Kemijski proces je svaka laboratorijska ili industrijska aktivnost u kojoj proizvodi kemijski reagiraju jedni s drugima kako bi nastali novi proizvodi. Reakcije mijenjaju strukturu molekula proizvoda, umjesto da ih dodaju zajedno u procesu miješanja. Smjese mogu nastati iz ovih aktivnosti, ali je došlo do kemijske promjene u jednom ili više reagiranih materijala.
Dizajni procesa često uključuju izgradnju većih molekula od manjih molekula koje se nalaze u sirovinama. Neke reakcije mogu razbiti veće molekule i preurediti ih na različite načine kako bi se proizveo konačni proizvod. Višestruke reakcije mogu biti potrebne da bi se proizvela željena molekula, a mogu uključivati dodatne sirovine ili promjene temperature ili tlaka koje uzrokuju nastanak različitih proizvoda. Proces može biti jedan korak reakcije ili industrijska operacija koja stvara gotove kemijske proizvode u velikim razmjerima.
Kemikalije se najprije proizvode u laboratorijskoj opremi, kako za potvrdu potrebnih koraka, tako i za fino podešavanje reakcijskih temperatura i tlakova koji su često potrebni za odvijanje reakcija. Mnogi industrijski kemijski procesi odvijaju se pri visokim temperaturama i/ili tlakovima, ali rjeđe se reakcije mogu odvijati pri vrlo niskim tlakovima ili u vakuumu, ili pri vrlo niskim temperaturama.
Katalizatori se mogu koristiti za pomoć kemijskoj reakciji pri dizajniranju kemijskog procesa. To su proizvodi koji ubrzavaju ili ubrzavaju reakciju, čine više željenog konačnog proizvoda u odnosu na druge nusproizvode ili u nekim slučajevima dopuštaju da se reakcije odvijaju na nižim temperaturama ili pritiscima kako bi se smanjili troškovi. Visokotlačne ili temperaturne reakcijske posude mogu biti skupe za proizvodnju, pa katalizator može biti važan pri projektiranju kemijskih postrojenja.
Testiranje u pilot postrojenju ili u malim operacijama može biti sljedeći korak u dizajnu procesa. Reakcijska vremena, temperature i tlakovi moraju se pregledati i optimizirati kako bi se proizvele ispravne kemikalije i smanjili otpadni materijali. Proizvodi se moraju odvojiti i pročistiti u dodatnim koracima, a mogu biti potrebne dodatne reakcije prije nego što se dobije konačni proizvod. Potrebno je utvrditi otpadne materijale i pronaći načine za njihovo neutraliziranje ili odlaganje kako bi se problemi okoliša sveli na najmanju moguću mjeru. Ispitivanje pilot postrojenja je važno jer neka laboratorijska ispitivanja ne rade ispravno kada se izvode u većoj opremi, a prije nego što se izgradi postrojenje u punom opsegu, mogu biti potrebne promjene u dizajnu.
Puni industrijski kemijski proces može potrajati godinama za izgradnju uz velike troškove, stoga se vodi računa o provjeravanju svih zahtjeva opreme i kontrole procesa prije početka izgradnje. Kemijska postrojenja zahtijevaju opskrbu sirovinama vlakom ili kamionom, korištenjem spremnika za tekućine, cilindara ili visokotlačnih posuda za plinove, te skladišnog prostora za vreće ili bubnjeve. Reakcijski spremnici ili tornjevi potrebni su za proizvodnju sirovih ili nepročišćenih gotovih proizvoda, a svi cjevovodi, električna i instrumentacija moraju biti projektirani tako da povezuju sve dijelove procesa. Dizajn kemijskih procesa uključuje metode odvajanja i recikliranja neiskorištenih sirovina natrag u prednji dio procesa kako bi se smanjili otpad i operativni troškovi.
Kada su gotovi proizvodi pročišćeni i odvojeni od toka kemijskog procesa, može biti potrebno skladištenje dok se ne isporuče kupcima. To može uključivati dodatne spremnike za tekućine, cilindre za plinove i skladište za bačve ili vrećice, a neki proizvodi mogu imati specifične temperature ili uvjete skladištenja kako bi se održala kvaliteta i izbjegli sigurnosni problemi. Proizvođač može imati na raspolaganju kamione ili cisterne za otpremu rasutih količina kupcima, a te flote mogu biti u vlasništvu ili u najmu.
Svaka reakcija u kemijskom procesu je jedan korak, a mnoge se mogu kombinirati u složeni lanac događaja koji se naziva kemijsko postrojenje. Inženjeri kemijskih procesa i projektanti postrojenja pažljivo razmatraju interakciju svih koraka kako bi stvorili učinkovit rad. Kvaliteta proizvoda, energetska učinkovitost i smanjenje otpada pomno se razmatraju u dizajnu procesa i ključni su za proizvodnju profitabilne kemijske operacije.