精細(xì)化工過(guò)程控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r分析

楊鵬

摘要：在精細(xì)化工市場(chǎng)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(xì)化工仍以小批量生產(chǎn)為主，并且整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程呈現(xiàn)間接性和時(shí)變性。此外，絕大多數(shù)的精細(xì)化工原料都具有一定的毒性或者腐蝕性，這就需要做好過(guò)程控制工作。本文首先對(duì)精細(xì)化工過(guò)程控制的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，然后對(duì)精細(xì)化工過(guò)程控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：精細(xì)化工;過(guò)程控制技術(shù);發(fā)展?fàn)顩r

1 前言

現(xiàn)階段，在化工產(chǎn)業(yè)中精細(xì)化工已經(jīng)占到了很大的比重，然而由于精細(xì)化工規(guī)模較小、間歇性生產(chǎn)以及復(fù)雜的過(guò)程控制等特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)精細(xì)化工的自動(dòng)化、精細(xì)化水平較差，與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比距離明顯。為此，及時(shí)進(jìn)行精細(xì)化工核心技術(shù)開(kāi)發(fā)和發(fā)展趨勢(shì)的研究具有重大現(xiàn)實(shí)意義，是提高國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)化工自動(dòng)化水平的必要措施。

2 精細(xì)化工過(guò)程控制的技術(shù)特點(diǎn)

結(jié)合國(guó)內(nèi)精細(xì)化工發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，精細(xì)化工生產(chǎn)過(guò)程的控制特點(diǎn)如下：

第一，經(jīng)濟(jì)化工一般具有種類(lèi)多、規(guī)模小、周期短的特點(diǎn)。當(dāng)下國(guó)內(nèi)精細(xì)化工種類(lèi)已經(jīng)達(dá)到上百種，產(chǎn)品類(lèi)型繁多、分支精細(xì)，具有專(zhuān)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，最終結(jié)果為精細(xì)化工的生產(chǎn)規(guī)模較為有限。第二，精細(xì)化工一般為半連續(xù)性、間歇性作業(yè)。這一特點(diǎn)主要原因在于精細(xì)化工的產(chǎn)品具有規(guī)模小導(dǎo)致，一般狀況下采用半連續(xù)工藝操作可切實(shí)提高整個(gè)項(xiàng)目的產(chǎn)品質(zhì)量。考慮到產(chǎn)品加工過(guò)程中的工藝參數(shù)會(huì)發(fā)生改變，因此其過(guò)程控制具有穩(wěn)定性差、變化幅度大、動(dòng)態(tài)特征突出的特點(diǎn)，為此，過(guò)程控制必須考慮采用更為靈活的操作條件進(jìn)行處理，保證調(diào)節(jié)有效性。第三，精細(xì)化工的生產(chǎn)中，流程多、操作復(fù)雜，包含大量高強(qiáng)度間歇性生產(chǎn)工藝，即生產(chǎn)過(guò)程中的流程便會(huì)受到明顯影響，整個(gè)工藝操作的流程較多，單個(gè)流程具有操作復(fù)雜的特點(diǎn)，還需考慮到國(guó)內(nèi)精細(xì)化工過(guò)程控制的自動(dòng)化水平較低，一定程度上增加了勞作人員的工作強(qiáng)度。

3 精細(xì)化工過(guò)程控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

3.1 過(guò)程控制向著計(jì)算機(jī)化發(fā)展

在傳統(tǒng)的精細(xì)化工過(guò)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(jìn)行，使得過(guò)程控制的自動(dòng)化水平較低。目前，隨著計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)的成熟，加之市場(chǎng)對(duì)于精細(xì)化工過(guò)程控制精度的提高，采用自動(dòng)化過(guò)程控制系統(tǒng)已經(jīng)成為精細(xì)化工過(guò)程控制的必然趨勢(shì)。

3.2 控制的方式向著自動(dòng)批量方向發(fā)展

考慮到精細(xì)化工存在間歇性生產(chǎn)的特點(diǎn)，傳統(tǒng)精細(xì)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(jié)束后方可進(jìn)行第二階段的生產(chǎn)，即下一個(gè)批次的生產(chǎn)，以此往復(fù)循環(huán)。從中可以分析得出，精細(xì)化工的間歇式生產(chǎn)中，大部分操作為重復(fù)性操作，包括投料、加工、關(guān)機(jī)等。針對(duì)這一類(lèi)間歇性精細(xì)化工生產(chǎn)操作，一般僅需要按照預(yù)定要求進(jìn)行參數(shù)設(shè)定、按流程操作即可，這為后續(xù)自動(dòng)化操作奠定了基礎(chǔ)。考慮到大部分精細(xì)化工必須要充分利用生產(chǎn)過(guò)程的彈性進(jìn)行操作，為此必須嚴(yán)格執(zhí)行ISA SP88相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這一操作一般需要在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)下執(zhí)行，經(jīng)由不同類(lèi)型的策略進(jìn)行管理和控制操作，并按照相應(yīng)的生產(chǎn)計(jì)劃完成相關(guān)方案的選擇和切換，最大程度實(shí)現(xiàn)精細(xì)化工柔性生產(chǎn)的目的。

3.3 向智能化過(guò)程控制技術(shù)發(fā)展

當(dāng)下國(guó)內(nèi)精細(xì)化工的生產(chǎn)處理中，多是按照預(yù)期要求和策略等進(jìn)行處理，需提前設(shè)定加工速度、壓力、溫度等要素，這一方法可維持各個(gè)生產(chǎn)流程大體維持一致。但是當(dāng)下國(guó)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(xì)化工受影響程度突出，傳統(tǒng)干預(yù)模式是人工操作處理，實(shí)際效果一般由操作人員的專(zhuān)業(yè)能力所決定，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品各個(gè)批次存在一定質(zhì)量差異。由于間歇性生產(chǎn)操作并不會(huì)存在過(guò)多穩(wěn)定工況，這一現(xiàn)象導(dǎo)致精細(xì)化工的生產(chǎn)中必須考慮動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)、彈性控制處理，保證主要環(huán)境參數(shù)需與時(shí)間相互結(jié)合，但是當(dāng)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(zhì)量便會(huì)無(wú)法保證。這一狀況下，可充分借助迭代控制方法對(duì)精細(xì)化工參數(shù)進(jìn)行校核。

3.4 過(guò)程控制向著綜合性控制方向發(fā)展

當(dāng)下精細(xì)化工一般是經(jīng)由簡(jiǎn)單參數(shù)調(diào)整進(jìn)行處理，這一方法中，需測(cè)定生產(chǎn)初期、中間點(diǎn)、結(jié)束點(diǎn)幾個(gè)位置的參數(shù)，但是操作失誤、過(guò)程干擾等均會(huì)導(dǎo)致工藝結(jié)果存在較大差距，無(wú)法借助單純的理論經(jīng)驗(yàn)對(duì)項(xiàng)目控制質(zhì)量進(jìn)行控制。考慮到精細(xì)化工一般為不可逆反應(yīng)，一旦出現(xiàn)工藝缺陷等導(dǎo)致的問(wèn)題將無(wú)法補(bǔ)救，最終結(jié)果為原材料耗費(fèi)、經(jīng)濟(jì)損失突出，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)進(jìn)度受到牽連。此外，精細(xì)化工生產(chǎn)極易發(fā)生質(zhì)量波動(dòng)，其起因包括：外部因素、設(shè)備因素。借助統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制可以對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行考核，并及時(shí)作出客觀有效的綜合評(píng)價(jià)，還可結(jié)合反饋信息等進(jìn)行生產(chǎn)狀況的判斷，必要時(shí)可采取一定措施對(duì)機(jī)械設(shè)備等進(jìn)行修復(fù)處理，維持整個(gè)工藝操作和生產(chǎn)控制處于受控狀態(tài)，并結(jié)合統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行判斷，為生產(chǎn)流程、監(jiān)控管理、產(chǎn)品校驗(yàn)等建立技術(shù)支持。

4 結(jié)語(yǔ)

精細(xì)化工是市場(chǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，考慮到產(chǎn)品間歇性生產(chǎn)、流程復(fù)雜等特點(diǎn)，整個(gè)過(guò)程控制具有難度高、復(fù)雜度高的特點(diǎn)。因此，從提高產(chǎn)品加工質(zhì)量的角度出發(fā)，必須及時(shí)加強(qiáng)產(chǎn)品生產(chǎn)控制過(guò)程自動(dòng)化方向的妥善管理，借助過(guò)程控制算法等來(lái)提高產(chǎn)品控制能力，保證第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)工藝操作中的潛在隱患，從而實(shí)現(xiàn)精細(xì)化工生產(chǎn)質(zhì)量的有效控制。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄒志云，劉燕軍，劉興紅，等.精細(xì)化工過(guò)程控制技術(shù)的重要發(fā)展趨勢(shì)[J].冶金自動(dòng)化，2011，35（5）：11-16.