Excel在復(fù)合肥生產(chǎn)中的應(yīng)用

王 磊

(威海恒邦化工有限公司 山東威海 264501)

Excel在復(fù)合肥生產(chǎn)中的應(yīng)用

王 磊

(威海恒邦化工有限公司 山東威海 264501)

在復(fù)合肥生產(chǎn)及質(zhì)量控制過(guò)程中，均需通過(guò)物料衡算以確定產(chǎn)品配方及過(guò)程調(diào)節(jié)方案，計(jì)算過(guò)程繁雜。將Excel的相關(guān)功能引入配方制定、過(guò)程指標(biāo)調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)產(chǎn)過(guò)渡調(diào)節(jié)中，具有產(chǎn)品配方準(zhǔn)確有效、調(diào)節(jié)快速靈敏的特點(diǎn)，且轉(zhuǎn)產(chǎn)速度快、中間產(chǎn)品少，有效降低了生產(chǎn)成本。

復(fù)合肥；配方；Excel；應(yīng)用

威海恒邦化工有限公司現(xiàn)有100 kt/a生產(chǎn)能力的氨化造粒和噴漿造粒復(fù)合肥系統(tǒng)各1套，在產(chǎn)品生產(chǎn)及質(zhì)量控制過(guò)程中均需通過(guò)物料衡算以確定產(chǎn)品配方及過(guò)程調(diào)節(jié)方案。面對(duì)繁雜的配方計(jì)算過(guò)程，將Microsoft Office辦公軟件中的Excel引入生產(chǎn)管理中，有效提高了配方精度及工作效率。

1 生產(chǎn)配方制定

在工藝設(shè)計(jì)中，以質(zhì)量守恒定律為基礎(chǔ)對(duì)物料平衡進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)原料與產(chǎn)品之間的定量轉(zhuǎn)化關(guān)系，計(jì)算原料的消耗量，各種中間產(chǎn)品、產(chǎn)品和副產(chǎn)品的產(chǎn)量，生產(chǎn)過(guò)程中各階段的消耗量以及組成，進(jìn)而為熱量衡算[1]、其他工藝計(jì)算及設(shè)備計(jì)算打下基礎(chǔ)。

1.1 衡算流程

衡算流程中對(duì)設(shè)備外形、尺寸等沒(méi)有嚴(yán)格要求，無(wú)化學(xué)變化或相變化、無(wú)損耗的設(shè)備也可省略，但必須體現(xiàn)物料名稱、流量、組成、流向、反應(yīng)等與計(jì)算有關(guān)的工藝條件。氨化工藝15- 15- 15硫基復(fù)合肥主要物料衡算流程如圖1所示。

圖1 氨化工藝15- 15- 15硫基復(fù)合肥主要物料衡算流程

1.2 物料衡算

全系統(tǒng)物料衡算較為繁瑣，尤其是磷酸中含有鐵、鋁、鎂等雜質(zhì)，氨化中和產(chǎn)物組成較為復(fù)雜，因此參考相關(guān)文獻(xiàn)[2]進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化。以圖1中氫鉀轉(zhuǎn)化部分核算為例，Excel相關(guān)功能的引入及使用介紹如下。

計(jì)算基準(zhǔn)：產(chǎn)量300 t/d，目標(biāo)養(yǎng)分N- P2O5- K2O=15.0- 11.5- 14.5，氨氣利用率94%，磷酸中磷(P2O5)利用率100%，氯化鉀轉(zhuǎn)化率96%，硫酸過(guò)量系數(shù)15%。主反應(yīng)方程式：KCl+H2SO4=HCl+KHSO4。

(1) 投入物料量

w(P2O5)為61%氯化鉀：300×1 000×14.5%/(24×61%)=2 971(kg/h)。

質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%硫酸(反應(yīng)部分)：2 971×61%×96%×2×98/(94×98%)=3 702(kg/h)。

質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%硫酸(過(guò)量部分)：15%×3 702=555(kg/h)。

投入物料量：2 971+3 702+555=7 228(kg/h)。

(2) 產(chǎn)出物料量

w(P2O5)為61%氯化鉀(未反應(yīng)部分)：2 971×(1-96%)=119(kg/h)。

質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%硫酸(過(guò)量部分)：15%×3 702=555(kg/h)。

所謂文化自信，就是一個(gè)國(guó)家、一個(gè)民族、一個(gè)政黨對(duì)自身文化價(jià)值的充分肯定，對(duì)自身文化生命力的堅(jiān)定信念。因?yàn)橐粋€(gè)民族只有對(duì)自己的文化充滿信心，才能在世界舞臺(tái)上展現(xiàn)出堅(jiān)持堅(jiān)守的從容和奮發(fā)進(jìn)取的勇氣，煥發(fā)出創(chuàng)新創(chuàng)造的活力。

氯化氫氣體：2 971×61%×96%×2×36.5/94=1 351(kg/h)。

硫酸氫鉀：2 971×61%×96%×2×136/94=5 035(kg/h)。

轉(zhuǎn)化部分氯化鉀雜質(zhì)：2 971×96%-2 971×61%×96%×149/94=94(kg/h)。

質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%硫酸帶入水分：3 702×(1-98%)=74(kg/h)。

產(chǎn)出物料量：119+555+1 351+5 035+94+74=7 228(kg/h)。

1.3 引入Excel

充分運(yùn)用Excel中的加減乘除等基本運(yùn)算功能及Sum，Average，Sumproduct等命令進(jìn)行計(jì)算[3]，并對(duì)相關(guān)單元格進(jìn)行關(guān)聯(lián)，設(shè)置控制指標(biāo)與被動(dòng)指標(biāo)區(qū)域，得到的配方計(jì)算Excel關(guān)聯(lián)應(yīng)用示例如圖2所示。當(dāng)C5～C12和E5～E12單元格輸入的數(shù)值發(fā)生變化時(shí)，被動(dòng)指標(biāo)C14～C17和E14～E17隨即發(fā)生變化，能清晰反映外界條件的變化對(duì)配方過(guò)程及最終指標(biāo)的影響。

圖2 配方計(jì)算Excel關(guān)聯(lián)應(yīng)用示例

(2) 被動(dòng)指標(biāo)區(qū)域的數(shù)值屬于因變量，會(huì)隨著控制指標(biāo)區(qū)域數(shù)值的變化自動(dòng)計(jì)算顯示，是配方過(guò)程中關(guān)鍵參考指標(biāo)，可根據(jù)該區(qū)域顯示的數(shù)據(jù)提前預(yù)判配方是否合理、是否具備可操作性等。

(3) 使用Excel中的加減乘除等基本運(yùn)算及Sum，Average，Sumproduct等命令將控制指標(biāo)區(qū)域和被動(dòng)指標(biāo)區(qū)域所有數(shù)據(jù)以關(guān)聯(lián)方程式的形式進(jìn)行關(guān)聯(lián)，最終控制指標(biāo)區(qū)域內(nèi)所有數(shù)值為自變量，而其余單元格內(nèi)數(shù)值均為因變量。

(4) 按照上述方法，將生產(chǎn)流程中氫鉀轉(zhuǎn)化、混酸料漿、管反中和、造粒等各部分均按要求進(jìn)行計(jì)算、關(guān)聯(lián)，形成最終的復(fù)合肥配方計(jì)算表。表格布局及風(fēng)格可根據(jù)個(gè)人習(xí)慣進(jìn)行調(diào)整，使用過(guò)程中僅需輸入控制指標(biāo)，即可顯示原料添加量/比例、產(chǎn)品養(yǎng)分含量、消耗定額等被動(dòng)指標(biāo)。若將原料成本計(jì)算進(jìn)行關(guān)聯(lián)，可同時(shí)顯示最終產(chǎn)品生產(chǎn)成本。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用證實(shí)，復(fù)合肥配方計(jì)算表在產(chǎn)品配方過(guò)程中方便快捷、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

2 過(guò)程指標(biāo)調(diào)節(jié)

在復(fù)合肥配方和物料衡算以及實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，復(fù)合肥產(chǎn)品質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)有2個(gè)：①混酸料漿的各項(xiàng)指標(biāo)，如混酸磷鉀比(P2O5/K2O，質(zhì)量比)、混酸密度等；②配料過(guò)程中外加配料的添加量。

混酸料漿各項(xiàng)指標(biāo)的波動(dòng)會(huì)造成產(chǎn)品質(zhì)量長(zhǎng)時(shí)間不穩(wěn)定，如混酸磷鉀比過(guò)高，導(dǎo)致產(chǎn)品磷含量偏高、鉀含量偏低，反之則產(chǎn)品磷含量偏低、鉀含量偏高。因此，在生產(chǎn)配方變化不大的情況下，混酸磷鉀比，磷酸的添加量及其含量、雜質(zhì)成分，混酸密度等關(guān)鍵控制指標(biāo)不允許進(jìn)行頻繁調(diào)整。

產(chǎn)品養(yǎng)分含量產(chǎn)生細(xì)微波動(dòng)時(shí)，通過(guò)增減氯化鉀、粉狀磷酸一銨、尿素、硫酸鉀等的用量可快速矯正產(chǎn)品養(yǎng)分含量，保證產(chǎn)品質(zhì)量合格，即外加配料種類(lèi)的增減及添加量的變化成為調(diào)節(jié)控制的關(guān)鍵，而將Excel相關(guān)功能引入，可在短時(shí)間內(nèi)確定調(diào)節(jié)方案。以圖3為例，產(chǎn)品養(yǎng)分含量出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，具體使用方法如下。

圖3 過(guò)程控制Excel關(guān)聯(lián)應(yīng)用示例

(1) 在產(chǎn)品含量顯示區(qū)域的B4～B8中輸入調(diào)整前產(chǎn)品相應(yīng)數(shù)值。

(2) 在外加配料信息明細(xì)的B13～B16，C13～C16和D13～D16中輸入外加配料養(yǎng)分信息。

(3) 根據(jù)產(chǎn)品含量顯示區(qū)域調(diào)整后的C5～C8所顯示的數(shù)值，在外加料調(diào)整明細(xì)表相應(yīng)的B21～B24中輸入外加料調(diào)整量，直至調(diào)整后的C5～C8內(nèi)產(chǎn)品含量符合內(nèi)控指標(biāo)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求為止。

(4) 根據(jù)外加配料增加情況區(qū)域內(nèi)顯示的外加料種類(lèi)及相關(guān)添加量變化，通知外加配料崗位進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，即可在短時(shí)間內(nèi)保證產(chǎn)品養(yǎng)分含量回歸穩(wěn)定。

3 轉(zhuǎn)產(chǎn)過(guò)渡調(diào)節(jié)

隨著市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品多樣化的要求越來(lái)越高，不同規(guī)格的產(chǎn)品需隨時(shí)進(jìn)行切換轉(zhuǎn)產(chǎn)，在同一套生產(chǎn)裝置上實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)產(chǎn)時(shí)間短、不合格品產(chǎn)出少，成為各復(fù)合肥生產(chǎn)企業(yè)在轉(zhuǎn)產(chǎn)過(guò)渡期間亟需解決的問(wèn)題。為解決該問(wèn)題，同樣可將Excel相關(guān)功能引入轉(zhuǎn)產(chǎn)的過(guò)程管理中，徹底改變以往循序漸進(jìn)的轉(zhuǎn)產(chǎn)模式，采用“降電流、補(bǔ)差量”一次性轉(zhuǎn)產(chǎn)的新模式，取得了轉(zhuǎn)產(chǎn)過(guò)程短、中間產(chǎn)品少、控制精確的效果。

該部分Excel相關(guān)功能的引入應(yīng)用與圖3基本一致，區(qū)別在于圖3中基準(zhǔn)量單元格B4為瞬時(shí)產(chǎn)量，轉(zhuǎn)產(chǎn)時(shí)基準(zhǔn)量單元格B4為系統(tǒng)母料總量。現(xiàn)以15- 15- 15產(chǎn)品轉(zhuǎn)產(chǎn)15- 10- 20產(chǎn)品為例，具體應(yīng)用方法如下。

(1) 逐漸減小烘干機(jī)電流，連續(xù)少量采出成品，將系統(tǒng)循環(huán)母料總量降至最低(威海恒邦化工有限公司烘干機(jī)正常運(yùn)行電流130～145 A，轉(zhuǎn)產(chǎn)時(shí)將電流降至80～90 A)。

(2) 在圖4相應(yīng)單元格中輸入轉(zhuǎn)產(chǎn)前系統(tǒng)母料量及養(yǎng)分?jǐn)?shù)值，在外加料調(diào)整明細(xì)表對(duì)應(yīng)輸入外加配料調(diào)整量，轉(zhuǎn)產(chǎn)后單元格C5～C7顯示數(shù)值接近目標(biāo)產(chǎn)品養(yǎng)分含量時(shí)，單元格B19顯示數(shù)值即為過(guò)渡期間一次性瞬時(shí)外加料添加量。在添加外加料的同時(shí)，生產(chǎn)系統(tǒng)維持正常噴漿，保證造粒物料的干濕度。

圖4 轉(zhuǎn)產(chǎn)過(guò)渡期間Excel關(guān)聯(lián)應(yīng)用示例

(3) 隨著外加料的補(bǔ)充及新產(chǎn)品配方的執(zhí)行，烘干機(jī)電流逐漸趨于正常值，此時(shí)適當(dāng)采出少許成品并立刻進(jìn)行養(yǎng)分含量分析，然后根據(jù)分析結(jié)果，迭代使用過(guò)程控制Excel關(guān)聯(lián)應(yīng)用示例(圖3)對(duì)產(chǎn)品養(yǎng)分進(jìn)行微調(diào)，直至養(yǎng)分合格并保持穩(wěn)定。

轉(zhuǎn)產(chǎn)過(guò)程中引入Excel的相關(guān)功能后，基本可獲得轉(zhuǎn)產(chǎn)快速、不合格品少的效果。

4 結(jié)語(yǔ)

從實(shí)際運(yùn)行情況看，將Microsoft Office辦公軟件中的Excel引入復(fù)合肥生產(chǎn)管理中，產(chǎn)品配方準(zhǔn)確有效、調(diào)節(jié)快速靈敏，使復(fù)合肥產(chǎn)品一次質(zhì)量合格率由最初的不足90%提升至目前的95%左右，且轉(zhuǎn)產(chǎn)速度快、中間產(chǎn)品少，有效降低了生產(chǎn)成本。

[1] 化學(xué)工業(yè)部建設(shè)協(xié)調(diào)司，化工部硫酸和磷肥設(shè)計(jì)技術(shù)中心.磷酸 磷銨 重鈣技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1997.

[2] 江善襄，方天翰，戴元發(fā)，等.化肥工學(xué)叢書(shū)——磷酸、磷肥和復(fù)混肥料[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999.

[3] 劉育林.Excel表格在復(fù)混肥料配方與成本測(cè)算方面的應(yīng)用[J].磷肥與復(fù)肥，2009(4)：56- 57.

ApplicationofExcelintheProductionofCompoundFertilizer

WANG Lei

(Weihai Humon Chemical Co., Ltd., Weihai 264501, China)

In the process of the production and quality control of compound fertilizer, it is necessary to determine the product formula and process adjustment scheme through the material balance calculation. However, the calculation process is complicated. The relevant functions of Excel are introduced to product formula, adjustment of the process index and production transition adjustment, which has the characteristics of accurate and effective product formula, quick and sensitivity adjustment, high conversion speed and less intermediate products, and effectively reduces the production cost.

compound fertilizer; product formula; Excel; application

王磊(1986—)，男，工程師，主要從事硫酸、氮肥、磷復(fù)肥行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)管理及技術(shù)服務(wù)工作；852265718@qq.com

TQ444

B

1006- 7779(2017)05- 0018- 04

2016- 12- 08)