计算机在化工行业的应用，你是否都知道了？

金乌神 2016-01-13

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导读

计算机是一种多功能的设备，可用于计算、拟合模拟、制表、绘图、选择、判别、存贮、检索、统计、管理、自动控制、人工智能、专家系统等方面。想要在化工领域中能把高难度的工作简易化，工作效率还能得到提升，那就要使用计算机。计算机在化学中的运用是这些年来化学学科最重要的成就之一。

　　在化工每个领域中都能得到运用的就是电子计算机，并且它的优越性和生命力在化工领域中越来越突出。化学学科中复杂计算对强大计算能力的依赖、海量化学信息对存储和管理能力的高要求、化学反应的复杂性和微观性对虚拟现实的需求、化工过程对自动化的需求等等，都要计算机的支持。下面，就让小七带领大家看看计算机在化工行业中的重要性及其应用。

一、计算机在化工中的重要性

　　应用计算机是实现现代化的必经之路，是获得高速度、高质量和高效益的重要手段。计算机的应用范围在化学工程领域中特别普遍，像一些设计、分析、控制、操作和研究等。计算机在化工上的运用是跟着科技的前进而日益增多。像最多见的制图在化工中为例，以前是用手工绘制杂乱的分子组织图、实验安装图与化工工艺流程图等这些是在计算机没有得到广泛应用时的现象，既费劲又耗力，又浪费工作人员大量的时间。这些工作跟着计算机的推广，现在完整指望计算机来完毕，像化学软件Chemwindow、CSChemDraw、CSChem3D、ChemSketch等这些在描绘分子组织图方面是很多见的。而更为专业的AutoCAD来绘制大型的试验装置图与化工工艺流程图等是化工工程人员与研究人员使用的。所以，这些与化工相关的专科计算机常识是化工专科的大学生要在大学期间就需要把握的，现有的知识要在跟着新的软件与技术的出现而接连改造的，社会的必要才能真正的习惯。

二、计算机在化工领域的应用

1计算机在化工掌控方面的应用

70年代，一些著名的仪表公司推出了Dcs集散控制系统，使计算机集中控制和直接数字控制得以在全球迅速推广应用。80年代，计算机过程控制己进人高一层次，可完成I'M控制、顺序控制和能量控制，图示功能得到增强，并能实现PID参数自整定。90年代以来，发展更为迅速，RISC工作站使图形窗口更完善，操作更方便，人机接口、容错技术和通讯网络都得到进一步发展。化工生产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，提高工人文化技术水平。

守旧的出产掌控手法跟着我国化工行业出产范围的渐渐增大，已缓慢难以习惯管理的请求。使得其特大水准上推动了化工出产的革新与进展的是计算机技术的进展与老练，特别是大大提升了化工出产原委中对每类信息的解析与推断能耐的计算机控制技术的进展，在我国化工出产掌控原委渐渐表现着无可替代的影响。七零年代，问什么计算机集中掌控与立刻数字掌控得以在全球迅速推广使用，这是因为一些闻名的仪表公司推介了Dcs 集散掌控系统。八零年代，已经可以完毕 I'M 掌控、依次掌控与能量掌控，那是因为计算机原委已进入高一层次，得到加强了图示性能，还可以执行PID 参数自整定。想要提升工人文化技术水平，就要执行化工出产原委自动化，基本变动劳动办法。

2 计算机在绘图中的应用

所谓计算机绘图，狭义地理解，用计算机驱动绘图仪或打印机画出所需的图形，在绘图输出之前，通常要把所画图形预先显示在计算机屏幕(显示器CRT) 上，以便人们对所国图形是否正确加以判断，一旦发现错误，即重新调试。这样就可将很多错误消灭在绘图输出之前，以保证所绘图形正确无误。所以计算机绘图可广泛地应用在化学工业中。

3计算机在化工分析中的应用

传统的化学解析办法径直有本身的特色，但重要使用于常量解析，在解析速率、灵活度等方面经常不能达到请求。这些年来，想要进行物质的定性、定额衡量，这就要计算机和相关仪器一起用，这样才能获取最大限度的发展。绝大部分仪器是将被测组分的浓度变化或物理性质变化转变成某种电性能(像电阻、电导、电位、电容、电流等)，执行了自动化与连接电子计算机，不防实行微量组分、痕量组分的侧定。所以齐备的优点有检测限低、迅速、灵活、操作简明等一系列。现在，解决了很多过去分析中很难处理的问题，为化工分析带给了巨大便捷，那是因为使用自动化进行相关的定性、定量解析的进展越来越快。可以设想，仍有巨大的发展空间的是自动化使用于化工解析。

4 计算机在化学化工智能技术中的应用

人工智能是计算机发展的最高境界，也是计算机应用的重要领域。化学的各个相关学科普遍具有知识量大、过程复杂、相对规律性较差的特点。利用计算机的海量信息存储能力、准确的逻辑判断分析能力和强大的计算能力，建立化学类专家系统具有重要的意义。因此需要了解掌握计算机智能化技术，结合逻辑运算、数据库管理和决策判断等技术知识，为建立各种化学化工模拟系统做知识储备。

计算机仿照人类的智能活动，诸如感知、判断、理解、学习、问题求解与图像识别等就是人工智能(Artificial Intelligence)。目前人工智能的探讨已获得很多的效果，有的都开始走向实用阶段。具体例子有：(1)知识库与检索系统是酸碱平衡专家系统的全部内容，提议问题时，数据是机器主动查出的，找到程序，实行计算、绘图、筛选判断等处理，问题要用专业在行的语言来回答，像任意溶液(包含随意种组分的混杂溶液)的pH值计算，随意溶液用酸、碱实行滴定时操作规程的设计等。(2)定性分析专家系统，用帕斯卡语言编写了阳离子硫化氢系统和阴离子消去法系统，学生拿到未知试样，不用学习和查阅这种古老系统，只须按照机器提示的手续进行操作，所得现象再输入机器，如此逐步处理，就会得出“试样是什么化合物”的结论。

5计算机在分析化学中的应用

古老的化学分析方法尽管有自身的特点，但主要应用于常量分析，在分析速度、灵敏度等方面常不能达到要求。近几年来，计算机与有关仪器联用，进行物质的定性、定量测定，取得了很大的进展。绝大多数仪器是将被测组分的浓度变化或物理性质变化转变成某种电性能(如电阻、电导、电位、电容、电流等)，实现了自动化和连接电子计算机，能够进行微量组分、痕量组分的侧定。因此具有检测限低、快速、灵敏、操作简单等一系列优点。

利用一元统计，可对同一项目的若干次测量数据进行统计处理，计算置信区间、标准误差、变动系数等。利用二元统计，可以计算含量与滴定体积或浓度与吸光度之间的直线方程(线性回归法)。用程序型计算器也能迅速完成这些计算。在较复杂的情况下，可以利用计算数学方法。设有10种金属离子与10种络合剂共存，它们之间的竞争反应可用迭代法预测，计算机对每种络合物用迭代法处理，获得收敛结果的报出答案，迭代999次仍不收敛者弃去，总共不多于10万个数据的计算。按常法以每个数据平均费时6分钟计，一个人要三年半才能算完，用计算机处理不到1小时可得出答案，为化学分析中哪种离子参加反应、哪些离子被掩蔽等条件，获得可靠的预测效果。

6计算机网络在化工企业中的应用

化工企业在发展过程中具备一定的特殊性，对信息传输的时效性以及准确性有着较高的要求。通过办公自动化系统的建设，一方面可以为领导层提供更多资料，提高生产决策的含金量，另一方面也可以提高员工之间的交流，避免因为信息数据延误而造成的经济损失，提高了生产工作的科学性，确保工作效率。通过数据平台来对生产设备运行情况进行实时检测，确定其相关参数、指标以及生产工艺流程的执行情况。在运行过程中，运行员与DCS相互交换信息人机接口设备，完成对生产过程的监视与控制，并读出每一个过程变量的数值与状态，以此来判断每个回路是否能够正常工作。财务管理工作是企业发展中重要组成部分，原有的核算型管理方式逐渐不能满足企业发展的需求，必须要向决策型与管理型过渡，对企业的发展具有重要意义。通过对计算机网络技术的应用，在网络任意节点中输入企业财务信息都可以完成共享，进而能够实现降低信息输入、核对以及输出等方面的成本，并且也可以降低信息传输过程中因为延迟而产生的成本。化工企业想要实现财务管理的信息化，应确保财务处理程度的简洁化，可以不断提高工作处理的速度。

7计算机在化工流程模拟中的应用

化工流程模拟(亦称过程模拟)技术是以工艺过程的机理模型为基础,采用数学方法来描述化工过程,通过应用计算机辅助计算手段,进行过程物料衡算、热量衡算、设备尺寸估算和能量分析,作出环境和经济评价。它是化学工程、化工热力学、系统工程、计算方法以及计算机应用技术的结合产物,是近几十年发展起来的一门新技术。

应用化工流程模拟技术可以节省过去由试验(小试与中试)探索最佳工艺工况条件所消耗的大量资金、时间和人力,该技术能够使我们从整个系统的角度来认识、分析、预测生产中深层次的问题,进行装置调优、流程剖析和过程综合,达到优化生产、节约资源、环境友好、提高经济效益的目的。这一技术已成为化学工程设计、原有工程改造优化的强有力工具,得到世界各国重视,特别是在当今能源紧张、自然资源短缺和市场竞争激烈的背景下,人们对化工流程模拟技术的进展、应用和发展趋势的关注更是与日俱增。

三、化工行业中常用的软件介绍

1功能强大的ACDI/Chemsketch

这是一个免费软件(部分功能受限)，安装很简便。主要功能和特点:绘制平而(C2D)和立体((3D3化学结构式、反应式和化学图形;其绘图功能十分强大，具有丰富的化学图形绘制工具，各种化学符号应有尽有;内置包括各种原子、有机物官能团等基木结构的模具工具栏，使得绘制复杂庞大的有机物结构式变得非常便捷，并且可以把绘制好的平面化学结构图直接转换为立体图形:能够预测分子结构的基本参数如分子量、摩尔体积、极性、密度、介电常数等;可对所绘制的分子结构自动命名文)，可提供有机物的同分异构体(正版才有)等等。其主要功能有:

(1)绘制化学结构图

(2)编辑文木和图形

(3)测算各项参数

(4) 3D转换和动态旋转

2化学图文编辑工具Chem/Window

Chem Window可用于绘制化学图形、化学实验装置图、，化工工艺流程图等，是化学工作者在教学和科研中的有力助手，其主要用途有:

(1)编辑化学方程式

(2)制作反映过程关系图

(3)绘制化学实验装置图

(4)绘制化工流程图

3 Chemoffice系列软件

Chemoflic。是一套功能十分强大的化学专业应用软件，它是由ChemDraw, Chem3D和ChemFinder等三个软件组成的一个软件包，按发布时IaJ有2002. 2004,2006等版本，根据功能和专业化程度又分为Std, Pro和Ultra三种版本，Ultra版还包含E-notebook及Chemlnfo数据库，使其应用性更强。

(1) ChemDraw的应用

能够绘制和编辑高质量的化学结构图，识别和显示立体结构，具有化学结构式与化学名称相互转换的功能:由于内建有NMR数据库，能够与Excel数据兼容，能够进行网络数据库信息检索等。

(2) CHem3 D的应用

①将2D图形转化为3D图形②利用Chem3D进行化学计算

4数据处理软件Origin

Origin包含高级扫描绘图、C语言和内置300多个数学函数的NAG数值计算库，是一种化学数据的计算软件。它包含了统计学、信号处理、曲线拟合和峰值分析等高级数据分析工具。由于具有C程序与数值计算和作图能力综合功能，适合作为化工和高等教育的化学专业人员从事科研和教学时进行数据处理、分析和计算以及制作高质量的图表。

①、Origin的数据分析功能

木软件设有专门的移向工具以便审视、读取和屏蔽数据，内置100多种函数可用于数据拟合。含有的数据分析工具有::(I)统计学工具，描述统计学、拟合比较、多项回归、总体t一试验、残存分析等。(Z)曲线拟合，非线性最小二乘法拟合NLSF、运用Origin C语言的NLSF、线性回归、多项式回归等。(3)信号处理，进行卷积法、重叠合法、快速傅里叶变换((FFT i.e.Fast Fourier Transform)、修匀、邻接平均等。(4)峰值分析，基线和峰值分析、基线工具、采集峰值工具、峰值拟合等组件。Origin的数据处理应用十分广泛。

②、用Origin软件绘制实验数据曲线

(1)打开Origin，在“Datai”列表的A[X]和B[Y]中输入实验数据。(2)选定所有实验数据，依次点击”at'’和“Line+ Cymbol'。出现实验草图。(3)修改坐标标题和标尺范围及间隔。用鼠标左键双击实验草图的“X Axis Title”或“YAxis Title',输入横坐标标题或纵坐标标题。双击横坐标或纵坐标数字，点击“Scale',输入横坐标或纵坐标标尺范围及问隔。(4)选择曲线的类型、颜色和曲线上实验点的类型、大小。(5)对曲线标记“标注”，在实验图中任意处，右击“Add Text',输入标注文字，将所输入的文字拖动到指定位置，绘图过程完成。可把制得的实验曲线图，直接复制到word等文档中。

5制图软件AutoCAD

AutoCAD（Autodesk Computer Aided Design）是Autodesk（欧特克）公司首次于1982年开发的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计，现已经成为国际上广为流行的绘图工具。AutoCAD具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。AutoCAD具有广泛的适应性，它可以在各种操作系统支持的微型计算机和工作站上运行。

应用领域：

工程制图：建筑工程、装饰设计、环境艺术设计、水电工程、土木施工等等。

工业制图：精密零件、模具、设备等。

服装加工：服装制版。

电子工业：印刷电路板设计。

广泛应用于土木建筑、装饰装潢、城市规划、园林设计、电子电路、机械设计、服装鞋帽、航空航天、轻工化工等诸多领域。