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        智能控制技術(shù)在濕法磷酸生產(chǎn)過程中的應(yīng)用

        2017-09-20 11:43:41謝璐嚴(yán)政
        中國(guó)科技博覽 2017年31期
        關(guān)鍵詞:智能控制技術(shù)

        謝璐++嚴(yán)政

        [摘 要]磷酸是一種比較重要的中間產(chǎn)品,它是許多產(chǎn)品的制造原料,包括制藥、食品、肥料等,對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大的推進(jìn)作用。為此本文對(duì)濕法磷酸進(jìn)行分析,介紹濕法磷酸生產(chǎn)工藝和控制的現(xiàn)狀,提出目前需要迫切解決的過程控制問題。

        [關(guān)鍵詞]智能控制技術(shù);濕法磷酸;生產(chǎn)應(yīng)用

        中圖分類號(hào):TQ126.35 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2017)31-0369-01

        磷酸生產(chǎn)方法主要有兩種:熱法和濕法,熱法生產(chǎn)的成品多被稱為熱法磷酸,其流程是通過電爐法生產(chǎn)磷元素,然后氧化成磷酸,因此也被稱為電熱法;濕法生產(chǎn)是將磷礦用酸分解為成品,濕法磷酸是高濃度肥的關(guān)鍵原料,同時(shí)也是精細(xì)磷酸鹽的中間原料?,F(xiàn)代磷酸生產(chǎn)過程中,磷主要來自于天然的磷礦,并且以磷酸鹽的形式存在,目前世界上已探明的磷礦資源約為500億噸,為磷酸、磷肥等行業(yè)的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。我國(guó)磷礦多集中于西南和中南地區(qū),云南、湖南、湖北、四川、貴州五省成為我國(guó)重要的磷礦基地。

        1.濕法磷酸生產(chǎn)原則

        濕法磷酸生產(chǎn)必須使用無機(jī)酸,且對(duì)酸性要求也比較高,常見的例如硝酸、鹽酸、硫酸等,并且無論是哪一種酸,在經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)之后都會(huì)生成磷酸和氟氫酸,但是生成何種形式的鈣鹽卻都不相同,因此使得濕法磷酸生產(chǎn)方案有很多種。另外磷酸制造最重要的就是萃取率與洗滌率,因此要將酸比、SO3控制在允許的范圍內(nèi),并盡量保持穩(wěn)定。不同的礦漿對(duì)應(yīng)SO3,也要求控制不同的酸比,酸濃控制的穩(wěn)定對(duì)于后段濃縮生產(chǎn)的穩(wěn)定性有很大的作用[1]。

        2.濕法磷酸工藝原理

        固體分解是一個(gè)比較復(fù)雜的物理化學(xué)現(xiàn)象,它的每一個(gè)環(huán)節(jié)都不相同,但是相互之間又都存在著一定的聯(lián)系。通常情況下固體表面的反應(yīng)速度比較快,但是反應(yīng)生成物由表面轉(zhuǎn)到溶液的速度卻比較緩慢。在特定的混合情況中,某些過程具有決定性的作用,例如反應(yīng)物向固體表面轉(zhuǎn)移的過程、被溶解物質(zhì)向溶液轉(zhuǎn)移過程等,這些轉(zhuǎn)移方式是基于分子、離子通過液相進(jìn)行擴(kuò)散的,并且液相是與固體相連的,因此液相層又被稱為擴(kuò)散層。

        3.智能控制技術(shù)的作用

        智能控制技術(shù)在生產(chǎn)中也可以大量實(shí)際應(yīng)用,例如:1通過觀察硫酸分布流量的變化及時(shí)檢查加酸管是否斷裂、破損;2、通過觀察萃取槽、礦漿槽攪拌電流大概判斷對(duì)應(yīng)指標(biāo);3、通過精漿液再漿泵、濾布洗滌泵電流決定定期檢查更換其過流部件;4、通過稀磷酸、回磷酸、洗滌水泵的最大流量來判斷管線是否堵塞,回磷酸正常流量可判斷過濾效果;5、通過過濾真空度、回磷酸流量判斷過濾效果變化,立即現(xiàn)場(chǎng)確定以及調(diào)整。6、通過DCS各項(xiàng)指標(biāo)的歷史趨勢(shì)度確定工藝事故的發(fā)生原因,便于以后避免此類事故;7、通過監(jiān)控設(shè)備的電流、油壓、溫度、以及壓力判斷設(shè)備是否正常,便于及時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)精確檢查,關(guān)鍵參數(shù)對(duì)應(yīng)連鎖控制,便于保護(hù)設(shè)備免于損壞。

        3.1 預(yù)測(cè)模型

        預(yù)測(cè)控制是以對(duì)象模型為基礎(chǔ)的算法,因此被稱為預(yù)測(cè)模型,其原理是根據(jù)對(duì)象的歷史狀態(tài)和以及預(yù)測(cè)的信息來進(jìn)行分析。其對(duì)于模型的要求較高,與傳統(tǒng)控制方法存在較大的差異,主要強(qiáng)調(diào)模型的功能,只要能夠滿足相關(guān)的數(shù)據(jù)要求即可作為控制模型。因此使得預(yù)測(cè)模型具有多樣性,其計(jì)算方程、模糊模型、傳輸函數(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等都可以用于預(yù)測(cè)分析和控制。

        3.2 滾動(dòng)優(yōu)化

        滾動(dòng)優(yōu)化是智能控制的主要特征之一,通過優(yōu)化相關(guān)性能指標(biāo)來確定控制作用,其主要涉及系統(tǒng)未來的行為。比較常見的包括以被控對(duì)象輸出為基礎(chǔ),選擇未來采樣點(diǎn)的期望軌跡,并計(jì)算其最小方法差。另外也可以選擇更加廣泛的方式,包括穩(wěn)定輸出在某一范圍、將能量控制在最小值等,需要注意的是,控制性能指標(biāo)所提及的未來行為是基于模型并附加控制決策而形成的[4]。

        3.3 反饋校正

        由于實(shí)際應(yīng)用的過程中,服務(wù)對(duì)象會(huì)受到非線性、時(shí)變、失配、干擾等因素的影響,會(huì)造成預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際存在較大的差異,無法進(jìn)行準(zhǔn)確的描述。因此需要在控制過程中進(jìn)行優(yōu)化,比較輸出值與預(yù)測(cè)值,計(jì)算二者之間的誤差,然后利用校正技術(shù)進(jìn)行校正,進(jìn)而得到更加真實(shí)準(zhǔn)確的結(jié)果。

        3.4 參數(shù)管控

        智能控制技術(shù)需要對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)督,約束設(shè)備運(yùn)行情況,并記錄相關(guān)的運(yùn)行參數(shù),同時(shí)對(duì)于不在規(guī)定范圍或者是參數(shù)出現(xiàn)異常的時(shí)候需要發(fā)出警報(bào),以及時(shí)的做出相應(yīng)的動(dòng)作[5]。

        結(jié)束語

        文章對(duì)智能控制技術(shù)以及濕法磷酸生產(chǎn)方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要的總結(jié),同時(shí)對(duì)二者的應(yīng)用進(jìn)行了分析,希望研究人員能夠提出更優(yōu)的算法,提高多模型建模的精度,并研究智能方法與預(yù)測(cè)控制的結(jié)合方法,從而獲得更優(yōu)的算法。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 王雁芬.常用統(tǒng)計(jì)技術(shù)在濕法磷酸生產(chǎn)過程控制中的應(yīng)用[J].磷肥與復(fù)肥,2015,08:26-28.

        [2] 楊敏敏.新型濕法α石膏生產(chǎn)智能控制系統(tǒng)研究[D].濟(jì)南大學(xué),2014.

        [3] 王典.高爐法制備磷酸的工藝研究和開發(fā)[D].鄭州大學(xué),2011.

        [4] 舒敦濤.Pb~(2+)、Zn~(2+)在微波誘導(dǎo)磷石膏上的吸附機(jī)制及墻體材料制備試驗(yàn)研究[D].昆明理工大學(xué),2012.

        [5] 壯炳良,張書法. 水泥生產(chǎn)過程智能控制技術(shù)及應(yīng)用[A]. 建筑材料工業(yè)技術(shù)監(jiān)督研究中心、建筑材料工業(yè)技術(shù)情報(bào)研究所、《水泥》雜志社.水泥節(jié)能環(huán)保創(chuàng)新技術(shù)參考手冊(cè)[C].建筑材料工業(yè)技術(shù)監(jiān)督研究中心、建筑材料工業(yè)技術(shù)情報(bào)研究所、《水泥》雜志社:,2015:13.

        作者信息

        謝璐,身份證:430422198602150011。endprint

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