探析化學工程與工藝中的自動化發展趨勢

趙偉剛 馬響亮 張攀

摘要：自動化技術在化學工程中扮演著重要角色?；瘜W工藝品遍布人們生活各處，其對于社會發展意義深遠。隨著網絡技術和智能技術的發展進步，化學工程領域逐步實現了自動化，各項工藝技術的應用效率和應用效果得到了優化。我國已初步建立了自動化的化學工藝體系，并開發出了領先世界的自動化化學工藝技術，研究自動化技術在化學工程中的應用對于促進化學工程領域發展有著重要的意義?；诖?，本文研究了化學工藝實現自動化的方法，并對化學工程自動化發展趨勢進行了分析。

關鍵詞：自動化技術;化學工程;化學工藝

化學工業在我國經濟體系中占有重要地位，對于各行各業發展都發揮了重要作用?；瘜W工程發展勢態良好，為社會發展提供了充足的工業品。隨著現代技術發展，先進的自動化技術被逐步應用于化學工業領域，成為化學工程發展不可缺少的部分，并持續影響著化學工業發展[1]。自動化工藝能夠提升化學工業生產精度和效率，對于推動國民經濟持續發展發揮著重要作用[2]。本文結合現階段我國化學工程和工藝在自動化發展方面情況分析了未來階段化學工業的發展方向。

1化學工程和工藝

化學為人類社會發展做出了重要貢獻，化學工程是對化學原理、化學技術和生產方法的總述，其包含的專業領域內容繁多，涉及到每一個行業。人們生活、生產所需的許多原料都需要通過化學的方法獲取，例如通過化學的方法從石油中獲取塑料制品原料[3]?？梢哉f化學工程和工藝在社會發展中扮演重要角色，其影響著人們的衣食住行等各個方面，現代化學工程和工藝發展與自動化技術關聯越來越密切，自動化技術的應用提升了化學工業的生產效率和生產質量，實現了規格化和標準化的生產目標。

2自動化技術在化學工程和工藝中的應用

計算機技術的出現為工業生產實現自動化提供了基本的依托，隨著人工智能、大數據、云計算等技術興起，計算機自動處理能力不斷變強[4]。在自動化技術支持下社會各行各業發生了巨大的變革，以自動化技術為主的生產模式成為主流生產模式。在化學工業領域也發生著同樣的變化，自動化技術的應用推動了化學工程和工藝精細化和高標準化發展，有效地促進了化學工業發展。

2.1化工安全監測

化工生產的危險系數非常大，如何做好安全隱患排查和預防是很多化工企業重點研究的內容，傳統的生產模式下必須強化人員管理和現場巡檢，這種方式的缺點在于受人為主觀因素影響較大，而且投入的成本較大。但是隨著自動化技術應用，安全隱患排查工作發生了巨大改變，通過安裝在生產區域和生產設備中的傳感其能夠實時監測生產數據，系統可以自動識別異常數據，并及時發出警報，有效地避免了安全隱患升級為安全事故[5]。在一些危險性較高的生產工藝中，應用自動化技術可以提升生產的安全性，降低生產工藝對人員生命健康的影響，圖1為化學工藝生產流程。例如，在很多化工原料具有腐蝕性和毒性，生產人員需要身穿防護服進行作業，如果改用自動化技術進行生產，可以有效防止化工原料對工作人員身體造成損害，保障生產作業的安全性。

2.2控制生產精度

化學工程對于精度要求加高，如果精度偏差較大，可能帶來不良的后果。例如，生產烷烴有機物時，往往需要加氫催化處理，如果加氫比重過大，或者壓力和溫度控制偏差較大，可能使得產物的純度變低或者無法合成目標產物。很多生產工藝都需要在高溫、高壓環境下進行，如果溫度和壓強變化幅度較大，或者生產過程中無法保持穩定，那么將無法達到預期的生產目標，而通過自動化技術進行控制，可以實時地調節反映容器的溫度和壓強，保障溫度和壓強的穩定性。自動化技術在化學工藝精度控制方面遠遠超過傳統的人工控制方法，而且能夠檢測反映環境細微的變化[6]，為工作人員提供足夠的精確的生產數據，從而保障生產作業安全、穩定進行，有效地提升了生產過程的效率，圖2為某化學工藝自動化生產程序。生產精度的提升能夠提升產品的質量，對于提升化工企業的競爭能力起到了重要的作用，因此生產企業應該積極研究自動化技術的應用方法，進一步地應用自動化技術對各項工藝進行優化，從而更好地提升化工生產的精度，為人們提供更多優質的化學工業品。

2.3調節原料比重

化工生產是一個復雜的物質反應過程，不同階段使用不同的生產原料，對生產原料投入時間和比重進行控制非常關鍵，這是能夠獲得目標產物的關鍵。傳統的生產方法中一個反應結束后需要對產物進行檢測，只有產物達到了生產要求后才能進行下一個階段的反應，而這一過程需要消耗大量的時間和精力，圖3為實現自動化后的化學反應裝置[7]。自動化技術的應用可以解決這一問題，提高生產的效率，將自動監測傳感器安全在反應容器內部，可以實時檢測反應物和產物的比重，并控制產物投入的比重和反應問題，最大限度提升反應效率。現代自動化技術在化學工藝優化方面也有著很強的優勢，如對化學工藝品內部結構進行檢測，如果發現化學工藝品內部結構變形可以作出調整，可以提升化學工藝品的質量。

3化學工程和工藝中自動化技術發展趨勢

自動化是化學工程和工藝未來發展的大趨勢，這也是實現技術革新和生產方法創新的重要一環。目前大數據技術、人工智能技術在化學工程中應用非常廣泛，通過對生產數據的計算和總結能夠發現生產工藝中存在的缺陷，并制定有效的方法進行改進，從而提升化學工業品的質量[8]。未來階段化學工程和工藝自動化的發展必然是建立在現有技術基礎上，對現有技術的優化和再創新，通過技術細化和生產工藝的創新不斷地提升生產質量和生產效率，自動化系統也會逐步具備人的智慧，這對于化學工程和工藝的整體發展起到了重要的作用。

3.1綠色可持續性

綠色發展與可持續發展是人類社會發展的方向，隨著資源消耗和環境污染問題不斷出現，人們意識到綠色可持續發展的重要性，因此各行各業也在發生變革。化工行業是資源消耗和污染較為嚴重的行業，通過自動化技術對生產原料和技術工藝進行優化，能夠減少化工原料的使用和提升生產效率，從而實現可持續發展。例如，通過自動化系統控制原料投入比重，最大限度提升原料轉化率，能夠避免出現資源浪費現象出現，隨著生產原料投入比重減少，生產帶來的污染也在減少。而在生產工藝方面，自動化工藝在能耗方面也會發生巨大變化，如系統會自動調節各個反應過程的能耗，對有限的能耗進行科學利用，實現能耗利用效率最大化。自動化技術在化學工程和工藝中面對的主要問題是能耗問題，因為自動化系統運行需要消耗大量的能源，而且必須確保化工生產過程中持續穩定的運行，結節能耗問題不僅可以減低企業的投入成本，而且能夠推動綠色可持續發展理念的落實，所以在未來階段化學工程和工藝在自動化方面應該朝著綠色可持續發展方向前行，最大限度實現節能降耗，在減少資金消耗的同時提升自動化的效率，使得有效資源得到最大化利用，這對于未來階段人們更好地利用化學工程造福自身發揮著重要作用，行業發展也會出現新的變化。

3.2智能程度更高

自動化發展必須解決系統智能程度低的問題，雖然現階段化學工程中自動化系統能夠處理大部分生產內容，但是距離人的智慧依然有著較大的距離?；瘜W工程和工藝對生產精度要求非常高，只有嚴格控制各項生產工藝才能確保生產的質量和效率，目前計算機行業人員正在研究更為優質的計算機算法，如果研究工作出現重大突破，結合化工生產技術和生產流程等對生產工藝進行優化可以提升化學工藝的生產效率。高智能程度意味著大部分生產工作都可以由機器完成，有效地保障了工作人員的人身安全[9]。此外，自動化設備將會遍布在化工生產各個環節中，例如反映容器實現了全自動化控制，通過多組傳感器收集生產數據，自動化系統具備自動識別和控制的控制，能夠對各項生產數據進行調節，使得生產工藝得到優化，生產效果也會發生變化。從化學工程和工業的總體發展方向來看，高智能化能夠幫助企業更好地進行危險化學品生產，可以防止由于人為因素干擾帶來的各類影響，從而提升生產的效率，也降低生產安全隱患。由此可見，化工行業在未來階段實現高智能化發展是自動化發展的必然趨勢，也是提升生產質量和效率的重要方法方向。

3.3高效率高質量

化學工程和技術對于化工行業發展十分重要，新的生產工藝必須具備節約資源、生產效率更高、生產質量提升中的一項或者幾項要求，隨著自動化技術應用，化工行業的生產效率和質量得到了提升，但是提升的效果并不理想，自動化技術的優勢未能完全的發揮出來。因此必須研究自動化程度更好，處理能力更強的自動化處理技術，提升生產的質量和效率，在未來方向機器完全可能取代人工生產，自動化系統可以判處理生產流程中的各項信息，工作人員只需要將設定的判斷條件輸入系統中，系統則可以根據設定的條件要求工作，只有遇到系統中未設定的內容時系統才會將這些內容發送給工作人員，工作人員則根據這些內容判斷系統運行狀況和生產的情況，這種方法有效地提升了生產效率和生產質量，而且能夠將危險生產環節的工作取代，解放了生產力，同時保障了生產的安全性。此外，隨著工藝的優化和新工藝的出現，化工生產過程中的一些技術瓶頸也會被打破，這對于化工行業發展而言非常重要，技術瓶頸的突破意味著未來階段化學工程和工藝發生重要變化，化工生產的效率和質量將會得到提升，這在未來階段將會成為主要的發展趨勢，因此個化工生產企業也應該做好迎接這種發展趨勢到來的準備，積極進行技術創新，不斷地提升自身生產效率。

3.4全自動化模式

自動化發展的終點應該是全自動化，通過計算機承擔任何一項工作，化學工程和工藝最大的特點是變化性強，生產工藝中的某一個條件發生變化都可能無法獲得目標產物，通過自動化技術進行控制能夠使得反映條件保持穩定，而其中一些重要的生產環節依然需要人工控制，這種方法是當前化學工業生產的主要方式，但是隨著自動化技術的發展進步，全自動化模式將會逐步缺乏當前的工藝技術，因為全自動化模式可以通過系統自動控制各項反映工藝，使得各項生產工藝得到協調，提升生產的效率，而且能防止因為人為疏忽導致的各類問題出現。從工藝創新角度來看，自動化工藝可以提供更多穩定的生產環境，防止生產環境變化導致的一系列問題出現，全自動化生產模式的實現必然能夠推動整個化工行業的長期穩定發展，所以整個化工行業都需要做好準備，積極應對行業的變革。此外，在全自動化發展方向，還體現在技術方法方面，現有的化學工藝將會得到改進，未來階段的化學生產工藝更具針對性，化學品合成過程也會得到優化，生產反應所需的步驟將會得到縮減，生產的效率將會得到提升。

結束語：總而言之，化學工業在人們日常生活中扮演著重要的角色，自動化技術在化學工程和工藝中的應用能夠提升生產效率，同時也提升生產的安全性，隨著智能技術的進一步發展，自動化技術在化學工程和工藝中的應用將會變得更為廣泛，這能夠有效地促進整個行業的發展，為人們提供更多優質的化學工業品。研究自動化技術在化學工業中的應用可以更好地推動化學工程領域發展。

參考文獻：

[1]周裕民，夏晨東.化學工程與工藝中的自動化發展趨勢[J].化工管理，2021（12）：16-17.

[2]吳亞萍，李芬，屠雪英，等.自動化化學工程與工藝的發展趨勢分析[J].化工管理，2020（33）：180-181.

[3]林瑋.基于自動化發展的化學工程與工藝分析[J].當代化工研究，2020（15）：128-129.

[4]李素暖.化學工程與工藝中的自動化發展趨勢[J].產業與科技論壇，2020，19（21）：56-57.

[5]姜雪梅，于勇，王田.化學工程與工藝中的自動化發展趨勢[J].科學與財富，2020（10）：21.

[6]孫長亮，石慶沫，王指剛.自動化化學工程與工藝的發展趨勢探究[J].百科論壇電子雜志，2020（7）：43.

[7]李士振.基于自動化發展的化學工程與工藝分析[J].消費導刊，2020（42）：261.

[8]馮林林.基于自動化發展的化學工程與工藝分析[J].化工設計通訊，2018，44（3）：230.

[9]楊杰，鐘穎.基于自動化發展的化學工程與工藝探討[J].化工管理，2018（24）：208-209.

作者簡介：趙偉剛，1986出生，性別：男，民族：漢族，籍貫：山西晉中，職稱：工程師，學歷：碩士研究生，主要從事石油天然氣行業工程設計。