連續與間歇化工工藝過程特點與流程

宋楊

摘 要：在連續過程中，原料連續不斷地通過一組專門設備，每臺設備處于穩態操作并且只執行一個特定的加工任務，產品以連續流動的方式輸出。在間歇過程中，原料按規定的加工順序和操作條件進行加工，產品以有限量方式輸出。習慣上稱非連續化工過程為間歇化工過程。

關鍵詞：連續；間歇；化工工藝；過程特點；流程

在連續過程中，原料連續不斷地通過一組專門設備，每臺設備處于穩態操作并且只執行一個特定的加工任務，產品以連續流動的方式輸出。在間歇過程中，原料按規定的加工順序和操作條件進行加工，產品以有限量方式輸出。習慣上稱非連續化工過程為間歇化工過程。

1 間歇化工過程的特點

1.1動態性

間歇過程具有很強的非線性特點，操作參數隨時間而不斷改變。操作人員或程控系統需要不斷地改變間歇過程的操作，以保證得到合格產品。這對過程控制工程師提出了嚴峻的挑戰。

1.2 多樣性

間歇過程的多樣性表現為：產品批量可能小到幾千克，也可能大到幾千噸；一個間歇過程每年生產的產品數量可從一個到幾百個；一些加工設備的操作可能很可靠，也可能不可靠；產品的生產對人力或其他資源的需求可能具有決定作用，也可能忽略不計；對操作人員而言，加工要求及操作條件可能相差很大，熟悉一類產品的生產過程，并不一定能操作另一類產品的生產。

1.3 不確定性

在間歇過程中，一些在特殊設備中進行的反應，由于反應機理比較復雜，對整個反應過程缺乏全面的了解。因此，間歇過程具有不確定性。某類設備的操作性能可能會隨時間的增加而惡化。原料的質量及其他公用設施可能會在生產過程中發生不可預料的變化。這些不確定性增加了對間歇過程操作和控制的難度。

2 間歇過程的操作方式

在間歇過程中，生產操作是逐級向下傳遞進行，一個間歇設備或間歇級的基本操作順序是：進料、加工、等待倒空、倒空、清洗、等待進料、進料，如此構成一個操作循環。在間歇獨立操作過程中，設備加工兩批物料的時間間隔稱為“循環時間”。順序地從工廠得到兩批產品之間的時間間隔稱為“限定循環時間”，也稱為“批間隔”。若某個間歇級的循環時間等于批間隔，則該間歇級構成了間歇操作過程的“瓶頸”，它稱為“時間限制級”。

間歇過程可采用不同的操作方式進行操作，Gantt圖或條線圖是最常用的表示方法。Gantt圖的縱坐標代表間歇級或單元級，橫坐標代表時間。它說明了同一批產品對不同間歇級的占用時間，或者說明了任一間歇級對不同批產品的時間分配。

3 間歇過程與連續過程的比較

間歇過程的本質是動態的，操作條件及產品質量都會隨時間而變化。而連續過程的本質是穩態操作，其操作條件及產品質量都不會隨時間而變化、通過詳細的系統分析，可找到連續過程的瓶頸問題，而間歇過程的瓶頸問題隨產品及操作策略而改變。

間歇過程中，由于要在有限的時間內，用有限的設備、原料及公用工程生產多個產品，就必須對整個生產過程，進行有效的排序或進行生產時間表安排。由于間歇過程的柔性和彈性，它適合于市場供求不穩定的產品的生產，連續過程則適合于市場供求穩定的產品的生產。

4 間歇與連續工藝過程流程設計

針對不同的過程，開發連續過程流程設計必須進行如下各項工作：（1）選擇所需要的各個單元設備；（2）選擇各單元設備之間的連接方式；（3）確定需要研究的過程替代方案；（4）列出主要的設計變量；（5）估計最佳的加工條件；（6）確定最佳的過程方案。

由此可見，設計間歇過程需要比設計連續過程做出更多的決策。有人建議設計間歇過程的最佳方法是先按連續過程來進行設計，可以使篩選過程方案和確定最佳過程的流程圖都變得簡單些。

參考文獻

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