönüştüren büyük ölçekli endüstriyel işlemlere kadar değişebilir.
Arena, Systems Modeling tarafından geliştirilen ve 2000 yılında Rockwell Automation tarafından satın alınan bir ayrık olay simülasyonu ve otomasyon yazılımıdır. SIMAN işlemcisini ve simülasyon dilini kullanır. 2020 itibarıyla 16. sürümdedir. Arena'nın "FactoryTalk" markası altında diğer Rockwell yazılım paketlerine katılabileceği öne sürülmüştür.
Sistem ve yazılım mühendisliğindeki işlev modeli modellenen sistem veya konu alanının işlevlerinin yapısal temsilidir.
Kimya mühendisi, kimya endüstrisinde hammaddeleri çeşitli ürünlere çevirme konusunda çalışan, tesis ve ekipmanların tasarımı ve işletimi ile uğraşan ve tüm bunları gerçekleştirirken kimya mühendisliği bilgilerini kullanan kişilerin mesleki unvanıdır. Kısaca, kimya mühendisi kimya mühendisliği ilkelerini ilgili uygulama alanlarında kullanan ve hayata geçiren kişidir. Bu alanlar şu şekilde sıralanabilir:
- Endüstride çeşitli kimyasal proseslere ait tesis ve makinelerinin tasarımı, üretimi ve işletimi.
- Gıda, içecek, kozmetik, temizlik malzemeleri ve ilaç gibi pek çok üründe kullanılan kimyasalların geliştirilmesi.
- Yakıt hücreleri, hidrojen enerjisi ve nanoteknoloji gibi pek çok yeni teknolojinin geliştirilmesi.
- Tamamen ya da kısmen kimya mühendisliğinden türemiş malzeme bilimi, polimer mühendisliği ve biyomedikal mühendisliği gibi alanlar.
Kimya mühendisliğinde ve ilgili alanlarında, ünite operasyonu (veya birim işlem) bir prosesin her bir temel adımına verilen isimdir. Ünite operasyonları ayırma, kristallendirme, buharlaştırma, polimerizasyon, izomerizasyon gibi birçok fiziksel veya kimyasal dönüşümü kapsar. Örneğin sütü işlerken kullanılan homojenizasyon, pastörizasyon ve ambalajlama proseslerinin her biri birer ünite operasyonudur ve hepsi birlikte prosesin bütününü meydana getirirler. Bir proseste, istenilen ürünü başlangıçtaki malzemelerden veya ham maddeden elde etmek için birçok ünite operasyonu gerekebilir. Ünite operasyonları bazı kimyasal değişimleri bünyesinde barındırıyor olsa da, büyük çoğunlukla sadece fiziksel değişimlerin gerçekleştiği durumlar için kullanılan bir ifadedir. Kimyasal dönüşümleri kapsayan süreçlere ise ünite prosesi adı verilir.
Kimya mühendisliğinde maddelerin istenilen fiziksel ve kimyasal dönüşümü için ünitelerin seçimi ve sıralanmasına proses tasarımı adı verilir. Proses tasarımı kimya mühendisliğinin esasını oluşturan merkezidir. Bu alanın tüm unsurlarını bir araya getirdiğinden kimya mühendisliğinin zirvesi olarak düşünülebilir.
The Journal of Chemical Information and Modeling (Kimyasal Bilgi ve Modelleme Dergisi), Amerikan Kimya Derneği tarafından yayınlanan akran denetimli hakemli bir bilimsel dergidir. 1961 yılında Journal of Chemical Documentation (Kimyasal Dokümantasyon Dergisi) olarak kuruldu, 1975 yılında Journal of Chemical Information and Computer Sciences (Kimyasal Bilgi ve Bilgisayar Bilimleri Dergisi ) olarak yeniden adlandırıldı ve bugünkü ismini 2005 yılında aldı. Dergi, kimyasal informatik ve moleküler modelleme alanlarını kapsar. Baş editör Kenneth M. Merz Jr. (Michigan Eyalet Üniversitesi ) dir.
Moleküler modelleme, moleküllerin davranışını modellemek veya taklit etmek için kullanılan teorik ve bilgisayarlı tüm yöntemleri kapsar. Bu yöntemler, küçük kimya sistemlerinden büyük biyolojik moleküllere ve malzeme gruplarına kadar değişen moleküler sistemleri incelemek için bilgisayarlı kimya, ilaç tasarımı, bilgisayarlı biyoloji ve malzeme bilimi alanlarında kullanılmaktadır. En basit hesaplamalar elle yapılabilir, ancak kaçınılmaz olarak makul büyüklükteki herhangi bir sistemin moleküler modellemesini bilgisayarların yapması gerekir. Moleküler modelleme yöntemlerinin ortak özelliği, moleküler sistemlerin atom düzeyinde tanımlanmasıdır. Bu, atomları en küçük bireysel birim olarak muamele edilmesini içerebilir veya protonları ve nötronları kuarkları, kuarkları, gluonlarıyla beraber ve elektronları da fotonlarıyla beraber açıkça modellemeyi içerebilir.
Bilimsel açıdan kimyasal proses, bir veya birden fazla kimyasalın veya kimyasal bileşiğin farklı biçimlere dönüştürüldüğü süreçlere verilen isimdir. Kimyasal prosesler kendiliğinden veya dış etkiler yoluyla gerçekleşebilir. Çoğu kimyasal proseste kimyasal reaksiyon aşamaları bulunur. Teknik açıdan bakıldığında bir kimyasal proses, istenilen kimyasallar ve materyallerin kimyasal tesislerinde üretimi ve imalatında kullanılan süreçler bütünü olarak açıklanabilir.
Kimyasal tesisi, genellikle büyük ölçekte kimyasallar üreten bir endüstriyel proses tesisidir. Bir kimyasal tesisinin genel amacı, maddelerin kimyasal veya biyolojik dönüşümü ve birbirlerinden ayrılması yoluyla maddi zenginlik yaratmaktır. Kimyasal tesisleri üretim sürecinde özel ekipmanlar, üniteler ve teknolojiler kullanırlar. Polimer, ilaç, gıda, bazı içecek üretim tesisleri, enerji santralleri, petrol rafinerileri veya diğer rafineri çeşitleri, doğal gaz işleme ve biyokimya tesisleri, su ve atık su arıtım tesisleri, kirlilik kontrol ekipmanları gibi diğer tesis çeşitlerinin hepsi, akışkan sistemleri ve kimyasal reaktör sistemleri gibi kimyasal tesis teknolojilerine benzer teknolojiler kullanmaktadır. Bazı kaynaklar bir petrol rafinerisinin, bir ilaç veya bir polimer üreticisinin de bir kimyasal tesisi olarak kabul etmektedir.
Kimyasal reaksiyon mühendisliği, kimya mühendisliği ve endüstriyel kimya alanında kullanılan kimyasal reaktörler ve tepkime kinetiği ile ilgilenen bir uzmanlık alanıdır. Tepkime kinetiği ve reaktör tasarımını birleştiren kimyasal reaksiyon mühendisliği, birçok endüstriyel kimyasalın üretimi için gerekli temel bir unsurdur. Kimyasal reaksiyon mühendisliği disiplininin günlük hayatta pek çok uygulama alanı bulunur. Kimyasal üretimi, ilaç üretimi ve atık arıtımı faaliyetlerinde reaksiyon mühendisliği kullanılır. Enzim kinetiği, farmakokinetik, ısı etkileri, ani reaksiyonlar ve tesis güvenliği gibi konularda da kimyasal reaksiyon mühendisliği disiplininden faydalanılır. Kimyasal reaksiyon mühendisliği ilk kez 1940'lar ve 1950'lerde hızla büyüyen kimya ve petrokimya sanayisinin ihtiyaçlarını karşılamak için ortaya çıkmış ve günümüze kadar plastiklerin, kimyasalların, ilaçların ve diğer pek çok maddenin üretim süreçlerinde kullanılan bir yöntem olmuştur.
Kimyasal reaktörler bir kimyasal reaksiyonun gerçekleştirildiği proses ekipmanlarıdır. Kimya mühendisliğinde proses tasarımı ve analizinde sık kullanılan klasik bir ünite prosesidir. Bir kimyasal reaktörün tasarımı, kimya mühendisliğinin birden fazla unsurunun kullanılmasını gerektirir. Reaktörler proseste ham maddelerin ürünlere dönüştüğü oldukça temel bir ekipman olduğundan proses tasarımı açısından büyük önem arz eder. Kimya mühendisleri bir reaksiyonun net bugünkü değerini en üst düzeye çıkarmak için reaktörler tasarlar. Tasarımcılar satın alma ve işletme maliyetini en düşük seviyelerde tutarken bir yandan da üretilen ürün miktarını en yüksek seviyede tutmak için reaksiyonun ürünler yönünde mümkün olan en yüksek verimle devamlılığını sağlarlar. Enerji girişi, enerji çıkışı, ham madde maliyetleri, işçilik vb. işletme giderlerine örnek olarak verilebilir. Isıtma, soğutma, basıncı artırmak için pompalama, sürtünmeden kaynaklı basınç düşüşü ve çöktürme gibi durumlar da enerji değişimlerine birer örnektir.
Grady Booch, Ivar Jacobson ve James Rumbaugh ile Birleşik Modelleme Dili'ni (UML) geliştirmesiyle tanınan Amerikalı bir yazılım mühendisidir. Yazılım mimarisi, yazılım mühendisliği ve işbirliğine dayalı geliştirme ortamlarındaki yenilikçi çalışmaları ile uluslararası alanda tanınmaktadır.
Çok ölçekli modelleme ya da çok ölçekli matematik, sorunların çözülmesi için zaman veya uzayın birden fazla ölçeğindeki özelliklerinin kullanıldığı bir bilim dalıdır. Bu sorunlar arasında akışkanlar, solids, polimerler, proteinler, nükleik asitler ile adsorpsiyon, kimyasal reaksiyonlar, difüzyon gibi çeşitli fiziksel ve kimyasal olaylar yer almaktadır.
Bu liste kimyasal proses tesislerinin kütle ve enerji dengelerini simüle etmek için kullanılan yazılımların bir listesidir. Bu simülasyon yazılımları ile yapılabilen uygulamalar arasında tasarım çalışmaları, mühendislik çalışmaları, tasarım denetimleri, darboğaz giderme çalışmaları, kontrol sistemi doğrulanması, proses tasarımı, proses modelleme, proses simülasyonu, dinamik simülasyon, operatör eğitim simülatörleri, boru hattı yönetim sistemleri, üretim yönetim sistemleri ve dijital ikizler gibi çeşitli çalışmalar bulunmaktadır.
Sürdürülebilir kimya olarak da adlandırılan yeşil kimya, tehlikeli maddelerin kullanımını ve üretimini en aza indirecek veya ortadan kaldıracak ürün ve süreçlerin tasarımına odaklanan bir kimya ve kimya mühendisliği alanıdır. Çevre kimyası kirletici kimyasalların doğa üzerindeki etkilerine odaklanırken, yeşil kimya yenilenemeyen kaynakların tüketimini azaltma yollarını araştırır, kirliliği önlemek için teknolojik yaklaşımlar geliştirir ve kimyanın çevresel etkisine odaklanır.
Proses kontrol, proses emniyeti, üretim kapasitesi ve ürün kalitesinde belli hedeflere ulaşılabilmesi için kontrol sistemlerinin analizi, tasarımı ve uygulanmasıdır. Herhangi bir prosesin istenilen koşullarda emniyetli ve verimli bir şekilde çalıştırılması, çevresel standartlara uyumun ve ürünlerin kalite açısından gerekliliklerinin sağlanması, proses kontrol uygulamalarının ana hedefleridir. Petrol rafinerileri, kimyasal tesisleri, kâğıt fabrikaları, elektrik santralleri gibi birçok büyük ölçekli entegre tesiste sıcaklık, konsantrasyon ve basınç gibi binlerce proses değişkeni ölçülmeli ve kontrol edilmelidir. Proses kontrol sistemleri, bu değişkenlerin kontrolü için akış hızı gibi birçok başka proses değişkeni üzerinde değişiklik yapılmasını sağlar ve prosesin istenilen değerler dahilinde çalışmasına olanak tanır.
Proses akış şeması, bir endüstriyel süreçteki kütle ve enerji dengelerinin görselleştirilmiş halidir. Proses akış şemaları, çeşitli endüstriyel süreçlerin madde ve enerji akımlarını, bu akımların ekipmanlar arasındaki bağlantılarını, akım debilerini ve kimyasal bileşimlerini göstermekle beraber, süreçte kulanılan ekipmanların operasyon koşullarını da gösterir. ISO 10628 gibi uluslararası standartlara göre çizilen proses akış şemaları, ekipmanları ve akımları gösteren semboller ve çizimlerden oluşur.
Süreç mühendisliği, insanların hammaddeleri ve enerjiyi endüstriyel düzeyde toplum için yararlı ürünlere dönüştürmesini sağlayan temel ilkelerin ve doğa kanunlarının anlaşılması ve uygulanmasıdır. Süreç mühendisleri, basınç, sıcaklık ve derişim gradyanları gibi doğadaki itici güçlerden ve kütlenin korunumu yasasından yararlanarak, istenilen kimyasal ürünleri büyük miktarlarda sentezlemek ve saflaştırmak için yöntemler geliştirebilirler. Süreç mühendisliği, kimyasal, fiziksel ve biyolojik süreçlerin tasarımı, işletimi, kontrolü, optimizasyonu ve yoğunlaştırılmasına odaklanır. Süreç mühendisliği, tarım, otomotiv, biyoteknik, kimya, gıda, malzeme geliştirme, madencilik, nükleer, petrokimya, ilaç ve yazılım geliştirme gibi çok çeşitli endüstrileri kapsamaktadır. Sistematik bilgisayar tabanlı yöntemlerin süreç mühendisliğine uygulanmasına "süreç sistemleri mühendisliği" adı verilir.
