我國精細化工發展現狀與關鍵控制技術分析

武立濤(遼寧省石油化工規劃設計院有限公司)

一、我國精細化工發展現狀

201 3年中國國際精細化工及定制化學品展覽會（Spechem China 2013）于2013年11月18日至20日在上海光大會展中心成功舉辦。此展會是全球精細化工行業三大會展之一，也是在中國舉辦的唯一國際性精細化工展會。可以說，精細化工已經成為全球各國的戰略性發展行業。

1.存在問題

技術研發后勁不足，生產技術水平不高。當前，我國精細化工行業設備落后，技術研發周期太長，研發力度不夠，資金投入不足，尚未形成完善的創新體系，真正具有實用性的精細化學品非常少，創新性不高，完全沒有形成核心競爭力。

集中化程度不高，信息化水平太低。我國精細化工集中化程度非常低，大部分企業分散發展，難以產出高水平的精細化學品。精細化工行業本應該與信息技術發展高度融合，但目前國內精細化工尚處于力保生存的尷尬境地，根本無暇考慮信息化，這就嚴重制約了精細化工行業的良性發展。

2.制約因素

我國精細化工發展的核心制約因素是環境污染。大部分企業都“唯利是圖”，根本不考慮環境污染問題，造成了大量資源浪費，處理“三廢”的巨大成本已經成為精細化工行業沉重的經濟負擔。可以說，環境污染不僅成為了人類可持續發展所面臨的巨大挑戰，而且也是制約精心化工發展的最大障礙。

二、精細化工過程關鍵技術

統計過程控制（SPC）又稱統計質量控制（SQC），是一種使用數理統計方法的生產過程監控工具，它對生產過程進行分析和評價，根據反饋信息及時發現異常因素出現的征兆，并采取措施消除其影響，使過程維持在受控狀態。為對精細化工生產過程實施SPC，需解決以下幾個關鍵技術問題：

1.多種分布、多尺度SPC方法開發與應用

PCA和PLS都是假設變量服從獨立同分布的高斯分布，但實際生產過程的觀測數據服從何種分布事先并不知道，觀測數據是否服從假定的高斯分布需要進行統計檢驗。事實上，采用基于數據驅動的非參數統計方法可從大量的觀測數據中挖掘出數據的分布信息，而且事先不必做任何假設。目前已有一些方法可從數據中估計出概率密度函數，主要包括Histogram直方圖、核函數估計法、小波密度估計等。

2.非線性、動態、多向PCA和PLS方法開發與應用

間歇生產過程的監控比連續過程復雜，其測量數據是三維的（批次×變量×時間），而不像連續過程是兩維的。采用多向PCA和多向PLS可將三維矩陣通過切片展開成二維矩陣，從而使利用PCA和PLS對間歇過程實施SPC監控成為可能。但因間歇生產過程同時又是非線性、動態非平穩過程，因此采用神經元網絡等非線性模型，并通過計算各變量的自相關系數和確定各變量的時滯常數解決數據動態性問題，進行非線性、動態、多向PCA和PLS方法的開發與應用研究。

3.自適應、多變量SPC方法開發與應用

理想狀態下，一個過程的運行的均值和協方差都處于穩定態勢，但實際上，兩者在過程運行時也會發生漂移，而之所以會如此，主要是由于設備老化或原材料變化所導致的。相比于過程故障，這些問題是緩慢發生的，雖然不會引發較大問題，但隨著時間推移會導致誤診斷。為此，需要對過程均值和協方差加以及時調整，一般采取遞歸方法，將新的策略數據納入待處理數據矩陣之中，同加權移動法實現主元分析，并采用移動時間窗口的方法去適應兩大參數的變化，實現自適應、多變量SPC方法的開發與應用。

三、精細化工發展趨勢預測

1.技術創新

近年來，各種新興技術被廣泛應用于化工企業的生產環節，比如反向工程、成分分析以及未知物剖析等技術，都有效推動了化工企業的良性發展，為化工企業提供了全面的技術支持，為我國精細化工行業的可持續發展創造了有力的技術條件。技術的創新衍生了一個新興行業，即化工服務行業。近兩年以來，隨著分析技術的不斷發展和深化，許多新興技術的名詞并不具有真實意義，而新興的分析方法通常通過微觀譜圖對未知成分加以分析和判定，而以此方法命名的“微譜分析”開始發展成為一個行業。整體來講，微譜分析屬于新興的分析技術，屬于一項技術創新成果，對我國精細化工發展有著非常重要的作用。回顧我國化工行業的發展歷程，可以看到，大部分化工企業都以生產為主，技術研發力度遠遠不夠，同西方化工企業之間的實力差距非常懸殊。而微譜分析技術能夠用來學習國外先進技術，并在吸收的基礎上加以創新，這無疑將有利于打破西方國家的技術壟斷局面，進一步推動我國精細化工行業的可持續發展。

2.綠色高新精細化工

精細化工在節能環保方面將發揮重要作用，節能化發展已經成為重要的趨勢，精細化工將成為綠色高新精細化工。簡單來講，就是要實現精細化學品生產綠色化，在為相關行業提供服務基礎上爭取實現相關行業產品生產的綠色化，也就是要模擬自然生態系統的功能，構建綠色循環的化工生態鏈，以無污染、資源再利用以及分離講解等方式實現精細化工產品生產的生態化、綠色化和安全化。目前，化學工業是一大能耗產業，全國能耗的10%都要“歸功”于=化學工業，所以充分發揮精細化工的優勢為相關行業綠色化發展創造良好條件，將是未來精細化工發展的重點方向。

[1]智春生：《精細化工的發展趨勢及關鍵技術》[J]科技與企業，2013(16).

[2]申桂英：《從“十二五”規劃看中國精細化工行業發展趨勢》[J]精細與專用化學品，2013(02).