به گزارش «خبرنامه دانشجویان ایران»؛ مهندسی شیمی شاخه ای از علوم مهندسی است که با طراحی، ساخت و بهره برداری از فرآیندها و کارخانجات مرتبط با صنایع شیمیایی درگیر است. منظور از صنایع شیمیایی آن دسته از صنایع هستند که در آنها تغییری شیمیایی، فیزیکی یا بیولوژیک مواد خام را به محصولات با ارزش صنعتی تبدیل می کنند. حیطه اصلی مطالعات یک مهندس شیمی بر سه بخش، اختلاط، مهندسی واکنش و جداسازی دارد.

بر این مبنا کارخانجات بسیاری از قبیل واحدهای یک پالایشگاه، پتروشیمی، صنایع چوب و کاغذ، صنایع غذایی، صنایع داروئی و تجهیزات پزشکی، صنایع سلولزی، صنایع پلیمر، صنایع شیمیایی معدنی و بسیاری دیگر از صنایع به طور مستقیم از کاربردهای علم مهندسی شیمی بهره می برند. به این بخش از مهندسی شیمی که با فرایندهای صنعتی شیمیایی در مقیاس بزرگ ارتباط دارد، در اصطلاح مهندسی فرایند گفته می‌شود.

دانشجویان برای ورود به این رشته ها باید با این رشته آشنایی کامل پیدا کنند و برای انجام پروژه های خود باید از نرم افزارهای مختلف کمک بگیرند.از این رو فهرستی از ۱۰ نرم افزار پرکاربرد این رشته  در این گزارش معرفی شدند.

ASPEN(1

نرم افزار اسپین یکی از معروف ترین نرم افزار های مهندسی شیمی است وبرای شبیه سازی و طراحی سیستم های معدنی ،سیستم های پالایشگاهی و پتروشیمی بکار می رود. با توجه به رشد روزافزون صنایع شیمیایی و فرآیند های نفت، گاز و پتروشیمی استفاده از نرم افزارهای مهندسی برای شبیه سازی و ارزیابی واحد ها گریز ناپذیر است. به کمک این نرم افزارهای شبیه ساز می توان واحدهای پیچیده ای همچون پالایشگاه ها را نیز مدل سازی و شبیه سازی کرد. از کاربردهای نرم افزار aspen plus در صنعت می توان به طراحی، توسعه، بهبود شرایط عملیاتی و بهینه سازی فرآیندهای پتروشیمیایی و پالایشگاهی اشاره کرد. یکی از مهم ترین و جامع ترین نرم افزارها در این زمینه، نرم افزار اسپن پلاس (Aspen Plus) می باشد که بخش عمده ای از نیازهای مهندسین شیمی را برطرف می کند. نرم افزار Aspen Plus محصول شرکت نرم افزاری AspenTech است که در یک مجموعه جامع و کامل تحت عنوان AspenOne ارائه شده است.

قابلیت های نرم افزار اسپن پلاس:

1. دقت و سرعت بالا در محاسبه پیچیده ترین مسائل فرآیندهای شیمیایی
2. پشتیبانی از اکثر فرآیندهای نفت، گاز، پتروشیمی، فرآیندهای الکترولیتی، دارویی و…
3. طراحی دقیق و پیشرفته تجهیزات فرآیندی همچون برج ها، راکتورها، مبدل های حرارتی و…
4. قابلیت شبیه سازی فرآیند های پلیمری
5. قابلیت شبیه سازی فرآیندهای مربوط به مواد جامد
6. امکان شبیه سازی تجهیزات و فرآیندهای غیر ایده آل
7. امکان شبیه سازی فرآیند به صورت پایا و دینامیک
8. امکان تغییر در شرایط و پارامترهای عملیاتی فرآیند و بهبود آن ها
9. امکان آنالیز و تحلیل پارامترهای مختلف فرآیند توسط نمودارهای مختلف و بهینه سازی آن پارامترها
10. امکان کد نویسی در تمامی قسمت های نرم افزار توسط زبان برنامه نویسی فرترن

2) HYSYS

از دیگر نرم افزار های پرقدرت این رشته میتوان به HYSYS  اشاره کرد.این نرم افزار جهت شبیه سازی سیستم های پالایشگاهی و پتروشیمی و سیستم های الکترولیتی و جامد استفاده می شود. نرم‌ افزار هایسیس از نرم افزارهای قدرتمند مهندسی شیمی به شمار می رود. این نرم افزار ساخت شرکت نرم‌ افزاری مشهور AspenTech می باشد که در زمینه شبیه سازی فرآیندهای پالایشگاهی، پتروشیمی، الکترولیتی و مواد جامد بسیار قدرتمند و دقیق می باشد. دقت بالای نرم افزار و قدرتمندی آن که ناشی از بسته های خواص مربوط به مواد مختلف می باشد، سبب شده است تا این نرم افزار مدل‌های بسیار واقعی را ارائه دهد. Hysys محاسبات طولانی و پیچیده مهندسی را در کمترین زمان و توسط دقیق ترین روش ها محاسبه نموده و در اختیار کاربر قرار می دهد.در ایران شرکت هایی که در زمینه صنایع نفت، گاز، پالایشگاه ها و پتروشیمی ها فعالیت دارند، بیشترین استفاده را از این نرم افزار دارند. به کمک نرم افزار هایسیس علاوه بر شبیه‌سازی واحدهای شیمیایی، می توان هریک از تجهیزات فرآیندها را نیز به صورت جداگانه شبیه سازی و بررسی نمود.

قابلیت‌ های نرم‌ افزار هایسیس:

1. انجام محاسبات طولانی و پیچیده در کمترین زمان
2. ایجاد مدل های جدید برای مقایسه با سایر سیستم ها
3. ترمودینامیک جامع
4. عملیات واحد جامع

3) COMSOL Multiphysics

نرم‌افزار کامسول مولتی‌فیزیکس یک مجموعه کامل شبیه‌سازی است که می‌تواند معادلات دیفرانسیل سیستم‌های غیر خطی را توسط مشتق‌های جزئی به روش اجزاء محدود (FEM) در فضاهای یک، دو و سه بعدی حل نماید. این نرم‌افزار می‌تواند در حضور چالش‌هایی نظیر میدان‌های الکترومغناطیسی، کشش، دینامیک سیالات و دینامیک گاز به خوبی راهگشا باشد. COMSOL همچنین فرصتی برای حل مشکل به عنوان یک فرمول ریاضی (در فرم معادلات) و فیزیکی (انتخاب مدل فیزیکی، به عنوان مثال مدل فرایند انتشار) را به کاربر می‌دهد.

1. طراحی و شبیه سازی پروژه های مهندسی برق، مکانیک، علوم زمین، شیمی، فیزیک، نجوم و کوانتوم
2. حل معادلات دیفرانسیل سیستم های غیر خطی را توسط مشتق های جزئی روش المان محدود در فضاهای یک، دو و سه بعدی
3. راهگشای خوبی در حضور چالش هایی نظیر میدان های الکترومغناطیسی، کشش، دینامیک سیالات و دینامیک گاز
4. امکان تعامل با نرم افزارهای مهندسی دیگر مانند Matlab و Catia

4) Espresso ELN

این نر م افزار به منظور مستندسازی فعالیت های آزمایشگاه شیمی به کار می رود وتمام گرایش های شیمی می توانند از آن استفاده کنند.همچنین دارای ویژگی هایی مانند ویرایشگر پروتکل قدرتمند، تشخیص بافت مصنوعی، جستجوی زیر ساختارها و به اشتراک گذاری داده های اختیاری و پشتیبان گیری از طریق سرور می باشد.

قابلیت های کلیدی نرم افزار Espresso ELN:

1. ویرایشگر قدرتمند ترکیبات شیمی
2. پشتیبانی از Undo/Redo
3. تهیه خروجی به صورت PDF
4. به اشتراک گذاری روند کاری با دیگر همکاران
5. جستجوی زیر ساختارها
6. آرشیو کردن اسناد آزمایشگاهی
7. پشتیبانی از اسناد و داده های مربوط به شیمی پپتید، شیمی آلی، شیمی آلی فلزی، شیمی پلیمر

5) PRO II

نرم افزاری قدرتمند برای طراحی و شبیه‌سازی سیستمهای پیشرفته پتروشیمی و تجزیه و تحلیل عملیاتی طیف گسترده‌ای از فرآیندهای شیمیایی در سیستم می‌باشد. این نرم افزار قادر به تعامل با نرم افزارهای دیگر شرکت AVEVA برای انجام تمام عملیات شبیه‌سازی سیستم، تحلیل فرآیندهای شیمیایی و انتقال حرارت در جریان سیالات و … به صورت موازی است و با استفاده از آن علاوه بر افزایش دقت در فرآیند طراحی و کاهش خطرات، در زمان و نیروی کار صرفه‌جویی بسیاری خواهید کرد.

نرم افزار AVEVA SimSci PRO/II که در نسخه‌های قبل توسط کمپانی Invensys و تحت عنوان Invensys SimSci-Esscor PRO/II ارائه می‌شد، گزینه‌ای ایده‌آل برای شبیه‌سازی، طراحی و ارزیابی دقیق انواع سیستمهای پالایش و ماشین‌آلات سنگین پتروشیمی، سیستمهای پردازش نفت و گاز، سیستمهای تقطیر، جداسازی، شکافت و پلیمریزاسیون مواد آلی، داروها و سوختها است و قادر به ارائه گزارشهای جامع، کامل و بخش به بخش با قابلیت مطالعه و بررسی آسان از روند اجرایی سیستمهای شبیه‌سازی شده است.

برخی از ویژگیهای نرم افزار AVEVA SimSci PRO/II عبارتند از:

1. شبیه‌سازی و تجزیه و تحلیل فرآیندهای شیمیایی نفت و گاز
2. بهبود در عملکرد سیستمهای Plant و رفع مشکلات موجود
3. دقت بسیار بالا در ارزیابی فرآیندهای شیمیایی و عیب‌یابی سیستم
4. محاسبه هزینه تمام شده سیستم با توجه به صدمات زیست محیطی
5. جداسازی نفت و گاز و دیگر مواد شیمیایی به روش تقطیر واکنشی
6. پیش‌بینی رخدادهای ترمودینامکی در روند کار سیستم
7. دارای کتابخانه گسترده‌ای از خواص شیمیایی مواد
8. تعامل و یکپارچگی کامل با دیگر نرم افزارهای شرکت AVEVA

 Accelrys Materials Studio 6.0 (6

یکی از بهترین نرم افزار های شبیه سازی و مدل سازی است. Accelrys Materials Studio یک محیط مدل سازی و شبیه سازی کامل است که به محققان علوم و شیمی مواد اجازه می دهد تا روابط ساختاری اتمی و مولکولی یک ماده و خواص و رفتار آن را پیش بینی و تحلیل کنند. با استفاده از Accelrys Materials Studio محققان در بسیاری از صنایع مهندسی مواد بهتری را در قسمت های مختلف از جمله داروها، کاتالیزورها، پلیمرها و کامپوزیتها، فلزات و آلیاژها، باتریها و سلولهای سوختی و سایر موارد مهندسی می کنند که دانشمندان و تیمهای تحقیقاتی مواد را قادر می سازد مواد جدید با کارایی بهتر و مقرون به صرفه تر نسبت به آزمایش های تک نفره تولید کنند و وظایف مدل سازی تکراری و یا خسته کننده را با ایجاد پروتکل های مدل سازی و شبیه سازی قابل استفاده مجدد تنظیم کنند و دانش و روش های تخصصی را به اشتراک بگذارند تا علوم محاسباتی در مرزهای سازمانی و جغرافیایی با یکدیگر سازگارتر شوند. Accelrys Materials Studio شامل یک محیط گرافیکی است که در آن محققان می توانند مدل های مولکولی، مواد کریستالی، سطوح، پلیمرها و ساختارهای بینابینی را ساخته و دستکاری و مشاهده کنند.

محیط گرافیکی Material Studio Visualizer توسط مجموعه کاملی از روشها و راه حل ها شامل کوانتوم،اتم،مدل آماری و غیره… که محققان را قادر به ارزیابی مواد در اندازه های مختلف و مقیاس های زمانی مختلف می کنند تکمیل میکند و همچنین شامل ابزارهایی برای ارزیابی ساختار کریستال ها و رشد کریستال ها میباشد که کمک به کنترل سختاری کریستا ها میکند. Accelrys Materials Studio با پلت فرم متن باز خود و مقیاس پذیری آگاهانه و علمی به وسیله  شرکت BIOVIA یکپارچه شده است و این ویژگی باعث شده است که این برنامه به عنوان یک برنامه با ارزش در مدل سازی و شبیه سازی مواد شناخته شود تا بتواند عملیات مدل سازی را به راحتی برای شما انجام دهد.

7) ChemCAD

کی از کاربرد های موثر کامپیوتر در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، شبیه سازی واحد های مختلف بوسیله نرم افزار های خاص است. این زمینه با توجه به جو رقابتی بازار های جهانی و نیز حرکت هایی که در زمینه افزایش بهره وری تولید، استفاده هرچه بهتر از منابع و کاهش هزینه ها مشاهده می شود، طی سال های اخیر رشد چشمگیری یافته است. CHEMCAD مجموعه ای قدرتمند و یکپارچه در زمینه شبیه ‌سازی فرآیند های شیمیایی، انجام آزمایش های شیمی، فرآیند های پتروشیمیایی و پالایشگاهی بوده و برای طراحی و تحلیل فرآیند‏ های شیمیایی در صنایعی مانند کشف ذخایر نفت و گاز، تولید و پالایش، فرآوری گاز، مواد اولیه و مواد شیمیایی خاص، مواد دارویی، سوخت ‏های زیستی و ساخت تجهیزات به کار می‌رود. این برنامه دارای کتابخانه ای عظیم از داده های شیمیایی، فرمول ها و روش ها، اجزای شیمیایی، داده‌های ترمودینامیک و واحد‏های عملیاتی است که همگی به روز و مطابق با استاندارد های جهانی است تا کاربر بتواند به راحتی و با اطمینان انواع فرآیندهای شیمیایی را در حالت های پایدار و پویا شبیه‌سازی کند.

قابلیت های کلیدی نرم افزار CHEMCAD:

1. قابلیت ارتباط با نرم افزارهای محساباتی مهندسی شیمی
2. دارای بانک اطلاعاتی شامل به روزترین تکنیک های مهندسی شیمی
3. دارای تجهیزات کامل در زمینه‌های مختلف علم شیمی
4. قابلیت جستجو و دسترسی آسان به قسمت های مختلف نرم افزار
5. مقایسه‌ اقتصادی فرآیند‏ها و انتخاب گزینه ایده‌آل
6. دارای واسط کاربری ساده با قابلیت سفارشی سازی بالا
7. برآورد توان مبدل‏های حرارتی
8. کنترل و تحلیل جریان و فشار در شبکه ‌‏های لوله‏‌کشی

8) Umberto NXT CO2

نرم افزار Umberto NXT CO2 جهت محاسبات تاثیرات کربنی روی محیط ،محاسبه میزان انتشار گازهای گلخانه ای وهمچنین مشاهده تاثیرات کربنی یک محصول براساس استاندارهای مختلف استفاده می شود.

قابلیت های کلیدی نرم افزار Umberto NXT CO2:

1. محاسبه میزان گازهای گلخانه ای تولید شده توسط یک محصول
2. کاهش تاثیرات مخربی هر محصول بر روی محیط زیست/آب و هوا در طول چرخه تولید و چرخه حیاتش
3. ابزار اندازه گیری Corporate Carbon Footprint (CCF)
4. ابزار اندازه گیری Product Carbon Footprint (PCF)
5. استفاده از دیتاست های پکپارچه برای کاهش هزینه و زمان تحقیقات
6. شامل مقادیر GHG برای مواد خام اولیه، انرژی و جایجایی

9) ChemBioOffice Ultra

ChemBioOffice Ultra نرم افزاری مفید برای طراحی  انواع ترکیبات شیمیایی ،طراحی ساختار مولکولی،پیش بینی شیفت های شیمیایی ، شبیه سازی به صورت دو بعدی وسه بعدی وجستجوی منابع تحقیقاتی و پژوهشی است.

قابلیت های نرم افزار ChemBioOffice:

1. طراحی انواع ساختارهای شیمیایی با قابلیت Copy to Past به دیگر محیط های نرم افزاری ویندوز مانند Word
2. نام گذاری به روش آیوپاک Structures to Name Convert
3. کشیدن شکل و ساختار مولکول از روی نام آن ها Insert name as Structures
4. اصلاح ساختارها و ابعاد مطابق استانداردهای ژورنالهای معتبر مثل JACS و ...
5. مشاهده نام ترکیب با دادن ساختار گسترده آن

10) IRPal

نرم افزاری سبک و کم حجم و در عین حال قدرتمند برای طیف سنجی IR یا همان مادون قرمز می باشد که برای آنالیز و تفسیر طیف‌های IR از ترکیبات آلی می تواند به شما کمک کند. کار کردن با این نرم افزار ساده و آسان است، تنها کافیست طیف IR را وارد نرم افزار کرده و نمایش تفسیر گروه های آلی موجود را مشاهده کنید. لازم است بدانید که این نرم افزار قابلیت وارد کردن دیتا را ندارد فقط می توانید پیکهای طیف خود را از طریق این نرم افزار شناسایی کنید. IRPal مکان پیک های مختلف را به همراه شدت آنها به شما داده و می توانید ماده را آنالیز کنید.

گزارش از شکوفه راشدی