计算机操作在化工工艺中的作用

张春迎

（天津渤海职业技术学院，天津300302）

1 计算机应用在工艺设计中的必要性

由于化工工艺自身所特有的属性决定了计算机设计在其应用中的价值。化工工艺自身涉及到的计算量是一个庞大且十分繁杂的过程，其中包含了大量专业知识方面的计算，例如：非线性，多变量等内容，化工工艺以上的特殊性决定了计算机设计融入到工艺设计领域的重要性：化工工艺的设计一直都以最优秀的设计参数为追求目标，“但由于工艺设计参数可查询范围较大，影响计算结果因素众多，因此为提升工艺设计合理性与可靠性必须应用到计算机辅助设计”[1]在化工以往的设计方案中大多需要经过反复的对比、实验、论证以及优化等，当传统的化工工艺设计无法满足现代需求时，计算机应用设计便显示出了优势，不仅能加快设计效率，而且能更好的提升设计质量，降低传统的设计成本。这也体现了计算机应用设计在化工工艺设计领域的重要性和实用性。

2 计算机辅助设计的应用

在化工工艺领域，其最关键的“灵魂”，便是设计。它决定了工艺图纸的绘制，工艺流程的优化与创新，以及工艺模型的建立，对整个工艺起着重要作用。而化工工艺本身就存在着大量的计算，从最简单，最普遍的物料计算，到模型、能量的计算等等。使用计算机辅助设计，可以减少不必要的原料消耗，可以更加清楚的把握生产工艺的流程及其模型等，对于化工工艺的研发与生产具有重要价值。

将计算机辅助设计与化工工艺相结合，并非一时兴起的联想，化工工艺本身就涉及大量复杂的计算，也涉及到了大量的专业知识的运算，这些化工工艺所具有的特点，决定了其与计算机辅助设计之间密不可分的关系。其一，在化工工艺中，工艺参数一直是我们所追求的目标，而在工艺设计中，影响计算结果的因素诸多，所以为了更加接近这个目标，我们需要应用到计算机辅助设计。其二，其设计方案是需要不断的实验，修改，优化的，而传统的工艺设计方案，在此过程中消耗比较大，效率比较慢，所以用计算机辅助设计代替传统的工艺设计，是当前的一大趋向，有远大，可观的前景。

化工工艺设计需要一定的空间想象力，而传统的化工工艺设计图，多为二维的平面图，局部的透视图及剖面图，理解比较困难，因此，我们缺乏对事物整体的全面认识及缺点的分析及优化。“但是利用计算机辅助设计的运动分析模块，可以进一步对所设计的产品进行分析，完善其性能，使设计图如成品一样生动形象”[2]。

在化工工艺设计中，使用最基础的便是Auto－CAD，而在其基础上，发展衍生出了PIDCAD，是由设计师的使用习惯和多种绘图标准相融合而形成的，使操作更加简单便利，且提高了绘图的标准与效率。PIDCAD作为最经典的绘图软件，拥有化工工艺设计所需的多种应用频率较高的标准图例，可以满足设计师快速绘制诸多化工设备图纸的需求，为化工工艺流程的数字化标准化做铺垫。

3 化工工艺数据库

计算机辅助设计应用于化工工艺领域，最重要的便是数据库，数据参数、化合物物性的数据是化工工艺的基础，而化工工艺的生产与改进需要这些数据作为基础，在其基础上进行改进与优化。“如化工设备，其设备的特点一是大型化，二是样式繁多”[3]。化工设备虽然种类繁多且杂，但其设备都是由最基础的零部件组成的，而每种零部件在使用中变化并不大，所以建立用于化工设备的数据库，可以很大程度的提高工作效率。

在现代化工厂中，计算机辅助设计已经成为发展的主要研攻方向，而数据库的建立又是计算机辅助技术的重要组成部分。除了化工设备，我国的很多地方，在诸多化工生产领域里也都应用了数据库，这些数据库的建立使化工领域的生产流程，更加数字化，系统化，为实现“中国制造2020”打下坚实的基础！

4 化工工艺流程

AutoCAD是一款最为基础的设计软件，在其基础上也衍生了多种设计软件，而AutoCAD P & ID则是一款以它为基础的设计软件。“AutoCAD P & ID是一款工艺流程图设计软件，其主要用于创建管道，修改管道，管理管道及工艺流程图的设计”[4]，可以更加直观的观察管道的内部，提高工艺流程的标准，从而提高生产的效率。获得更加准确的信息，可以更好的协调管道，设备，与仪表之间的数据关系，做到在实践之前，切实的体验生产流程，找到其中存在的不足，对其进行修改，调试，从而达到优化生产流程的目的，减少不必要的浪费。

AutoCADP & ID在化工领域的应用，造福了全球的化工工厂。如在化工领域一直位于世界前列的北欧的索恩本公司，经过一天的专业培训，就把创建工艺流程图设计图的效率提高了25%。对于化工领域世界的“领头羊”都有如此明显的进步，可想而知计算机辅助技术与化工工艺结合的重要性。除AutoCADP & ID技术，AUTODESK，MANAGE等都为进一步优化化工工艺流程，提供了技术支持！

5 化工工艺的三维空间立体化

计算机辅助设计将化工工艺的实体，通过计算机虚构为可用肉眼看到的三维立体图形，当然，人们也可以通过计算机将二维很难展示的立体图形做成模型。“通过AutoCAD构建设计方案，虚构其工作效果，评估其运行方案，实现工作的自动化，真实化”[5]。传统的三维建模，是根据二维图，由一个平面衍生而来的，运用数据库中的零部件组装设备，还可以通过组装出的三维物体，最终在计算机上生成一个二维平面图形，及其剖面图，可以在三维视图的任何部位选取。除此之外还可以进行动画演示，这样可以使工作人员对生产流程更加一目了然，更方便其优化生产流程。

随着计算机应用技术的不断普及及发展，计算机辅助技术在化工工艺中的应用方式也在不断的提升，当然，与其配套的技术，设备也在日益完善、发展。三维数字工厂设计软件就是其中的重要代表之一，其在石油化工领域得到了迅速的发展及推广。在油田生产中，利用factory design suite软件设计，对超音速分离器配套工艺进行三维建模，该三维建模可以更加直观的看出干扰超音速分离器的因素，并对其进行调节，分析和讨论等。可以更方便的进行数据的集成与共享。化工工艺三维模型的建立，可以实时与生产实际相结合，创新创立化工管道、设备、三维立体工厂模型。为化工工艺的发展提供了不竭动力!

计算机辅助设计与化工工艺相结合，可以促进化工生产的进步与创新，为化工工艺的改革升级起到导向作用。从而提升化工工艺的质量，减少化工原料的浪费，提高化工生产的效率。计算机辅助技术为化工工艺的下一步创新，打下坚实的基础。两者的创新结合为实现“中国制造2020”的目标添力!