精細化工過程控制技術的發(fā)展狀況分析

楊鵬

摘要：在精細化工市場迅猛發(fā)展的背景下，產(chǎn)品的需求也在持續(xù)的變化中。現(xiàn)階段，精細化工仍以小批量生產(chǎn)為主，并且整個生產(chǎn)過程呈現(xiàn)間接性和時變性。此外，絕大多數(shù)的精細化工原料都具有一定的毒性或者腐蝕性，這就需要做好過程控制工作。本文首先對精細化工過程控制的特點進行了分析，然后對精細化工過程控制技術的發(fā)展狀況進行了展望。

關鍵詞：精細化工;過程控制技術;發(fā)展狀況

1 前言

現(xiàn)階段，在化工產(chǎn)業(yè)中精細化工已經(jīng)占到了很大的比重，然而由于精細化工規(guī)模較小、間歇性生產(chǎn)以及復雜的過程控制等特點，國內(nèi)精細化工的自動化、精細化水平較差，與國外發(fā)達國家相比距離明顯。為此，及時進行精細化工核心技術開發(fā)和發(fā)展趨勢的研究具有重大現(xiàn)實意義，是提高國內(nèi)經(jīng)濟化工自動化水平的必要措施。

2 精細化工過程控制的技術特點

結合國內(nèi)精細化工發(fā)展狀況進行分析可以發(fā)現(xiàn)，精細化工生產(chǎn)過程的控制特點如下：

第一，經(jīng)濟化工一般具有種類多、規(guī)模小、周期短的特點。當下國內(nèi)精細化工種類已經(jīng)達到上百種，產(chǎn)品類型繁多、分支精細，具有專用性強的特點，最終結果為精細化工的生產(chǎn)規(guī)模較為有限。第二，精細化工一般為半連續(xù)性、間歇性作業(yè)。這一特點主要原因在于精細化工的產(chǎn)品具有規(guī)模小導致，一般狀況下采用半連續(xù)工藝操作可切實提高整個項目的產(chǎn)品質量。考慮到產(chǎn)品加工過程中的工藝參數(shù)會發(fā)生改變，因此其過程控制具有穩(wěn)定性差、變化幅度大、動態(tài)特征突出的特點，為此，過程控制必須考慮采用更為靈活的操作條件進行處理，保證調節(jié)有效性。第三，精細化工的生產(chǎn)中，流程多、操作復雜，包含大量高強度間歇性生產(chǎn)工藝，即生產(chǎn)過程中的流程便會受到明顯影響，整個工藝操作的流程較多，單個流程具有操作復雜的特點，還需考慮到國內(nèi)精細化工過程控制的自動化水平較低，一定程度上增加了勞作人員的工作強度。

3 精細化工過程控制技術的發(fā)展狀況

3.1 過程控制向著計算機化發(fā)展

在傳統(tǒng)的精細化工過程控制中，出于節(jié)省成本等方面的考慮，其控制一般采用儀表的方式進行，使得過程控制的自動化水平較低。目前，隨著計算機和自動化技術的成熟，加之市場對于精細化工過程控制精度的提高，采用自動化過程控制系統(tǒng)已經(jīng)成為精細化工過程控制的必然趨勢。

3.2 控制的方式向著自動批量方向發(fā)展

考慮到精細化工存在間歇性生產(chǎn)的特點，傳統(tǒng)精細化工作業(yè)中多采用一次性投料的方法，多為批量生產(chǎn)，且每次批量生產(chǎn)結束后方可進行第二階段的生產(chǎn)，即下一個批次的生產(chǎn)，以此往復循環(huán)。從中可以分析得出，精細化工的間歇式生產(chǎn)中，大部分操作為重復性操作，包括投料、加工、關機等。針對這一類間歇性精細化工生產(chǎn)操作，一般僅需要按照預定要求進行參數(shù)設定、按流程操作即可，這為后續(xù)自動化操作奠定了基礎。考慮到大部分精細化工必須要充分利用生產(chǎn)過程的彈性進行操作，為此必須嚴格執(zhí)行ISA SP88相關標準，這一操作一般需要在計算機控制系統(tǒng)下執(zhí)行，經(jīng)由不同類型的策略進行管理和控制操作，并按照相應的生產(chǎn)計劃完成相關方案的選擇和切換，最大程度實現(xiàn)精細化工柔性生產(chǎn)的目的。

3.3 向智能化過程控制技術發(fā)展

當下國內(nèi)精細化工的生產(chǎn)處理中，多是按照預期要求和策略等進行處理，需提前設定加工速度、壓力、溫度等要素，這一方法可維持各個生產(chǎn)流程大體維持一致。但是當下國內(nèi)工藝操作和流程控制中，受外界因素、內(nèi)部因素等諸多條件影響，精細化工受影響程度突出，傳統(tǒng)干預模式是人工操作處理，實際效果一般由操作人員的專業(yè)能力所決定，進而會導致產(chǎn)品各個批次存在一定質量差異。由于間歇性生產(chǎn)操作并不會存在過多穩(wěn)定工況，這一現(xiàn)象導致精細化工的生產(chǎn)中必須考慮動態(tài)調節(jié)、彈性控制處理，保證主要環(huán)境參數(shù)需與時間相互結合，但是當下PID控制具有范圍有限的不足，一旦參數(shù)發(fā)生大范圍改變，最終產(chǎn)品質量便會無法保證。這一狀況下，可充分借助迭代控制方法對精細化工參數(shù)進行校核。

3.4 過程控制向著綜合性控制方向發(fā)展

當下精細化工一般是經(jīng)由簡單參數(shù)調整進行處理，這一方法中，需測定生產(chǎn)初期、中間點、結束點幾個位置的參數(shù)，但是操作失誤、過程干擾等均會導致工藝結果存在較大差距，無法借助單純的理論經(jīng)驗對項目控制質量進行控制。考慮到精細化工一般為不可逆反應，一旦出現(xiàn)工藝缺陷等導致的問題將無法補救，最終結果為原材料耗費、經(jīng)濟損失突出，嚴重時還會導致生產(chǎn)進度受到牽連。此外，精細化工生產(chǎn)極易發(fā)生質量波動，其起因包括：外部因素、設備因素。借助統(tǒng)計過程控制可以對生產(chǎn)過程進行考核，并及時作出客觀有效的綜合評價，還可結合反饋信息等進行生產(chǎn)狀況的判斷，必要時可采取一定措施對機械設備等進行修復處理，維持整個工藝操作和生產(chǎn)控制處于受控狀態(tài)，并結合統(tǒng)計數(shù)據(jù)對其進行判斷，為生產(chǎn)流程、監(jiān)控管理、產(chǎn)品校驗等建立技術支持。

4 結語

精細化工是市場發(fā)展的必然趨勢，考慮到產(chǎn)品間歇性生產(chǎn)、流程復雜等特點，整個過程控制具有難度高、復雜度高的特點。因此，從提高產(chǎn)品加工質量的角度出發(fā)，必須及時加強產(chǎn)品生產(chǎn)控制過程自動化方向的妥善管理，借助過程控制算法等來提高產(chǎn)品控制能力，保證第一時間發(fā)現(xiàn)工藝操作中的潛在隱患，從而實現(xiàn)精細化工生產(chǎn)質量的有效控制。

參考文獻：

[1]鄒志云，劉燕軍，劉興紅，等.精細化工過程控制技術的重要發(fā)展趨勢[J].冶金自動化，2011，35（5）：11-16.