基于自動(dòng)化發(fā)展的化學(xué)工程與工藝探討

戶興凱

摘 要：化學(xué)工程的發(fā)展與整個(gè)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著較為密切的關(guān)聯(lián)，而自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展使得化學(xué)學(xué)科的研究與應(yīng)用手段有了全新的突破，促進(jìn)了化學(xué)研究與化工生產(chǎn)水平的提高。因此，化工企業(yè)想要有效的提升產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)水平，就需要不斷的優(yōu)化反應(yīng)裝置，提升生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新，降低能源消耗，增強(qiáng)生產(chǎn)工藝管理水平，因?yàn)橹挥羞@樣才可以實(shí)現(xiàn)我國化學(xué)工程的可持續(xù)發(fā)展?；诖?，本文對基于自動(dòng)化發(fā)展的化學(xué)工程與工藝進(jìn)行了分析探討。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化發(fā)展;化學(xué)工程;工藝探討

1 化學(xué)工程與工藝相關(guān)概述

1.1 概念

化學(xué)工程是指利用化學(xué)反應(yīng)中的各種原理進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的過程，在人們的日常生活中的很多部分都是化學(xué)工程的產(chǎn)物。例如石油化工所生產(chǎn)的汽油、化纖制品、塑料等;冶金工業(yè)中生產(chǎn)的各種合金;藥理學(xué)中生產(chǎn)的各種藥物以及軍事領(lǐng)域生產(chǎn)的彈藥、炸藥等。正是因?yàn)榛瘜W(xué)在生活中無處不在，化學(xué)工程與其生產(chǎn)工藝才能夠決定一個(gè)國家的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)水平。而化工生產(chǎn)中的生產(chǎn)工藝又直接決定了化工生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量與效率，因此提升化工生產(chǎn)的效率，是提升我國化工領(lǐng)域生產(chǎn)水平，乃至提升我國工業(yè)技術(shù)水平的關(guān)鍵。

1.2 化工工藝在化學(xué)工程中的重要性

1.2.1 可以有效的降低能源的消耗量

首先，在化工生產(chǎn)工藝的應(yīng)用中，通過有效的化工分析可以得到較為精準(zhǔn)的研究數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以降低化學(xué)能源的消耗量，這樣企業(yè)就可以最大限度的為客戶生產(chǎn)更多安全、優(yōu)質(zhì)的化工產(chǎn)品。其二，在化學(xué)工程中進(jìn)行化工生產(chǎn)工藝研究分析，主要的方式是根據(jù)化工生產(chǎn)原料和產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)量進(jìn)行精細(xì)化應(yīng)用研究，這樣做的目的一方面是為了降低資源消耗，另一方面是為了提升化工企業(yè)的生產(chǎn)效益。最后，化學(xué)生產(chǎn)工藝的優(yōu)化可以很好的幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)化工產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督，同時(shí)還可以大幅度的提升傳統(tǒng)化工產(chǎn)品的檢測水平。

1.2.2 可以有效的保護(hù)生態(tài)環(huán)境

近些年，隨著我國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的不斷轉(zhuǎn)變，國家已經(jīng)加大了對環(huán)境污染的管控與治理。綠色生產(chǎn)、安全健康生產(chǎn)已經(jīng)成為時(shí)代發(fā)展的主要旋律，而化工行業(yè)作為高消耗、高污染的產(chǎn)業(yè)之一，在實(shí)際的化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)經(jīng)常會(huì)釋放很多有毒、有害物質(zhì)，這些高污染物質(zhì)一但被排放到大氣中，不僅會(huì)危害生產(chǎn)者的生命安全，同時(shí)也會(huì)進(jìn)一步加劇環(huán)境惡化，對此加強(qiáng)化工生產(chǎn)工藝的應(yīng)用研究，可以及時(shí)有效的對化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)和物質(zhì)排放進(jìn)行監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)的綠色安全生產(chǎn)。

2 化學(xué)工程與工藝中的自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 MES系統(tǒng)

MES是生產(chǎn)管理系統(tǒng)的一種，主要用于對出廠產(chǎn)品進(jìn)行分類、包裝、管理等操作。目前我國已有部分化工生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用MES生產(chǎn)管理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)以分鐘為單位的產(chǎn)品與產(chǎn)能的實(shí)時(shí)跟蹤，這可以提升化工生產(chǎn)中產(chǎn)品管理工作的效率，提升對產(chǎn)品分類匯總工作的速度同時(shí)降低出錯(cuò)率。MES不但可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的產(chǎn)品管理工作，還可以提供對設(shè)備故障自動(dòng)化檢測的功能，通過對設(shè)備故障的自動(dòng)化檢測，MES可為維修人員提供維修方案與建議，從而簡化維修工作的流程，提升其工作效率，對于提升化工生產(chǎn)企業(yè)的效益也很有幫助。

2.2 DCS技術(shù)

DCS是一種智能控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的分散操作，以提升生產(chǎn)效率。DCS系統(tǒng)包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)的記錄、管理與共享;同時(shí)借助自動(dòng)操作設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)對部分生產(chǎn)過程的遠(yuǎn)程控制。此外，DCS的檢測功能可以在生產(chǎn)線發(fā)生故障時(shí)及時(shí)報(bào)警并采取相應(yīng)的應(yīng)急措施，對于化工生產(chǎn)這種環(huán)節(jié)較多又有危險(xiǎn)性的生產(chǎn)來說，應(yīng)用DCS系統(tǒng)可在很大程度上實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化，對于提升生產(chǎn)效率和降低風(fēng)險(xiǎn)有很大幫助。

3 化學(xué)工程與工藝中自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.1 綠色化

3.1.1 生物技術(shù)的采用

生物技術(shù)行業(yè)包含的技術(shù)有很多種類，例如：細(xì)胞、微生物、基因等生物技術(shù)，對于生物技術(shù)來講其中最主要使用在化學(xué)仿生學(xué)及生物化工這幾個(gè)方面中，像是在生物的體內(nèi)存在一種催化劑就是生物酶，它可以使生物技術(shù)高效的進(jìn)行，并且在每一種生物化工技術(shù)中都可以有效的發(fā)生反應(yīng)。同時(shí)為了采用再生資源對化學(xué)品進(jìn)行合成，通常在化學(xué)工程中采取綠色化工技術(shù)中的生物技術(shù)，通過在綠色化工技術(shù)中一般用大自然中的生物酶作為原材料，而生物酶相對于工業(yè)酶或者是普通化學(xué)催化劑來說更加環(huán)保，也更適用于綠色化工技術(shù)。

3.1.2 清潔技術(shù)的運(yùn)用

清潔技術(shù)是綠色化工技術(shù)的一種，它是一種沒有污染、無毒無害的技術(shù)，其中包含了輻射熱加工技術(shù)、綠色催化技術(shù)等，同時(shí)清潔技術(shù)在煤氣化行業(yè)、垃圾處理行業(yè)中都得到了應(yīng)用。另外還有清潔煤氣化、風(fēng)能技術(shù)等都采用了清潔技術(shù)。這種技術(shù)是綠色化工技術(shù)的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)，所涉及的行業(yè)幾乎都做到無污染的程度。

3.1.3 尋找潔凈新能源

現(xiàn)階段由于我國經(jīng)濟(jì)年收入逐漸增加，人們的生活水平也逐漸提高，讓更多的汽車走進(jìn)人們的生活，針對上述的現(xiàn)象，科研人員研發(fā)了新能源汽車和節(jié)約能源的燃料，潔凈新能源無非就是對環(huán)境污染程度小且對資源的利用率高的新能源，這類資源一般有以下特征：首先是方便易獲取，但是當(dāng)原料獲取復(fù)雜的話并不適合;其次是可循環(huán)利用;最后是對環(huán)境危害小，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)階段的綠色技術(shù)發(fā)展。不僅可以從根本上減少生態(tài)環(huán)境的污染，更有利于居民的出行，提高人民的生活質(zhì)量。

3.1.4 提高化學(xué)反應(yīng)的合理性

在石油工業(yè)中總是會(huì)發(fā)生烴類選擇性氧化，其是一種具有強(qiáng)放熱性反應(yīng)，它的生成物十分不穩(wěn)定所以會(huì)被氧化，同時(shí)生成H2O、CO2。一般在反應(yīng)中不會(huì)選擇這種不穩(wěn)定的方法。同時(shí)為了在生產(chǎn)中簡化進(jìn)行，一般都會(huì)使用選擇性高的試劑。這樣的話不僅可以提高反應(yīng)的選擇性，也可以在環(huán)保方面做出很大的貢獻(xiàn)，減少廢棄物排放，將成本相對降低。

3.2 全面化

當(dāng)前的化工生產(chǎn)中雖然應(yīng)用了自動(dòng)化技術(shù)，但目前的自動(dòng)化技術(shù)僅能作為對人工生產(chǎn)的輔助，尚不能做到真正的“自動(dòng)生產(chǎn)”。當(dāng)人工智能技術(shù)進(jìn)一步成熟時(shí)，人們可以期待在化工生產(chǎn)的自動(dòng)化工藝中應(yīng)用人工智能技術(shù)，從而讓人工智能代替人類控制化工生產(chǎn)，進(jìn)一步解放人類的勞動(dòng)?；どa(chǎn)是一種危險(xiǎn)性較高的行業(yè)，很多種類的化學(xué)制品在生產(chǎn)過程中會(huì)涉及到對人體有毒有害物質(zhì)，從事化工生產(chǎn)的工人長時(shí)間處于這種環(huán)境中會(huì)不可避免地對其健康造成影響，同時(shí)涉及到危險(xiǎn)化學(xué)品的生產(chǎn)流程一旦出現(xiàn)問題很有可能造成人身事故。而全面應(yīng)用結(jié)合人工智能的自動(dòng)化技術(shù)后，化工生產(chǎn)中的危險(xiǎn)環(huán)節(jié)可以由智能機(jī)械自動(dòng)進(jìn)行，或是由生產(chǎn)工人在安全的地區(qū)操作機(jī)械進(jìn)行。這種全面自動(dòng)化的生產(chǎn)方式不但可以降低生產(chǎn)工人的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，也能夠避免其接觸危險(xiǎn)化學(xué)品對健康造成影響或遇到意外事故，真正地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)人性化的同時(shí)進(jìn)一步提升生產(chǎn)力。

3.3 網(wǎng)絡(luò)化

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是當(dāng)下的熱門技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有強(qiáng)大的信息傳輸與共享的優(yōu)勢，可以無視空間的限制將客戶端鏈接起來，因此將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到自動(dòng)化化工生產(chǎn)中，是一種全新的發(fā)展方向，對于進(jìn)一步提升化工生產(chǎn)的生產(chǎn)力有很大貢獻(xiàn)?；ヂ?lián)網(wǎng)的最大優(yōu)勢在于隨時(shí)隨地獲取信息，而化工生產(chǎn)中也存在需要信息支持的部分，例如生產(chǎn)方案的制定與材料比例的控制等。而將化工生產(chǎn)的自動(dòng)化設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，可使其在生產(chǎn)過程中自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)獲取最優(yōu)的生產(chǎn)方案，從而提升生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，在互聯(lián)網(wǎng)中獲取到的信息，結(jié)合人工智能技術(shù)，可以建立面向用戶的專家咨詢系統(tǒng)，使生產(chǎn)設(shè)備可以解答用戶提出的問題，或是結(jié)合用戶的建議調(diào)整生產(chǎn)方案，從而使生產(chǎn)設(shè)備在自動(dòng)化的同時(shí)做到智能化。

4 結(jié)束語

化學(xué)工程與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著緊密的聯(lián)系，是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力。當(dāng)前我國的化工生產(chǎn)自動(dòng)化還處于初級(jí)階段，需要進(jìn)一步發(fā)展以提升產(chǎn)能。在未來，化工生產(chǎn)將朝著綠色化、全面化與網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展?；どa(chǎn)是工業(yè)生產(chǎn)的根基之一，因此我國應(yīng)當(dāng)重視在化工生產(chǎn)中應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，從而全面提升國家整體水平。

參考文獻(xiàn)：

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