精細化工廠工藝系統模塊化設計的分析與探究

潘永紅(蘭州三葉實業有限公司，甘肅 蘭州 730060)

0 引言

優化精細化工廠工藝系統模塊化設計，可以在現代技術手段的支持之下實現信息化、模塊化的管理。在精細化工程工藝系統的設計處理中，模塊化是信息化管理模式的有效完善以及升級，通過信息技術手段的支持，可以實現在網絡平臺上的統一操作管理，對各個系統進行獨立化控制，實現了不同獨立系統的協作管理。精細化工廠工藝系統復雜，在對其設計處理中通過模塊化的方式進行優化完善，充分保障了系統的自動化生產、增強系統的穩定性、可靠性，為各項生產作業開展提供了技術支持。

1 精細化工廠工藝系統模塊化設計特征

1.1 裝置規模化

精細化工廠工藝系統相對于其他類型的化工生產設備具有規模小的特征，主要就是因為精細化工廠工的設置裝置多數在萬噸之下，以有效滿足實際的需求。但是在現代化工設備以及技術的持續發展過程中，精細化工廠工藝設備也在呈現規?；陌l展趨勢，在今后在逐漸完善。

1.2 功能多元化

在精細化工廠中，對設備功能裝置的功能以及用途要求嚴格。多數的精細化工產品主要就是在復配技術支持之下進行生產作業，因此在對其進行工藝設計中，要綜合生產裝置的靈活性、多功能性等不同的需求，這樣才可以有效滿足實際的生產需求以及各項功能，進而充分保證生產的安全性，增強整體的適應性。

1.3 技術現代化

精細化工廠在發展中，為了有效滿足市場發展的需求，產品的更新換代較快，多數的產品生產開發周期也相對較短，在進行模塊化設計中要通過試驗以及研發的方式實現系統工藝的更新。因此，在進行工藝系統的模塊化設計中，精準完善的信息數據對研發出的工藝參數、工藝環節等要求極為嚴格，這也是精細化工程核心技術。

1.4 材料安全化

在精細化工廠生產中，多數的工業物料進行提取、萃取作業中，包含了多種有毒有害、易燃易爆的物品。在進行精細化工廠生產作業中，不同類型的產品具有不同的毒害性質。為了提升生產工藝的安全性，在設計中要對整個系統進行全面分析，注重原材料的安全化充分滿足生產工藝的實際需求，避免各種問題的出現。

1.5 設計復雜化

多數的精細化工廠受到規模以及投資等因素的影響，在設計中具有時間短、任務重的特征。同時，精細化工設備具有數量繁多、物料品種多、生產單元過程復雜以及生產設備多、生產的管道多的特征，但因為在生產中設備相對較小，管道較小，產量也相對較少。為了有效滿足實際的需求，在對其進行模塊化的實際過程中，要嚴格根據精細化工廠的要求開展，通過科學的方式進行合理設計[1]。

2 精細化工廠工藝系統模塊化設計要點

化工工藝項目設計關鍵點之一就是要制作完善的流程圖。在對精細化工產品的工藝系統模塊化設計中，要通過對具有通用性的模塊進行處理，實現對整個系統中各個儀器表應用模塊的控制管理，基于信息技術手段建設網絡管理平臺，在對其進行優化設計的基礎之上進行組合完善，通過平臺進行智慧管理，這樣才可以有效地滿足實際的需求。

2.1 工藝物料設計

在進行精細化工廠工藝系統模塊化設計過程中，要基于原材料角度進行分析，綜合原料的有毒有害以及易燃易爆的特征，對各個生產環節以及系統質量進行嚴格的控制管理。對不同工藝物料的安全角度進行分析，綜合危險性、化學物質以及火災、保障等多種因素全面分析，且基于精細化原材料的生產標準系統分析，對工藝設備、管道以及儀表檢測特點等合理進行模塊化設計處理。根據實際狀況合理的選擇應用，在模塊化系統支持之下，對現有的工藝進行優化，充分提升工藝系統的安全性，有效降低原材料因素造成的質量隱患以及問題[2]。

2.2 工藝過程設計

進行精細化工廠工藝系統模塊化設計過程中，要對不同化工裝置的各個單元操作工藝進行系統分析，通過對原料處理、過濾反應、萃取以及干燥等不同工藝流程的精細化分析，在進行模塊化設計中基于特征以及要點，了解物料的危險性，做好密閉性管理，合理控制溫度以及壓力等參數，降低生產流程中產生的危險影響，降低對裝置系統產生的不良影響?；诰毣a品工藝特征，采取有效的工藝，通過模塊化方式科學控制，提升生產工藝的穩定性。

2.3 生產設備設計

在精細化工廠工藝系統模塊化設計中，要做好生產設備的設計與處理，分析生產溫度、壓力以及液位、攪拌轉速、安全泄放等多方面的參數，進行系統分析和有效的監控以及管理。在進行設備的安裝以及實施管理中，要基于工藝系統的各種參數要求科學設計，在保障整體設計安全的基礎上，充分提升模塊設計整體性。

2.4 工藝管道系統設計

在進行精細化工廠工藝系統模塊化設計中，做好管道質量控制以及管理。生產中多數的原料具有腐蝕性、毒性以及易燃易爆的特征，為了有效降低各種不良影響，在實踐中要做好精細化的管理。通過對管道系統的合理設計，在模塊系統中實現一鍵管控，及時進行泄放、放空以及防爆等不同系統的合理設計，做好各個環節、連接點的優化工作，實現對管道質量以及工藝的系統化管控，充分提升生產作業的安全性，實現模塊化管理。

3 精細化工廠工藝系統模塊化設計的分析與探究

3.1 精細化工廠工藝系統模塊化設計理念

工藝模塊化設計理念是通過PDM數據復制技術，對工業生產中的各項信息數據進行復制，獲得相同的信息數據副本，可以實現對副本數據信息的修改完善，同時并不會給原有的數據造成影響，充分保障了系統穩定性。

建設精化工程工藝知識體系，對生產作業中的工藝數據參數、工藝流程優化等工藝信息數據進行收集整理，形成工藝知識庫，實現對各項工藝參數的重復性應用，為自動化生產提供有效的數據參考與支持。在創建中，利用PDM分類模塊進行處理，綜合產品的具體類型、材料加工的特點，對各個流程的具體分類數據進行定義梳理，則可以實現模塊的分類管理的目的。

在確定生產工藝的基礎之下，根據需求在知識庫中進行信息檢索，在工序模塊以及復制技術的支持之下，則可以進行復制。復制之后，基于現有產品的各項信息數據參數以及工藝信息，則可以自動獲得相關的成品、產品的名稱、材料以及標準等信息數據。并根據實際狀況進行修訂工序的工序圖信息、工藝要求以及參數，達到優化生產參數的目的，則可以有效實現整個生產作業的自動化生產[3]。

3.2 軟件設計方案

精細化工廠工藝系統模塊化設計是基于傳統的設計理念上，融合現代化的工藝思想以及設計理念而形成的一種新技術。在信息時代，各種技術手段在不斷推陳出新，對其進行模塊化的設計，可以有效滿足市場的發展需求。在精細化工廠工藝系統模塊化設計過程中，可以應用一鍵操作的方式對工藝程序進行調度。

3.2.1 工藝知識庫

精細化工廠工藝系統模塊化設計就是在程序編寫過程中，通過將主要程序、子程序以及子過程等相關框架的結構以及流程通過軟件進行描述，對不同系統的關系進行定義以及調試?；诠δ苣K為主要單位，對其進行程序化的設計，通過模塊化的設計則可以有效降低操作復雜度，直接簡化了程序設計、調試以及維護管理等各項工作，在生產作業中通過對子功能模塊的調整，則可以實現對功能的優化以及完善。

知識庫中利用PDM分類模塊進行處理，通過對工藝屬性信息、類別參數等進行處理，通過自定義的方式進行處理，實現編輯操作，對不同類別的工藝進行處理，實現有效區分。在分類模塊檢索功能的支持之下，可以實現對數據庫中各項典型工藝參數的查詢處理，進而做到一鍵操作。在不同的工藝類型中進行生產參數的定義，在系統中會根據實際狀況對材料、生產參數以及加工處理的形式等進行自動的選擇。通過典型的工藝知識庫，則可以構建整體化的結構，在層級檢索的模塊之下對其進行快速的查詢。

3.2.2 定制數據復制

綜合具體的工藝編程標準要求，在進行復制之后的工藝具有獨立化的特征，對其進行處理操作無需進行操作引用?；谏a工藝的要求以及標準實現數據信息的復制處理，對PDM數據復制信息進行系統分析，制定完善的控制操作程序，在系統變量支持之下進行復制處理，則可以有效實現系統優化，進而充分滿足精化工廠的各項生產工藝要求。定制復制的操作，可以實現對各項工藝參數的集中處理，充分保障了數據信息以及程序的整體性。復制操作處理可以對原有的工藝信息進行復制，保障了各項信息數據的完整性[4]。

3.2.3 知識庫流程控制

通過在知識庫中的工藝模塊，可以做到對各項工藝程序的更新，工藝手段、材料應用以及生產方式等不同流程都會直接影響精化工廠的生產作業。在實踐中要綜合實際需求，通過工藝知識庫進行各個模塊的優化，將優化完善的工藝手段形成模板，并且在知識庫中存儲，實現技術的更新替換。

在精化工廠生產系統中，各個設備都是通過PLC進行統一的控制管理，在控制中心發布各項信息以及指令。為了實現對工藝模板庫的各項信息數據的合理控制，通過在PDM系統中進行指令的下達，則可以實現對訪問權限限制，避免各種安全隱患。

3.3 精細化工藝系統模塊化功能系統

基于釜式反應容器模塊，對各個模塊化的功能系統進行分析。在知識庫工藝模塊中添加工藝參數，在通過PDM復制反應器進行程序的運行管理，進而實現對自動化生產系統的操作與管理。

3.3.1 反應系統

液體原料、溶劑等相關材料經由管道直接進入到反應釜中，而固體材料則在入口中直接進入。在入口的上方進行通風口的設置，則可以有效滿足凈化工廠生產的不同需求。將冷凝器通過氣相管道進行有效連接，其中擴大管、液封回流的主要功能就是進行冷凝液的傳遞。將擴大管與放空管、真空管系統進行有效連接，則可以充分滿足氣液的實際需求。

基于擴大管特征以及實際需求，在處理中與接收罐、分離器以及蒸汽保溫夾套進行有效連接，則可以有效滿足不同功能要求。同時，要對知識庫中對各項功能以及工藝進行調整優化。將冷凍水、循環水以及冷凝器有效連接，進行二次冷凝系統的設計。為了充分保障安全泄放系統在運行中的安全性，要根據實際狀況進行安全閥、爆破片的合理設置。在氣相出口位置，則要設置對應的壓力表，這樣才可以將其與反應釜的溫度以及加熱蒸汽系統之間的聯動管理。

反應釜物料出口閥門對操作要求嚴格，通過遠程系統管理則可以實現對閥門的各項動作進行控制管理。反應釜夾套、冷凍水、循環水、壓縮空氣等不同系統之間的銜接，在處理中可以通過閥門進行不同的功能切換。同時閥門也可以實現對其他不同系統的連接，做到不同功能的有效切換。在不銹鋼反應釜中，應用蒸汽盤管進行，其與夾套中冷卻介質進行分離，達到延長應用壽命的目的。

對危險性較高的工藝，在知識庫中要綜合工藝管道儀表程序進行處理，做好安全生產的參數、控制系統以及方案等不同信息的復制，充分保障各項工藝符合實際的需求，滿足生產標準的各項要求，有效減少在生產作業中的風險隱患。例如，在知識庫中通過對重氮化工藝進行優化，通過系統聯鎖的方式對溫度、攪拌以及流量控制的優化處理，在工藝模塊中應用緊急停車系統進行控制管理。如果在運行中出現了溫度超標、故障隱患等問題，則可以自動停止運行，實現車輛系統的緊急停運。

3.3.2 分離系統

在蒸餾生產工藝中，通過物料靜置分層液油層進行傳送，在蒸餾釜中進行首次蒸餾回收處理，然后在低壓蒸汽中進行蒸餾釜的加熱處理。通過自動調節閥進行溫度熱量的控制，在反應釜中利用兩極冷凝工序進行氣相傳遞處理，將氣液分離之后在回收灌中進行處理，而無法實現凝結的氣體則在尾氣處理系統中進行處理。為了有效進行內部壓力的控制，要根據實際狀況在蒸餾釜中設置安全排泄系統。

例如，在板框壓濾工藝中，通過隔膜壓榨技術進行漿料固液分離處理，通過料泵壓力可以進行材料的處理，在隔膜壓濾機中則可以排出母液。在完成過濾處理之后，通過在壓榨水泵的出口位置進行安全閥的設置處理，通過高壓清水則可以將其傳輸到壓濾機的隔膜、芯板之間的宮腔之中，并且對濾餅進行擠壓處理，實現二次脫水。對其進行二次脫水處理之后，在不同的顆粒之間會殘留一定的水分，在通過反吹壓縮空氣機進行處理，則可以達到降低含水率的目的。

3.3.3 干燥系統

生產過程中會應用到真空干燥機以及閃蒸干燥機進行操作處理。例如應用旋轉閃蒸干燥機進行處理，在換熱器中進行空氣的加熱處理，在將其傳遞到干燥機進風口位置中，在通過螺旋加料器進行物料的輸送，在塔內進行干燥處理。然后產生的粉狀物則會伴隨著加熱的空氣共同傳輸，在收塵器中對其進行集合處理，成品則會通過傳遞到達包裝流程中，而其產生的多余尾氣在水膜除塵器的作用之下會直接排放出去。

3.3.4 真空系統

在現代科技支持之下，聯合式水噴射真空機應用較為廣泛。在應用中一個水槽可以為多臺不同的噴射器提供介質，而應用碳鋼類的水槽則可以有效控制銹蝕等問題出現的影響。將水槽外側與盤管進行連接，通過循環法做好水冷處理，則可以達到提升資源利用效率的目的。同時，在實踐中可以基于實際狀況進行調整優化，例如在生產中如果產生酸性的尾氣，則可以通過添加一定比例的堿液對其進行中和處理，將真空緩沖罐、水槽尾氣等直接傳遞到尾氣排放系統中，對其進行統一處理。

3.3.5 尾氣處理系統

分析在尾氣中含有的物質，根據知識庫的工藝程序進行優化選擇，可以應用水洗滌以及堿液洗滌等不同的洗滌方式。而對存在的甲苯、二甲苯等相關物質，則可以應用活性炭的方式對其進行吸附處理。活性炭在吸附一定時間之后應用蒸汽的方式進行脫附處理，則可以繼續應用。在活性炭吸附系統的處理中，要根據實際狀況應用雙吸附系統進行處理，做好備份，這樣在正常運行中可以根據實際狀況進行切換。在運行中，依靠吸附器的性能可以依次進行吸附處理，使其進入到狀態中，通過控制中心進行吸附箱中各項功能的控制，實現吸附、解吸以及干燥等不同的功能調整以及應用。

4 結語

在精細化工工藝系統的工程設計中，可以通過模塊化方式進行設計。在模塊化的設計理念之下，對各個管道儀表中流程的共性系統進行通用模塊化的設計，基于其各項特征應用專用技術手段進行優化，建立智慧化管理模塊，則可以實現系統化的控制以及管理。在實踐中，其主要工藝包括了反應系統、分離以及干燥、真空、尾氣處理等不同的系統。不同的系統中通過信息進行處理，實現模塊優化，有效實現精細化工工藝的規范化、標準化以及模塊化的發展。