計算機輔助設計在化工工藝中的作用

O 王莉君 周芳（山東宏達綠洲工程科技有限公司 山東泰安 271000）

計算機輔助設計在化工工藝中的作用

O 王莉君 周芳
（山東宏達綠洲工程科技有限公司 山東泰安 271000）

計算機輔助設計在化工工藝中發(fā)揮著重要作用，要把握好計算機輔助設計化工工藝的價值，積極探索計算機輔助設計的深入應用實踐，促進化工工藝的進步與革新。本文介紹了化工工藝設計與計算機輔助設計必要性，從三個方面入手探討了計算機輔助設計在化工工藝中的作用與應用實踐情況，希望能為計算機輔助設計作用的發(fā)揮提供支持。

計算機輔助設計；化工工藝中；作用

化工行業(yè)的飛速發(fā)展對化工工藝要求不斷提高，面臨新時期的諸多挑戰(zhàn)，計算機輔助設計的應用有助于解決從設計到工藝流程、工藝應用等環(huán)節(jié)的諸多問題，無論是輔助計算、模型設計還是工藝模擬、圖紙繪制等都離不開計算機的參與。目前化工工藝領域廣泛應用計算機輔助設計服務化工工藝研究與應用，這對于更好的提升工藝水平、優(yōu)化工藝流程、服務生產有重要價值。要準確掌握化工工藝特點及計算機輔助設計的應用價值，做好現(xiàn)代化工工藝的研究與應用實踐。下面對計算機輔助設計在化工工藝中的作用進行簡要探究。

一、化工工藝設計與計算機輔助設計必要性

1.化工工藝設計

化工工藝領域設計是關鍵核心，它關系到工藝圖紙的繪制與應用、工藝模型的建立、工藝流程的優(yōu)化與應用以及化工工藝的創(chuàng)新，對整個化工工藝都起著極為重要的主導作用。化工工藝設計離不開計算，通過結合工藝要求進行物料計算、能量計算、模型計算等，有助于準確控制原料消耗、生產工藝流程及工藝模型與管道的設計計算等，對于化工工藝至關重要。

2.計算機輔助設計應用必要性

化工工藝設計本身的獨特性決定了計算機輔助設計應用的必要性與價值。化工工藝計算本身涉及計算量復雜且龐大，涉及到諸多專業(yè)計算知識如多變量、非線性等，這一特性決定了計算機輔助設計應用的必要性；化工工藝設計一直以追求最佳設計參數(shù)或者工藝參數(shù)為目標，但由于工藝設計參數(shù)可查詢范圍較大、影響計算結果因素眾多，因此為提升工藝設計合理性與可靠性必須應用到計算機輔助設計；化工工藝設計的方案通常需要經(jīng)常反復比較、驗證、優(yōu)化，傳統(tǒng)工藝設計無法滿足要求的情況，計算機輔助設計的應用勢在必行，有助于提升設計質量與效率，降低工藝設計與優(yōu)化成本，這也決定了計算機輔助設計在化工工藝領域應用的價值與前景。

比如化工設計制圖軟件的應用可有效促進化工工藝的數(shù)字化管理與信息化管理，采用專門用于制作工程設計、工藝物料流程圖、管道和儀表圖的化工設計制圖軟件PIDCAD，PIDCAD基于AutoCAD平臺，融合多種繪圖標準與設計者繪圖習慣開發(fā)而成，制圖操作易上手且繪圖效率高。作為計算機輔助設計領域較常使用的典型軟件，PIDCAD軟件集成了多種化工標準圖例，可快速繪制各種化工設備圖紙，并賦予設備屬性，在提高繪圖效率的同時，也為企業(yè)工藝流程圖紙的數(shù)字化管理打下基礎。

圖一 化工工藝CAD的系統(tǒng)結構框圖

二、計算機輔助設計在化工工藝中的作用與應用實踐

1.化工工藝數(shù)據(jù)庫服務

計算機輔助技術在化工工藝領域的最典型應用就是數(shù)據(jù)庫，化工工藝涵蓋諸多數(shù)據(jù)參數(shù)或者化合物物性數(shù)據(jù)( 如分子量、凝固點等) ，這些原始數(shù)據(jù)是后期進行工藝生產與改進的基礎與關鍵，在化工領域占據(jù)著重要地位。現(xiàn)代化工企業(yè)生產中利用計算機輔助技術建立各類數(shù)據(jù)庫已經(jīng)成為主流，為化工領域生產、技術革新提供強有力支持，比如THEi建立天然染料數(shù)據(jù)庫、重慶化工行業(yè)建立專利數(shù)據(jù)庫平臺、煤化工建立煤化工水樣數(shù)據(jù)庫、化工流程制造業(yè)信息系統(tǒng)整體集成數(shù)據(jù)庫等，這些數(shù)據(jù)庫的建立成為了生產至關重要的基礎。

天然染料數(shù)據(jù)庫的建立為環(huán)保染料的設計提供了有力支持，方便業(yè)界進行專業(yè)數(shù)據(jù)查詢并推廣環(huán)保染料的設計與應用。化工專利數(shù)據(jù)庫平臺可節(jié)約研發(fā)時間和科研經(jīng)費，增強企業(yè)競爭力，數(shù)據(jù)庫涵蓋化工產業(yè)最新專利技術成果，以信息量大和專業(yè)化為特點，對石油化工、天然氣化工、精細化工、化工新材料產業(yè)的重點子產業(yè)、產品和工藝提供數(shù)據(jù)支持。煤化工水樣數(shù)據(jù)庫的建立有助于開發(fā)高效、經(jīng)濟、適用的污水處理技術與工藝，有利于形成設計規(guī)范和數(shù)據(jù)參考，有利于煤化工企業(yè)對全廠水系統(tǒng)進行集成分析、找出制約瓶頸、制定優(yōu)化方案并實施，尤其是隨著煤制油、煤制烯烴、煤制天然氣等大型煤化工項目的投產，專業(yè)水樣數(shù)據(jù)庫的建立可促進適用技術的開發(fā)，科學推進煤化工節(jié)水減排，對煤化工行業(yè)節(jié)能降耗環(huán)保目標的實現(xiàn)有戰(zhàn)略意義。

2.化工工藝三維數(shù)字化

計算機輔助設計可助力化工工藝實現(xiàn)三維數(shù)字化，通過優(yōu)化三維模型設計取得令人滿意的協(xié)同設計效果。比如應用Factory Design Suite設計軟件可有效地設計制造工藝布局，針對設備放置評估假設工廠布局方案，可依靠AutoCAD技能進行構建，使用自動化工作流加速設計，同步生成二維和三維布局，利用標準件庫加快設并直接在AutoCAD中分析材質流，優(yōu)化機械利用率和能耗，發(fā)布具有多個變量的資源，優(yōu)化布局以精益生產。

隨著計算機技術的發(fā)展，計算機在化工工藝領域中的應用方式不斷改變，與之配套的技術也在日漸完善，三維數(shù)字工廠設計軟件作為計算機輔助設計的重要成果之一，在石油化工工藝領域的應用得到迅速擴展。比如油田生產企業(yè)中超音速分離器最優(yōu)配套工藝這一工藝流程的三維建模，利用Factory Design Suite設計軟件可實現(xiàn)三維參數(shù)化設計模型圖，對超音速分離器最優(yōu)配套工藝流程進行建模，建立以超音速分離器為模型的超音速分離器最優(yōu)配套工藝的三維模型。該三維模型能讓設計者直觀地對超音速分離器可能影響凝液產量的因素進行討論和調節(jié)，并在模型建立階段形成的工程數(shù)據(jù)框架基礎上，方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與集成。工藝三維模型的成功建立結合生產實際可有效應用，方便創(chuàng)新建立包括工藝管道、設備、工藝流程等三維參數(shù)化工廠設計模型。三維模型與動畫可與原有二維圖形相互關聯(lián)，三維模型能轉化為二維工程圖，對二維工程圖的修改也能在三維模型中體現(xiàn)，為建立數(shù)字化工廠、搭建完整的數(shù)據(jù)平臺積累經(jīng)驗。除此之外，石油化工領域還自主設計了包括乙二醇再生系統(tǒng)等在內的多個三維模型，應用于流程培訓和施工指導等方面，為石油化工工藝的進步、優(yōu)化與應用提供支持。

3.化工工藝流程設計

為滿足化工工藝設計和化工市場快速增長需求，計算機輔助設計必須著力與化工工藝流程設計進行優(yōu)化，借助技術優(yōu)化服務化工領域生產與工藝革新。比如工藝流程圖設計軟件AutoCAD P&ID，它是一款基于AutoCAD平臺用于創(chuàng)建、修改、管理管道和工藝流程圖的設計軟件產品，其建立在AutoCAD平臺上，兼具其直觀的界面以及工藝流程標準功能，能夠極大地提升項目團隊的生產效率，保證信息共享的協(xié)調性和準確性，通過協(xié)調設計中管道、儀表、設備、建筑和基礎設施等各個環(huán)節(jié)，化工領域各個行業(yè)可在實際動工之前體驗生產流程和設施的全部細節(jié)，從而優(yōu)化工藝流程。

AutoCAD P&ID在化工領域得到了廣泛應用，在全球工廠及工藝流程圖設計中得到了廣泛應用，比如美國基伊埃工藝技術公司借助該軟件改善流程工廠的外觀、規(guī)模和運營效率；北歐高純度化工精煉和加工領域一直處于全球領先地位的索恩本公司團隊僅僅通過一天的短期培訓，就將創(chuàng)建工藝流程設計圖的時間縮短了25%。計算機輔助設計在化工工藝流程的應用可為使用者提供優(yōu)秀的技術服務和精深專業(yè)技術，為化工工藝流程設計中提高整體生產力、集中分享項目信息和數(shù)據(jù)、加快項目周期等提供有力支持，除此之外AutoCAD Electrical、Autodesk Navisworks Manage等軟件的應用也為進一步優(yōu)化化工工藝流程提供了強有力支持。

三、結束語

綜上所述，計算機輔助設計在化工工藝設計中發(fā)揮著重要作用，在減輕設計負擔、提升設計效率與質量的基礎上為完善、優(yōu)化工藝設計提供強有力支持，有助于進一步促進化工工藝領域的工藝進步與創(chuàng)新，最大限度的發(fā)揮計算機輔助設計的作用與價值，為現(xiàn)代化工工藝進步革新服務。

[1]孫卓.化工工藝計算機輔助設計[J].工業(yè)B,2015(10):65-65.

[2]劉俊峰.計算機輔助設計在壓力容器制造工藝中的應用探討[J].化工管理,2015(24):172-172.

[3]李素娜,肖尚發(fā),高禮芳,等.計算機輔助設計在化工設計方面的應用[J].化工管理,2015(21):178-178.

[4]方萬漂,鄭京連,周建武,等.計算機輔助設計（CAD）在雙螺桿擠出機工藝設定的發(fā)展及應用[J].塑料工業(yè),2015(10):48-50.

[5]趙葉.淺談計算機軟件技術在化工工程設計中的應用[J].化工管理,2015(30):206-206.

[6]曹琨.計算機輔助橡塑工藝設計系統(tǒng)的優(yōu)化研究[J].電腦與信息技術,2016(1):44-47.

The Function of Computer Aided Design in Chemical Process

Wang Lijun Zhou fang
（Shandong Hongda Oasis Engineering Technology co., LTD,Shandong Taian, 271000）

Computer aided design plays an important role in chemical process, we should grasp the value of computer aided design chemical process, explore the further application of computer aided design practice, pr omote the progress and innovation of chemical process.This paper introduces the necessity of chemical process design and computer aided design from three aspects to discuss the role and application practice of computer aided design in chemical process in order to provide support for the function exertive of computer aided design.

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TQ

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