加壓碳化聯(lián)堿生產(chǎn)物料衡算電算法

郭鵬輝，竇進(jìn)良，蘇 剛，郭汝寅

（1.大連化工研究設(shè)計(jì)院，遼寧 大連 1 1 6 0 2 3；2.洪澤銀珠化工科技有限公司，江蘇 洪澤 2 2 3 1 0 0）

加壓碳化聯(lián)堿生產(chǎn)物料衡算電算法

郭鵬輝1，竇進(jìn)良1，蘇 剛2，郭汝寅1

（1.大連化工研究設(shè)計(jì)院，遼寧 大連 1 1 6 0 2 3；2.洪澤銀珠化工科技有限公司，江蘇 洪澤 2 2 3 1 0 0）

利用E x c e l提供的計(jì)算及繪圖功能，進(jìn)行加壓碳化聯(lián)堿生產(chǎn)物料衡算。在分類輸入框中，設(shè)計(jì)人員可輸入包括原料，母液、洗水及排放物等所有的已知參數(shù)，程序?qū)⒆詣?dòng)進(jìn)行計(jì)算，并可以多種形式輸出計(jì)算結(jié)果。該電算法可將設(shè)計(jì)人員從煩瑣的手算中解放出來。

物料衡算；E x c e l編程計(jì)算；聯(lián)堿加壓碳化

1 緣 起

在（加壓碳化）聯(lián)堿生產(chǎn)的工藝設(shè)計(jì)過程中，需要根據(jù)工藝流程進(jìn)行全廠的物料衡算。由于加壓碳化工藝是用制堿過程中的碳化過程代替合成氨的脫碳過程，所以，聯(lián)堿生產(chǎn)的工藝流程通常包括碳化、碳化尾氣凈氨、濾過、吸氨、冷鹽析、淡液蒸餾、煅燒、冷凝及洗滌等過程，每一個(gè)過程不但存在著自身的物料平衡，而且進(jìn)出物料還受到其他相關(guān)過程的制約，或制約著其他的相關(guān)過程，對(duì)其進(jìn)行物料衡算工作量較大。當(dāng)流程中發(fā)生較小的變化（如將洗水由軟水改為軟水加部分廢淡液）時(shí)，許多相關(guān)的物料都將發(fā)生變化，物料衡算應(yīng)該重新進(jìn)行。工藝設(shè)計(jì)過程中參數(shù)發(fā)生變化的情況時(shí)有發(fā)生，重復(fù)地修改物料衡算，顯然是一件繁瑣且容易出錯(cuò)的事情。

這之前，在我院進(jìn)行的一項(xiàng)提鹽項(xiàng)目中，我們?cè)捎秒娝惴▽?duì)其進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)計(jì)算，收到較好的效果。能否利用計(jì)算機(jī)提供的方便來進(jìn)行聯(lián)堿生產(chǎn)的物料衡算呢？由此，我們開始利用E x c e l提供的功能進(jìn)行這方面的研究實(shí)驗(yàn)，最終獲得了比較滿意的結(jié)果。

2 電算法的分類輸入

物料衡算首先要收集已知參數(shù)，比如原料的組成、中間加入的某些物料的情況以及有一定要求的物料的指標(biāo)（比如產(chǎn)品的純度、排放廢液允許的有害物含量）等等。本程序?yàn)榇嗽O(shè)計(jì)了分類輸入框，供設(shè)計(jì)人員輸入收集到的已知參數(shù)。

輸入框分為九部分，分別為產(chǎn)品、原料、母液、重堿與爐氣、冷凝液及洗水、尾氣、排放、洗水及其它。可在各自的輸入框中輸入相關(guān)信息。以產(chǎn)品輸入框?yàn)槔稍谄渲休斎氘a(chǎn)品的產(chǎn)量、純度及氯化鈉含量等。

本文重點(diǎn)介紹一下在加壓碳化制堿過程中的“洗水”輸入框和“其它”輸入框。

洗水類輸入框主要有2個(gè)：碳化尾氣凈氨洗水和濾過洗水。在工藝設(shè)計(jì)過程中，用什么來作碳化尾氣凈氨洗水，要根據(jù)全廠的能源分配情況來決定。可能全部使用軟水、可能全部使用廢淡液、也可能用軟水加部分廢淡液。如果只按一種情況進(jìn)行計(jì)算，那么所編制的軟件在使用過程中就會(huì)受到很大的限制。所以，我們將碳化尾氣凈氨洗水輸入框設(shè)計(jì)成單選形式，給出了3種選擇（見圖1）。程序?qū)⒏鶕?jù)所選的內(nèi)容進(jìn)行計(jì)算。如果使用部分廢淡液，可在下部的單元格中輸入打算使用的廢淡液量。這樣，此軟件對(duì)于這三種情況就都能進(jìn)行計(jì)算了。

關(guān)于濾過洗水，主要考慮兩種情況。因?yàn)闉V過洗水的量是一個(gè)變化不太大的值。經(jīng)驗(yàn)值一般為7 0 0k g／t左右，但實(shí)際上該值是可以計(jì)算出來的。該軟件允許設(shè)計(jì)人員采用經(jīng)驗(yàn)值，也可以利用軟件計(jì)算該值。當(dāng)選擇指定洗水量時(shí)，在下方單元格中輸入經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)即可（見圖2）。

在“其它”類輸入框中，有一個(gè)加氨方案輸入框，提供2種加氨方式：一種是由計(jì)算直接得出，一種則由設(shè)計(jì)人員直接選定（與圖2相似），由前者可了解到理論的加氨量是多少。避免盲目加氨。

其他的輸入框比較簡(jiǎn)單，篇幅有限不再贅述。

3 電算法的計(jì)算

整個(gè)軟件的編制其重點(diǎn)即在計(jì)算，所有的計(jì)算數(shù)據(jù)都來自前面所提到的輸入框。也就是說所有的計(jì)算數(shù)據(jù)都與輸入框中的數(shù)據(jù)進(jìn)行了鏈接，這樣才能保證當(dāng)原始數(shù)據(jù)變化時(shí)計(jì)算結(jié)果隨之變化。與手算法相同，計(jì)算過程也是根據(jù)每一個(gè)基本過程其進(jìn)、出物料之間質(zhì)量平衡的原理進(jìn)行的。

整個(gè)計(jì)算集中在1張工作表上。首先，根據(jù)工藝流程中各個(gè)過程之間的關(guān)系，依據(jù)質(zhì)量平衡原理，可以建立起各個(gè)物料之間的量的關(guān)系以及組成的關(guān)系，然后，利用E x c e l提供的計(jì)算功能，對(duì)所有建立起來的各種物料關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，將計(jì)算得出的結(jié)果顯示在指定的單元格中，以備將來輸出計(jì)算結(jié)果時(shí)提取。當(dāng)計(jì)算完成時(shí)無論想以何種形式輸出結(jié)果都沒有問題，因?yàn)樗械男枰臄?shù)據(jù)都已經(jīng)準(zhǔn)備好了。

4 電算法的輸出

物料衡算計(jì)算出來的結(jié)果其實(shí)就是流程中各個(gè)點(diǎn)的物料量及其組成。這也是將來工藝設(shè)備選型計(jì)算的依據(jù)。本算法可以按工藝人員需要的形式輸出計(jì)算結(jié)果：可以按流程形式輸出；也可以按表格形式輸出。可以按工段分別輸出與其相關(guān)的數(shù)據(jù)；也可以從全局出發(fā)輸出所有數(shù)據(jù)。圖3顯示的是按流程形式輸出的計(jì)算結(jié)果。這種輸出法簡(jiǎn)單明了，流程中各點(diǎn)的位置與該點(diǎn)物料的量及組成直接對(duì)應(yīng)，而表格形式的輸出，點(diǎn)與該點(diǎn)的數(shù)據(jù)是脫節(jié)的，需要根據(jù)流程圖上的指示再去查表才能找到該點(diǎn)的物料量以及組成。但表格形式的輸出結(jié)構(gòu)緊湊。各種輸出各有利弊，可視工藝設(shè)計(jì)過程需要而定。

圖3 按流程形式輸出的計(jì)算結(jié)果

5 電算法與手算法的比較

由上述介紹可知：電算法較之傳統(tǒng)的手算法有著明顯的優(yōu)點(diǎn)：①計(jì)算速度快，可節(jié)省大量的時(shí)間；②計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，可避免筆誤之類的錯(cuò)誤；③由于所有計(jì)算結(jié)果都與所輸入的已知參數(shù)進(jìn)行了鏈接，使得調(diào)整參數(shù)重新進(jìn)行整個(gè)物料衡算的過程變得十分簡(jiǎn)單。過去的手算中，如果一個(gè)參數(shù)發(fā)生了變化，可能所有的計(jì)算過程都要重來一遍，而電算法中，只要在輸入框中修改這個(gè)參數(shù)即可；④ 可以多種形式輸出計(jì)算結(jié)果，流程中各點(diǎn)的物料量及物料組成一目了然；⑤電算法形成的文件較手算文件易于保存；⑥如果軟件編制過程考慮得周密一些，一個(gè)軟件可應(yīng)用于多個(gè)流程；⑦利于能源的節(jié)約。因?yàn)槲锪虾馑氵^程過于復(fù)雜，設(shè)計(jì)人員通常省略這一過程，而按經(jīng)驗(yàn)取用數(shù)據(jù)，出于保險(xiǎn)考慮，久而久之，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)就會(huì)越來越失真，可能會(huì)造成物料和設(shè)備的浪費(fèi)。有了電算法，可以很容易地進(jìn)行物料衡算，可在理論值的指導(dǎo)下進(jìn)行設(shè)備計(jì)算，相對(duì)浪費(fèi)可能會(huì)有所減少。

電算法的缺點(diǎn)就是，一個(gè)軟件不可能適用于所有的工藝流程，如果工藝流程有大的變化，就必須重新編制一套軟件。但流程的種類畢竟是有限的，可針對(duì)主要的幾個(gè)流程編制幾套軟件。總之，與手算相比較電算法無疑是一個(gè)大的進(jìn)步。

T Q 1 1 4.1 6 2

B

1 0 0 5－8 3 7 0（2 0 1 0）0 6－2 2－0 3

2 0 1 0－0 8－0 5