自動化化學工程與工藝的發(fā)展趨勢分析

吳亞萍 李芬 屠雪英 歸麗麗(桐昆集團股份有限公司，浙江 嘉興 314500)

0 引言

在化學學科中，化學工程與工藝屬于重要學科，與現(xiàn)代化學發(fā)展的關(guān)聯(lián)性密切，聯(lián)合理論知識與實踐，可以生產(chǎn)出較多新物質(zhì)和新產(chǎn)品，對不同材料進行二次加工，提升材料的循環(huán)使用效率，高效應用資源和能源。由于化學工程與工藝發(fā)展速度快，在國民經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)支柱性地位，能夠有效解決現(xiàn)存環(huán)境問題，緩解資源能源緊張問題，因此得以廣泛應用。

1 化學工程與工藝概述

化學工程與工藝注重研究化學，將化學知識體系作為研究基礎，聯(lián)合現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)業(yè)。化學知識具備較強實用性，該類特點在化學工程與工藝中的應用顯著。在工業(yè)領(lǐng)域，化學工程與工藝獨立，相應擴大了學科知識在工業(yè)領(lǐng)域的應用范圍，應用專業(yè)性非常強，涉及內(nèi)容廣。

在化學工業(yè)生產(chǎn)中，必須注重化學生產(chǎn)的各類反應，該類反應牽扯內(nèi)容較多?；瘜W反應可以關(guān)聯(lián)多數(shù)生產(chǎn)物質(zhì)，可能會影響生產(chǎn)效率或產(chǎn)品質(zhì)量。化學反應進行中，副產(chǎn)品回收也比較重要。在生產(chǎn)實踐中，應用化學工程和工藝，可以確?；瘜W生產(chǎn)的高效性，同時能夠減少環(huán)境污染，為化學工程與工藝發(fā)展奠定良好基礎。

2 化學工程與工藝自動化概述

2.1 自動化特點

在化學工程與工藝自動化中，包含多類別學科特點，包含數(shù)學和物理學等。在自動化發(fā)展過程中，蘊含豐富的工業(yè)經(jīng)濟法則，且自動化技術(shù)在化學工程與工藝中的應用優(yōu)勢顯著。在以往發(fā)展中，因自動化水平低下，項目發(fā)展極易受到限制，不僅會限制化學工程與工藝的發(fā)展，還會影響當前發(fā)展。自動化技術(shù)發(fā)展成熟后，明顯改善了發(fā)展現(xiàn)狀，對于自動化技術(shù)的掌握度要求提升，要求具備較強的實踐應用能力。因自動化技術(shù)與計算機技術(shù)的關(guān)系密切，所以技術(shù)人員必須具備扎實的計算機基礎。計算機技術(shù)的快速發(fā)展，為化學工程與工藝的自動化發(fā)展提供基礎條件。自動化發(fā)展能夠為社會生產(chǎn)生活提供便利，促進生產(chǎn)力水平的完善，相應提升生產(chǎn)效率與質(zhì)量。

2.2 化學工程與工藝自動化應用

對于化學工程與工藝領(lǐng)域來說，應用范圍比較廣泛，比如在醫(yī)藥領(lǐng)域、科學研究領(lǐng)域、軍工領(lǐng)域和冶金行業(yè)，都開始廣泛應用化學工程與工藝。隨著自動化技術(shù)的成熟發(fā)展，借助高效率優(yōu)勢，有助于擴大化學工程與工藝應用范圍，確保自動化技術(shù)應用到多行業(yè)領(lǐng)域?；瘜W工程與工藝屬于化工領(lǐng)域的一級學科，應用領(lǐng)域比較多，會相應增加研究項目，比如物質(zhì)分離與能量傳遞等，上述屬性能夠為化學工程與工藝奠定良好基礎?；瘜W工程與工藝是一種微觀化學技術(shù)，需要應用較強專業(yè)予以支持，技術(shù)支持可以確保發(fā)展活力?；诂F(xiàn)代發(fā)展背景，化學工程與工藝自動化水平必須緊跟時代腳步，不斷提升技術(shù)水平，同時加強不同學科的關(guān)聯(lián)性，以此協(xié)助各行業(yè)發(fā)展壯大，從根本上加強化學工程與工藝的應用價值。

2.3 化學工程與工藝自動化發(fā)展

在新發(fā)展時期下，化學工程與工藝的自動化概念明顯不同。由于受到化學限制，化學工程與工藝也存在明顯的局限性影響，因此在發(fā)展中應當做好技術(shù)優(yōu)化與創(chuàng)新，能夠適應不同的使用領(lǐng)域，加大變革力度。然而由于時代發(fā)展要求，導致化學工程與工藝研究對象日益復雜，特別是環(huán)境問題日益嚴峻，必須具備專業(yè)的科學技術(shù)，確?；瘜W生產(chǎn)制造中實現(xiàn)零排放。在產(chǎn)品設計中，將大數(shù)據(jù)技術(shù)應用到設計全過程中，以此實現(xiàn)化學工程與工藝知識體系的完善。在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，必須明確度學科領(lǐng)域共同發(fā)展的重要性，對未來發(fā)展方向進行創(chuàng)新，以此確保化學工程與工藝發(fā)展順利。

通過長期研究分析可知，化學工程與工藝發(fā)展中的自動化應用意義主要表現(xiàn)在以下方面：第一，保證生產(chǎn)過程的安全性。在化學工程與工藝生產(chǎn)期間，故障診斷與檢測工作的重要性非常明顯。通過自動化控制技術(shù)，可以準確檢測和診斷設備故障隱患，全面提升設備的生產(chǎn)效率。此外，密切監(jiān)測和監(jiān)控化工生產(chǎn)儀表，以此提升儀表檢測效率和結(jié)果準確度。同時，緊急停車系統(tǒng)是化工生產(chǎn)自動化控制的應用體現(xiàn)，可以準確監(jiān)測關(guān)鍵參數(shù)與工作狀態(tài)，當出現(xiàn)偏離問題時，可以高效維護技術(shù)人員和設備機械的安全。第二，化學工程與工藝具備生產(chǎn)規(guī)模，可以應用于生產(chǎn)技術(shù)要求高的化工企業(yè)中，通過集成操作和檢測式自動化控制，可以優(yōu)化系統(tǒng)操作與控制步驟，還能夠保證操作行為的多元化，減少單位增加值能耗與自然釋放污染物，優(yōu)化升級整個生產(chǎn)工藝系統(tǒng)，提升生產(chǎn)效率，實現(xiàn)節(jié)能降耗目標。

3 化學工程與工藝發(fā)展現(xiàn)狀

進入新時代之后，科學技術(shù)發(fā)展速度非?？?。在大數(shù)據(jù)時代下，化學工程與工藝能夠為各行業(yè)領(lǐng)域提供發(fā)展機遇。為了滿足時代發(fā)展要求，化學工程與工藝必須朝著綠色化、精細化和自動化方向發(fā)展。在化學工程與工藝自動化發(fā)展中，以此帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，這樣才能達到預期發(fā)展效果，為化學工程與工藝行業(yè)發(fā)展奠定基礎。

在行業(yè)技術(shù)發(fā)展歷程中，盡管能夠為化學工程與工藝提供發(fā)展機遇，但是也為行業(yè)提供帶來發(fā)展壓力，必須優(yōu)化完善現(xiàn)有技術(shù)體系?，F(xiàn)階段，國內(nèi)化學工程與工藝存在生產(chǎn)線落后、技術(shù)水平低下、資源浪費嚴重、管理不到位及人才缺乏等問題，必須采取科學措施予以處理，這樣才能夠從根本上促進化學工程與工藝的自動化發(fā)展。

4 化學工程與工藝自動化發(fā)展趨勢

4.1 現(xiàn)代化發(fā)展

在化學工程與工藝自動化發(fā)展過程中，化學工程在化工領(lǐng)域中占據(jù)一級學科地位，涉及的研究項目和內(nèi)容比較多，例如物質(zhì)分離、化學反應、運行優(yōu)化、能量傳遞等，能夠?qū)⒒瘜W工程與工藝打造為重點內(nèi)容。此外，由于化學工程與工藝屬于微觀技術(shù)內(nèi)容，因此必須提升整體技術(shù)水平，全面促進化學工程與工藝發(fā)展。基于現(xiàn)代發(fā)展背景，相應擴大了工業(yè)化領(lǐng)域，化學工程與工藝已經(jīng)成為未來發(fā)展趨勢。

鑒于此，全面探索現(xiàn)代化發(fā)展路徑，借助學科融合和交叉，提升化學工程與工藝的現(xiàn)代化發(fā)展水平，還能夠加強工藝效率與質(zhì)量，維護穩(wěn)定性，全面滿足化學工程與工藝發(fā)展，具備精細化與規(guī)?；瘍?yōu)勢。

4.2 創(chuàng)新化趨勢

在化學工程與工藝自動化發(fā)展中，注重優(yōu)化和創(chuàng)新現(xiàn)有技術(shù)工藝，以此滿足發(fā)展需求。現(xiàn)階段，新型研究成果開始應用到使用與生產(chǎn)中，例如化學工程分離技術(shù)、膜分離技術(shù)。當前，技術(shù)創(chuàng)新主要體現(xiàn)在蒸餾法，將其應用到工程實踐中，有助于提升生產(chǎn)效率，還能夠為生產(chǎn)技術(shù)、設備、工藝流程的提供寬廣的發(fā)展空間。值得一提的是，膜分離技術(shù)的應用優(yōu)勢顯著，能夠廣泛應用到多行業(yè)領(lǐng)域。注重化學工程與工藝優(yōu)化創(chuàng)新，能夠從根本上實現(xiàn)自動化發(fā)展與創(chuàng)新化發(fā)展。

4.3 綠色化趨勢

在新的發(fā)展時期下，化學工程與工藝的綠色化滿足生態(tài)環(huán)境發(fā)展需求，以此達到理想化節(jié)能降耗效果。長期以來，因受到影響因素限制，致使化學工程與工藝自動化發(fā)展期間，極易造成環(huán)境污染和資源能源浪費。所以，為了全面滿足生態(tài)環(huán)保要求，必須將環(huán)保技術(shù)引入到化學工程與工藝中，既可以維護生態(tài)環(huán)境的綠色化，還能夠減少資源與能源浪費。在具體實踐中，隨著環(huán)保意識的加強，化工市場開始淘汰危害環(huán)境健康的化學物質(zhì)，比如原材料、催化劑、反應劑等，從源頭角度減少周邊環(huán)境污染影響，全面提升資源能源的利用效率。催化劑可以加速化學反應，因此在化學生產(chǎn)中具有重要作用，然而多數(shù)化學反應所使用的催化劑會產(chǎn)生毒害副產(chǎn)物，污染環(huán)境。所以在未來發(fā)展中，化學工程與工藝應合理選擇催化劑，避免產(chǎn)生大量污染物和廢棄物。科研人員應當研發(fā)無毒害催化劑。比如烷基化固相催化劑具備高效率、無毒害優(yōu)勢，在反應中可以充分利用廢棄物，實現(xiàn)廢物循環(huán)使用。

5 結(jié)語

綜上所述，對于化學行業(yè)來說，基于工業(yè)發(fā)展環(huán)境，自動化技術(shù)的作用非常明顯。全面提升化學工程與工藝的自動化水平，有助于促進我國工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展，相應提升工業(yè)發(fā)展水平。通過化學工程與工業(yè)自動化發(fā)展，能夠提升產(chǎn)品生產(chǎn)效率，控制產(chǎn)能消耗，降低生產(chǎn)成本。因此在未來發(fā)展中，化學工程與工藝勢必會朝著現(xiàn)代化、創(chuàng)新化和綠色化方向發(fā)展。