探析化学工程与工艺中的自动化发展趋势

赵伟刚 马响亮 张攀

摘要：自动化技术在化学工程中扮演着重要角色。化学工艺品遍布人们生活各处，其对于社会发展意义深远。随着网络技术和智能技术的发展进步，化学工程领域逐步实现了自动化，各项工艺技术的应用效率和应用效果得到了优化。我国已初步建立了自动化的化学工艺体系，并开发出了领先世界的自动化化学工艺技术，研究自动化技术在化学工程中的应用对于促进化学工程领域发展有着重要的意义。基于此，本文研究了化学工艺实现自动化的方法，并对化学工程自动化发展趋势进行了分析。

关键词：自动化技术;化学工程;化学工艺

化学工业在我国经济体系中占有重要地位，对于各行各业发展都发挥了重要作用。化学工程发展势态良好，为社会发展提供了充足的工业品。随着现代技术发展，先进的自动化技术被逐步应用于化学工业领域，成为化学工程发展不可缺少的部分，并持续影响着化学工业发展[1]。自动化工艺能够提升化学工业生产精度和效率，对于推动国民经济持续发展发挥着重要作用[2]。本文结合现阶段我国化学工程和工艺在自动化发展方面情况分析了未来阶段化学工业的发展方向。

1化学工程和工艺

化学为人类社会发展做出了重要贡献，化学工程是对化学原理、化学技术和生产方法的总述，其包含的专业领域内容繁多，涉及到每一个行业。人们生活、生产所需的许多原料都需要通过化学的方法获取，例如通过化学的方法从石油中获取塑料制品原料[3]。可以说化学工程和工艺在社会发展中扮演重要角色，其影响着人们的衣食住行等各个方面，现代化学工程和工艺发展与自动化技术关联越来越密切，自动化技术的应用提升了化学工业的生产效率和生产质量，实现了规格化和标准化的生产目标。

2自動化技术在化学工程和工艺中的应用

计算机技术的出现为工业生产实现自动化提供了基本的依托，随着人工智能、大数据、云计算等技术兴起，计算机自动处理能力不断变强[4]。在自动化技术支持下社会各行各业发生了巨大的变革，以自动化技术为主的生产模式成为主流生产模式。在化学工业领域也发生着同样的变化，自动化技术的应用推动了化学工程和工艺精细化和高标准化发展，有效地促进了化学工业发展。

2.1化工安全监测

化工生产的危险系数非常大，如何做好安全隐患排查和预防是很多化工企业重点研究的内容，传统的生产模式下必须强化人员管理和现场巡检，这种方式的缺点在于受人为主观因素影响较大，而且投入的成本较大。但是随着自动化技术应用，安全隐患排查工作发生了巨大改变，通过安装在生产区域和生产设备中的传感其能够实时监测生产数据，系统可以自动识别异常数据，并及时发出警报，有效地避免了安全隐患升级为安全事故[5]。在一些危险性较高的生产工艺中，应用自动化技术可以提升生产的安全性，降低生产工艺对人员生命健康的影响，图1为化学工艺生产流程。例如，在很多化工原料具有腐蚀性和毒性，生产人员需要身穿防护服进行作业，如果改用自动化技术进行生产，可以有效防止化工原料对工作人员身体造成损害，保障生产作业的安全性。

2.2控制生产精度

化学工程对于精度要求加高，如果精度偏差较大，可能带来不良的后果。例如，生产烷烃有机物时，往往需要加氢催化处理，如果加氢比重过大，或者压力和温度控制偏差较大，可能使得产物的纯度变低或者无法合成目标产物。很多生产工艺都需要在高温、高压环境下进行，如果温度和压强变化幅度较大，或者生产过程中无法保持稳定，那么将无法达到预期的生产目标，而通过自动化技术进行控制，可以实时地调节反映容器的温度和压强，保障温度和压强的稳定性。自动化技术在化学工艺精度控制方面远远超过传统的人工控制方法，而且能够检测反映环境细微的变化[6]，为工作人员提供足够的精确的生产数据，从而保障生产作业安全、稳定进行，有效地提升了生产过程的效率，图2为某化学工艺自动化生产程序。生产精度的提升能够提升产品的质量，对于提升化工企业的竞争能力起到了重要的作用，因此生产企业应该积极研究自动化技术的应用方法，进一步地应用自动化技术对各项工艺进行优化，从而更好地提升化工生产的精度，为人们提供更多优质的化学工业品。

2.3调节原料比重

化工生产是一个复杂的物质反应过程，不同阶段使用不同的生产原料，对生产原料投入时间和比重进行控制非常关键，这是能够获得目标产物的关键。传统的生产方法中一个反应结束后需要对产物进行检测，只有产物达到了生产要求后才能进行下一个阶段的反应，而这一过程需要消耗大量的时间和精力，图3为实现自动化后的化学反应装置[7]。自动化技术的应用可以解决这一问题，提高生产的效率，将自动监测传感器安全在反应容器内部，可以实时检测反应物和产物的比重，并控制产物投入的比重和反应问题，最大限度提升反应效率。现代自动化技术在化学工艺优化方面也有着很强的优势，如对化学工艺品内部结构进行检测，如果发现化学工艺品内部结构变形可以作出调整，可以提升化学工艺品的质量。

3化学工程和工艺中自动化技术发展趋势

自动化是化学工程和工艺未来发展的大趋势，这也是实现技术革新和生产方法创新的重要一环。目前大数据技术、人工智能技术在化学工程中应用非常广泛，通过对生产数据的计算和总结能够发现生产工艺中存在的缺陷，并制定有效的方法进行改进，从而提升化学工业品的质量[8]。未来阶段化学工程和工艺自动化的发展必然是建立在现有技术基础上，对现有技术的优化和再创新，通过技术细化和生产工艺的创新不断地提升生产质量和生产效率，自动化系统也会逐步具备人的智慧，这对于化学工程和工艺的整体发展起到了重要的作用。

3.1绿色可持续性

绿色发展与可持续发展是人类社会发展的方向，随着资源消耗和环境污染问题不断出现，人们意识到绿色可持续发展的重要性，因此各行各业也在发生变革。化工行业是资源消耗和污染较为严重的行业，通过自动化技术对生产原料和技术工艺进行优化，能够减少化工原料的使用和提升生产效率，从而实现可持续发展。例如，通过自动化系统控制原料投入比重，最大限度提升原料转化率，能够避免出现资源浪费现象出现，随着生产原料投入比重减少，生产带来的污染也在减少。而在生产工艺方面，自动化工艺在能耗方面也会发生巨大变化，如系统会自动调节各个反应过程的能耗，对有限的能耗进行科学利用，实现能耗利用效率最大化。自动化技术在化学工程和工艺中面对的主要问题是能耗问题，因为自动化系统运行需要消耗大量的能源，而且必须确保化工生产过程中持续稳定的运行，结节能耗问题不仅可以减低企业的投入成本，而且能够推动绿色可持续发展理念的落实，所以在未來阶段化学工程和工艺在自动化方面应该朝着绿色可持续发展方向前行，最大限度实现节能降耗，在减少资金消耗的同时提升自动化的效率，使得有效资源得到最大化利用，这对于未来阶段人们更好地利用化学工程造福自身发挥着重要作用，行业发展也会出现新的变化。

3.2智能程度更高

自动化发展必须解决系统智能程度低的问题，虽然现阶段化学工程中自动化系统能够处理大部分生产内容，但是距离人的智慧依然有着较大的距离。化学工程和工艺对生产精度要求非常高，只有严格控制各项生产工艺才能确保生产的质量和效率，目前计算机行业人员正在研究更为优质的计算机算法，如果研究工作出现重大突破，结合化工生产技术和生产流程等对生产工艺进行优化可以提升化学工艺的生产效率。高智能程度意味着大部分生产工作都可以由机器完成，有效地保障了工作人员的人身安全[9]。此外，自动化设备将会遍布在化工生产各个环节中，例如反映容器实现了全自动化控制，通过多组传感器收集生产数据，自动化系统具备自动识别和控制的控制，能够对各项生产数据进行调节，使得生产工艺得到优化，生产效果也会发生变化。从化学工程和工业的总体发展方向来看，高智能化能够帮助企业更好地进行危险化学品生产，可以防止由于人为因素干扰带来的各类影响，从而提升生产的效率，也降低生产安全隐患。由此可见，化工行业在未来阶段实现高智能化发展是自动化发展的必然趋势，也是提升生产质量和效率的重要方法方向。

3.3高效率高质量

化学工程和技术对于化工行业发展十分重要，新的生产工艺必须具备节约资源、生产效率更高、生产质量提升中的一项或者几项要求，随着自动化技术应用，化工行业的生产效率和质量得到了提升，但是提升的效果并不理想，自动化技术的优势未能完全的发挥出来。因此必须研究自动化程度更好，处理能力更强的自动化处理技术，提升生产的质量和效率，在未来方向机器完全可能取代人工生产，自动化系统可以判处理生产流程中的各项信息，工作人员只需要将设定的判断条件输入系统中，系统则可以根据设定的条件要求工作，只有遇到系统中未设定的内容时系统才会将这些内容发送给工作人员，工作人员则根据这些内容判断系统运行状况和生产的情况，这种方法有效地提升了生产效率和生产质量，而且能够将危险生产环节的工作取代，解放了生产力，同时保障了生产的安全性。此外，随着工艺的优化和新工艺的出现，化工生产过程中的一些技术瓶颈也会被打破，这对于化工行业发展而言非常重要，技术瓶颈的突破意味着未来阶段化学工程和工艺发生重要变化，化工生产的效率和质量将会得到提升，这在未来阶段将会成为主要的发展趋势，因此个化工生产企业也应该做好迎接这种发展趋势到来的准备，积极进行技术创新，不断地提升自身生产效率。

3.4全自动化模式

自动化发展的终点应该是全自动化，通过计算机承担任何一项工作，化学工程和工艺最大的特点是变化性强，生产工艺中的某一个条件发生变化都可能无法获得目标产物，通过自动化技术进行控制能够使得反映条件保持稳定，而其中一些重要的生产环节依然需要人工控制，这种方法是当前化学工业生产的主要方式，但是随着自动化技术的发展进步，全自动化模式将会逐步缺乏当前的工艺技术，因为全自动化模式可以通过系统自动控制各项反映工艺，使得各项生产工艺得到协调，提升生产的效率，而且能防止因为人为疏忽导致的各类问题出现。从工艺创新角度来看，自动化工艺可以提供更多稳定的生产环境，防止生产环境变化导致的一系列问题出现，全自动化生产模式的实现必然能够推动整个化工行业的长期稳定发展，所以整个化工行业都需要做好准备，积极应对行业的变革。此外，在全自动化发展方向，还体现在技术方法方面，现有的化学工艺将会得到改进，未来阶段的化学生产工艺更具针对性，化学品合成过程也会得到优化，生产反应所需的步骤将会得到缩减，生产的效率将会得到提升。

结束语：总而言之，化学工业在人们日常生活中扮演着重要的角色，自动化技术在化学工程和工艺中的应用能够提升生产效率，同时也提升生产的安全性，随着智能技术的进一步发展，自动化技术在化学工程和工艺中的应用将会变得更为广泛，这能够有效地促进整个行业的发展，为人们提供更多优质的化学工业品。研究自动化技术在化学工业中的应用可以更好地推动化学工程领域发展。

参考文献：

[1]周裕民，夏晨东.化学工程与工艺中的自动化发展趋势[J].化工管理，2021（12）：16-17.

[2]吴亚萍，李芬，屠雪英，等.自动化化学工程与工艺的发展趋势分析[J].化工管理，2020（33）：180-181.

[3]林玮.基于自动化发展的化学工程与工艺分析[J].当代化工研究，2020（15）：128-129.

[4]李素暖.化学工程与工艺中的自动化发展趋势[J].产业与科技论坛，2020，19（21）：56-57.

[5]姜雪梅，于勇，王田.化学工程与工艺中的自动化发展趋势[J].科学与财富，2020（10）：21.

[6]孙长亮，石庆沫，王指刚.自动化化学工程与工艺的发展趋势探究[J].百科论坛电子杂志，2020（7）：43.

[7]李士振.基于自动化发展的化学工程与工艺分析[J].消费导刊，2020（42）：261.

[8]冯林林.基于自动化发展的化学工程与工艺分析[J].化工设计通讯，2018，44（3）：230.

[9]杨杰，钟颖.基于自动化发展的化学工程与工艺探讨[J].化工管理，2018（24）：208-209.

作者简介：赵伟刚，1986出生，性别：男，民族：汉族，籍贯：山西晋中，职称：工程师，学历：硕士研究生，主要从事石油天然气行业工程设计。