计算机软件技术在化工设计中的应用

2020-01-12王金苹左美兰

化工设计通讯 2020年7期

关键词：计算机软件绘图工程设计

王金苹，左美兰，闵鑫

（山东凯泰科技股份有限公司，山东青岛 266000）

随着计算机软件的熟练运用，使化工行业在技术水平和生产工艺上不断提高，计算机软件可以对化学实验进行仿真模拟，综合控制化工生产过程中的生产环境、仪器设备等因素，保证化工生产的设计方案具有科学性与有效性，促进化工行业快速发展。

1 计算机软件技术的功能和化工设计的主要内容

1.1 计算机软件技术的功能

在化工工程设计中应用计算机软件技术能够增强化工生产的便利性，化工工程的设计人员根据化工工艺制作拓扑图，可以利用计算机软件技术完成，并对设备和工艺方案进行记录，保证化工设计的准确性。而计算机制图软件的种类较多，设计人员要根据工作的实际需要选择软件，对种类进行详细划分，例如，自动化设计中的辅助性软件、车间管道设计中的辅助性软件、施工设计中的CAD绘图软件。另外，现代化科学技术中的三维立体空间技术经常被广泛使用，因此，在化工设计中，使用3D技术可以实现平面建模，对每个模块在空间内可以进行物理交叉控制，保证比例尺寸的准确度和设计流程的合理性。并且利用3D技术可以对设计中的所有细节进行展示，有利于发现化工工艺中的问题，及时制定解决措施。

1.2 化工设计的主要内容

随着现代化工企业的快速发展，化工工程设计和企业发展是密不可分的，化工工程设计可以模拟化工生产中的化学反应和化学工艺流程。化工设计主要包括工艺设计和工程设计两方面内容。在工艺设计中，相关设计人员要从理论角度出发，仔细分析工业生产过程中发生的化学反应。例如，在对煤制乙醇工艺设计过程中，要充分考虑当地的气候条件、煤炭资源种类、煤炭炼制炉等因素，及时解决设计过程中存在的问题，并且设计人员要严格遵循化学原理，根据生产环境、生产设备、生产条件设计工艺流程；在化工工艺设计考核后要进行工程设计，主要包含工艺线路、土建工程、仪器仪表控制系统、自动化设备系统等生产平台的设计。

2 计算机软件技术在化工设计中的具体应用

现阶段，在化工工程设计中主要使用办公软件、绘图软件、建筑工程制图软件、3D功能软件等四种计算机软件类型。其中，办公软件可以分析备选设备和记录方案；绘图软件可以表现出化工工艺的拓扑结构图；建筑工程制图软件包括自动化设计辅助软件、车间管道辅助设计软件、CAD施工绘图软件；3D技术可以通过CAD软件进行平面建模，保证化工设计的科学性与合理性。

2.1 文档处理

在化工设计中使用办公软件可以对文档和表格进行处理，除此之外，还有化工自控计算机辅助设计软件、热工专业和化工机械化运输、石化自控计算机辅助设计软件等，都要与办公软件进行有机结合。例如，在设置大型化工装置管道时，因为设备、管道、管件材料的数量较多，因此设计人员对其进行统计时要加大办公软件的使用力度，可以减少工作量[1]。

2.2 辅助绘图

随着化工生产水平的不断提高，化工设计的方案主要通过设计图的方式展现出来，而化工设计图不只针对化工生产流程工艺这一方面，还包括生产车间管道设计图、自动化控制系统等，不仅要保证化工设计的完整性，还对化工设计绘图方法有着较高的要求。目前，传统的手工绘图方法不符合化工生产需要，对于距离测量来说，易出现设计误差，并且不能有效控制此种误差，导致控制难度大，影响化工设计的有效性。

在化工生产过程中需要利用计算机绘图软件促进化工生产，而计算机软件技术水平随着时代的发展逐渐提高，而CAD是计算机软件技术中最常见的一种技术，在化工设计中可以使用CAD软件辅助绘图，根据软件具有的比例尺功能及等比放大功能对整个化工设计效果进行控制，通过三维立体的方式展现出来，带给人们更加清晰直观的视觉体验，并且在不影响全局的基础上调整设计细节，促进化工设计实现快速编辑和修改。

而CAD绘图软件利用计算机在设计领域最受欢迎的CAD软件包，可以使用交互菜单、命令行等手段在操作系统支持的计算机及工作站上进行操作，使其符合化工设计的要求，减少设计人员的工作量，降低人工误差，提升化工设计的综合质量，并且在化工设计过程中具有功能性、便利性、经济实用性等。在实际应用过程中，可以对设备、管道布置图进行CAD设计，在对CAD设计时，要根据设备布置图的比例确定图纸的大小，将化工工程建筑的轴线、设备中心线、主体结构画出，能够将绘制设备标注出来。在管道布置图设计过程中，要对管道支架、吊架进行建模，并且仔细检查模型的设计，生成平立面图和ISO图等，减少安全隐患[2]。

2.3 数据处理

在化工设计过程中，数据处理也是影响化工设计质量的因素之一，主要由于化学原料具有不稳定性，不论是在模拟化学反应环节，还是在实际生产环节都会受不同因素影响，使每次的化学生产分析和模拟数据不能保持一致，并且原料成分、催化剂、压力、环境温度等因素会影响化学反应结果，使设计人员在化工设计中只能获取数据的大概范围。使用计算机软件技术可以在模拟化学反应、化学流程、化学技术等过程中获得准确的参数，实时监测化工原料、反应环境、容器、反应温度、压力等，将化工生产过程中涉及的因素控制在合理的范围内，根据模拟数据确定准确的数据处理结果，能够有效减少设计误差，并且使当前数据库的经验数据得到有效利用，提升化工设计的综合质量。

由于化工设计过程具有复杂性，在设计过程中存在较多的细节性问题，若这些细节问题处理不到位，则会影响化工设计的效果。因此，设计人员要提高细节处理的重视程度。例如，在进行数据处理过程中，数据处理会影响化工设计水平，而在原料的成分、环境温度、运行压力等方面获得的数据只能保持在一定的范围，使用计算机软件技术可以对化学过程进行模拟，减少误差，保证数据处理的准确性，提高化工设计的效果[3]。

2.4 反应预测

在化工设计过程中要对现实环境中的化学反应程度进行控制，提高化工设备的转化率，增强化工实验结果的真实性及有效性。实际上，化工实验是一种预测性行为，除投资需要外，还可以利用计算机软件技术对实验流程进行模拟，预测化学反应，依据预测结果修改实验方案，为化工生产提供准确的数据，保证实验具有较强的可操作性，使化工设计的作用和价值得到充分发挥。

模拟实验在化工设计过程中是极为重要的，可模拟化工生产仿真环境，有效控制生产过程中发生的化学反应。在过去的化工模拟实验过程中，需要在模拟实验室进行，耗费了大量的人力物力，而利用计算机软件技术可以对实验流程进行模拟，分析实验结果，对化学实验中的具体参数与化工生产设备的转化率进行调整，可以减少化工生产企业的生产成本，增强模拟实验的预测准确性与真实性，促进化工生产顺利进行。

总而言之，计算机软件技术应用在化工设计中，可以提高化工设计的水平。但是在设计过程中，设计人员要与实际情况相结合，加大计算机软件技术的使用力度，保证化工工程的质量不受影响。