＊葉得強 趙轉(zhuǎn)霞張彥龍

（蘭州新區(qū)石化產(chǎn)業(yè)投資集團有限公司 甘肅 730300）

1.我國精細化工的發(fā)展現(xiàn)狀

從數(shù)據(jù)來看，我國已經(jīng)成為一個擁有豐富生產(chǎn)能力、全球領先的精細化工生產(chǎn)大國[1]。其中，染料的生產(chǎn)能力位列第一，農(nóng)藥位列第二，涂料位列第四[2-3]。隨著科學技術的進步，我國精細化工率在“十二五”期間實現(xiàn)了快速增長，由規(guī)劃前的30%左右增長到45%以上[4-5]，但與美國、德國、日本等發(fā)達國家相比，還存在相當大的差距[6]。在農(nóng)藥的研究上，我國仍存在著品種缺乏、高效性低的問題，產(chǎn)品結構仍急需調(diào)整。對于新型精細化工產(chǎn)品如飼料添加劑、水處理制劑、表面活性劑、食品添加劑等，其存在產(chǎn)品技術含量低、高精尖產(chǎn)品少、產(chǎn)品更新?lián)Q代慢等問題，我國的研究和開發(fā)仍有待進一步深入。在電子化學品方面，由于其在技術、品牌、質(zhì)量等方面的優(yōu)勢，使得中國在全球市場中占據(jù)一定的份額，但仍然存在著一定的競爭壓力。因此，我們應該更好地運用先進的自動化和信息化技術，加速推動精細化工行業(yè)的可持續(xù)、快速、高效轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)傳統(tǒng)到現(xiàn)代的跨越式發(fā)展。

2.我國精細化工自動化生產(chǎn)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著科學技術的進步，精細化工行業(yè)的自動化水平得到了顯著的提升，這得益于近十年來企業(yè)對技術的不斷改進和創(chuàng)新，他們不斷投入更多的資源，以實現(xiàn)更高的產(chǎn)量、更低的成本、更先進的產(chǎn)品、更優(yōu)秀的管理水平，以及更強的市場競爭力。隨著精細化工行業(yè)走向高端化，其所面臨的挑戰(zhàn)多種多樣，其中最突出的表現(xiàn)形式有：

（1）獨特的生產(chǎn)流程，使得自動化技術很難得到廣泛應用。隨著科學技術的進步，精細化工企業(yè)的生產(chǎn)方式都有所改善，但是大部分企業(yè)仍采用傳統(tǒng)間歇式生產(chǎn)方式，部分生產(chǎn)線的中間產(chǎn)品通常需要先取樣檢測并計算分析后才能進行下一工序的投入，并且傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式因其受容量滯后和純滯后的因素使得PID控制算法也很難控制。不能大批量儲存的桶裝危險化學品和無法用管道輸送的塊狀和粉狀化學品都依賴大量的人力，此外，企業(yè)的在線分析技術和手段的投入不足，也大大限制了采用自動化技術來完成精確加料的可能性。

（2）自動化技術人員分布不均衡。自動化改造需要集合工藝、儀表、自動化控制、設備等多個專業(yè)的工程師，針對本企業(yè)生產(chǎn)工藝進行系統(tǒng)的研究，來合理制定相應的控制方案。同時匯集多個專業(yè)技術人員，這對于很多企業(yè)來說也存在一定的難度。

（3）隨著行業(yè)政策實施和企業(yè)理念的轉(zhuǎn)變，精細化工自動化將迎來一個蓬勃發(fā)展的良好時期。近年來，為確保企業(yè)的安全生產(chǎn)，保障員工的健康和財務安全，國家政府紛紛出臺了一系列重要的政策性文件，2020年4月28日，國務院安委會印發(fā)《全國安全生產(chǎn)專項整治三年行動計劃》，明確了兩個專題實施方案、9個專項整治實施方案，其中，在“危險化學品安全整治”專項整治實施方案中提出：“繼續(xù)推進“兩重點一重大”生產(chǎn)裝置、儲存設施可燃氣體和有毒氣體泄漏檢測報警裝置、緊急切斷裝置、自動化控制系統(tǒng)的建設完善，2020年底前涉及“兩重點一重大”的生產(chǎn)裝置、儲存設施的上述系統(tǒng)裝備和使用率必須達到100%，未實現(xiàn)或未投用的，一律停產(chǎn)整改。推動涉及重點監(jiān)管危險化工工藝的生產(chǎn)裝置實現(xiàn)全流程自動化控制，2022年底前所有涉及硝化、氯化、氟化、重氮化、過氧化工藝裝置的上下游配套裝置必須實現(xiàn)自動化控制，最大限度減少作業(yè)場所人數(shù)”。2022年6月10日，應急管理部、國家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部、市場監(jiān)管總局四部門聯(lián)合印發(fā)《危險化學品生產(chǎn)建設項目安全風險防控指南（試行）》，提出6項具體危險防控，包括項目安全準入風險防控、項目安全條件審查風險防控、項目安全設施設計審查風險防控、項目安全設施建設風險防控、項目試生產(chǎn)安全風險防控、項目安全設施竣工驗收風險防控，其中在項目安全條件審查風險防控專題中再次強調(diào)：“涉及硝化、氯化、氟化、重氮化、過氧化工藝裝置的上下游配套裝置，必須實現(xiàn)全流程自動化控制及機械化生產(chǎn)，最大限度的減少現(xiàn)場人員”。在國家政策的支持與鞭策下，2022年底至今，精細化工園區(qū)部分涉及“兩重點一重大”的企業(yè)已對生產(chǎn)裝置、儲存設施、GDS泄漏檢測報警裝置等進行了全流程自動化設計，大部分企業(yè)的自動化水平程度都有很大程度的改進，實現(xiàn)了化工生產(chǎn)模式的優(yōu)化與創(chuàng)新[7]。投入自動化控制技術可以有效預防重大安全事故的發(fā)生，還可以及時監(jiān)測設備故障并發(fā)出報警，以便及時控制和處理，既保證化工設備的本質(zhì)安全，也能夠保障生產(chǎn)流程的持續(xù)性，大幅提升了生產(chǎn)效率、有效縮減了人員配置。

3.使用先進的自動化控制技術對于提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量至關重要

自動化控制技術是以“安全、提質(zhì)、降本、增效、環(huán)保、連續(xù)”為目的，需人工較少干預，甚至無需人工干預，通過現(xiàn)代化的化工生產(chǎn)設備、技術，對生產(chǎn)全過程進行自動檢測、實時監(jiān)視、控制和綜合管理的技術。隨著科學技術的發(fā)展及行業(yè)政策的推動，企業(yè)利用先進的自動化控制技術，對化工產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工和檢測工藝進行了全面的自動化升級改造，使得生產(chǎn)過程更加高效、安全和可控，并且能夠更快、更準確地完成生產(chǎn)過程中的危險或重復性的操作，減少生產(chǎn)過程中的錯誤和損壞，極大降低了安全隱患，從而提高了生產(chǎn)效率[8]。在化工生產(chǎn)中往往需要用到大量易燃、易爆、易腐蝕及高毒性危險化學品，一旦發(fā)生泄露或者管控不當就會造成化學品的浪費，甚至危及員工的生命和財產(chǎn)安全。因此，企業(yè)需要加大對自動化控制技術的投入，一方面，可以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，另一方面，可減少工人的勞動強度和安全風險，同時，也為環(huán)保和工作環(huán)境做出了貢獻。自動化控制系統(tǒng)可實現(xiàn)對化工設備運行中的參數(shù)變化進行分析并快速做出調(diào)整，還可以及時監(jiān)測設備故障并發(fā)出報警，以便及時控制和處理。由此可見，自動化控制技術是化工安全生產(chǎn)的重要保障，可以促進化工企業(yè)的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展。

4.自動化控制系統(tǒng)在精細化工行業(yè)中的應用

(1)優(yōu)化生產(chǎn)工藝，改良生產(chǎn)設備

①連續(xù)式真空上料機在精細化工自動化中的應用?；趥鹘y(tǒng)的間歇式真空上料機，現(xiàn)已開發(fā)出了一種全新的連續(xù)式真空上料機，它能夠滿足各種復雜的生產(chǎn)工藝，大大提升了生產(chǎn)效率。真空上料機是一種粉末自動上料裝置，上料機是采用負壓的方式把物料帶到料倉，相比螺桿上料機效率更高，降低了工人勞動強度，并且擁有自動清洗功能，廣泛用于粉末顆粒物料的無塵輸送。連續(xù)式真空上料機可實現(xiàn)物料的連續(xù)上料和連續(xù)放料，適合大批量生產(chǎn)車間，帶有除塵系統(tǒng)，可以將粉末過濾出來，形成無塵輸送環(huán)境，并采用“GMP”標準的新型機械，大大降低了工作量，有效地防止了加料時的粉塵污染，為醫(yī)藥和食品行業(yè)的環(huán)保和安全提供有力的保障。

②全自動配方機設備在精細化工自動化中的應用。通過將電子秤和稱重控制儀表相連，全自動配方機可以實現(xiàn)對多種原料的自動化配料，具有準確度高、操作簡單、操作靈活等優(yōu)點。此外，該設備還可以通過觸摸屏、工控機等多種控制手段，實現(xiàn)對多條管路的計量，從而大大提升了生產(chǎn)效率，使得自動稱重配料系統(tǒng)在當今工廠生產(chǎn)中變得越來越普及，并且得到了廣泛的應用。這臺機器采用先進的電腦控制技術，擁有卓越的智能化功能，配料精度極高，小量配料分辨率可達0.01mm，大大提升了生產(chǎn)線的運行效率和穩(wěn)定性。此外，該系統(tǒng)還具備強大的數(shù)據(jù)管理功能，可以抵御密度、溫度、壓力、氣泡等外界因素的影響，具有安裝、使用和維護方便、操作簡單等優(yōu)點，大大降低了生產(chǎn)時間和精力。

③高位槽上料至反應釜滴加自動化裝置在精細化工自動化中的應用。目前在生產(chǎn)酯類、氨基類、環(huán)氧類或其他產(chǎn)品時，需要將原料以滴加的方式緩慢的加入到反應釜內(nèi)，一是可以使原料充分的反應，二是避免單位時間內(nèi)加料過多產(chǎn)生其他物質(zhì)。在滴加原料時，往往采用人工的方式慢慢滴加，然而人工方式控制不好量和速度，導致效率低下，還增加了工人勞動量，最重要的是，稍微不注意就會加入過多的原料，一旦加入原料過多，就導致生產(chǎn)失敗，增加生產(chǎn)成本。通過對高位槽上料和反應釜滴加裝置進行自動化改造升級為新型自動化控制裝置，可精準控制滴加量及滴加速度。該裝置全部采用智能傳感器、智能儀表、自控閥門和先進邏輯控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)遠程控制，最大化的釋放人工量，減少物料浪費、節(jié)能環(huán)保，大大降低了生產(chǎn)成本。

(2)在現(xiàn)有生產(chǎn)工藝和設備基礎上實現(xiàn)自動化控制

當前的生產(chǎn)工藝難以實現(xiàn)連續(xù)化改造，但是，技術人員可以通過精心挑選和優(yōu)化控制策略，實現(xiàn)自動化改造，從而獲得更高的控制效果。

①PLC和觸摸屏組合控制系統(tǒng)在精細化工自動化中的應用。對于傳統(tǒng)老式反應釜加熱的反應，操作人員需要現(xiàn)場查看、調(diào)整、記錄溫度及手動開停電機，給現(xiàn)場操作人員的操作及數(shù)據(jù)記錄造成極大的不便，產(chǎn)品質(zhì)量好壞完全由人為因素決定。PLC和觸摸屏組合控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)繼電器控制相比，具有相應速度快、集成度高、故障率低等特點[9]。精細化工生產(chǎn)過程中可根據(jù)工藝流程提前設置好加熱溫度、電機啟動時間等系列參數(shù)，達到自動控制的目的，從而很大程度的減輕了操作人員的負擔，避免了人為因素影響產(chǎn)品質(zhì)量。PLC和觸摸屏組合控制系統(tǒng)可保存操作、報警、參數(shù)設置等數(shù)據(jù)記錄，方便工藝工程師隨時查看數(shù)據(jù)、調(diào)整工藝參數(shù)，最大程度提高產(chǎn)品質(zhì)量。同時可以配置物聯(lián)網(wǎng)模塊，實現(xiàn)手機和電腦端查看設備實時運行狀態(tài)、實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)；還可以設置報警條件、通過短信或者微信的方式通知到具體人員，可實現(xiàn)無人值守，減少人員投入。

②APC控制系統(tǒng)在精細化工自動化中的應用?！跋冗M過程控制”是一種特殊的控制策略，它與傳統(tǒng)的單回路控制相比，能夠提供更優(yōu)的控制效果，不僅僅局限于某種特定的計算機控制算法。采用最新的控制技術，對設備穩(wěn)健運行和工藝參數(shù)的優(yōu)化提供了有力保障。并且可提高設備的運行效率，有效降低能耗率和物耗率，很大程度提高了企業(yè)的ROI。隨著技術的不斷發(fā)展，APC控制系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛地應用于苯胺、聚苯烯、精餾和常減壓裝置，該控制系統(tǒng)以其高效的控制能力，簡化了工藝流程的復雜性，有效地抑制生產(chǎn)過程中不必要的干擾。先進的控制系統(tǒng)因其成本低、收益高等特點已廣泛應用于精細化工行業(yè)中，使得精細化工行業(yè)的整體自動化程度得到了很大提升，同時極大地提升了市場競爭力。

5.精細化工自動化控制的發(fā)展趨勢

雖然自動化控制系統(tǒng)在精細化工行業(yè)中的應用得到了很大改進，但整體自動化程度還不高，仍未能滿足企業(yè)對高精度控制的要求。因此，企業(yè)必須加大投入，開發(fā)更先進的檢測儀器，并采用自適應控制技術，以提升自動化控制系統(tǒng)的性能，能夠按需及時調(diào)整自身生產(chǎn)工序和工藝彈性生產(chǎn)，從而實現(xiàn)精細化工企業(yè)對“安全、提質(zhì)、降本、增效、環(huán)保”的實際需求，同時企業(yè)需要加強自身的技術能力，關注當前的技術發(fā)展情況，不斷進行技術創(chuàng)新。嚴格遵守相應的行業(yè)規(guī)范及國家的各項規(guī)章制度和政策，做到可持續(xù)發(fā)展。隨著科技的飛速進步，精細化工行業(yè)正朝著高科技、智能化的方向前進，而這一切都離不開現(xiàn)有的智能化系統(tǒng)的支持。近年來，由于手機互聯(lián)網(wǎng)、機器人、人工智能不斷升溫，經(jīng)濟的全球化加劇了市場競爭，精細化工行業(yè)的智能化、無人化、柔性化必將成為未來發(fā)展趨勢，這些趨勢將進一步推動精細化工生產(chǎn)過程控制的自動化、高效化和可持續(xù)發(fā)展。