Технологическая инженерия — это понимание и применение фундаментальных принципов и законов природы , которые позволяют людям преобразовывать сырье и энергию в продукты , полезные для общества, на промышленном уровне . [1] Воспользовавшись движущими силами природы, такими как градиенты давления , температуры и концентрации , а также законом сохранения массы , инженеры-технологи могут разрабатывать методы синтеза и очистки больших количеств желаемых химических продуктов. [1] Технологическое проектирование фокусируется на проектировании, эксплуатации, контроле, оптимизации и интенсификации химических, физических и биологических процессов. Технологическое проектирование охватывает широкий спектр отраслей, таких как сельское хозяйство , автомобилестроение , биотехническая , химическая , пищевая , разработка материалов , горнодобывающая , атомная , нефтехимическая , фармацевтическая и разработка программного обеспечения. Применение систематических компьютерных методов в технологическом процессе называется «инжинирингом технологических систем».
Технологическое проектирование предполагает использование множества инструментов и методов. В зависимости от точной природы системы процессы необходимо моделировать и моделировать с использованием математики и информатики. Процессы, в которых важны фазовые изменения и фазовые равновесия, требуют анализа с использованием принципов и законов термодинамики для количественной оценки изменений энергии и эффективности. Напротив, процессы, в которых основное внимание уделяется потоку материала и энергии по мере приближения к равновесию, лучше всего анализировать с использованием дисциплин механики жидкости и явлений переноса. Дисциплины в области механики необходимо применять в присутствии жидкостей или пористых и дисперсных сред. При необходимости также необходимо применять принципы инженерии материалов. [1]
Производство в области технологического проектирования предполагает реализацию этапов синтеза процессов. [2] Независимо от того, какие именно инструменты требуются, проектирование процесса затем форматируется с использованием схемы технологического процесса (PFD), где показаны пути потока материала , оборудование для хранения (например, резервуары и силосы), преобразования (например, дистилляционные колонны , приемник/ напорные резервуары, смешивание, разделение, перекачка и т. д.) и расходы указаны, а также список всех труб и конвейеров и их содержимого, свойства материала, такие как плотность , вязкость , гранулометрический состав , расход, давление, температура, и конструкционные материалы для трубопроводов и агрегатных операций . [1]
Схема технологического процесса затем используется для разработки схемы трубопроводов и приборов (P&ID), которая графически отображает фактически происходящий процесс. P&ID считается более сложным и конкретным, чем PFD. [3] Они представляют собой менее запутанный подход к проектированию. Затем P&ID используется в качестве основы для разработки «руководства по эксплуатации системы» или « спецификации функционального проектирования », в которой описывается работа процесса. [4] Он направляет процесс через работу оборудования, безопасность при проектировании, программирование и эффективное общение между инженерами. [5]
Из P&ID предлагаемая компоновка (общее расположение) процесса может быть показана с вида сверху ( план участка ) и вида сбоку (возвышение), а также задействованы другие инженерные дисциплины, такие как инженеры-строители для работ на площадке (землёйные работы) , проектирование фундамента, проектирование бетонных плит, конструкционная сталь для поддержки оборудования и т. д. Вся предыдущая работа направлена на определение объема проекта, затем разработку сметы для установки конструкции и графика, в котором будут указаны необходимые сроки. для проектирования, закупок, изготовления, монтажа, ввода в эксплуатацию, запуска и текущего производства процесса.
В зависимости от необходимой точности сметы затрат и требуемого графика, клиентам или заинтересованным сторонам, которые сообщают о своих требованиях, обычно предоставляется несколько итераций проекта. Инженер-технолог включает эти дополнительные инструкции (пересмотр объема работ) в общий проект и дополнительную смету расходов, после чего разрабатываются графики для утверждения финансирования. После утверждения финансирования проект реализуется посредством управления проектом . [6]
Технологическую деятельность можно разделить на следующие дисциплины: [7]
Различные химические методы использовались в промышленных процессах с незапамятных времен. Однако только с появлением термодинамики и закона сохранения массы в 1780-х годах инженерия процессов получила должное развитие и стала отдельной дисциплиной. Набор знаний, который сейчас известен как технология процессов, был создан методом проб и ошибок на протяжении всей промышленной революции. [1]
Термин « процесс» применительно к промышленности и производству восходит к 18 веку. В этот период времени спрос на различную продукцию стал резко возрастать, и инженерам-технологам потребовалась оптимизация процесса создания этой продукции. [1]
К 1980 году концепция технологического процесса возникла из-за того, что методы и методы химического машиностроения использовались в различных отраслях промышленности. К этому времени технологическая инженерия была определена как «набор знаний, необходимых для проектирования, анализа, разработки, конструирования и оптимального управления процессами, в которых изменяется материал». [1] К концу 20-го века технологические процессы расширились от технологий, основанных на химической технологии, до других приложений, включая металлургическое машиностроение , сельскохозяйственное машиностроение и разработку продуктов .