計算機軟件技術在化工設計中的應用

王金蘋，左美蘭，閔 鑫

（山東凱泰科技股份有限公司，山東青島 266000）

隨著計算機軟件的熟練運用，使化工行業在技術水平和生產工藝上不斷提高，計算機軟件可以對化學實驗進行仿真模擬，綜合控制化工生產過程中的生產環境、儀器設備等因素，保證化工生產的設計方案具有科學性與有效性，促進化工行業快速發展。

1 計算機軟件技術的功能和化工設計的主要內容

1.1 計算機軟件技術的功能

在化工工程設計中應用計算機軟件技術能夠增強化工生產的便利性，化工工程的設計人員根據化工工藝制作拓撲圖，可以利用計算機軟件技術完成，并對設備和工藝方案進行記錄，保證化工設計的準確性。而計算機制圖軟件的種類較多，設計人員要根據工作的實際需要選擇軟件，對種類進行詳細劃分，例如，自動化設計中的輔助性軟件、車間管道設計中的輔助性軟件、施工設計中的CAD繪圖軟件。另外，現代化科學技術中的三維立體空間技術經常被廣泛使用，因此，在化工設計中，使用3D技術可以實現平面建模，對每個模塊在空間內可以進行物理交叉控制，保證比例尺寸的準確度和設計流程的合理性。并且利用3D技術可以對設計中的所有細節進行展示，有利于發現化工工藝中的問題，及時制定解決措施。

1.2 化工設計的主要內容

隨著現代化工企業的快速發展，化工工程設計和企業發展是密不可分的，化工工程設計可以模擬化工生產中的化學反應和化學工藝流程。化工設計主要包括工藝設計和工程設計兩方面內容。在工藝設計中，相關設計人員要從理論角度出發，仔細分析工業生產過程中發生的化學反應。例如，在對煤制乙醇工藝設計過程中，要充分考慮當地的氣候條件、煤炭資源種類、煤炭煉制爐等因素，及時解決設計過程中存在的問題，并且設計人員要嚴格遵循化學原理，根據生產環境、生產設備、生產條件設計工藝流程；在化工工藝設計考核后要進行工程設計，主要包含工藝線路、土建工程、儀器儀表控制系統、自動化設備系統等生產平臺的設計。

2 計算機軟件技術在化工設計中的具體應用

現階段，在化工工程設計中主要使用辦公軟件、繪圖軟件、建筑工程制圖軟件、3D功能軟件等四種計算機軟件類型。其中，辦公軟件可以分析備選設備和記錄方案；繪圖軟件可以表現出化工工藝的拓撲結構圖；建筑工程制圖軟件包括自動化設計輔助軟件、車間管道輔助設計軟件、CAD施工繪圖軟件；3D技術可以通過CAD軟件進行平面建模，保證化工設計的科學性與合理性。

2.1 文檔處理

在化工設計中使用辦公軟件可以對文檔和表格進行處理，除此之外，還有化工自控計算機輔助設計軟件、熱工專業和化工機械化運輸、石化自控計算機輔助設計軟件等，都要與辦公軟件進行有機結合。例如，在設置大型化工裝置管道時，因為設備、管道、管件材料的數量較多，因此設計人員對其進行統計時要加大辦公軟件的使用力度，可以減少工作量[1]。

2.2 輔助繪圖

隨著化工生產水平的不斷提高，化工設計的方案主要通過設計圖的方式展現出來，而化工設計圖不只針對化工生產流程工藝這一方面，還包括生產車間管道設計圖、自動化控制系統等，不僅要保證化工設計的完整性，還對化工設計繪圖方法有著較高的要求。目前，傳統的手工繪圖方法不符合化工生產需要，對于距離測量來說，易出現設計誤差，并且不能有效控制此種誤差，導致控制難度大，影響化工設計的有效性。

在化工生產過程中需要利用計算機繪圖軟件促進化工生產，而計算機軟件技術水平隨著時代的發展逐漸提高，而CAD是計算機軟件技術中最常見的一種技術，在化工設計中可以使用CAD軟件輔助繪圖，根據軟件具有的比例尺功能及等比放大功能對整個化工設計效果進行控制，通過三維立體的方式展現出來，帶給人們更加清晰直觀的視覺體驗，并且在不影響全局的基礎上調整設計細節，促進化工設計實現快速編輯和修改。

而CAD繪圖軟件利用計算機在設計領域最受歡迎的CAD軟件包，可以使用交互菜單、命令行等手段在操作系統支持的計算機及工作站上進行操作，使其符合化工設計的要求，減少設計人員的工作量，降低人工誤差，提升化工設計的綜合質量，并且在化工設計過程中具有功能性、便利性、經濟實用性等。在實際應用過程中，可以對設備、管道布置圖進行CAD設計，在對CAD設計時，要根據設備布置圖的比例確定圖紙的大小，將化工工程建筑的軸線、設備中心線、主體結構畫出，能夠將繪制設備標注出來。在管道布置圖設計過程中，要對管道支架、吊架進行建模，并且仔細檢查模型的設計，生成平立面圖和ISO圖等，減少安全隱患[2]。

2.3 數據處理

在化工設計過程中，數據處理也是影響化工設計質量的因素之一，主要由于化學原料具有不穩定性，不論是在模擬化學反應環節，還是在實際生產環節都會受不同因素影響，使每次的化學生產分析和模擬數據不能保持一致，并且原料成分、催化劑、壓力、環境溫度等因素會影響化學反應結果，使設計人員在化工設計中只能獲取數據的大概范圍。使用計算機軟件技術可以在模擬化學反應、化學流程、化學技術等過程中獲得準確的參數，實時監測化工原料、反應環境、容器、反應溫度、壓力等，將化工生產過程中涉及的因素控制在合理的范圍內，根據模擬數據確定準確的數據處理結果，能夠有效減少設計誤差，并且使當前數據庫的經驗數據得到有效利用，提升化工設計的綜合質量。

由于化工設計過程具有復雜性，在設計過程中存在較多的細節性問題，若這些細節問題處理不到位，則會影響化工設計的效果。因此，設計人員要提高細節處理的重視程度。例如，在進行數據處理過程中，數據處理會影響化工設計水平，而在原料的成分、環境溫度、運行壓力等方面獲得的數據只能保持在一定的范圍，使用計算機軟件技術可以對化學過程進行模擬，減少誤差，保證數據處理的準確性，提高化工設計的效果[3]。

2.4 反應預測

在化工設計過程中要對現實環境中的化學反應程度進行控制，提高化工設備的轉化率，增強化工實驗結果的真實性及有效性。實際上，化工實驗是一種預測性行為，除投資需要外，還可以利用計算機軟件技術對實驗流程進行模擬，預測化學反應，依據預測結果修改實驗方案，為化工生產提供準確的數據，保證實驗具有較強的可操作性，使化工設計的作用和價值得到充分發揮。

模擬實驗在化工設計過程中是極為重要的，可模擬化工生產仿真環境，有效控制生產過程中發生的化學反應。在過去的化工模擬實驗過程中，需要在模擬實驗室進行，耗費了大量的人力物力，而利用計算機軟件技術可以對實驗流程進行模擬，分析實驗結果，對化學實驗中的具體參數與化工生產設備的轉化率進行調整，可以減少化工生產企業的生產成本，增強模擬實驗的預測準確性與真實性，促進化工生產順利進行。

總而言之，計算機軟件技術應用在化工設計中，可以提高化工設計的水平。但是在設計過程中，設計人員要與實際情況相結合，加大計算機軟件技術的使用力度，保證化工工程的質量不受影響。

3 結語

在化工工程設計過程中應用計算機軟件技術，可以促進化工生產。利用計算機軟件可以模擬化工工程設計中化學反應過程，預測實驗中可能遇到的問題，解決化工工藝和化工流程中存在的問題，提高化工工程設計的質量。