計算機操作在化工工藝中的作用

張春迎

（天津渤海職業技術學院，天津300302）

1 計算機應用在工藝設計中的必要性

由于化工工藝自身所特有的屬性決定了計算機設計在其應用中的價值。化工工藝自身涉及到的計算量是一個龐大且十分繁雜的過程，其中包含了大量專業知識方面的計算，例如：非線性，多變量等內容，化工工藝以上的特殊性決定了計算機設計融入到工藝設計領域的重要性：化工工藝的設計一直都以最優秀的設計參數為追求目標，“但由于工藝設計參數可查詢范圍較大，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”[1]在化工以往的設計方案中大多需要經過反復的對比、實驗、論證以及優化等，當傳統的化工工藝設計無法滿足現代需求時，計算機應用設計便顯示出了優勢，不僅能加快設計效率，而且能更好的提升設計質量，降低傳統的設計成本。這也體現了計算機應用設計在化工工藝設計領域的重要性和實用性。

2 計算機輔助設計的應用

在化工工藝領域，其最關鍵的“靈魂”，便是設計。它決定了工藝圖紙的繪制，工藝流程的優化與創新，以及工藝模型的建立，對整個工藝起著重要作用。而化工工藝本身就存在著大量的計算，從最簡單，最普遍的物料計算，到模型、能量的計算等等。使用計算機輔助設計，可以減少不必要的原料消耗，可以更加清楚的把握生產工藝的流程及其模型等，對于化工工藝的研發與生產具有重要價值。

將計算機輔助設計與化工工藝相結合，并非一時興起的聯想，化工工藝本身就涉及大量復雜的計算，也涉及到了大量的專業知識的運算，這些化工工藝所具有的特點，決定了其與計算機輔助設計之間密不可分的關系。其一，在化工工藝中，工藝參數一直是我們所追求的目標，而在工藝設計中，影響計算結果的因素諸多，所以為了更加接近這個目標，我們需要應用到計算機輔助設計。其二，其設計方案是需要不斷的實驗，修改，優化的，而傳統的工藝設計方案，在此過程中消耗比較大，效率比較慢，所以用計算機輔助設計代替傳統的工藝設計，是當前的一大趨向，有遠大，可觀的前景。

化工工藝設計需要一定的空間想象力，而傳統的化工工藝設計圖，多為二維的平面圖，局部的透視圖及剖面圖，理解比較困難，因此，我們缺乏對事物整體的全面認識及缺點的分析及優化。“但是利用計算機輔助設計的運動分析模塊，可以進一步對所設計的產品進行分析，完善其性能，使設計圖如成品一樣生動形象”[2]。

在化工工藝設計中，使用最基礎的便是Auto－CAD，而在其基礎上，發展衍生出了PIDCAD，是由設計師的使用習慣和多種繪圖標準相融合而形成的，使操作更加簡單便利，且提高了繪圖的標準與效率。PIDCAD作為最經典的繪圖軟件，擁有化工工藝設計所需的多種應用頻率較高的標準圖例，可以滿足設計師快速繪制諸多化工設備圖紙的需求，為化工工藝流程的數字化標準化做鋪墊。

3 化工工藝數據庫

計算機輔助設計應用于化工工藝領域，最重要的便是數據庫，數據參數、化合物物性的數據是化工工藝的基礎，而化工工藝的生產與改進需要這些數據作為基礎，在其基礎上進行改進與優化。“如化工設備，其設備的特點一是大型化，二是樣式繁多”[3]。化工設備雖然種類繁多且雜，但其設備都是由最基礎的零部件組成的，而每種零部件在使用中變化并不大，所以建立用于化工設備的數據庫，可以很大程度的提高工作效率。

在現代化工廠中，計算機輔助設計已經成為發展的主要研攻方向，而數據庫的建立又是計算機輔助技術的重要組成部分。除了化工設備，我國的很多地方，在諸多化工生產領域里也都應用了數據庫，這些數據庫的建立使化工領域的生產流程，更加數字化，系統化，為實現“中國制造2020”打下堅實的基礎！

4 化工工藝流程

AutoCAD是一款最為基礎的設計軟件，在其基礎上也衍生了多種設計軟件，而AutoCAD P & ID則是一款以它為基礎的設計軟件。“AutoCAD P & ID是一款工藝流程圖設計軟件，其主要用于創建管道，修改管道，管理管道及工藝流程圖的設計”[4]，可以更加直觀的觀察管道的內部，提高工藝流程的標準，從而提高生產的效率。獲得更加準確的信息，可以更好的協調管道，設備，與儀表之間的數據關系，做到在實踐之前，切實的體驗生產流程，找到其中存在的不足，對其進行修改，調試，從而達到優化生產流程的目的，減少不必要的浪費。

AutoCADP & ID在化工領域的應用，造福了全球的化工工廠。如在化工領域一直位于世界前列的北歐的索恩本公司，經過一天的專業培訓，就把創建工藝流程圖設計圖的效率提高了25%。對于化工領域世界的“領頭羊”都有如此明顯的進步，可想而知計算機輔助技術與化工工藝結合的重要性。除AutoCADP & ID技術，AUTODESK，MANAGE等都為進一步優化化工工藝流程，提供了技術支持！

5 化工工藝的三維空間立體化

計算機輔助設計將化工工藝的實體，通過計算機虛構為可用肉眼看到的三維立體圖形，當然，人們也可以通過計算機將二維很難展示的立體圖形做成模型。“通過AutoCAD構建設計方案，虛構其工作效果，評估其運行方案，實現工作的自動化，真實化”[5]。傳統的三維建模，是根據二維圖，由一個平面衍生而來的，運用數據庫中的零部件組裝設備，還可以通過組裝出的三維物體，最終在計算機上生成一個二維平面圖形，及其剖面圖，可以在三維視圖的任何部位選取。除此之外還可以進行動畫演示，這樣可以使工作人員對生產流程更加一目了然，更方便其優化生產流程。

隨著計算機應用技術的不斷普及及發展，計算機輔助技術在化工工藝中的應用方式也在不斷的提升，當然，與其配套的技術，設備也在日益完善、發展。三維數字工廠設計軟件就是其中的重要代表之一，其在石油化工領域得到了迅速的發展及推廣。在油田生產中，利用factory design suite軟件設計，對超音速分離器配套工藝進行三維建模，該三維建模可以更加直觀的看出干擾超音速分離器的因素，并對其進行調節，分析和討論等。可以更方便的進行數據的集成與共享。化工工藝三維模型的建立，可以實時與生產實際相結合，創新創立化工管道、設備、三維立體工廠模型。為化工工藝的發展提供了不竭動力!

計算機輔助設計與化工工藝相結合，可以促進化工生產的進步與創新，為化工工藝的改革升級起到導向作用。從而提升化工工藝的質量，減少化工原料的浪費，提高化工生產的效率。計算機輔助技術為化工工藝的下一步創新，打下堅實的基礎。兩者的創新結合為實現“中國制造2020”的目標添力!