化工与计算机的联系

化学工程与工艺和计算机的关系
赵付健
摘要：文章首先介绍了化学工程与工艺与计算机的基本联系，做些简单的初步介绍。

之后说明计算机为化学工程与工艺带来的便捷，并具体举出一些事例，说明二者是互相有利。

本文章也会阐述目前化工与计算机联系实用较广的系统。

放远目光，谈及在化学工程与工艺未来的发展中，计算机的作用的必不可少，和可能所需要的软件。

最后提出随着社会发展，二者联系将越发密切，不可分割。

关键词：联系、具体事例、未来发展、作用。

引言：本文重点阐述化工与计算机的关系。

从基本的发展到现如今在社会上的两事物联合的广泛应用。

接着就是考虑未来趋势的发展，以让其联系更加紧密，应用前景更广泛。

一：计算机与化学工程与工艺的基本联系
电子计算机从二次大战后出现到现在不过几十年, 但是从硬件的发展看, 已经跨越了几个时代。

起初是电子管, 后来是晶体管、集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路。

现代的计算机的功能比初期的机器不知要大多少倍。

在通用软件方面发展也极为迅速。

人们从和机器码打交道、编程, 进展到汇编、高级语言、多种通用软件, 也同样是上了许多个台阶。

第5代计算机, 用声音、手写等方式来驾驭计算机逐步在变为事实。

在化学化工领域中, 除了应用上述通用的硬、软件方面成果之外, 还发展了一系列专业软件体系, 与计算机通用软件相联接, 从而解决一系列应用中的问题。

在不少领域中, 甚至从根本上改变着原有的工作方法, 改变整个行业。

因此, 可以说在化学化工中的计算机软件的重要地位开始表现出来。

但是人们对它的重要性, 它的高速度发展的认识, 主动去掌握它的进程, 有时还显得略有不足。

二：一些具体事例
计算机的应用范围从计算开始，但是很快便向人脑活动的各个其他领域扩展，下面列举一些成功的应用领域：
1.化工流程及化工单元和设备的计算；
2．化工数据、化工图形库的发展；
3．数据采集和过程控制的广泛采用；
4 . 数据分析、过失诊断、事故处理,
5 . 人员培训及计算机教学工作的发展,
6 . CA D的发展及实用化,
7 . 计算机管理及控制一体化(C工MS) ,
8 . 化学分子轨道及分子力学的计算,
9 . 化学数据库及其与仪器的结合;
1 0 . 计算机辅助分子合成及材料设计,
1 1. 各种层次上的构效关系的研究工作,
12 . 计算机情报、信息管理及出版方式的变革.
三：现代社会化工与计算机联合的运用
计算机在化工中应用的最大成就是使化学工程和系统工程相结合, 形成了化工系统工程这一新的学科。

化工系统工程已成为现代化学工程的四大分支(包括化工传递过程原理、化工热力学、化工反应动力学、化工系统工程)之一。

回顾化学工程的百年发展历程, 化工系统工程的出现,已成为继单元操作与单元过程时期、“三传一反”时期之后的化工发展的第三个时期。

我国化工行业在计算机应用方面的工作, 虽有一定基础,但与现代化学工程的发展还不相适应, 还没有全面深人地挺进到主战场, 投人的人力物力还不够, 还有许多研究工作可做。

因此, 本文根据国内外现代化工技术的发展动向, 探讨了计算机在化工中应用的发展趋势, 提出一些需要研究解决的技术课题, 摸索提高化工计算机应用水平的有效途径。

计算机在化工中应用的最大成就是使化学工程和系统工程结合, 形成了化工系统工程这一新的学科。

化工系统工程已成为现代化学工程的四大分支(包括化工传递过程原理、化工热力学、化工反应动力学、化工系统工程)之一。

回顾化学工程的百年发展历程, 化工系统工程的出现, 已成为继单元操作与单元过程时期、“三传一反”时期之后的化工发展的第三个时期。

化工过程模拟是计算机在化工应用中最为基础、发展最为成熟的技术。

化工生产工艺开发中常用的是流程模拟和单元过程模拟。

在化工过程模拟中, 用计算机求解描述生产过程的数学模型, 得到有关该过程性能的信息, 进行工艺过程的分析、综合和优化。

计算机模拟已成为化工过程工艺开发、工艺设计、生产操作的控制与优化, 操作培训和老装置技改的重要手段。

常用的模拟方法有序贯模块法、联立方程法和联立模块法等。

计算机集成化过程系统( CISP )是用计算机实现生产操作控制和管理的一体化。

特别对精细化学品生产工艺来说, 其计算机应用基础较薄弱, 其间歇过程多, 品种多, 批量小。

故应优先考虑实现多品种
多用途柔性生产, 按市场需要及时灵活地转换生产品种多种产品可共用一套生产装置。

这时, 需要研究建立柔性生产系统(Flexible Processign System , 简称FPS ) 。

FPS主要是通过多级计算机系统, 把工艺生产中若干独立生产单元组的物料流(原料、中间体、成品、废料) 和信息流( 反映生产状态的工艺参数、设备状态、处理指令和信息) 、能量流( 能源、动力)结合起来, 集中进行调度,分散进行控制, 达到多品种多用途生产的目的。

在不同领域内应用计算机时, 其软件的内容和范围均大为扩展, 有各种数学的运算, 有各种图
形的加工, 有逻辑推理的仿思维系统。

一般软件的发展总是和应用结合在一起。

先从专用的系统出发, 很快便有一个个不断更新的、通用的版本出现。

化学化工系统中的一个广阔的软件体系, 正在开始形成。

软件逐步变为商品, 不少软件还和专用设备, 专门的流程结合, 构成了许多工艺专利的一个组成部分。

在计算机辅助下的分子设计中, 人智能方法也起着重要作用, 首先是化合物的计算机结构解析, 然后是各种构效关系的探索和关联, 最后是通过计算机智能系统给出推荐的包含某种骨架的化合物, 它应是全新的期望具有高效的化合物
四：化学化工软件综合化的趋向
化学化工中软件的发展一般都是针对一种特定的目的。

有的是针对控制的, 有的是针对模拟的, 有的是针管理的。

近年来首先在机等行业发展起来控制与管理一体化的软件系统(C IM S) , 在过程
工程中也找到了广泛的用途。

管理和控制的结合, 进一步解放了生产力, 现在一些先进的用计算控秘的工厂,都希望借助于C l邓进一步挖掘生产潜力。

稍大型的工厂计算机系统常分为4个层次, 即设备控制层、过程控制层、车间管理控制层、全厂管理层。

一个工厂要采用C IM S来提高水平, 必须具备以下5个条件, ( 1 ) 原料均匀稳定可控, ( 2 ) 仪表控制齐全; ( 3 ) 设备配套, ( 4 ) 操作人员合格, ( 5 ) 管理制度健全。

这种完全现代化的工厂应该能在未来激烈的竞争中生存。

不少化学化工的数据库软件系统,现在也同样在向集成化、综合化发展。

一些专业的谱图数据库趋向与仪器联合,一方面可以及时帮助对测量数据进行分析, , 方面又以将新的测定结果物入数据库。

大盘文献库、数值库、事
实库乃至全文数据库都进入网络体系对外服务。

网络体系有集中式的, 但更多的是分布式。

这是集成化、综合化的又一个重要发展。

目前国际上大型综合系统有许多, 如美国的D工A L戈内350个数据库, 厂德国的Flz 、日本的JICST、美国的CA S以及在此基础上组织的STN系统, 其中也包含了1如多个库。

另外, 如法国的Questel 、·美国18从公司的TRC信息系统都是大型网络的系统。

随着对化工过程内在机理的更深刻认识, 及计算机软硬件功能的日益强大, 计算机的应用将深人
到化工过程工艺开发、工程设计、自动控制、操作优化、过程综合和评价及生产过程管理、科技情报检索等各个方面。

化工系统工程是计算机在化工中应用的主要领域, 它是应用化学工程与系统工程的基本原理, 采用建模、模拟、优化、分析和综合等方法, 所以我们在进行化工计算机应用工作时, 须特别注意。

计算机技术的广泛深人应用已成为化工技术发展的主要因素之一。

有必要充分利用计算机
技术发展迅猛的优势,大力研究发展化工系统工程技术, 特别是要优先考虑计算机模拟、C A I〕、柔性生产技术、人工智能和过程控制等研究方向。

相信通过一定时间的努力, 一定能使我国化工行业的计算机应用水平上一个新台阶,并由此促进我国化工技术的现代化。

总之,从我国计算机的软硬件环境、现代化的错要、科技力盈等各方面来看, 针对化学、化工、石油、冶金整个行业的错要, 独立自主地开发软件的条件, 应该说已经具备了。

这直接涉及到化学化工整个行业现代化的进程。

是我们革新观念急起直追的时候了。

结论：化工与计算机的联系是十分密切的，在今后，我们应更加加紧其中的相关性，让化工的发展更迅速。

参考文献：
1. Edited by WIIson . Method in ComPutational Chemistry , VO I . 3 , Concurrent ComPutations in Chemieal Calcul tions . New York :Plenum Press . 1989
2. Huang G ,X u Z . ComPuters & Chemistry . 1990 , 14 (8 ) : 253
3. Turangi T . Computers and Chemistry . 1990 14 (3) : 253
4. Grenier H , Computers & Chem . Engineering . 1991 , 15 (2 ) : 115
5. Alatigi 1 M . Metion . Computers & Chem . Engineering . 1991 , 15 (3) ; 147
6. Lee P L et al . Computers & Chem . Engineering . 1991, 15 (3) : 1, 1
7. Malliek S K . Computers & Cbem . Engineering . 1901 , 25 (6 ) : 27
8. Pjela P C et al . Computers & Chem . Engineerin g . 1992 , 15 (1 ) : 63
9. Patel A N et al . Computers & Chem . Enginering 1991 , 15 (7 ) : 451
10. Urlie Letal . Computers & Chem . Engineering . 1991, 15 (7) : 471。