淺談計算機軟件技術在化工工程設計中的應用

趙葉（中國昆侖工程公司，北京 100037）

淺談計算機軟件技術在化工工程設計中的應用

趙葉（中國昆侖工程公司，北京 100037）

隨著我國現(xiàn)代工業(yè)體系的不斷發(fā)展，化工企業(yè)在生產(chǎn)前會通過技術手段對化學反應、化學工藝、化工設備等進行實驗模擬，從而獲取更加科學的生產(chǎn)流程，這一系列的實驗過程就是化工工程設計內(nèi)容。而計算機軟件技術的興起和滲透為化工工程設計提供了更加便利的條件，實現(xiàn)了全局輔助和工藝流程優(yōu)化。本文以下針對這一技術的應用展開研究，并提出科學的、具體的應用建議。

化工技術；化工工程；工程設計；軟件技術

我國針對化工工程設計與計算機軟件技術的結合研究起源于上世紀60年代，近年來，隨著計算機技術的不斷發(fā)展以及軟件技術的不斷革新，在現(xiàn)代化工工程設計中所占的比重也越來越大；從局部輔助到全面輔助，計算機軟件技術可以模擬、計算和繪圖，將化工工程整個體系從分子結構到物理性質(zhì)的整體工藝給予表現(xiàn)，對我國的化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的推動作用。

1 化工工程設計概述

一般來說，化工工程設計與化工企業(yè)發(fā)展存在相輔相成的關系。通過化工設計手段，來模擬一種化學反應或化學工藝流程，并進一步檢驗其實現(xiàn)的可行性，最終根據(jù)化工工程的實現(xiàn)情況設計廠區(qū)、構建設備、投資生產(chǎn)；因此也可以說，化工工程設計是化工企業(yè)建設的先決條件，其核心包括兩個方面，第一是工藝設計，第二是工程設計。

第一，工藝設計。對于一個全新的化工項目而言，設計者可以從理論角度了解化學反應的必然性，但無法保證化學工藝的有效性。如煤制乙醇的工藝設計，要根據(jù)煤炭資源的品種、煉制爐的規(guī)模、當?shù)貧夂驐l件等綜合評定。而且，現(xiàn)實中的化工工程環(huán)境與實驗室存在很大差別，化工工程設計也要解決這些不利因素；因此，工藝設計本質(zhì)上是一種創(chuàng)造性活動，它遵循一定的化學原理，但要根據(jù)現(xiàn)實生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)條件和生產(chǎn)設備來實現(xiàn)。

第二，工程設計。在針對化工工藝進行考證后，就要以現(xiàn)實資源為基礎構建實現(xiàn)平臺，即化工企業(yè)廠區(qū)的實現(xiàn)。這一過程包括的內(nèi)容主要有工藝路線設計、化工設備分布設計、土建工程設計、儀表儀器控制設計、自動化設備體系設計等等，很大一部分工程設計內(nèi)容是新建項目。

2 計算機軟件技術在化工工程設計中的應用

就目前來說，在化工工程設計中應用到的計算機軟件類型主要有4種，分別是：辦公軟件（office或WPS系列）、繪圖軟件（PS系列）、建筑工程作圖軟件（CAD）以及3D功能軟件。

2.1 計算機軟件的功能分析

計算機設備的廣泛應用為化工企業(yè)提供了便利條件，設計人員可以通過繪圖軟件表達出化工工藝的拓撲圖，辦公軟件則實現(xiàn)備選設備和方案的記錄分析，而對于工程作圖軟件而言，劃分的種類更加詳細，包括自動化設計輔助軟件、CAD施工繪圖軟件、車間管道輔助設計軟件等，從不同的需求上進行選擇。

3D技術是化工工程設計中的一個應用亮點，利用CAD軟件實現(xiàn)平面建模，軟件可以提供精確的比例尺輔助，減少不同模塊在空間中的物理交叉，提高科學性和合理性，也便于3D軟件對每一個細節(jié)的模擬，提高工藝流程的直觀性；3D軟件可以實現(xiàn)不同模塊的內(nèi)部、剖面結構，在精確數(shù)據(jù)的前提下，對化工工藝進行預測，提高現(xiàn)實可行性。

2.2 計算機軟件的具體應用

第一，數(shù)據(jù)處理。一直以來，化工工程設計中的數(shù)據(jù)處理都是主要的制約因素，這是由于化學反應本身具有較大的不穩(wěn)定性，受到外界環(huán)境的影響因素較大，如原料成分、環(huán)境溫度、壓力、催化劑等，只能得到一個大致的數(shù)據(jù)范圍；如何盡可能地縮小這一范圍就成了人們計算的重點。利用計算機軟件功能，可以在模擬的同時得到準確的計算區(qū)間，減少誤差，也可以利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫中的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，將現(xiàn)實情況進行對比，從而為工藝設計提供較大的便利。

第二，繪圖協(xié)助。在早期針對化工工程設計的人員來說，手工繪圖存在很大的誤差率，尤其是在現(xiàn)實距離測量中，無法進行良好的掌控。通過CAD軟件可以很好地解決這一問題，軟件內(nèi)的比例尺、等比放大等功能，既可以掌控整體設計，也可以針對細節(jié)進行調(diào)整，實現(xiàn)快速編輯、修改。

第三，化學反應條件預測。化學工藝設計的核心是掌握現(xiàn)實環(huán)境中化學反應的程度，以及在化工設備中的有效轉(zhuǎn)化率，因此實驗工作是必不可少的。很明顯，實驗本身是一種預測性行為，除了需要一定的投資之外，還要對全部流程條件進行預測，可操作性并不完善；通過計算機軟件的模擬功能，能夠更好地實現(xiàn)化學條件預測，如針對不同元素的性質(zhì)調(diào)整反應系數(shù)。

總地來說，計算機軟件所能發(fā)揮的功能十分強大，并不局限于單純地設計和實驗環(huán)節(jié)，也可以應用到生產(chǎn)安全預測、設備維修檢測等方面，對我國的化工工程設計具有重要的現(xiàn)實意義。

3 結語

根據(jù)以上論述不難看出，利用計算機軟件技術可以促使化工工程設計實現(xiàn)事半功倍的效果，但在具體的應用中還存在一些問題，如專業(yè)性軟件的匹配問題、環(huán)境因素的添加、化工工藝改進模擬系統(tǒng)開發(fā)等。隨著計算機軟件技術的不斷發(fā)展，化工工程設計應用方面必然會形成細分化格局，兩者相互影響、相互依賴的程度也越來越高。

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