精細(xì)化工過(guò)程的控制技術(shù)分析

甄世鈺+宋納川+劉弘毅

[摘 要]伴隨精細(xì)化工市場(chǎng)的不斷發(fā)展，其對(duì)于產(chǎn)品的品質(zhì)需求同樣有所增強(qiáng)，使得當(dāng)前的精細(xì)化工大都運(yùn)用小批量的形式進(jìn)行加工，此加工環(huán)節(jié)展示出了時(shí)變性、間歇性以及工藝繁瑣的特征。并且，非常多的精細(xì)化工材料均有一定的腐蝕性和毒性，因此對(duì)于精細(xì)化工的過(guò)程實(shí)施控制具有極為重要的意義。本文就精細(xì)化工過(guò)程的控制技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。

[關(guān)鍵詞]精細(xì)化工；控制技術(shù)；分析

中圖分類號(hào)：TM211 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）12-0280-01

1 前言

精細(xì)化工制造環(huán)節(jié)大都以高新技術(shù)為基石，以市場(chǎng)需求種類、系列化為特征的化工加工環(huán)節(jié)。在之前的20多年時(shí)間內(nèi)，化學(xué)工業(yè)出現(xiàn)了翻天覆地的改變。其趨勢(shì)大致展示為：由商品化學(xué)品加工向功能型化學(xué)品發(fā)展；由大規(guī)模環(huán)節(jié)向小規(guī)模化方向發(fā)展等。

2 精細(xì)化工概述

精細(xì)化工，是制造精細(xì)化學(xué)品行業(yè)的總稱。具備種類較多，更新速度較多；產(chǎn)量小，大都以間歇性的形式加工；具備功能性又或是最終運(yùn)用性；大部分都是復(fù)配型的產(chǎn)品，配方等相關(guān)的技術(shù)明確了產(chǎn)品的性能；產(chǎn)品品質(zhì)需求就高；較強(qiáng)的商品性，大部分以商品名進(jìn)行銷售；技術(shù)密集程度較高，需要逐漸實(shí)施全新產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)，強(qiáng)調(diào)技術(shù)服務(wù)；設(shè)施費(fèi)用低等其它特征。

3 精細(xì)化工過(guò)程的控制技術(shù)

3.1 集成技術(shù)

伴隨現(xiàn)代化自動(dòng)化技術(shù)的日益發(fā)展，及當(dāng)代社會(huì)對(duì)于精細(xì)化工自動(dòng)化需求的逐漸增強(qiáng)，智能化的操作系統(tǒng)，依托本身的豐富資源、后經(jīng)濟(jì)性以及運(yùn)用便利等特點(diǎn)，在現(xiàn)代化的精細(xì)化工環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控領(lǐng)域均獲得了大量的運(yùn)用。伴隨數(shù)據(jù)通信手段的不斷發(fā)展，及編程控制技術(shù)與觸摸屏顯示操縱的趨于成熟，以此當(dāng)作基礎(chǔ)控制器的智能操作體系被大量運(yùn)用至精細(xì)化工環(huán)節(jié)的控制層面之中。計(jì)算機(jī)調(diào)控體系的逐漸進(jìn)步以及本身性能的日益拓展，為了能夠達(dá)到精細(xì)化工環(huán)節(jié)的集成控制奠定了較好的技術(shù)基礎(chǔ)。集成控制所代表的是以綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)作最終的預(yù)期目標(biāo)，對(duì)加工環(huán)節(jié)實(shí)施集成化的管理，同時(shí)涵蓋了批量加工、過(guò)程改善、加工管理、安全維護(hù)以及加工調(diào)度等其它拓展功能，從根本上達(dá)到真正意義層面的一體化加工、管理、監(jiān)控。

3.2 自動(dòng)批量生產(chǎn)控制

批量生產(chǎn)具備較為顯著的單向性與周期性特征，在完成一個(gè)批量生產(chǎn)過(guò)程之后，便代表了此次生產(chǎn)環(huán)節(jié)的完結(jié)，其次由材料購(gòu)買過(guò)程始，邁入下一輪的加工，同時(shí)再次明確相應(yīng)的制造規(guī)劃與流程指標(biāo)等等，直至產(chǎn)品的形成，完成第二次的制造過(guò)程。在開始實(shí)施批量加工以前，往往需要完成好所有步驟的預(yù)備工作。因此，在傳統(tǒng)形式的精細(xì)化批量化加工控制體系里面，以流程具體指標(biāo)設(shè)計(jì)為主要參考的順序控制體系以及以機(jī)械設(shè)施與產(chǎn)品相關(guān)工藝數(shù)據(jù)為借鑒的程序型控制體系，獲得了大力宣揚(yáng)與大量運(yùn)用。當(dāng)前，批量小與種類繁多已經(jīng)發(fā)展成現(xiàn)代化精細(xì)化工加工不斷發(fā)展的重要趨勢(shì)，其對(duì)于產(chǎn)品加工環(huán)節(jié)的柔性需求有著更加強(qiáng)的需求，其同樣更加深入的推動(dòng)了全球間歇環(huán)節(jié)控制指標(biāo)的引進(jìn)，大都涵蓋了國(guó)際指標(biāo)。從控制系統(tǒng)層面而言，需要充分融合產(chǎn)品的特征，明確科學(xué)的控制規(guī)劃，同時(shí)按照具體的加工進(jìn)程與現(xiàn)實(shí)的進(jìn)度來(lái)便利的調(diào)節(jié)控制規(guī)劃達(dá)到全面的自動(dòng)批量加工控制，從根本層面實(shí)現(xiàn)滿足現(xiàn)代化精細(xì)化工發(fā)展對(duì)于柔性的需求。

3.3 優(yōu)化控制

運(yùn)用迭代學(xué)習(xí)實(shí)施優(yōu)化控制，能夠處理精細(xì)化工環(huán)節(jié)工藝數(shù)據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)軌跡的優(yōu)化追蹤控制等相關(guān)問(wèn)題，避免操作人員完全不一樣的操作步驟和過(guò)程特征改善所造成的影響，獲得最佳的控制律，和其它的反饋控制方式相互融合，達(dá)到精細(xì)化工環(huán)節(jié)的優(yōu)化控制。其已經(jīng)在苯乙烯間歇聚合反應(yīng)終點(diǎn)品質(zhì)調(diào)控、PVC樹脂間歇發(fā)酵環(huán)節(jié)的補(bǔ)料調(diào)控與間歇反應(yīng)釜溫度調(diào)控等非常多精細(xì)化工環(huán)節(jié)的控制環(huán)節(jié)獲得驗(yàn)證。迭代學(xué)習(xí)控制所具備的自學(xué)習(xí)優(yōu)化特征，使得其在精細(xì)化工環(huán)節(jié)具有極為廣闊的發(fā)展趨勢(shì)。

3.4 綜合性統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制

當(dāng)前的精細(xì)化工加工環(huán)節(jié)的產(chǎn)品品質(zhì)調(diào)控，大多存在與加工的開始、關(guān)鍵中間點(diǎn)以及終點(diǎn)等有限數(shù)量的點(diǎn)實(shí)施工藝材料的化驗(yàn)研究，操作偏差又或是過(guò)程影響往往會(huì)使得工藝環(huán)節(jié)的運(yùn)轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離準(zhǔn)確的工況，此依托自身進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)操縱的形式往往無(wú)法對(duì)加工品質(zhì)實(shí)施科學(xué)合理的控制。統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制，又被叫做統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制，其所指的是運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方式的加工環(huán)節(jié)的監(jiān)管工具。其對(duì)于加工環(huán)節(jié)實(shí)施分析與評(píng)判，按照所反饋的信息即時(shí)發(fā)覺(jué)問(wèn)題，同時(shí)運(yùn)用有關(guān)措施將其排除，使其始終維持在受控的狀態(tài)。因?yàn)镾PC技術(shù)的重要功能，在最近幾年時(shí)間內(nèi)精細(xì)化工行業(yè)SPC方式的分析與運(yùn)用范疇轉(zhuǎn)向以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)為基礎(chǔ)的工況監(jiān)管、繁瑣物性數(shù)據(jù)的軟測(cè)量、加工環(huán)節(jié)與終點(diǎn)評(píng)判、產(chǎn)品品質(zhì)預(yù)估與控制等其它方向不斷發(fā)展。

4 精細(xì)化工過(guò)程控制技術(shù)的發(fā)展方向

（1）過(guò)程控制逐漸向著計(jì)算機(jī)化的方向擴(kuò)展，增強(qiáng)過(guò)程控制的自動(dòng)化程度。在傳統(tǒng)形式的過(guò)程控制環(huán)節(jié)，由于節(jié)約費(fèi)用等因素的影響，其調(diào)控大都運(yùn)用儀表的形式來(lái)完成，導(dǎo)致過(guò)程控制的自動(dòng)化水平相對(duì)偏低。當(dāng)前，伴隨自動(dòng)化與計(jì)算機(jī)等相關(guān)技術(shù)的完善，再加上市場(chǎng)對(duì)過(guò)程控制需求的增強(qiáng)，過(guò)程控制的自動(dòng)化是其發(fā)展的必然。

（2）控制的形式逐漸向批量的方向擴(kuò)展。因?yàn)榫?xì)化工所具有的間歇性加工特征，所以在傳統(tǒng)形式的加工環(huán)節(jié)里面大都運(yùn)用一次性投料的形式，運(yùn)用批量的加工形式，在所有環(huán)節(jié)的制造完成之后才可以實(shí)施后續(xù)的加工，如此循環(huán)往復(fù)即可。

（3）智能化控制是當(dāng)前精細(xì)化工在制造環(huán)節(jié)大多會(huì)采取事先設(shè)置的調(diào)控策略實(shí)施，其生產(chǎn)速度、加工溫度以及壓力等相關(guān)參數(shù)均是預(yù)先設(shè)定的，此調(diào)控方式能夠確保所有批次的制造環(huán)節(jié)均是一樣的。但是，在顯示的制造環(huán)節(jié)里面，因?yàn)樵馐芡獠凯h(huán)境及內(nèi)部因素的改變，精細(xì)化工會(huì)遭受完全不一樣程度的影響，然而傳統(tǒng)的形式是經(jīng)過(guò)操作者針對(duì)其實(shí)施干預(yù)，顯示的效果完全是由操作者的技術(shù)水平所明確的，進(jìn)而造成所有批次產(chǎn)品的品質(zhì)并不完全一樣。

5 結(jié)語(yǔ)

精細(xì)化工的過(guò)程控制便是為了能夠更加好的滿足市場(chǎng)發(fā)展的要求，展示出了復(fù)雜化與間歇性的特征，進(jìn)而使得整個(gè)加工環(huán)節(jié)變得非常繁瑣。為了能夠保證產(chǎn)品的品質(zhì)，需要增強(qiáng)自動(dòng)化水平，經(jīng)過(guò)引入較為先進(jìn)的技術(shù)來(lái)增強(qiáng)加工環(huán)節(jié)的調(diào)控能力，盡可能達(dá)到加工環(huán)節(jié)的問(wèn)題控制，確保精細(xì)化工的加工品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

甄世鈺（1997—），男，漢族，籍貫：甘肅金昌，學(xué)歷學(xué)位：本科在讀，職稱：無(wú)，單位：大連理工大學(xué)，研究方向：化學(xué)工程；

宋納川（1997—），男，漢族，籍貫：山東日照，學(xué)歷學(xué)位：本科在讀，單位：大連理工大學(xué)，研究方向：高分子材料；

劉弘毅（1997—），女，漢族，籍貫：遼寧大連，學(xué)歷學(xué)位：本科在讀，，單位：大連理工大學(xué)，研究方向：公共事業(yè)管理。