En kemisk process är varje laboratorium eller industriell verksamhet där produkter reagerar kemiskt med varandra för att bilda nya produkter. Reaktionerna ändrar strukturen hos produktmolekylerna, snarare än att lägga ihop dem i en blandningsprocess. Blandningar kan bli resultatet av dessa aktiviteter, men en kemisk förändring har skett i ett eller flera av de reagerade materialen.
Processdesign innebär ofta att man bygger större molekyler från mindre molekyler som finns i råvaror. Vissa reaktioner kan bryta sönder större molekyler och ordna om dem på olika sätt för att producera en slutprodukt. Flera reaktioner kan krävas för att producera en önskad molekyl och kan inkludera ytterligare råmaterial eller förändringar i temperatur eller tryck för att få olika produkter att bildas. En process kan vara ett enda reaktionssteg eller en industriell operation som skapar färdiga kemiska produkter i stor skala.
Kemikalier tillverkas först i laboratorieskala, både för att bekräfta de nödvändiga stegen och för att finjustera de reaktionstemperaturer och -tryck som ofta krävs för att reaktionerna ska inträffa. Många industriella kemiska processer sker vid höga temperaturer och/eller tryck, men mer sällan kan reaktionerna ske vid mycket låga tryck eller i vakuum, eller vid mycket låga temperaturer.
Katalysatorer kan användas för att underlätta den kemiska reaktionen vid utformning av en kemisk process. Dessa är produkter som påskyndar eller accelererar reaktionen, gör mer av den önskade slutprodukten jämfört med andra biprodukter, eller i vissa fall låter reaktionerna ske vid lägre temperaturer eller tryck för att minska kostnaderna. Högtrycks- eller temperaturreaktionskärl kan vara dyra att tillverka, så en katalysator kan vara viktig när man designar kemiska anläggningar.
Testning i pilotanläggning eller småskalig verksamhet kan vara nästa steg i processdesign. Reaktionstider, temperaturer och tryck måste ses över och optimeras för att producera rätt kemikalier och minska avfallsmaterial. Produkter måste separeras och renas i ytterligare steg, och ytterligare reaktioner kan behövas innan en slutprodukt tillverkas. Avfallsmaterial måste fastställas och hitta sätt att neutralisera eller kassera dem för att minimera miljöproblem. Test av pilotanläggningar är viktigt, eftersom vissa laboratorietester inte fungerar korrekt när de körs i större utrustning, och ändringar kan behövas i konstruktionen innan en fullskalig anläggning byggs.
En fullskalig industriell kemisk process kan ta år att bygga till stora kostnader, så man är noga med att verifiera alla krav på utrustning och processkontroll innan konstruktionen påbörjas. Kemiska anläggningar kräver råvaruförsörjning med tåg eller lastbil, med tankar för vätskor, cylindrar eller högtryckskärl för gaser och lagerutrymme för påsar eller fat. Reaktionstankar eller torn behövs för att producera de råa eller orenade färdiga produkterna, och all rörledning, el och instrumentering måste utformas för att ansluta alla delar av processen. Kemiska processdesigner inkluderar metoder för att separera och återvinna oanvända råvaror tillbaka till processens framkant för att minska avfall och driftskostnader.
När de färdiga produkterna har renats och separerats från den kemiska processströmmen kan lagring behövas tills de skickas till kunderna. Detta kan inkludera ytterligare tankar för vätskor, cylindrar för gaser och lager för fat eller påsar, och vissa produkter kan ha specifika temperaturer eller lagringsförhållanden för att upprätthålla kvaliteten och undvika säkerhetsproblem. En tillverkare kan ha lastbilar eller tankbilar tillgängliga för att skicka bulkkvantiteter till kunder, och dessa flottor kan ägas eller leasas.
Varje reaktion i en kemisk process är ett steg, och många kan kombineras i en komplex kedja av händelser som kallas en kemisk anläggning. Kemiska processingenjörer och anläggningsdesigners överväger noggrant samspelet mellan alla steg för att skapa en effektiv drift. Produktkvalitet, energieffektivitet och avfallsminimering är alla noggrant övervägda i processdesign och är avgörande för att producera en lönsam kemisk verksamhet.