计算机在化工生产过程中的总体性

摘 要：21世纪是信息世纪,也是计算机世纪,将计算机技术应用于化工领域,能够加快促进化工行业的发展.作为国民经济支柱产业之一的化工行业,在人们日常生活中占据着重要位置.伴随科学技术的发展,化学计算的难度日益加大,借助计算机能够更好解决结构化学与物理化学中存在的诸多问题.现代化工企业中,许多化工过程的人工控制度较难,迫切需要高自动化化工设备和工艺以及可靠性更高的控制系统,借助计算机能够成功实现高度自动化控制.利用计算机模拟技术可部分替代实际化学和化工实验,能够有效降低研究成本并减少风险.

关 键 词 ：计算机技术；化工生产；设计；流程；研究

计算机是20世纪人类最伟大的发明之一,经过半个多世纪的发展,计算机全方位影响着现代人类生活,作为国民经济支柱产业之一的化工行业,对于计算机的需求也越来越迫切,计算机在化工行业的发展中扮演着不可或缺的重要角色,占据着越来越重要的地位.化学学科中复杂计算对于强大计算能力的依赖性,庞大化学信息量对于存储和整理能力的高要求性,化工过程对于自动化的高需求性,都使得现代化学工作者们须较好的掌握现代计算机技术（尤其是在化学中的特殊应用技术）,从而更好的解决化工领域问题.我们知道,随着科学技术的迅猛发展,计算机技术的应用范围设计到化工生产的各个方面,这种技术的应用可以在化工产品生产之前,很容易的对产品生产过程以及产品的生产工艺进行分析、优化,从而在提高产品质量的同时也提高了产品的生产效率.因此对计算机技术在化工生产过程中的总体性研究具有十分重要的意义.

一、计算机在化工生产前的设计研究

化工设计在化工生产中占据极其重要的位置,是化工企业的立足之本.伴随计算机技术的飞速发展,它在化工设计中的应用由最初的局部辅助发展到如今的全面辅助,在化工设计中扮演着越来越重要的角色.在化工设计中,从分子结构推测物质的性质,工艺过程的设计、分析、绘图,均可通过计算机来完成,即计算机在化工生产前设计中的应用可主要概括为：绘图与模拟计算.借助于计算机技术,人们不光能够进行绘图、工艺路线设计、设备计算等工作,还能完成对环境、经济和社会效益的评估,因而化工设计又是一项系统工程.

随着社会竞争的日益激烈化,对于现代化的化工设计技术人员们也提出了更高的技术要求,在掌握一些基本的计算机操作知识的基础上,需要很好的掌握一些相关的化工专业计算机工具,更为快速的处理化学反应方程式和结构式,更为准确的处理实验数据,更为便捷的进行计算机控制、设计,从而更好的为化工设计怎么写作.

(一)计算机辅助制图

制图是计算机科学中的重要分支之一,在工程设计中用计算机制图常称为计算机辅助设计,简称CAD （Computer aided design）.计算机辅助制图设计CAD技术在化工行业的应用起步较早,当前化工设计中使用最多的为通用图形软件AutoCAD系统,可以代替图板和计算器并依照相应制图标准来完成化工机器图、化工设备图、工艺流程图等的绘制.

传统的纸质图纸设计存在改动麻烦且只能进行二维空间上的绘画的不足,利用计算机辅助制图（CAD）就能有效弥补这方面的缺陷.不仅能够方便快捷的绘图和编辑与修改,显著提高设计质量；而且将图纸拓展至三维空间,减低遗漏、片面等绘图错误,缩短设计周期,加快工程建设进度,最终节省工程投资,节约成本.

(二)化工模拟设计

模拟设计的主要工作内容是通过数学模型将一个以许多单元过程所组成的化工流程准确表现出来,应用化工模拟设计能显著提高化工设计的品质与效率.

在实际的化工生产中,化学实验和化学反应测试非常重要,但由于存在一定程度上的不可预知性,需要我们逐一的去尝试,将会消耗巨大的人力、物力与时间,不利于化工生产的进行.而化工过程涉及到的模拟包含结构分子模拟或微观过程以及研究宏观过程的流程模拟,根据反应物的性质,矫正副反应系数,通过化工模拟设计（即通过计算机的数据模拟）准确且快速的预测化学分析条件,能在节约时间的同时大幅提高生产效率,为企业的发展奠定良好的基础.如今Aspen plus和ProII等不但能够进行物料与热量衡算,还可以进行单元过程计算与设计方案的优选或优化,在制药、石油炼化、化学工程等过程设计领域中获得广泛应用[49].

二、计算机在化工流程工业上的应用

自20世纪50年代计算机技术开始应用于化工流程工业后,流程工业的发展日新月异.进入21世纪后,伴随生产装置的大型化和生产过程的的连续化,计算机在流程工业的发展中扮演着重要的角色,而企业的自动化与信息化更是成为现代化企业迅速成长和壮大的必要条件.为了能更安全、高效、优质和低耗的生产,实现现代企业在运行、控制和管理上的最优化,提高企业的市场竞争力,将计算机技术广泛应用于化工流程工业十分有必要.

随着化工流程工业生产的大型化和复杂化的发展趋势,建立流程工业的自动化控制系统,能够正确指导生产操作、保证生产安全和产品的质量与数量,从而有效避免安全隐患和化工生产上人力、物力的浪费.

当前,我国化工行业中小型企业居多,普遍存在工艺落后、控制手段差、长周期运行稳定性差等不足.由于其生产过程控制以单回路控制为主,因此利用计算机控制技术对现有的化工产业进行改造刻不容缓..在化工流程中采用计算机控制系统能够实时控制生产过程、监控参数和处理复杂数据,推进化工流程工业的大型化、自动化和信息化发展.

现代企业的流程工业自动化主要是指将一些自动化装置配备于工艺设备上,使生产能够按照要求自动替代或者部分替代操作人员的直接劳动,即通过自动化装置来管理生产过程或设备,保证生产的正常运行和生产过程工艺参数的稳定性.流程生产自动化的重要环节是工艺参数控制,其内容包括对工艺参数的显示、检测、控制、记录和报警等等.计算机控制系统具有能实时控制生产过程、控制过程复杂、监控参数多、数据变化快、数据处理及存储量大等特点

三、 计算机仿真技术在化工生产中的应用研究

作为一款具有开放性、可扩充性的数据处理和分析软件,MATLAB在动态系统仿真领域得到广泛应用.而在MATLAB下的SIMULINK拥有非常丰富的模型库,在进行复杂系统研究时,SIMULINK能够利用S-函数创建特殊的模型元件从而来描述一些特殊的环节,为化工生产提供更加有力的保障.

仿真指的是运用计算机系统模型对真实系统或系统的本质和规律进行研究、分析和实验的方法.仿真技术将化工生产过程中真实的情况,例如化工生产过程中的管道、阀门、调节器及分析仪器等化工仪器设备真实的再现,从而有效的提升了科学研究工作者们对产品实际生产过程的把控,从而更好的提升了化工产品的质量以及化工生产过程中的效率.

计算机化工仿真在化工中的应用能更好的让科学研究者们认识到化工产品生产的实际,从而更好的预测化工产品生产过程中可能遇到的问题,以便提前将可能出现的问题进行解决,更好的提高化工厂的积极效益.例如,利用计算机化工原理仿真操作系统,通过动态数学模型进行模拟实验现象,通过互动动画模拟现场的真实操作,产生和真实实验一样的操作结果.还可以在化工生产实习环节中学生通过计算仿真系统的上机操作,可以了解工厂工艺流程,从而进一步学习和掌握化工过程系统的操作原理,加强工艺工程意识,锻炼分析问题和解决问题的能力.

总之,运用计算机技术,化工工作者们能够更高效率、更高质量的进行化工生产,并在进行化工生产之前利用计算机技术对生产过程进行设计,从而有效的避免了化工生产过程中出现的弊端.随着化工行业的发展,对于化工计算机应用技术的要求将越来越高,计算机技术在化工行业所占据的地位将会越来越重要,计算机在化工应用领域将会有更为广阔的发展空间,有待化工工作者们不断挖掘和加强.