การบูรณาการกระบวนการเป็นคำศัพท์ในวิศวกรรมเคมีซึ่งมีความหมายได้สองอย่าง

1. แนวทางการออกแบบกระบวนการ แบบองค์รวม ที่เน้นความเป็นเอกภาพของกระบวนการและพิจารณาปฏิสัมพันธ์ระหว่างหน่วยปฏิบัติการ ต่างๆ ตั้งแต่เริ่มต้น แทนที่จะปรับให้เหมาะสมที่สุดแยกกัน แนวทางนี้อาจเรียกว่าการออกแบบกระบวนการแบบบูรณาการหรือการสังเคราะห์กระบวนการ El-Halwagi (1997 และ 2006) และ Smith (2005) ได้อธิบายแนวทางนี้ไว้อย่างดี ขั้นตอนแรกที่สำคัญมักจะเป็นการออกแบบผลิตภัณฑ์ (Cussler และ Moggridge 2003) ซึ่งเป็นการพัฒนารายละเอียดเฉพาะของผลิตภัณฑ์เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ที่ต้องการ
2. การวิเคราะห์จุดวิกฤต (Pinch analysis ) เป็นเทคนิคในการออกแบบกระบวนการเพื่อลด การใช้ พลังงานและเพิ่มการนำความร้อนกลับมาใช้ให้มากที่สุด หรือที่รู้จักกันในชื่อการบูรณาการความร้อนการบูรณาการพลังงานหรือเทคโนโลยีจุดวิกฤตเทคนิคนี้คำนวณเป้าหมายพลังงาน ที่สามารถบรรลุได้ทางเทอร์โมไดนามิก สำหรับกระบวนการที่กำหนด และระบุวิธีการที่จะบรรลุเป้าหมายเหล่านั้น ประเด็นสำคัญคืออุณหภูมิจุดวิกฤต (pinch temperature ) ซึ่งเป็นจุดที่มีข้อจำกัดมากที่สุดในกระบวนการ คำอธิบายที่ละเอียดที่สุดเกี่ยวกับเทคนิคนี้พบได้ในงานของ Linnhoff et al. (1982), Shenoy (1995), Kemp (2006) และ Kemp and Lim (2020) และยังปรากฏอย่างชัดเจนในงานของ Smith (2005) คำจำกัดความนี้สะท้อนให้เห็นว่าความสำเร็จครั้งสำคัญครั้งแรกของการบูรณาการกระบวนการคือ การวิเคราะห์จุดวิกฤตทางความร้อนที่แก้ไขปัญหาด้านพลังงาน ซึ่งริเริ่มโดย Linnhoff และเพื่อนร่วมงาน ต่อมา ได้มีการพัฒนาการวิเคราะห์แบบ Pinch อื่นๆ สำหรับการใช้งานหลายด้าน เช่น เครือข่ายการแลกเปลี่ยนมวล (El-Halwagi และ Manousiouthakis, 1989) การลดปริมาณน้ำ (Wang และ Smith, 1994) และการรีไซเคิลวัสดุ (El-Halwagi et al., 2003) ส่วนขยายที่ประสบความสำเร็จอย่างมากคือ " Hydrogen Pinch " ซึ่งนำไปประยุกต์ใช้ในการจัดการไฮโดรเจนในโรงกลั่น (Nick Hallale et al., 2002 และ 2003) วิธีนี้ช่วยให้โรงกลั่นสามารถลดต้นทุนการลงทุนและต้นทุนการดำเนินงานของการจัดหาไฮโดรเจน เพื่อให้เป็นไปตามกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดมากขึ้น และยังเพิ่มผลผลิตของไฮโดรทรีตเตอร์ ได้อีกด้วย

ในบริบทของวิศวกรรมเคมี การบูรณาการกระบวนการสามารถนิยามได้ว่าเป็นแนวทางแบบองค์รวมในการออกแบบและเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ ซึ่งใช้ประโยชน์จากปฏิสัมพันธ์ระหว่างหน่วยต่างๆ เพื่อใช้ทรัพยากรอย่างมีประสิทธิภาพและลดต้นทุนให้เหลือน้อยที่สุด

การบูรณาการกระบวนการไม่ได้จำกัดอยู่แค่การออกแบบโรงงานใหม่เท่านั้น แต่ยังครอบคลุมถึง การออกแบบ ปรับปรุง (เช่น การติดตั้งหน่วยใหม่ในโรงงานเก่า) และการดำเนินงานของระบบที่มีอยู่ด้วย Nick Hallale (2001) อธิบายว่าด้วยการบูรณาการกระบวนการ อุตสาหกรรมต่างๆ สามารถสร้างรายได้มากขึ้นจากวัตถุดิบและสินทรัพย์ทุน ในขณะเดียวกันก็เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและยั่งยืนมากขึ้น^{[ 1 ]}

ข้อได้เปรียบหลักของการบูรณาการกระบวนการคือการพิจารณาระบบโดยรวม (เช่น แนวทางแบบบูรณาการหรือแบบองค์รวม) เพื่อปรับปรุงการออกแบบและ/หรือการดำเนินงาน ในทางตรงกันข้าม แนวทางเชิงวิเคราะห์จะพยายามปรับปรุงหรือเพิ่มประสิทธิภาพหน่วยกระบวนการแต่ละหน่วยแยกกัน โดยไม่จำเป็นต้องใช้ประโยชน์จากปฏิสัมพันธ์ที่อาจเกิดขึ้นระหว่างหน่วยเหล่านั้น

ตัวอย่างเช่น การใช้เทคนิคการบูรณาการกระบวนการ อาจทำให้สามารถระบุได้ว่ากระบวนการหนึ่งสามารถใช้ความร้อนที่ถูกปล่อยออกมาจากหน่วยอื่น และลดการใช้พลังงานโดยรวมได้ แม้ว่าหน่วยเหล่านั้นจะไม่ได้ทำงานในสภาวะที่เหมาะสมที่สุดก็ตาม โอกาสเช่นนี้จะพลาดไปหากใช้วิธีการวิเคราะห์ เพราะวิธีการวิเคราะห์จะพยายามเพิ่มประสิทธิภาพของแต่ละหน่วย และหลังจากนั้นก็จะไม่สามารถนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ภายในได้

โดยทั่วไป เทคนิคการบูรณาการกระบวนการจะถูกนำมาใช้ในช่วงเริ่มต้นของโครงการ (เช่น โรงงานใหม่หรือการปรับปรุงโรงงานที่มีอยู่เดิม) เพื่อคัดกรองตัวเลือกที่มีศักยภาพในการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบและ/หรือการดำเนินงานของโรงงานกระบวนการ

นอกจากนี้ ยังมักนำมาใช้ร่วมกับการจำลองและ เครื่องมือ เพิ่มประสิทธิภาพทางคณิตศาสตร์เพื่อระบุโอกาสในการบูรณาการระบบ (ใหม่หรือที่มีอยู่แล้ว) ให้ดียิ่งขึ้น และลดต้นทุนการลงทุนและ/หรือต้นทุนการดำเนินงาน

เทคนิคการบูรณาการกระบวนการส่วนใหญ่ใช้การวิเคราะห์แบบ Pinchหรือเครื่องมือ Pinch เพื่อประเมินกระบวนการหลายอย่างในฐานะระบบโดยรวม ดังนั้นโดยหลักแล้ว แนวคิดทั้งสองจึงไม่เหมือนกัน แม้ว่าในบางบริบทจะใช้แทนกันได้ก็ตาม บทวิจารณ์ของ Nick Hallale (2001) อธิบายว่าในอนาคต มีแนวโน้มหลายประการที่คาดว่าจะเกิดขึ้นในสาขานี้ ในอนาคต ดูเหมือนว่าขอบเขตระหว่างเป้าหมายและการออกแบบจะเบลอลง และจะขึ้นอยู่กับข้อมูลเชิงโครงสร้างเกี่ยวกับเครือข่ายกระบวนการมากขึ้น ประการที่สอง มีความเป็นไปได้ที่เราจะได้เห็นการประยุกต์ใช้การบูรณาการกระบวนการในวงกว้างมากขึ้น ยังคงมีงานอีกมากที่ต้องดำเนินการในด้านการแยก ไม่เพียงแต่ในระบบการกลั่น ที่ซับซ้อนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงระบบการแยกแบบผสมด้วย ซึ่งรวมถึงกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับของแข็ง เช่น การลอยตัวและการตกผลึกการใช้เทคนิคการบูรณาการกระบวนการสำหรับการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์มีความก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว แต่ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น ประการที่สาม คาดว่าจะมีการพัฒนาซอฟต์แวร์รุ่นใหม่ การเกิดขึ้นของซอฟต์แวร์เชิงพาณิชย์สำหรับการบูรณาการกระบวนการเป็นสิ่งสำคัญต่อการประยุกต์ใช้ในวงกว้างในการออกแบบกระบวนการ