Un proceso químico es cualquier laboratorio o actividad industrial donde los productos reaccionan químicamente entre sí para formar nuevos productos. Las reacciones cambian la estructura de las moléculas del producto, en lugar de sumarlas en un proceso de mezcla. Las mezclas pueden resultar de estas actividades, pero se ha producido un cambio químico en uno o más de los materiales que reaccionaron.
Los diseños de procesos a menudo implican la construcción de moléculas más grandes a partir de moléculas más pequeñas que se encuentran en las materias primas. Algunas reacciones pueden romper moléculas más grandes y reorganizarlas de diferentes maneras para producir un producto final. Pueden ser necesarias múltiples reacciones para producir una molécula deseada y pueden incluir materias primas adicionales o cambios de temperatura o presión para provocar la formación de diferentes productos. Un proceso puede ser un solo paso de reacción o una operación industrial que crea productos químicos terminados a gran escala.
Los productos químicos se producen primero en equipos a escala de laboratorio, tanto para confirmar los pasos necesarios como para ajustar las temperaturas y presiones de reacción que a menudo se requieren para que ocurran las reacciones. Muchos procesos químicos industriales ocurren a altas temperaturas y / o presiones, pero con menos frecuencia, las reacciones pueden ocurrir a presiones muy bajas o en el vacío, o a temperaturas muy bajas.
Se pueden usar catalizadores para ayudar a la reacción química al diseñar un proceso químico. Estos son productos que aceleran o aceleran la reacción, producen más del producto final deseado en comparación con otros subproductos o, en algunos casos, permiten que las reacciones ocurran a temperaturas o presiones más bajas para reducir los costos. Los recipientes de reacción de alta presión o temperatura pueden ser costosos de fabricar, por lo que un catalizador puede ser importante al diseñar plantas químicas.
Las pruebas en plantas piloto, o en operaciones de pequeña escala, pueden ser el siguiente paso en el diseño del proceso. Los tiempos de reacción, las temperaturas y las presiones deben revisarse y optimizarse para producir los productos químicos correctos y reducir los materiales de desecho. Los productos deben separarse y purificarse en pasos adicionales, y es posible que se necesiten reacciones adicionales antes de que se haga un producto final. Es necesario determinar los materiales de desecho y encontrar formas de neutralizarlos o eliminarlos para minimizar los problemas ambientales. Las pruebas de la planta piloto son importantes, porque algunas pruebas de laboratorio no funcionan correctamente cuando se ejecutan en equipos más grandes y es posible que se necesiten cambios en el diseño antes de construir una planta a gran escala.
Un proceso químico industrial a gran escala puede tardar años en construirse a un alto costo, por lo que se tiene cuidado de verificar todos los requisitos de control de procesos y equipos antes de que comience la construcción. Las plantas químicas requieren el suministro de materias primas por tren o camión, utilizando tanques para líquidos, cilindros o recipientes de alta presión para gases y espacio de almacenamiento para bolsas o bidones. Se necesitan tanques de reacción o torres para producir los productos terminados en bruto o sin purificar, y todas las tuberías, la electricidad y la instrumentación deben estar diseñadas para conectar todas las partes del proceso. Los diseños de procesos químicos incluyen métodos para separar y reciclar las materias primas no utilizadas al principio del proceso para reducir el desperdicio y los costos operativos.
Cuando los productos terminados se han purificado y separado del flujo del proceso químico, es posible que sea necesario almacenarlos hasta que se envíen a los clientes. Esto puede incluir tanques adicionales para líquidos, cilindros para gases y almacenamiento para tambores o bolsas, y algunos productos pueden tener temperaturas o condiciones de almacenamiento específicas para mantener la calidad y evitar problemas de seguridad. Un fabricante puede tener camiones o carros tanque disponibles para enviar grandes cantidades a los clientes, y estas flotas pueden ser propias o arrendadas.
Cada reacción en un proceso químico es un paso, y muchos pueden combinarse en una compleja cadena de eventos llamada planta química. Los ingenieros de procesos químicos y los diseñadores de plantas consideran cuidadosamente la interacción de todos los pasos para crear una operación eficiente. La calidad del producto, la eficiencia energética y la minimización de desechos se consideran cuidadosamente en el diseño del proceso y son fundamentales para producir una operación química rentable.