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浅议精细化工过程控制技术现状及其发展趋势

发表时间：2021/4/12 来源：《基层建设》2020年第32期作者：王清凯

[导读] 摘要：现阶段，在化工产业中精细化工已经占到了很大的比重，然而由于精细化工规模较小、间歇性生产以及复杂的过程控制等特点，国内精细化工的自动化、精细化水平较差，与国外发达国家相比距离明显。

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        摘要：现阶段，在化工产业中精细化工已经占到了很大的比重，然而由于精细化工规模较小、间歇性生产以及复杂的过程控制等特点，国内精细化工的自动化、精细化水平较差，与国外发达国家相比距离明显。为此，及时进行精细化工核心技术开发和发展趋势的研究具有重大现实意义，是提高国内经济化工自动化水平的必要措施。
        关键词：精细化工；过程控制技术；现状；发展趋势
        1精细化工过程特点以及控制需求
        1.1规模小、更新快
        当前众多生产领域普遍涉及到了精细化工产品，精细化工产品的种类较多但需求量较小，因此精细化产品生产规模小，市场对于此类产品的需求变化程度较快，为适应社会市场需求特点，精细化产品一般都会及时对产品进行升级和改造，加强更新换代的频率和次数，将生产的重点转移到种类上来，将产品赋予特定的功能，满足某一类市场需求。因此市场需求对于精细化工生产模式有这十分重要的影响，这就需要家通过相应的手段及时搜集市场信息，对搜集到的数据进行整合分析，提高信息处理能力。还需要加强产品研发技术，努力缩短产品的研发所占用的时间和次数，利用先进的科技设备辅助当前生产工艺，努力提高生产技术。加强仿真实验，通过设计控制系统以及配套的系统，从而提高对于产品研发与生产环节的有效控制。此外，为了有效使用需求灵活变化的市场，需要提高设备的实际生产能力，能够适应不同种类产品的生产需要，注重对柔性生产设备的使用。引进先进的计算机控制技术，提高对产品生产过程的灵活化控制，及时依据不同产品的生产需求设置相应的生产路线，从而缩短产品替换生产所需要的时间，有效提高生产效率，从而生产不同类型的产品，满足市场需求。
        1.2半连续性与间歇性生产
        间歇以及半连续的生产工艺广泛的应用于精细化工产品的生产当中，适应生产规模小以及种类多变的特点，当前精细化工的生产水平依旧存在一定的缺点，需要采取半连续以及间歇性的生产模式，及时根据市场需求的变化以及产品的更新换代来对生产方式进行调整，来降低生产成本，保证产品质量，严格按照生产流程进行生产。因此生产工艺的參数会不断发生改变，呈现出无规律、动态的变化特点，且变化范围较大，这就需要提高控制系统的适应能力与工作范围，努力提升产品的生产工艺水平，保证产品纯度。
        1.3生产流程复杂多变
        半连续以及间歇性的生产模式增大了生产流程的复杂程度，需要工作人员进行较多的操作步骤来适应生产流程的需要，因此会极大提高工作人员的操作难度。不同种类的精细化工产品生产往往需要经历较多复杂的化学反应，且较多都是一些内容较为复杂的反应，并在不同的化学反应中形成较多种类的异构物，这些异构物还具有明显不同的主次结构，此外生产的物料体系也存在多样化和不同，都极大的增加了生产过程的难度，工作人员的生产水平不达标会引起资源的浪费，降低精细化工产品的质量甚至出现一些严重的安全事故。这就需要加强对于生产工艺与流程的管理，监督工作人员严格按照规定的操作步骤以及流程进行精细化工产品的生产，引进先进的技术设备，实现对生产流程的自动化监督，定时搜集生产信息，一旦发现不符合要求的生产数据，要及时发现可能存在的问题，进行修复，从而有效提高生产的安全性，提高资源利用率以及生产质量。
        2精细化工过程控制技术存在的问题
        当前我国精细化工得到了广泛地普及与推广，越来越多的行业选择精细化工产品的生产。但就目前来讲，由于精细化工在我国的应用时间较短，因此生产技术与机械设备存在不适应等问题，在对生产技术的研发方面投入的资金较少，对于精细化工产品控制的手段与技术缺乏创新，存在盲目借鉴其他生产控制模式等问题，无法适应当前精细化工产品生产与控制进一步发展的需求，因此市场竞争能力较弱。

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此外由于一些生产厂家的环保意识较差，在对精细化工产品进行生产时没有注重保护环境，造成资源的浪费以及环境污染，不利于精细化工的进一步发展。
        3精细化工过程控制技术的现状以及发展动向
        3.1过程控制向着计算机化发展
        在传统的精细化工过程控制中，出于节省成本等方面的考虑，其控制一般采用仪表的方式进行，使得过程控制的自动化水平较低。目前，随着计算机和自动化技术的成熟，加之市场对于精细化工过程控制精度的提高，采用自动化过程控制系统已经成为精细化工过程控制的必然趋势。
        3.2控制的方式向着自动批量方向发展
        考虑到精细化工存在间歇性生产的特点，传统精细化工作业中多采用一次性投料的方法，多为批量生产，且每次批量生产结束后方可进行第二阶段的生产，即下一个批次的生产，以此往复循环。从中可以分析得出，精细化工的间歇式生产中，大部分操作为重复性操作，包括投料、加工、关机等。针对这一类间歇性精细化工生产操作，一般仅需要按照预定要求进行参数设定、按流程操作即可，这为后续自动化操作奠定了基础。考虑到大部分精细化工必须要充分利用生产过程的弹性进行操作，为此必须严格执行ISASP88相关标准，这一操作一般需要在计算机控制系统下执行，经由不同类型的策略进行管理和控制操作，并按照相应的生产计划完成相关方案的选择和切换，最大程度实现精细化工柔性生产的目的。
        3.3向智能化过程控制技术发展
        当下国内精细化工的生产处理中，多是按照预期要求和策略等进行处理，需提前设定加工速度、压力、温度等要素，这一方法可维持各个生产流程大体维持一致。但是当下国内工艺操作和流程控制中，受外界因素、内部因素等诸多条件影响，精细化工受影响程度突出，传统干预模式是人工操作处理，实际效果一般由操作人员的专业能力所决定，进而会导致产品各个批次存在一定质量差异。由于间歇性生产操作并不会存在过多稳定工况，这一现象导致精细化工的生产中必须考虑动态调节、弹性控制处理，保证主要环境参数需与时间相互结合，但是当下PID控制具有范围有限的不足，一旦参数发生大范围改变，最终产品质量便会无法保证。这一状况下，可充分借助迭代控制方法对精细化工参数进行校核。
        3.4过程控制向着综合性控制方向发展
        当下精细化工一般是经由简单参数调整进行处理，这一方法中，需测定生产初期、中间点、结束点几个位置的参数，但是操作失误、过程干扰等均会导致工艺结果存在较大差距，无法借助单纯的理论经验对项目控制质量进行控制。考虑到精细化工一般为不可逆反应，一旦出现工艺缺陷等导致的问题将无法补救，最终结果为原材料耗费、经济损失突出，严重时还会导致生产进度受到牵连。此外，精细化工生产极易发生质量波动，其起因包括：外部因素、设备因素。借助统计过程控制可以对生产过程进行考核，并及时作出客观有效的综合评价，还可结合反馈信息等进行生产状况的判断，必要时可采取一定措施对机械设备等进行修复处理，维持整个工艺操作和生產控制处于受控状态，并结合统计数据对其进行判断，为生产流程、监控管理、产品校验等建立技术支持。
        结束语
        精细化工作为一项先进的生产模式，能够根据市场需求对产品进行调整，具有规模小、更新快，半连续性与间歇性生产，生产流程复杂多变等显著特征，广泛的应用于各个领域，具有十分重要的意义。
        参考文献
        [1]倪金成.精细化工过程控制技术的重要发展趋势[J].建筑工程技术与设计，2018（27）：432.
        [2]邹志云，刘燕军，刘兴红，等.精细化工过程控制技术的重要发展趋势[J].冶金自动化，2011，35（5）：11-16.