化學工程與工藝中的自動化發展趨勢

趙波(龍佰祿豐鈦業有限公司，云南 楚雄 651200)

0 引言

化工生產過程，就是將原料加工成各種不同的物質，再將其轉化為能源，從而達到資源環保高效利用的最好效果[1]。化學工程和工藝已經被研究很長一段時間了，在此基礎上，可以通過化學工程的理論研究和實踐，開發和生產出不同的產品，有很多產業都與化工有關，比如：石油、生物、材料、冶煉等。化學工程關系到國家的經濟發展，而化學工藝又與其他高技術領域有著密切的聯系，對科學技術和社會的發展起著舉足輕重的作用。當前化工行業的發展趨勢是自動化、高效化、精細化。總之，化學工程所涉及的專業領域十分廣泛，因而必須加強對其發展的研究。

1 化學工程學科的發展特點和趨勢

化學工程是一種以研究化學為代表的學科，有很強的工業背景，應用領域也非常廣泛，食品加工業、印刷業、冶煉業、醫藥生產和材料化工等產業都是以化工和化學工藝為基礎的。化學工程與工藝專業的學生主要是學習化學和與化學工藝相關的知識，而要想在這個領域作出更大的貢獻，就需要建立一個專門的科研基地，建立符合學科特色、有利于培養高層次人才的創新體系。

化學工程與工藝技術是一門具有鮮明工業特征的專業，涵蓋了原來的各類化工相關專業[2]。目前，環境保護已成為一種普遍的生活方式和態度，在此基礎上，對化工過程進行深入的研究，可以達到綠色節能的目的。隨著化學工程學和化工技術的發展，人類在減少環境污染和節能的同時，也得到了很多的好處，所以很多人都想要做一些與節能相關的化工技術研究。許多大的跨國公司都會組建一個專門的團隊，進行化工生產的綠色和環保研究。科學技術是人類社會發展的基礎，而科學技術的發展不能以環境為代價，這就需要綠色的環境觀念貫穿于科學研究中[3]。在科學技術發展的進程中，化學工程與工藝技術必將占有舉足輕重的地位，所以應積極轉變戰略，加強化學工程和工藝自動化的研究。

2 化學工程與工藝自動化的發展現狀

化學工程與工藝是一門新興的產業，它的應用領域十分廣闊，發展前景同樣十分廣闊，對我國的經濟發展具有重要的推動作用。但隨著時代的發展，化學工程與工藝在發展過程中出現了許多問題，目前我國化學工程與工藝自動化技術的發展還不夠成熟，在實踐中還存在著一定的不足。隨著大數據時代的到來，許多行業都得到了發展，化學工程與工藝技術也得到了較好的發展機會，但是市場的競爭卻日益加劇[4]。在這樣的大環境下，企業要在激烈的市場競爭中站穩腳跟，就必須不斷提高技術，把現代化、網絡化、創新化和綠色化作為自己的發展方向，不斷提高自己的競爭力，不斷增強自己的實力，在完善自身技術的同時積極尋找更多的發展機遇。另外，隨著化學工程與工藝自動化的發展，化工行業必須積極發展自己的相關領域，以達到自己的發展目標，并促進相關產業的發展。在大數據時代，化學工程與工藝自動化在發展過程中也遇到了巨大的挑戰，目前，我國化工工業的技術水平明顯落后，資源浪費嚴重，管理觀念陳舊，這些制約著化工工業的發展。

國內的化工技術與國際上的化工和工藝技術等相比，差距還是比較大的，而我國作為一個農業大國，其工業水平遠遠落后于世界先進水平，而且由于技術不成熟，常常會出現一些安全問題，就像震驚全國造成大量人員傷亡的天津爆炸事件，就是由危險的化學因素引起的，因此，在化工生產過程中，必須對化工生產的各個環節進行嚴密的監控，防止出現化學事故。同時，由于我國在化工方面的高素質創新人才相對匱乏，使得我國化工研究在世界范圍內的成就較低，在滿足國內市場需求方面也存在一定的不足[5]。為了適應國內的市場，需要引進一些技術，而國外的化工行業，一般都是高價出售技術。沒有自己的技術，就得向別人低頭，這就造成了很多的資金流向國外，讓國內化工企業的利潤很難提升。同時，由于國內化學工程與工藝自動化的管理體制還不健全，造成化工行業發展速度較慢，管理不善等問題，這些也會引發一系列的安全事故。總之，我國化學工程與工藝自動化的發展仍有很大的發展空間，要想在現有的環境下實現技術質的飛躍，就一定要把握好發展機會并堅持下去。

3 化學工程與工藝中的自動化發展趨勢

3.1 現代化

科技的發展已經為人類的現代化生活打下了堅實的基礎，現代的生活要素也日益豐富，清潔機器人取代了人類的手工清掃，洗碗機的出現讓我們的生活更加方便。在化學工程與工藝自動化發展的同時，也可以采用機器代替人工。但是目前相關的科技還處在起步階段，技術還沒有完全成熟，所以目前研制出來的機械的性能和壽命都有很大的不確定性，說不定什么時候就會有新的技術出現[6]。所以，要在激烈的市場競爭中保持優勢，不被其他技術所取代，就必須順應時代潮流，加速化工技術的現代化進程，提升化工技術的核心競爭力，從而促進化學工程與工藝自動化的發展。

3.2 網絡化

隨著時代的進步，網絡產業的發展也出現了新的機遇。在“互聯網+”理念的推動下，利用其自身的優勢，可以在國內的各行業中實現協同發展。部分高校就以各種競賽的形式回應了國家的號召。網絡時代的到來，使人們的工作、生活方式發生了翻天覆地的變化，人們在信息時代得到了極大的便利[7]。隨著化工行業的不斷發展，和與網絡技術的融合，化學工程與工藝自動化進入一個新的發展階段。

在化學工程與工藝中使用DSC技術是以計算機技術為基礎，通過智能控制系統，實現對化工過程的分散管理。同時，本系統具有很好的靈活性和科學性，能實現多重功能共同操作的目的。DSC技術能夠實現對化工生產過程的實時記錄和監測，實現對化工生產信息的快速傳輸和共享，還可以對生產過程中對各種關鍵數據進行校準和設置，如溫度和壓強等，從而提高生產的效率和質量，實現自動化和智能化。除此之外，該系統還具有報警功能，當化工生產發生比較危險的事故時，系統可以使用報警功能對企業進行即時預警，并會對事故情況進行自動化的緊急處理，加快事故的處理時間和效率，降低事故擴大的可能性，削弱事故造成的不良影響。通過對化工產品的市場狀況進行監測，該系統也能夠對化工產品的生產狀況進行分析，并能對故障進行快速處理。

3.3 創新化

化工技術是我國的高新技術產業，肩負著推動國家發展和保障人民幸福生活的使命[8]。我國的化學工程與工藝技術還處在起步階段，技術上還沒有完全成熟，因此，這一技術大多是在中小型企業中使用，技術應用水平相對較低，與國外的技術水平還有很大的差距。當今世界大部分的產業都提倡綠色發展，節能技術得到了廣泛的應用，這對化工企業的環境保護工作提出了新的要求。盡管目前的化學工程與工藝技術在實際應用中已有一定的成績，但是與其發展目標仍有很大差距。如何將新技術、新工藝等引入到化學工程與工藝的自動化發展中，已成為當前化工行業研究的熱點。科技創新是一項長期的工作，不是一朝一夕就能完成的，所以我們要克服目前的能源緊缺問題，積極尋求發展化學工程與工藝自動化的途徑，既要重視節能，又要重視環保。

化學工程與工藝的分離工程是指將材料從無序狀態向有序狀態進行轉化，重力、壓力和溫度等因素都會對其產生一定的影響，可能導致大量的資源浪費，這也是化學工程與工藝研究關注的重點問題。根據當前的技術發展情況，在分離工程中，最常用的方法是蒸餾技術，這是由于蒸餾技術的研究相對成熟，有很好的科學基礎，但具體工藝還有待于進一步完善[9]。目前，蒸餾工藝中使用的蒸餾設備存在較多不足，因此必須逐步引入新的材料，從而提高企業的經濟效益。此外，為提高蒸餾吸收效率，可以充分利用新型吸收劑，從而有效縮短蒸餾分離的時間。膜分離技術在分離領域也得到了越來越多的應用，它因其高效、節能等優點而逐漸得到各國學者的關注，其核心是吸附和分離，在污水的治理中起到了很好的作用。因此，在研究膜分離法時，要著重于新型吸附劑的研發，這樣才能更好地防治在生產過程中產生的污染。

綠色化學工程與技術的研究和使用可以使有害原料的使用情況得到改善，從根本上控制化工生產導致的環境污染。在化工生產的過程中，使用綠色化工技術可以從生產的源頭上對污染進行控制，選用高質量的生產材料，還可以實現對生產廢物的回收再利用。另外，通過及時對技術附加值進行開發，也可以打開行業的未來發展前景，極大提升生產效率。例如，最近這幾年超臨界水氧化逐漸被業界關注，這種技術在環境的治理與保護工作中都有比較優秀的表現，但現今的化學工程與工藝在該方面的研究較少，仍處于初級階段，因此我們可以基于環境保護這個目標對該技術進行針對性研究。

3.4 綠色化

近幾年，隨著世界經濟的迅速發展，生態環境面臨著嚴峻的挑戰。為使生態環境得到有效的改善與優化，各國紛紛出臺相關的政策和規章并制定科學、合理的法律法規，加強對化工產品的監管，制定針對化工生產的污染處理制度。對此，我們可以對化工企業的環保問題成立專項監察小組，對其進行監督、檢查，及時處理生產問題，并針對可能發生的問題和事故進行應急處理方案和預警系統的設計，以減少環境污染事故的發生，保護生態環境和人民財產安全，從而達到綠色化工生產的發展目標[11]。

此外，由于化工行業的特殊性，在生產的過程中一旦發生故障或問題將會導致很大的影響，因此，做好化學工程與工藝在生產過程中的故障檢測和診斷工作，才能保障生產質量和安全性，更好地發展相應的技術以實現價值。采用自動化技術進行控制，可以提高設備的故障診斷精度和實時性，同時也可以提高生產安全性。同時在化工領域，儀器的控制也不容忽視，以自動化為基礎，對儀器進行計算機技術的處理，合理地規劃電路和通信技術，可以提高儀器的檢測速度和工作效率。在化學工程與工藝生產的過程中，我們可以采用自動化技術設計出應急停機系統，從而對各種設備的實際情況和運行參數進行實時監測，一旦發現異常，立即停機，以保證化工生產的安全和員工的生命財產安全。

4 結語

綜上所述，在發展化工產業的過程中，必須主動融入自動化技術，以提高工作效率和工作質量。隨著現代科技的不斷發展，化學工程與工藝自動化的發展在方便人類生活的同時，也促進了相關產業的發展。目前，面臨資源和能源匱乏的問題，要想實現社會經濟的發展，就必須要節約資源、保護環境，這就需要化學工程與工藝的結合，實現自動化發展，達到可持續發展的戰略目標。以最小化環境污染為目標，節約資源，大力研發新能源，堅持走科學與環境友好的發展道路，應該成為行業的發展共識和目標。