วิศวกรรมเคมีเป็น สาขา วิศวกรรมที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาการดำเนินงานและการออกแบบโรงงานเคมีตลอดจนวิธีการปรับปรุงการผลิต วิศวกรเคมีพัฒนา กระบวนการเชิงพาณิชย์ที่ประหยัดต้นทุนเพื่อเปลี่ยนวัตถุดิบให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์ วิศวกรรมเคมีใช้หลักการทางเคมี ฟิสิกส์ คณิตศาสตร์ ชีววิทยา และเศรษฐศาสตร์เพื่อใช้ผลิตออกแบบขนส่งและเปลี่ยนแปลงพลังงานและวัสดุอย่างมีประสิทธิภาพ งานของวิศวกรเคมีมีตั้งแต่การใช้เทคโนโลยีนาโนและวัสดุนาโน ในห้องปฏิบัติการ ไป จนถึงกระบวนการทางอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่เปลี่ยนสารเคมี วัตถุดิบ เซลล์สิ่ง มีชีวิต จุลินทรีย์ และพลังงานให้เป็นรูปแบบและผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์ วิศวกรเคมีมีส่วนร่วมในหลายแง่มุมของการออกแบบและการดำเนินงานของโรงงาน รวมถึงการประเมินความปลอดภัยและอันตราย การออกแบบ และการวิเคราะห์กระบวนการ การสร้างแบบจำลองวิศวกรรมควบคุมวิศวกรรมปฏิกิริยาเคมีวิศวกรรมนิวเคลียร์วิศวกรรมชีวภาพข้อกำหนดการก่อสร้าง และคำแนะนำในการปฏิบัติงาน

โดยทั่วไปแล้ว วิศวกรเคมีจะสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีสาขาวิศวกรรมเคมีหรือวิศวกรรมกระบวนการวิศวกรที่ประกอบวิชาชีพอาจได้รับการรับรองวิชาชีพและเป็นสมาชิกที่ได้รับการรับรองจากองค์กรวิชาชีพ เช่นสถาบันวิศวกรเคมี แห่งสหรัฐอเมริกา (IChemE) หรือสถาบันวิศวกรเคมีแห่งอเมริกา (AIChE) และหน่วยงานที่เกี่ยวข้องในแต่ละรัฐของสหรัฐอเมริกา ซึ่งเป็นผู้ให้ใบอนุญาตและตำแหน่งวิศวกรวิชาชีพ ในที่สุด ปริญญาในสาขาวิศวกรรมเคมีมีความเชื่อมโยงโดยตรงกับสาขาวิศวกรรมอื่นๆ ในระดับต่างๆ กัน

บทความปี 1996 อ้างถึง James F. Donnelly ที่กล่าวถึงการอ้างอิงถึงวิศวกรรมเคมีในปี 1839 ที่เกี่ยวข้องกับการผลิตกรดซัลฟิวริก [ ^{1 ] อย่างไรก็ตาม}ในเอกสารเดียวกันนั้นGeorge E. Davisที่ปรึกษาชาวอังกฤษ ได้รับเครดิตว่าเป็นผู้บัญญัติศัพท์คำนี้^{[ 2 ]} Davis ยังพยายามก่อตั้งสมาคมวิศวกรรมเคมี แต่กลับกลายเป็นสมาคมอุตสาหกรรมเคมี (1881) โดยมี Davis เป็นเลขานุการคนแรก^{[ 3 ] [ 4 ]}ประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ในสหรัฐอเมริกา: สารานุกรมระบุว่ามีการใช้คำนี้ประมาณปี 1890 ^{[ 5 ]} "วิศวกรรมเคมี" ซึ่งอธิบายถึงการใช้อุปกรณ์เชิงกลในอุตสาหกรรมเคมี กลายเป็นคำศัพท์ที่ใช้กันทั่วไปในอังกฤษหลังปี 1850 ^{[ 6 ]}ภายในปี 1910 อาชีพ "วิศวกรเคมี" ก็เป็นที่ใช้กันทั่วไปในสหราชอาณาจักรและสหรัฐอเมริกาแล้ว^{[ 7 ]}

ในช่วงทศวรรษ 1940 เป็นที่ชัดเจนว่าการดำเนินการหน่วยเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอในการพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์เคมีในขณะที่การดำเนินการหน่วยยังคงมีบทบาทสำคัญในหลักสูตรวิศวกรรมเคมีในสหราชอาณาจักรและสหรัฐอเมริกาจนถึงทศวรรษ 1960 ปรากฏการณ์การขนส่งเริ่มได้รับความสนใจมากขึ้น^{[ 8 ]}พร้อมกับแนวคิดใหม่ๆ อื่นๆ เช่นวิศวกรรมระบบกระบวนการ (PSE) ได้มีการกำหนด "กระบวนทัศน์ที่สอง" ขึ้น^{[ 9 ] [ 10 ]}ปรากฏการณ์การขนส่งให้ แนวทาง การวิเคราะห์แก่วิศวกรรมเคมี^{[ 11 ]}ในขณะที่ PSE มุ่งเน้นไปที่องค์ประกอบสังเคราะห์ เช่นระบบควบคุมและการออกแบบกระบวนการ^{[ 12 ]}การพัฒนาในวิศวกรรมเคมีก่อนและหลังสงครามโลกครั้งที่สองส่วนใหญ่ได้รับแรงกระตุ้นจากอุตสาหกรรมปิโตรเคมี [ ^{13 ]}อย่างไรก็ตาม ความก้าวหน้าในสาขาอื่นๆ ก็เกิดขึ้นเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ความก้าวหน้าในวิศวกรรมชีวเคมี ในช่วงทศวรรษ ¹⁹⁴⁰ได้ถูกนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมยาและทำให้สามารถ ผลิต ยาปฏิชีวนะต่างๆได้เป็นจำนวนมากรวมถึงเพนิซิลลินและสเตรปโตมัยซิน^{[ 14 ]}ในขณะเดียวกัน ความก้าวหน้าในวิทยาศาสตร์พอลิเมอร์ในช่วงทศวรรษ 1950 ได้ปูทางไปสู่ ​​"ยุคของพลาสติก" ^{[ 15 ]}

ในช่วงเวลานี้ยังมีการหยิบยกข้อกังวลเกี่ยวกับความปลอดภัยและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของโรงงานผลิตสารเคมีขนาดใหญ่ขึ้นมาอีกด้วย หนังสือSilent Springที่ตีพิมพ์ในปี 1962 ได้เตือนผู้อ่านถึงผลกระทบที่เป็นอันตรายของDDT ซึ่ง เป็นยาฆ่าแมลงที่มีฤทธิ์รุนแรง^{[ 16 ]}เหตุการณ์ภัยพิบัติ Flixborough ใน ปี 1974 ในสหราชอาณาจักรส่งผลให้มีผู้เสียชีวิต 28 ราย รวมถึงความเสียหายต่อโรงงานเคมีและหมู่บ้านใกล้เคียงอีก 3 แห่ง^{[ 17 ]}เหตุการณ์ภัยพิบัติ Bhopal ใน ปี 1984 ในอินเดียส่งผลให้มีผู้เสียชีวิตอย่างน้อย 4,000 ราย^{[ 18 ]}เหตุการณ์เหล่านี้ รวมถึงเหตุการณ์อื่นๆส่งผลกระทบต่อชื่อเสียงของอุตสาหกรรม เนื่องจากความปลอดภัยทางอุตสาหกรรมและการปกป้องสิ่งแวดล้อมได้รับความสนใจมากขึ้น^{[ 19 ]}เพื่อเป็นการตอบสนอง IChemE จึงกำหนดให้ความปลอดภัยเป็นส่วนหนึ่งของหลักสูตรปริญญาทุกหลักสูตรที่ได้รับการรับรองหลังปี 1982 ในช่วงทศวรรษ 1970 กฎหมายและหน่วยงานตรวจสอบได้ถูกจัดตั้งขึ้นในประเทศต่างๆ เช่น ฝรั่งเศส เยอรมนี และสหรัฐอเมริกา^{[ 20 ]}เมื่อเวลาผ่านไป การประยุกต์ใช้หลักการด้านความปลอดภัยอย่างเป็นระบบกับโรงงานเคมีและโรงงานกระบวนการ อื่นๆ เริ่มได้รับการพิจารณา ^ว่าเป็นสาขาวิชาเฉพาะที่เรียกว่าความปลอดภัยของกระบวนการ^{[ 21} ]

ความก้าวหน้าในวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์พบการประยุกต์ใช้ในการออกแบบและจัดการโรงงาน ช่วยลดความซับซ้อนของการคำนวณและการวาดภาพที่ก่อนหน้านี้ต้องทำด้วยมือ โปรแกรมต่างๆ เช่นAspen HYSYSได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อทำการคำนวณทางวิศวกรรมเคมีหลายอย่างให้เสร็จสมบูรณ์ การเสร็จสิ้นโครงการจีโนมมนุษย์ยังถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญ ไม่เพียงแต่พัฒนาวิศวกรรมเคมีเท่านั้น แต่ ยังรวมถึง วิศวกรรมพันธุกรรมและจีโนมิกส์ด้วย^{[ 22 ]}หลักการทางวิศวกรรมเคมีถูกนำมาใช้ในการผลิตลำดับดีเอ็นเอในปริมาณมาก^{[ 23 ]}

การออกแบบทางวิศวกรรมเคมีเกี่ยวข้องกับการสร้างแผนงาน ข้อกำหนด และการวิเคราะห์ทางเศรษฐกิจสำหรับโรงงานนำร่องโรงงานใหม่ หรือการปรับปรุงโรงงาน วิศวกรออกแบบมักทำงานในบทบาทที่ปรึกษา โดยออกแบบโรงงานเพื่อให้ตรงตามความต้องการของลูกค้า การออกแบบถูกจำกัดด้วยปัจจัยหลายประการ รวมถึงงบประมาณ กฎระเบียบของรัฐบาล และมาตรฐานความปลอดภัย ข้อจำกัดเหล่านี้เป็นตัวกำหนดทางเลือกของกระบวนการวัสดุและอุปกรณ์ ของโรงงาน ^{[ 24 ]}

การก่อสร้างโรงงานได้รับการประสานงานโดยวิศวกรโครงการและผู้จัดการโครงการ^{[ 25 ]}ขึ้นอยู่กับขนาดของการลงทุน วิศวกรเคมีอาจทำงานเป็นวิศวกรโครงการแบบเต็มเวลาหรือบางส่วน ซึ่งต้องมีการฝึกอบรมและทักษะการทำงานเพิ่มเติม หรือทำหน้าที่เป็นที่ปรึกษาให้กับกลุ่มโครงการ ในสหรัฐอเมริกา การศึกษาของบัณฑิตวิศวกรรมเคมีจากหลักสูตรปริญญาตรีที่ได้รับการรับรองโดยABETมักไม่ได้เน้นการศึกษาด้านวิศวกรรมโครงการ ซึ่งสามารถได้รับจากการฝึกอบรมเฉพาะทาง วิชาเลือก หรือจากหลักสูตรระดับ บัณฑิต ศึกษา งานด้านวิศวกรรมโครงการเป็นหนึ่งในนายจ้างรายใหญ่ที่สุดสำหรับวิศวกรเคมี^{[ 26 ]}

หน่วยปฏิบัติการคือขั้นตอนทางกายภาพในกระบวนการทางวิศวกรรมเคมีแต่ละ ขั้นตอน หน่วยปฏิบัติการ (เช่นการตกผลึกการกรอง การอบแห้งและการระเหย ) ใช้ในการเตรียมสารตั้งต้น การทำให้บริสุทธิ์และการแยกผลิตภัณฑ์ การรีไซเคิลสารตั้งต้นที่ไม่ได้ใช้ และการควบคุมการถ่ายโอนพลังงานในเครื่องปฏิกรณ์^{[ 27 ]}ในทางกลับกัน หน่วยกระบวนการคือสิ่งที่เทียบเท่าทางเคมีของหน่วยปฏิบัติการ เมื่อรวมกับหน่วยปฏิบัติการแล้ว หน่วยกระบวนการจะประกอบกันเป็นกระบวนการปฏิบัติการ หน่วยกระบวนการ (เช่นการไนเตรชั่นการไฮโดรจีเนชั่น และการออกซิเดชั่น ) เกี่ยวข้องกับการแปลงวัสดุโดยวิธีการทางชีวเคมี เทอร์โมเคมีและวิธีการอื่นๆ วิศวกรเคมีที่รับผิดชอบสิ่งเหล่านี้เรียกว่าวิศวกรกระบวนการ^{[ 28 ]}

การออกแบบกระบวนการต้องกำหนดประเภทและขนาดของอุปกรณ์ รวมถึงวิธีการเชื่อมต่อและวัสดุที่ใช้ในการก่อสร้าง รายละเอียดมักจะพิมพ์ลงบนแผนภาพกระบวนการไหลซึ่งใช้ในการควบคุมกำลังการผลิตและความน่าเชื่อถือของโรงงานเคมีแห่งใหม่หรือที่มีอยู่^{[ 29 ]}

การศึกษาสำหรับวิศวกรเคมีในระดับปริญญาตรีปีแรก 3 หรือ 4 เน้นหลักการและแนวปฏิบัติของการออกแบบกระบวนการ ทักษะเดียวกันนี้ใช้ในโรงงานเคมีที่มีอยู่เพื่อประเมินประสิทธิภาพและให้คำแนะนำสำหรับการปรับปรุง^{[ 30 ]}

การสร้างแบบจำลองและการวิเคราะห์ปรากฏการณ์การขนส่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรมหลายอย่าง ปรากฏการณ์การขนส่งเกี่ยวข้องกับพลศาสตร์ของไหลการถ่ายเทความร้อนและการถ่ายเทมวลซึ่งส่วนใหญ่ถูกควบคุมโดยการถ่ายเทโมเมนตัมการถ่ายเทพลังงานและการถ่ายเทสารเคมีตามลำดับ แบบจำลองมักจะเกี่ยวข้องกับการพิจารณาแยกกันสำหรับ ปรากฏการณ์ระดับ มหภาคระดับจุลภาคและ ระดับ โมเลกุล ดังนั้น การสร้างแบบจำลองปรากฏการณ์การขนส่งจึงต้องอาศัยความเข้าใจในคณิตศาสตร์ประยุกต์^{[ 31 ]}

วิศวกรเคมีพัฒนาวิธีการประหยัดในการใช้วัสดุและพลังงาน^{[ 33 ]}วิศวกรเคมีใช้เคมีและวิศวกรรมในการเปลี่ยนวัตถุดิบให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้งานได้ เช่น ยา ปิโตรเคมี และพลาสติกในระดับอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ พวกเขายังมีส่วนร่วมในการจัดการของเสียและการวิจัย อีกด้วย ^{[ 34 ] [ 35 ]}ทั้งด้านการประยุกต์ใช้และการวิจัยสามารถใช้คอมพิวเตอร์ได้อย่างกว้างขวาง^{[ 32 ]}

วิศวกรเคมีอาจมีส่วนร่วมในการวิจัยในอุตสาหกรรมหรือมหาวิทยาลัย โดยได้รับมอบหมายให้ออกแบบและดำเนินการทดลอง โดยการขยายปฏิกิริยาเคมีตามทฤษฎี เพื่อสร้างวิธีการผลิต การควบคุมมลพิษ และการอนุรักษ์ทรัพยากรที่ดีขึ้นและปลอดภัยยิ่งขึ้น พวกเขาอาจมีส่วนร่วมในการออกแบบและก่อสร้างโรงงานในฐานะวิศวกรโครงการวิศวกรเคมีที่ทำหน้าที่เป็นวิศวกรโครงการจะใช้ความรู้ของตนในการเลือกวิธีการผลิตและอุปกรณ์โรงงานที่เหมาะสมที่สุด เพื่อลดต้นทุนและเพิ่มความปลอดภัยและผลกำไรสูงสุด หลังจากก่อสร้างโรงงานแล้ว ผู้จัดการโครงการด้านวิศวกรรมเคมีอาจมีส่วนร่วมในการปรับปรุงอุปกรณ์ การแก้ไขปัญหา และการดำเนินงานประจำวัน ไม่ว่าจะเป็นในบทบาทเต็มเวลาหรือบทบาทที่ปรึกษา^{[ 36 ]}

ตามข้อมูลจากสำนักงานสถิติแรงงานของสหรัฐอเมริกาแนวโน้มการจ้างงานวิศวกรเคมีระหว่างปี 2024 ถึง 2034 คาดว่าจะเติบโต 3% ^{[ 37 ]}