精細(xì)化工過程控制技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向

袁 慶，康先祿

（浙江康牧藥業(yè)有限公司，浙江嵊州 312400）

精細(xì)化工過程控制技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向

袁 慶，康先祿

（浙江康牧藥業(yè)有限公司，浙江嵊州 312400）

隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)精細(xì)化工產(chǎn)品的需求提升。但是精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)操作流程比較復(fù)雜、工足量大、生產(chǎn)加工步驟復(fù)雜，且存在一些有毒有害、易燃易爆物質(zhì)。因此，為了保證精細(xì)化工廠產(chǎn)品的有效生產(chǎn)，需要相關(guān)人員加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)過程控制技術(shù)的研究。結(jié)合精細(xì)化工過程控制特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)、控制需求，在分析精細(xì)化工發(fā)展存在問題的基礎(chǔ)上，具體分析精細(xì)化工過程控制技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向。

精細(xì)化工；控制技術(shù)；發(fā)展動(dòng)向

精細(xì)化工生產(chǎn)過程以高新技術(shù)的發(fā)展為前提，以社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求為基本導(dǎo)向，以產(chǎn)品的高附加值、系列化、多類型、特定功能等為特點(diǎn)的生產(chǎn)。隨著社會(huì)的發(fā)展，精細(xì)化工生產(chǎn)過程在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮了越來越重要的作用。但是現(xiàn)階段我國國內(nèi)精細(xì)化工生產(chǎn)控制技術(shù)水平不高，在很大程度上影響了精細(xì)化工控制的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。在這樣的社會(huì)發(fā)展情況下，研究精細(xì)化工過程控制特點(diǎn)和技術(shù)發(fā)展方向，結(jié)合實(shí)際，有效提升精細(xì)化工過程控制綜合自動(dòng)化水平成為相關(guān)人員需要思考的問題。

1 精細(xì)化工過程控制特點(diǎn)和控制需求

1.1 小批量、多品種生產(chǎn)，產(chǎn)品更迭速度快

精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)涉及到三十多個(gè)行業(yè)，且生產(chǎn)的品種類型眾多，有特定的性能和應(yīng)用范圍。但是在社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的多變下，精細(xì)化工的市場(chǎng)壽命縮短，出現(xiàn)了小批量和多品種的發(fā)展趨向。市場(chǎng)快速發(fā)展對(duì)精細(xì)化工產(chǎn)品過程控制提出了更高的要求，即精細(xì)化工過程控制需要加強(qiáng)對(duì)高效、精準(zhǔn)工藝的開發(fā)和研究，盡可能縮小實(shí)驗(yàn)的規(guī)模，提升精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。為此，精細(xì)化工產(chǎn)品過程控制需要提升精細(xì)化工程測(cè)量和數(shù)據(jù)采集手段，應(yīng)用最短的時(shí)間和最先進(jìn)的手段來獲得更多的數(shù)據(jù)信息，建立精細(xì)化工過程控制模型，應(yīng)用模擬仿真技術(shù)進(jìn)行工藝的研發(fā)。另外，基于市場(chǎng)需求變化對(duì)精細(xì)化工生產(chǎn)裝置靈活性的要求，需要實(shí)現(xiàn)精細(xì)化工產(chǎn)品的柔性生產(chǎn)，并根據(jù)不同產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝路線和操作流程要求，開發(fā)更多計(jì)算機(jī)控制軟件。

1.2 間歇性和半連續(xù)性的精細(xì)化工過程多，具有非線性和時(shí)變性特點(diǎn)

精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)批量比較小，因而應(yīng)用間歇半連續(xù)生工藝。這種工藝的應(yīng)用下，產(chǎn)品的生產(chǎn)是按批進(jìn)行的，經(jīng)過多重操作工序來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)運(yùn)行。產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝參數(shù)會(huì)隨著時(shí)間的變化而發(fā)生變化，是一種動(dòng)態(tài)化生產(chǎn)。為此，要求精細(xì)化工生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)要有很好的社會(huì)適應(yīng)性，并要采取有效措施拓寬精細(xì)化工生產(chǎn)工作范圍。

1.3 精細(xì)化工過程控制工藝流程復(fù)雜

精細(xì)化工生產(chǎn)過程操作采用的間歇半連續(xù)工藝，生產(chǎn)流程操作比較復(fù)雜，涉及到的操作步驟和操作程序繁雜，自動(dòng)化程度不高，加重了工作人員的工作勞動(dòng)強(qiáng)度。精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)會(huì)引起一連串的化學(xué)反應(yīng)，工藝介質(zhì)的形態(tài)呈現(xiàn)出多元化的特點(diǎn)，每個(gè)工作流程的操作都比較，且還具有操作不穩(wěn)定的特點(diǎn)。

2 精細(xì)化工發(fā)展存在問題

現(xiàn)階段我國精細(xì)化工行業(yè)發(fā)展技術(shù)設(shè)備落后、技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品生產(chǎn)周期比較長、受多種因素的影響對(duì)新型產(chǎn)品的研發(fā)力度不夠、精細(xì)化工產(chǎn)品過程控制缺乏創(chuàng)新，難以形成科學(xué)有效的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力。影響精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)的重要因素是環(huán)境污染，表現(xiàn)在一些企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)盲目追求經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)現(xiàn)，忽視了對(duì)環(huán)境的保護(hù)，影響精細(xì)化工可持續(xù)發(fā)展。

3 精細(xì)化工過程控制技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向

3.1 精細(xì)化工過程控制從傳統(tǒng)控制向計(jì)算機(jī)控制的轉(zhuǎn)變，提升自動(dòng)化水平

精細(xì)化工傳統(tǒng)控制以儀表控制為主，這種控制方式的成本費(fèi)用應(yīng)用較低，但是自動(dòng)化水平有待提升。隨著我國計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展成熟，精細(xì)化工過程控制的自動(dòng)化技術(shù)也逐漸發(fā)展成熟。為此，精細(xì)化工過程控制也要與時(shí)俱進(jìn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化發(fā)展。

3.2 精細(xì)化工程過程控制方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)批量發(fā)展

精細(xì)化工過程是間歇生產(chǎn)過程，是產(chǎn)出和投入的交替生產(chǎn)，產(chǎn)品往往會(huì)以批量的方式進(jìn)行生產(chǎn)。精細(xì)化工間歇生產(chǎn)過程的特點(diǎn)是周期性和產(chǎn)品批量生產(chǎn)，且在每次生產(chǎn)之后還需要重新添加新的材料，按照相應(yīng)的指標(biāo)設(shè)定重復(fù)生產(chǎn)。間歇生產(chǎn)操作需要在之前設(shè)計(jì)好生產(chǎn)方案、具體操作步驟和工藝參數(shù)。伴隨精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)小規(guī)模、多品種的發(fā)展，需要提升間歇生產(chǎn)過程的柔性，為此在精細(xì)化工過程控制系統(tǒng)上，則是需要結(jié)合生產(chǎn)產(chǎn)品的不同類型設(shè)置不同的配方，從而實(shí)現(xiàn)不同精細(xì)化工產(chǎn)品的自動(dòng)化、批量化生產(chǎn)。

3.3 精細(xì)化工過程控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展

精細(xì)化工過程生產(chǎn)采用的是預(yù)先設(shè)定的方式，在生產(chǎn)之前就對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)溫度、速度、壓力等參數(shù)信息進(jìn)行設(shè)定，使得生產(chǎn)產(chǎn)品有著很高的相似性。隨著社會(huì)科技的發(fā)展，精細(xì)化工生產(chǎn)過程受到外界的干擾加深，在某種程度上影響了精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，且操作人員的操作水平對(duì)產(chǎn)品最終質(zhì)量也有著很大的干預(yù)，PID過程控制方式比較狹窄，無法在參數(shù)變化大的情況下保證精細(xì)化工產(chǎn)品質(zhì)量。為此，可以應(yīng)用迭代學(xué)習(xí)控制思想，實(shí)現(xiàn)對(duì)精細(xì)化工過程生產(chǎn)參數(shù)的有效校正和控制，有效解決精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程工藝參數(shù)運(yùn)行軌跡跟蹤問題，減少外界因素和人工操作對(duì)產(chǎn)品最終質(zhì)量影響。

3.4 精細(xì)化工過程控制實(shí)現(xiàn)綜合控制發(fā)展

現(xiàn)階段，精細(xì)化工生產(chǎn)過程產(chǎn)品質(zhì)量一般在生產(chǎn)的各個(gè)階段都進(jìn)行了控制，但是在實(shí)際操作中仍然存在外界干擾和經(jīng)驗(yàn)主義操作的現(xiàn)象，無法保證產(chǎn)品質(zhì)量。統(tǒng)計(jì)過程控制理論作為一種科學(xué)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，能夠?qū)Ξa(chǎn)品生產(chǎn)全過程進(jìn)行有效的分析和評(píng)價(jià)，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)存在的異常因素，及時(shí)采取有效的措施消除這種不利影響因素。在未來，精細(xì)化工過程生產(chǎn)控制中統(tǒng)計(jì)過程控制理論一般應(yīng)用在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)工程監(jiān)測(cè)、復(fù)雜物性闡述測(cè)量、產(chǎn)品生產(chǎn)全過程判斷、產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測(cè)等方面。

3.5 精細(xì)化工過程控制實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展

在科學(xué)發(fā)展觀的深入發(fā)展下，精細(xì)化工過程控制也要按照節(jié)能減排的發(fā)展要求實(shí)現(xiàn)綠色化發(fā)展。精細(xì)化工生產(chǎn)過程的綠色化發(fā)展具體是表現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)的精細(xì)化，按照自然生態(tài)發(fā)展要求實(shí)現(xiàn)對(duì)精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)資源和能源的重復(fù)應(yīng)用，減少化工產(chǎn)品生產(chǎn)對(duì)周圍環(huán)境的污染和破壞，進(jìn)一步促進(jìn)精細(xì)化工生產(chǎn)安全實(shí)現(xiàn)。化學(xué)工業(yè)的發(fā)展需要消耗大量的能源和資源，為此，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)的綠色化發(fā)展還能夠?yàn)槠渌髽I(yè)的綠色化實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造良好的條件支持。

3.6 精細(xì)化工過程控制從參數(shù)越限連鎖報(bào)警向綜合性安全保護(hù)控制發(fā)展

精細(xì)化工過程控制中的工藝介質(zhì)一般具有一定的腐蝕性和毒性，是易燃易爆的化學(xué)品，在具體操作的過程中存在很大的安全隱患。為此，需要相關(guān)人員采取有效的措施加強(qiáng)對(duì)精細(xì)化工過程控制技術(shù)應(yīng)有的安全保護(hù)和安全控制。傳統(tǒng)精細(xì)化工過程控制系統(tǒng)一般只能對(duì)溫度、流量、位置、壓力等工藝參數(shù)進(jìn)行越限報(bào)警，在繼電邏輯保護(hù)系統(tǒng)可靠性無法保證的情況下會(huì)出現(xiàn)精細(xì)化工過程控制異常現(xiàn)象。為此，需要結(jié)合精細(xì)化工過程特點(diǎn)，采取最新技術(shù)形式提高精細(xì)化工過程安全可靠性，加強(qiáng)對(duì)事故的提前預(yù)警。精細(xì)化工過程綜合性安全保護(hù)控制的工藝過程包括過程控制層、操作人員接入層等，通過各層系統(tǒng)的配合能夠保證精細(xì)化工工藝的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4 結(jié)束語

綜上所述，受精細(xì)化工生產(chǎn)過程控制間歇性、復(fù)雜性因素以及市場(chǎng)發(fā)展需求的影響，精細(xì)化工生產(chǎn)過程控制工作面臨更多的挑戰(zhàn)。為了能夠進(jìn)一步提升精細(xì)化工工程控制自動(dòng)化水平，需要相關(guān)人員結(jié)合實(shí)際加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)控制算法、設(shè)備設(shè)施和技術(shù)的綜合應(yīng)用，從而有效提升精細(xì)化工生產(chǎn)控制質(zhì)量。

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Development Trend of Fine Chemical Process Control Technology

Yuan Qing，Kang Xian-lu

With the development of the socialist market economy，the demand for fine chemical products is improved.However，the production process of fine chemical products is more complex，large enough work，production and processing steps are complex，and there are some toxic and harmful， flammable and explosive substances.Therefore，in order to ensure the effective production of fine chemical plant products，the relevant personnel to strengthen the production process control technology research.Based on the analysis of the problems of fine chemical development，this paper analyzes the development trend of fine chemical process control technology in combination with the characteristics of fine chemical process control，key technology and control demand.

fine chemical；control technology；development trend

TQ06；TP273

B

1003–6490（2017）10–0164–02