《精细化工过程控制与绿色化工技术动向》
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[摘 要]精细化工对产品的质量要求及日常需求也在不断发生着变化,使目前精细化工主要采取小批量方式进行生产,这个生产过程体现出间歇性、时变性及工艺复杂的特点.本文首先阐述了精细化工的技术特点,结合国外先进的技术经验,对精细化工程控制技术和绿色化工技术的发展应用等方面的问题进行了分析探讨.
[关键词]精细化工；过程控制；技术特点；绿色化工技术；发展动向
中图分类号：P58 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）04-0253-01
引言
精细化工在发展的过程中主要是以市场为导向,重点的核心内容是高新技术,其中涵盖着层次多、批量小的生产,加上竞争模式的转变,使得精细化工在技术和市场需求的共同作用下进一步拓展了发展的空间.目前,化工产业中的精细化工所占比重较大,但是相比之下规模较小,其中还包含着间歇性生产过程及复杂的生产环节,导致精细化工的信息化和自动化水平始终停滞不前,和发达国家相比还存在巨大差距.
1 精细化工过程控制技术特点
1.1 生产规模小、品种繁多、换代周期短
随着精细化工的市场需求日渐变化,缩短了产品的使用寿命,又因为产品的更新换代较为频繁,使得目前的产品不断推陈出新.频繁变化的市场需求逐渐缩短了精细化工的生产周期,所以在这个过程中提高了研发的效率.所以在精细化工开发的阶段注重对生产工艺数据的采集,同时尽量减少试验的次数,能够将获得的可用数据进行处理并分析.
1.2 间歇性和半连续性
间歇性和半连续性的特点重点是在市场需求不断改变的过程中体现出来,目前的精细化工生产规模还处于起步阶段,大多采用了半连续性生产的主要模式来确保产品的质量问题.产品自身的工艺参数会随时间的变化而变化,以至于整个生产的过程也呈现出动态的特点,所以应该足够重视控制系统的适应能力,并且积极的关注调节范围.
1.3 流程环节复杂、劳动强度高
目前的精细化工多是采用了间歇性生产技术来加以操作,但是整个过程中的流程繁多,目前精细化工的自动化水平处于低水平阶段,因此在某种程度上增大了工作人员的劳动力度.
2 精细化工过程控制技术的发展动向
2.1 计算机技术的应用
传统的精细化工过程控制,由于对成本的分析,利用仪表来关注整个生产过程,自动化程度较为低下.目前,计算机和自动化技术趋向完善,同时市场上关于精细化流程的精度控制采用自动化技术来完成相关操作是发展到一定阶段的必然趋势.
2.2 自动批量方向的发展
精细化工间歇性的生产特点使其在生产过程中只能采用一次投料的方式来完成,利用批量的方式在每一次结束了生产过程之后才会进行下一个批次的生产,这样循环往复的过程,综合了众多的细节流程.伴随着间歇性的特点,有一大部分操作主要是进行重复的投料与开关机,这个间歇性的生产只是要求通过预定的参数和相关的流程来完成任务即可,这样简便了操作的流程,也为自动化过程控制带来了方便.
2.3 智能化过程控制技术
精细化工的生产流程大多采用了事先设定的控制方法来完成相应工作,无论是温度、速度还是压力等参数都经过了事先安排,这样的控制过程可以保证每一个批次生产过程基本一样.实际生产中还需要考虑其他因素的影响.以往的方式都是由操作人员进行实时干预,所以获取的效果也多是取决于工作人员的技术水平,使每一个批次上的产品质量不同.间歇性生产的过程没有稳定的工作点,导致多数精细化工生产都是一个动态的变化过程,其中的环境参数也是随着时间不断变化,从而无法保证产品的质量.
3 绿色精细化工关键技术
3.1 绿色催化技术
绿色催化技术的中心思想即为通过对工艺中催化剂的改良升级,得以减少反应过程中产生的副产物,降低副产物对环境得危害,提高生产率,是在资源的最大化利用,贯彻绿色精细化工的理念.通常催化技术可分为化学催化与生物催化.目前,在工业应用中常用的生物催化技术即指酶催化技术.酶是生物体内中具有催化作用的一种蛋白质,具有很强的催化活性,且反应条件十分温和,使得化工生产过程中大大降低能源的消耗,还可以大大降低化工生产过程中污染物的生成,因此,酶催化技术在绿色精细化工技术的普及中拥有很好的应用前景.
3.2 电化学合成技术
电化学合成技术的核心思想就是依靠电子的转移,得以在电化学反应器中实现清洁生产.电化学合成技术是绿色精细化工技术的一种常见技术,主要方式有燃料电池法、牺牲阳极电化学合成法、SPE法有机电化学合成等.通过这些电化学合成技术的应用可以有效提高反应效率,减少反应副产物,降低反应中污染物的生成,实现精细化工的清洁绿色生产.
3.3 超臨界流体技术
目前在科学领域一般所指的超临界流体技术一般是指超临界二氧化碳流体技术.该种技术发展迅猛、环境又好、成熟度高、在精细化工生产中应用前景十分广泛.超临界二氧化碳萃取技术目前在活性物质的分离提纯领域得到了较为广泛的应用,超临界二氧化碳作为反应介质可以有效降低反应的难度,大幅提升萃取效果,且无毒无害对环境十分友好.
3.4 计算机分子模拟设计技术
计算机分子模拟设计技术即指利用计算机,针对处理研发阶段的新型精细化工产品,对其分子结构在化工生产过程中进行的合成、反应、提纯的工艺进行模拟,结合产品的分子性能、内部结构、生产工艺等诸多因素,找出在精细化工生产过程中影响产品质量与生产效率的关紧因素,并针对通过计算机模拟所发现的问题进行针对性的优化升级,利用计算机模拟设计技术的清洁、绿色的特点,实现精细化工生产的清洁化、绿色化.
4 绿色化工技术及应用浅析
4.1微化工技术
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