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【關(guān)鍵詞】生產(chǎn)信息管理系統(tǒng);化工自動化控制系統(tǒng);配合應(yīng)用
在生產(chǎn)過程中由于自動化控制系統(tǒng)的技術(shù)不同,導(dǎo)致了實時數(shù)據(jù)只能在各自的系統(tǒng)中進行管理與應(yīng)用,不能夠?qū)崿F(xiàn)相互之間的數(shù)據(jù)交換。隨著生產(chǎn)裝置自動化的普及,很多現(xiàn)代化的企業(yè)生產(chǎn)線中都出現(xiàn)了過程控制系統(tǒng),化工自動化控制系統(tǒng)(DCS)就是其中的一種。企業(yè)要通過DCS系統(tǒng)操作界面的實時數(shù)據(jù)對工藝參數(shù)進行適時調(diào)整,生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)與化工自動化控制系統(tǒng)(DCS)在化工工藝流程中的配合應(yīng)用解決了數(shù)據(jù)實時交換的問題,給化工生產(chǎn)帶來了很大的益處。
1 兩個系統(tǒng)在化工工藝流程中配合使用的功能
1.1 可視化實時監(jiān)控功能
對于企業(yè)的信息管理來說,可視化實時監(jiān)控功能是其中最重要的、最核心的功能??梢暬瘜崟r監(jiān)控功能中包括三個方面:第一,是交通信號燈模式工業(yè)流程監(jiān)控,對于該工業(yè)流程中比較重要的數(shù)據(jù)按照DCS中設(shè)定的上下限值,實現(xiàn)對某些數(shù)據(jù)的類似交通燈黃紅綠的自動判斷功能;第二,是重點設(shè)備工藝參數(shù)顯示,對企業(yè)中一些比較重要的設(shè)備制作主要工業(yè)參數(shù)顯示圖,通過實時的數(shù)據(jù),了解設(shè)備的實時運行情況;第三,是不同層面用戶訪問數(shù)據(jù)安全,要對不同層面的用戶設(shè)置不同的使用生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)的權(quán)限。
1.2 生產(chǎn)信息趨勢圖瀏覽功能
1.2.1 趨勢圖顯示功能
趨勢圖顯示就是通過系統(tǒng)對歷史數(shù)據(jù)進行查詢的功能,被查看的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出曲線趨勢圖的形態(tài),配合時間軸形式進行展示,可以將一種或者幾種工藝參數(shù)的趨勢圖添加在一起比較,分析工藝運行穩(wěn)定時相關(guān)的參數(shù),不穩(wěn)定時異常的參數(shù),趨勢圖顯示功能有利于企業(yè)管理層和技術(shù)層對歷史數(shù)據(jù)的追溯,從而找到操作失誤的原因,進而提升操作人員的參數(shù)控制水平。
1.2.2 檢索信息功能
系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)非常多,用戶需要正確、快速地查看需要的數(shù)據(jù),這時就需要數(shù)據(jù)檢索功能。通過對系統(tǒng)中當(dāng)前值或者歷史值的檢索進行快速的查找。檢索信息的方法包括:依據(jù)獨立位號名稱檢索、依據(jù)工廠區(qū)域進行檢索、依據(jù)信息種類進行檢索、依據(jù)關(guān)鍵詞進行檢索等。
1.3 人性化的模塊建立功能
在正常生產(chǎn)中各個工藝部分的數(shù)據(jù)較多,不同管理角色的人對數(shù)據(jù)的需求也有所不同,這時就可以應(yīng)用生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)建立適合自己需要的工藝流程數(shù)據(jù)顯示界面,及時反饋數(shù)據(jù)信息并形成對應(yīng)表格,此功能的實現(xiàn)是以DCS中的數(shù)據(jù)點為信息源,通過調(diào)用不同工藝部分的參數(shù)最后整合在一起,也是DCS系統(tǒng)的一種待開發(fā)的延伸性應(yīng)用。
2 兩個系統(tǒng)在化工工藝流程中配合使用的范圍
2.1 生成生產(chǎn)所需的各種報表
生產(chǎn)報表中記錄了一定時間之內(nèi),企業(yè)中公用工程與原材料的消耗量、產(chǎn)品理論產(chǎn)量與實際產(chǎn)量等。在系統(tǒng)中可以隨意設(shè)置生產(chǎn)報表的開始與結(jié)束日期,按月按季度對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行比對,通過一定時間內(nèi)企業(yè)的消耗能夠?qū)Ξa(chǎn)品的單耗進行計算,隨著工藝的變化及時調(diào)整工藝的參數(shù)設(shè)定,分析出前期生產(chǎn)中需改善的地方及后續(xù)生產(chǎn)成本的控制方案。
2.2 計算關(guān)鍵表現(xiàn)因子
能夠?qū)ζ髽I(yè)的生產(chǎn)情況進行反映的重要指標(biāo)就是關(guān)鍵表現(xiàn)因子,根據(jù)工藝條件等情況進行各種能源、材料的消耗與理論產(chǎn)出的計算。通過將關(guān)鍵表現(xiàn)因子與理論參考值的對比,對每天的生產(chǎn)情況進行了解,及時調(diào)整生產(chǎn),將損失降到最小。還可以通過月關(guān)鍵表現(xiàn)因子的計算發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中不足的地方,通過優(yōu)化與調(diào)整提高產(chǎn)能。
2.3 計算控制回路表現(xiàn)因子
通過DCS中Design mode value實時輸出的數(shù)據(jù)掌握回路當(dāng)前的控制狀態(tài),通過對控制回路表現(xiàn)因子計算結(jié)果的統(tǒng)計,能夠?qū)CS中控制回路的表現(xiàn)進行監(jiān)視,發(fā)現(xiàn)其中表現(xiàn)不好的控制回路并進行優(yōu)化。
2.4 分析關(guān)鍵設(shè)備運行情況
要根據(jù)管理層的需求對企業(yè)中的關(guān)鍵設(shè)備運行進行監(jiān)視,通過對實時操作數(shù)據(jù)的獲取得到操作取現(xiàn),對關(guān)鍵設(shè)備運行中的操作情況進行直觀監(jiān)控。根據(jù)關(guān)鍵設(shè)備的運行情況對其操作與運行的合理性進行探討,發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行需要維護的部分,定時維保提高設(shè)備的安全性與穩(wěn)定性。
3 兩個系統(tǒng)在化工工藝流程中配合使用的益處
3.1 便于企業(yè)實時監(jiān)控生產(chǎn)過程
隨著自動化控制系統(tǒng)的實現(xiàn),生產(chǎn)過程中更多地需要通過實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)來對工藝參數(shù)或者生產(chǎn)過程進行調(diào)整與控制,確保生產(chǎn)的平穩(wěn)進行。生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)與化工自動化控制系統(tǒng)(DCS)在化工工藝流程中的配合應(yīng)用完成了不同生產(chǎn)線、不同生產(chǎn)工藝過程中實時數(shù)據(jù)的集成,有利于企業(yè)對生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控及各部分數(shù)據(jù)的對比分析與交流使用。
3.2 實現(xiàn)了生產(chǎn)管理層與執(zhí)行層之間的信息溝通
生產(chǎn)管理層與執(zhí)行層的信息脫節(jié)問題影響著生產(chǎn)與管理水平的提高。生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)與化工自動化控制系統(tǒng)(DCS)在化工工藝流程中的配合應(yīng)用,實現(xiàn)了生產(chǎn)管理層與執(zhí)行層之間的信息溝通,形成了企業(yè)管理系統(tǒng)與控制形態(tài)的信息基層,有利于執(zhí)行層及時準確的掌握生產(chǎn)管理層的生產(chǎn)導(dǎo)向與指令,對工藝狀況、設(shè)備狀況進行調(diào)整、對生產(chǎn)制約因素進行分析與解決,實現(xiàn)管理層與執(zhí)行層的信息交流,提高了執(zhí)行效率與效果,通過這種平臺增強了相互間的信息溝通,使操作人員及時改進產(chǎn)品質(zhì)量,提高產(chǎn)能,減少能源消耗。
3.3 部門與部門之間信息的有效溝通
不同部門通過對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析,各取所需,分析化驗部門可以比較各工藝流程在不同工藝參數(shù)運行下,化驗指標(biāo)的變化,大致的對應(yīng)關(guān)系,衡量出化驗數(shù)據(jù)的準確性。商務(wù)部門可以根據(jù)某一階段的產(chǎn)能及質(zhì)量,建立庫存信息,安排銷售任務(wù)。使部門與部門間共享生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息并可以即時交流,有利于相互配合提高協(xié)作效率。
4 總結(jié)
化工工藝流程中往往涉及到多個工序、多個部門,以往的信息交流模式往往導(dǎo)致信息的準確性不高、實效性低等情況,影響企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營。生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)與化工自動化控制系統(tǒng)(DCS)在化工工藝流程中的配合應(yīng)用,在一定程度上解決了這些問題。通過各種功能實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控,及時發(fā)現(xiàn)問題,避免事故發(fā)生;能夠通過對原材料與能源用量的計算及時優(yōu)化生產(chǎn),減少物耗與能耗,提高經(jīng)濟效益,增強企業(yè)核心競爭力,這兩套系統(tǒng)的配合應(yīng)用有著很高的實用價值與廣闊的應(yīng)用前景。
【參考文獻】
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【關(guān)鍵詞】化工生產(chǎn);工藝流程;產(chǎn)排污;一般特征
0 引言
一般來說化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程都比較復(fù)雜,主要體現(xiàn)在生產(chǎn)工序多、操控要求高。有時要得到一個化工產(chǎn)品需要經(jīng)過幾十個工序,動用上百個設(shè)備。但有一點是不變的,那就是任何化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程都包含若干個化學(xué)反應(yīng)、產(chǎn)物分離、物流輸送流程、熱量傳遞等單元式的生產(chǎn)過程。因此,為了便于對化工生產(chǎn)工藝流程中產(chǎn)排污一般特征的認識,可將化工生產(chǎn)工藝流程分割成化學(xué)反應(yīng)、物料分離、物料輸送流程及熱量傳遞、物料的計量包裝等單元式的工藝流程。在認識化工生產(chǎn)產(chǎn)排污一般特征時,從單個流程開始認識,逐個分析擊破,最后再將污染源匯總,達到了解化工生產(chǎn)產(chǎn)排污特征的目的。
1 化工生產(chǎn)工藝流程的組成
化工生產(chǎn)工藝流程可分割成物料輸送、傳熱工藝、化學(xué)反應(yīng)工藝、物料分離工藝以及物料計量、包裝工藝等單元式組成部分,需要強調(diào)的是將化工生產(chǎn)工藝分割成單元式工藝流程只不過是為了便于認識工藝流程產(chǎn)排污特征的一種理想化設(shè)想,在實際化工生產(chǎn)過程中這些單元式工藝流程之間并不存在嚴格界限,它們都是有機融合在一起的。
1.1 物料輸送工藝流程
物料輸送是在化工生產(chǎn)過程中將物料從一個設(shè)備輸送到另一個設(shè)備工序安排的程序。在化工生產(chǎn)過程中會使用很多設(shè)備,也將需要將物料在各設(shè)備之間轉(zhuǎn)移的工序。由管路、儲罐和輸送設(shè)備組成的工藝流程即為化工生產(chǎn)過程中的物料輸送工藝流程。物料輸送工藝流程是化工生產(chǎn)工藝流程中的紐帶,是將各生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)系在一起的生命線。合理的輸送工藝流程不僅能提高生產(chǎn)效率而且能降低能耗,反之亦然。
1.2 傳熱工藝流程
傳熱工藝是在化工生產(chǎn)工藝過程中控制溫度、壓力工序安排的程序。化學(xué)反應(yīng)和反應(yīng)物料的分離都是在一定的溫度、壓力下進行的,用來控制化工生產(chǎn)過程中溫度、壓力下進行的,用來控制化工生產(chǎn)過程中溫度、壓力的工藝流程即為能量傳遞工藝流程。合理的能量傳遞工藝流程能大大地提高生產(chǎn)效率而且能極大地減少能耗,降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟效益,它也是衡量該生產(chǎn)工藝水平的一個重要指標(biāo)。
1.3 化學(xué)反應(yīng)工藝流程
化學(xué)反應(yīng)是化工原料在反應(yīng)裝置里進行化學(xué)反應(yīng)得到新產(chǎn)品工序安排的程序,它是化工生產(chǎn)工藝流程的核心部分,它的先進與否直接關(guān)系到該生產(chǎn)工藝技術(shù)水平。很明顯,在化工生產(chǎn)過程中肯定會發(fā)生一個或多個化學(xué)反應(yīng),只有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的生產(chǎn)過程才是化工生產(chǎn)過程。
1.4 物料分離工藝流程
物料分離是將化學(xué)反應(yīng)工藝流程中的生成物分離成高純度產(chǎn)品各項工序安排的程序,有時也稱之為傳質(zhì)工藝流程。原料在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時會同時發(fā)生很多副反應(yīng),也就會產(chǎn)生很多副產(chǎn)物。而化工生產(chǎn)是要根據(jù)工藝要求得到較純物質(zhì),因此,在化工生產(chǎn)過程中就必須將發(fā)生化學(xué)反應(yīng)得到的混合物進行分離從而得到較純的物質(zhì)。實際上,之所以認為化工生產(chǎn)過程復(fù)雜,主要表現(xiàn)在反應(yīng)混合物的分離過程復(fù)雜。一個產(chǎn)品的分離可能包含吸收、精餾、過濾、萃取、結(jié)晶、干燥等多個工序?;どa(chǎn)物料分離工藝流程是化工生產(chǎn)工藝流程的主要部分,它的優(yōu)良與否直接關(guān)系到該產(chǎn)品的收率情況,也是衡量該生產(chǎn)工藝水平的主要指標(biāo)。
1.5 物料計量、包裝工藝流程
計量就是在化工生產(chǎn)過程中對原料、中間產(chǎn)物、產(chǎn)品進行量化的過程。包裝是為便于產(chǎn)品的儲運、對外供應(yīng)而進行的一種操作。在化工企業(yè)中,物料的計量、包裝是化工生產(chǎn)過程不可或缺的一部分。準確、快速對物料計量、包裝對確保整個化工裝置生產(chǎn)過程的安全連續(xù)運轉(zhuǎn),有著非常密切的關(guān)系和重要作用。
2 產(chǎn)排污一般特征分析
分析化工生產(chǎn)中的產(chǎn)排污通過將化工生產(chǎn)工藝流程分割成單元式的工藝流程,從單個流程開始逐個分析認識,將復(fù)雜的流程分段梳理,達到了解掌握整個生產(chǎn)流程產(chǎn)排污情況的目的。筆者以某公司天然氣制亞氨基二乙腈生產(chǎn)工藝為例,將化工生產(chǎn)根據(jù)單元式工藝流程分段劃分對其產(chǎn)排污一般特征進行分析。
2.1 物料輸送過程的產(chǎn)排污
物料輸送過程中的產(chǎn)排污主要指生產(chǎn)中所使用的易揮發(fā)原輔料,在生產(chǎn)過程中貯存、使用等環(huán)節(jié),不可避免地產(chǎn)生揮發(fā)氣體,排放廢氣主要發(fā)生在兩部分:生產(chǎn)系統(tǒng)和儲運系統(tǒng),包括無組織逸散和有組織排放。將產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體通過管道集中收集處理后排放可轉(zhuǎn)變?yōu)橛薪M織排放。
天然氣制亞氨基二乙腈項目生產(chǎn)系統(tǒng)排放集中在氫氰酸裝置液氨凈化工序、氫氰酸反應(yīng)工序、甲醛裝置甲醛合成工序、羥基乙腈裝置羥基乙腈合成工序產(chǎn)生的NH3、甲醇、甲醛等揮發(fā)性氣體,主要發(fā)生的節(jié)點在反應(yīng)釜閥門的泄漏及原料液輸送轉(zhuǎn)移過程。儲運系統(tǒng)排放集中在氨罐區(qū)、甲醇罐區(qū)、甲醛罐區(qū)等,主要污染物為NH3、甲醇、甲醛等揮發(fā)性氣體。
2.2 傳熱工藝過程的產(chǎn)排污
傳熱工藝過程中的產(chǎn)排污主要指生產(chǎn)中的集中供熱、供汽系統(tǒng)所排放的污染物,天然氣制亞氨基二乙腈項目具體是指廢熱鍋爐(包括尾氣燃燒爐和有機廢液焚燒裝置)產(chǎn)生的鍋爐廢氣和鍋爐排污水。
2.3 化學(xué)反應(yīng)過程的產(chǎn)排污
化學(xué)反應(yīng)過程通常是一個密閉的工藝系統(tǒng),產(chǎn)排污一般特性為工藝過程產(chǎn)生的不凝氣體和反應(yīng)廢催化劑。天然氣制亞氨基二乙腈項目具體是指反應(yīng)裝置產(chǎn)生的尾氣和廢催化劑,其中尾氣成分以CH4、HCN、CO為主,屬可燃性氣體,處置手段為尾氣吸收后燃燒排放,主要污染因子包括煙塵、SO2、NOx等;廢催化劑包括氫氰酸裝置氫氰酸反應(yīng)器產(chǎn)生的廢催化劑、甲醛裝置甲醛合成產(chǎn)生的廢銀催化劑等。
2.4 物料分離過程的產(chǎn)排污
物料分離過程由于化學(xué)反應(yīng)過程副反應(yīng)眾多,反應(yīng)混合物成分復(fù)雜,為得到較純物質(zhì)使得分離過程復(fù)雜,產(chǎn)排污點眾多。天然氣制亞氨基二乙腈項目廢氣污染環(huán)節(jié)包括亞氨基二乙腈裝置多次離心母液焚燒產(chǎn)生的焚燒廢氣、亞氨基二乙腈裝置晶體干燥、硫酸銨裝置晶體振動干燥過程中產(chǎn)生粉塵,以及硫酸銨裝置硫銨液濃縮結(jié)晶過程產(chǎn)生濃縮蒸汽;廢水污染環(huán)節(jié)包括氫氰酸裝置天然氣預(yù)處理過程產(chǎn)生的水洗脫硫廢水、亞氨基二乙腈裝置原液結(jié)晶過程產(chǎn)生的分離廢水、亞氨基二乙腈裝置反應(yīng)液急冷、蒸發(fā)過程產(chǎn)生的急冷廢水;固廢污染環(huán)節(jié)包括原輔料天然氣、液氨過濾凈化產(chǎn)生的廢活性炭、有機廢液焚燒裝置產(chǎn)生的爐渣等。
2.5 物料計量、包裝過程的產(chǎn)排污
物料計量、包裝過程中的產(chǎn)排污主要指生產(chǎn)的產(chǎn)品在計量包裝過程中排放的污染物,所排放的污染因子產(chǎn)品中所含成分為主,以氣態(tài)、粉塵的形式排出。
3 結(jié)論
通過將化工生產(chǎn)工藝流程分割成單元式的工藝流程,分析化工生產(chǎn)工藝流程產(chǎn)排污一般特征如下:
3.1 可將復(fù)雜的化工生產(chǎn)工藝流程分割成物料輸送流程、化學(xué)反應(yīng)、物料分離、熱量傳遞及物料的計量包裝等單元式的工藝流程
3.2 物料輸送過程中的產(chǎn)排污一般為生產(chǎn)中所使用的易揮發(fā)原輔料,在生產(chǎn)過程中貯存、使用等環(huán)節(jié)產(chǎn)生揮發(fā)性氣體
3.3 傳熱工藝過程中的產(chǎn)排污主要指生產(chǎn)中的集中供熱、供汽系統(tǒng)所排放的污染物,通常以鍋爐污染物為主
3.4 化學(xué)反應(yīng)過程通常是一個密閉的工藝系統(tǒng),產(chǎn)排污一般特性為工藝過程產(chǎn)生的不凝氣體和反應(yīng)廢催化劑
關(guān)鍵詞 高職院校;專業(yè)課程;化工工藝概論;真實場景;項目化設(shè)計
中圖分類號 G718.5 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1008-3219(2012)26-0045-04
高職院校在專業(yè)課程項目化方面已形成三種模式:一是全項目化,大量壓縮學(xué)科知識,建立以項目課程為主體的課程體系;二是附屬式項目化,即在學(xué)習(xí)原有學(xué)科課程后,讓學(xué)生通過完成完整項目,來獲得綜合實踐能力;三是單一課程項目化。專業(yè)課基于真實場景的項目化設(shè)計屬于第三種模式。本文以《化工工藝概論》課程為例進行項目化設(shè)計探究。
一、基于真實場景的課程項目設(shè)計原則
項目化設(shè)計是將傳統(tǒng)的學(xué)科體系課程中的知識、內(nèi)容轉(zhuǎn)化為若干個教學(xué)項目的一種方法。高職專業(yè)課基于真實場景的項目化設(shè)計是將工作世界中既定的工作任務(wù)作為課程載體,根據(jù)工作過程分解成工作項目,再按工作項目設(shè)定學(xué)習(xí)項目,將專業(yè)理論知識融入學(xué)習(xí)項目之中,使學(xué)生通過學(xué)習(xí)獲得課程知識和生產(chǎn)技能。為此,課程項目設(shè)計應(yīng)遵循以下原則。
以工作任務(wù)為中心?!痘すに嚫耪摗纷鳛槔碚撝R與實踐相融合的課程,主要介紹化工生產(chǎn)過程中必需的知識,以工藝過程原理、工藝條件和工藝流程的分析與組織為重點,培養(yǎng)學(xué)生知識應(yīng)用能力,使學(xué)生獲得化工生產(chǎn)過程基本技能與方法,為學(xué)生從事相關(guān)工作打好基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)《化工工藝概論》的目的是使學(xué)生全面了解化工生產(chǎn)的完整工藝過程,并把學(xué)習(xí)目標(biāo)指向工作目標(biāo)。因此,必須堅持以工作任務(wù)為中心,組織課程項目。
以典型產(chǎn)品為載體?!痘すに嚫耪摗窞榛ゎ悓I(yè)基礎(chǔ)課程,內(nèi)容包括化學(xué)工業(yè)的資源路線和主要產(chǎn)品、化工生產(chǎn)過程基本知識、化工生產(chǎn)過程工藝條件分析、典型的化工生產(chǎn)過程選介、化工生產(chǎn)工藝流程、化工安全及“三廢”處理[1]。由于課程內(nèi)容是基于技術(shù)的,教材由不同的專家編寫,各章節(jié)自成體系。要以典型產(chǎn)品為項目載體,將典型化工產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝過程與課程目標(biāo)相結(jié)合,使所學(xué)知識與當(dāng)?shù)鼗どa(chǎn)緊密結(jié)合,使學(xué)生有針對性地學(xué)習(xí)。
二、基于真實場景的課程項目設(shè)計步驟
基于真實場景的課程項目設(shè)計的兩大關(guān)鍵性因素,即課程內(nèi)容的選擇和課程內(nèi)容的序化,旨在追求工作過程的完整性而不是學(xué)科結(jié)構(gòu)的完整性[2]。《化工工藝概論》課程的內(nèi)容序化,以工作邏輯取代知識邏輯,其課程內(nèi)容的序化線索需要在項目載體的工作關(guān)系中去尋找。
第一步,確定項目載體。根據(jù)《化工工藝概論》課程特點,選擇 “年產(chǎn)1000噸酯交換法合成氰乙酸乙酯”為項目載體。
第二步,采用工作分析技術(shù),對“年產(chǎn)1000噸酯交換法合成氰乙酸乙酯”的工作體系進行分解,獲得三個形式化的工作項目,即原料的預(yù)處理,化學(xué)反應(yīng)過程控制,產(chǎn)物的分離及精制。
第三步,以真實工作任務(wù)及其工作過程為依據(jù)進行知識分析。根據(jù)工作項目重新優(yōu)化組合教材,將《化工工藝概論》課程分解成15個項目,每個項目指向數(shù)個達成目標(biāo),見表1、2、3。
這些項目的達成目標(biāo)既涵蓋該項目的生產(chǎn)工藝,又涵蓋傳統(tǒng)課程體系的相關(guān)知識點,使學(xué)生在實際“工作情境”下進行學(xué)習(xí),他們在完成每個課程項目之后,知識、能力和素質(zhì)三方面都有很大提高。
三、基于真實場景的課程項目設(shè)計要注意的問題
(一)課程載體的選擇堅持實用、就近和方便的原則
“實用”是指選擇與課程相關(guān)度大的生產(chǎn)工藝?!痘すに嚫耪摗氛n程選擇“年產(chǎn)1000噸酯交換法合成氰乙酸乙酯”的生產(chǎn)工藝:一是該生產(chǎn)工藝規(guī)模較小,日產(chǎn)氰乙酸乙酯3噸左右,便于訓(xùn)練學(xué)生的計算能力,如物料衡算、能量衡算、轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率等的計算。二是工藝相對簡單,如原料預(yù)處理項目,涉及反應(yīng)物輸送、混合、預(yù)熱等相關(guān)操作;化學(xué)反應(yīng)過程控制項目,涉及化學(xué)反應(yīng)條件,如常壓,80℃~85℃,水滑石作為催化劑,釜式反應(yīng)器;產(chǎn)品精制處理項目,涉及過濾、精餾和儲存等相關(guān)操作。三是涉及的設(shè)備相對較多。“就近”是指在學(xué)校選擇與課程相關(guān)的生產(chǎn)工藝,必須考慮企業(yè)與學(xué)校之間的物理距離,目的是確保學(xué)生能隨時去企業(yè)接觸企業(yè)生產(chǎn)。“方便”是指方便學(xué)生進企業(yè)參觀、見習(xí)和實習(xí),要求企業(yè)與學(xué)校在一定程度上進行合作,且生產(chǎn)工藝必須公開化,不存在工藝保密因素。
(二)課程項目的內(nèi)容組織盡可能保留原課程知識
基于真實場景的課程項目設(shè)計實際上也是一個伴隨學(xué)科體系的解構(gòu)而凸顯行動體系重構(gòu)的過程。課程項目的內(nèi)容組織:一要根據(jù)工作項目合理確定課程項目,每個工作項目包含的課程項目數(shù)量不宜太多,控制在3~6個,盡可能將課程知識分配到各個項目中去;二要徹底地以課程項目為單位分解原來的知識體系,打破思維定勢,不要求學(xué)生立即掌握一個課程項目所需要的所有知識,而是在課程項目逐個完成的過程中逐漸掌握這些知識。
(三)項目課程的組織實施要圍繞生產(chǎn)過程展開
第一,做到理實一體。將“年產(chǎn)1000噸酯交換法合成氰乙酸乙酯”的生產(chǎn)工藝作為一個整體項目引入《化工工藝概論》課程,該項目在組織實施時必須做到理實一體。學(xué)生可以去現(xiàn)場參觀整個生產(chǎn)過程,了解生產(chǎn)工藝流程及操作要領(lǐng);通過多種途徑查閱目標(biāo)產(chǎn)品的性質(zhì)及用途,查閱所用原料的性質(zhì)及獲取途徑;通過現(xiàn)場觀察,繪制該項目生產(chǎn)工藝流程圖、設(shè)備圖、管路圖;通過生產(chǎn)能力對目標(biāo)產(chǎn)品進行物料衡算、能量衡算和經(jīng)濟效益估算;通過互聯(lián)網(wǎng)了解該工藝的最新發(fā)展?fàn)顩r與動態(tài)。同時,促進學(xué)生對項目以外的相關(guān)知識的探究。
第二,將理論應(yīng)用于解決實際問題。從表1可以看出,每個課程項目都有數(shù)個達成目標(biāo),如工藝條件的分析與選擇,達成目標(biāo)有熱力學(xué)分析、動力學(xué)分析、溫度選擇、壓力選擇、原料配比選擇、停留時間選擇等。對于這些達成目標(biāo),課本只從理論上進行一般的介紹,與實際脫節(jié)。如上述達成目標(biāo)的“原料配比選擇”,課本上并沒有作詳細的介紹,原料配比在實際生產(chǎn)中要求是很嚴格的:當(dāng)碳酸鈉或氰化鈉配料比不足時,過量的氯乙酸不能轉(zhuǎn)化為氯乙酸鈉,會使乙酸乙酯含量降低。當(dāng)碳酸納配料比過量時,易產(chǎn)生羥基乙酸鈉,也會降低氰乙酸乙酯的含量。當(dāng)氰化鈉配料比過剩時,會產(chǎn)生羥基乙酸鈉,同時,還產(chǎn)生丙二酸鈉,嚴重影響收率和質(zhì)量。當(dāng)鹽酸配料比不足時,一部分氰乙酸鈉不能轉(zhuǎn)化為氰乙酸,會導(dǎo)致氰乙酸乙酯的收率降低。只有將所學(xué)理論應(yīng)用于解決實際問題,學(xué)習(xí)才有意義。
第三,教師要經(jīng)常深入企業(yè)。項目課程的組織實施,對教師提出了更高的要求:一是教師必須對課本知識體系有全面了解;二是教師對選擇的項目生產(chǎn)工藝相對熟悉;三是教師必須具有創(chuàng)新思維,能根據(jù)生產(chǎn)工藝將課程知識進行項目化處理,將原教材進行二次開發(fā),變成項目化教材;四是與企業(yè)形成默契,能根據(jù)課程項目教學(xué)進展安排學(xué)生去企業(yè)觀察、調(diào)查、探究等。
(四)項目課程的評價要以形成性評價為主
傳統(tǒng)的課程評價以理論考核為主,重點考查學(xué)生對分析方法、原理等知識的掌握程度,缺乏對學(xué)生實際應(yīng)用能力的評價?;谡鎸崍鼍暗捻椖空n程評價需要制定新的評價體系,評價主體有學(xué)生、教師和企業(yè);評價方式包括終結(jié)性評價和形成性評價,以形成性評價為主;評價內(nèi)容將能力、素質(zhì)、知識的考核融合于項目(或任務(wù))的完成過程及能力的形成過程中。
從表1可以看出,每個生產(chǎn)項目都有一個或數(shù)個與課程項目相關(guān)的達成目標(biāo),學(xué)生每完成一個課程項目,都需要完成一個與生產(chǎn)項目相關(guān)的達成目標(biāo)評價。評價方式可以是學(xué)生相互評價,如工藝條件選擇、原料選擇等。學(xué)生可以查閱相關(guān)資料,通過課堂交流方式進行;教師評價,如工藝流程示意圖、設(shè)備選擇等,學(xué)生通過實地觀察,教師根據(jù)實際生產(chǎn)工藝情況進行評價;企業(yè)評價,如化工生產(chǎn)過程的常用指標(biāo)與經(jīng)濟評價,包括轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率、生產(chǎn)能力與生產(chǎn)強度、工藝技術(shù)經(jīng)濟評價指標(biāo)等,讓企業(yè)管理人員結(jié)合生產(chǎn)的實際情況進行評價。這有利于學(xué)生了解理論計算與實際情況之間的差異,進一步加深對生產(chǎn)工藝過程的理解。
《化工工藝概論》課程采用基于真實場景的項目化設(shè)計并用于教學(xué)實踐,收到了較好效果,學(xué)生學(xué)習(xí)主動性和興趣明顯增強。實踐表明,高職專業(yè)課基于真實場景的項目化設(shè)計,應(yīng)結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟特點、學(xué)校自身條件、課程標(biāo)準來選擇項目,編寫具有自身特色的項目化教材。教師作為教學(xué)的設(shè)計者和實施者,其能力和水平直接影響課程設(shè)計的水平和實施效果,應(yīng)給予教師時間進行充分準備,包括崗位調(diào)研、生產(chǎn)項目選擇、課程項目設(shè)計等,并在實施過程中不斷優(yōu)化。
參考文獻:
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Study on Project Design of Specialty Courses Based on Real Scene in Higher Vocational Schools
——The Case of Project Design of the Course of “Outline of Chemical Process”
ZHANG Song-bin
(Jiangsu City Vocational College, Rudong Jiangsu 226400, China)
關(guān)鍵詞:高職;精細化學(xué)品生產(chǎn)工藝;整合與重構(gòu);項目化教學(xué)
課程是構(gòu)成人才培養(yǎng)模式的核心要素,而課程改革也是人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新的核心關(guān)注點。我國傳統(tǒng)的職業(yè)課程設(shè)置以學(xué)科課程為主體,關(guān)注的是學(xué)生知識結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)建,強調(diào)知識體系自身的完整性、系統(tǒng)性,盡管學(xué)科課程有利于教師組織教學(xué)及學(xué)生學(xué)科知識的掌握,但卻缺乏與工作的直接聯(lián)系,不利于學(xué)生對技術(shù)及工作過程知識的掌握,而這兩類知識卻往往是職業(yè)教育內(nèi)容的核心。
項目教學(xué)法是以典型的職業(yè)工作任務(wù)為依托建構(gòu)學(xué)習(xí)內(nèi)容,它要求教師在教學(xué)活動中根據(jù)職業(yè)崗位的知識和技能要求,從典型的職業(yè)工作任務(wù)中合理設(shè)計教學(xué)項目,學(xué)生則在教師的指導(dǎo)下按照實際工作過程的完整程序,完成整個教學(xué)項目。這個過程中,學(xué)生通過“學(xué)中做”和“做中學(xué)”,可以概括性地了解到其潛在職業(yè)崗位的主要工作內(nèi)容,并能夠在整體性的工作情境中認識到自己能夠勝任的工作,并理解和掌握課程所要求的技術(shù)知識和工作技能,獲得分析問題和解決問題的能力。
《高職精細化學(xué)品生產(chǎn)工藝》課程是一門核心專業(yè)課,其特點決定了實施項目化教學(xué)更有助于學(xué)生獲得相應(yīng)的崗位職業(yè)能力及學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成。
明確《高職精細化學(xué)品生產(chǎn)工藝》課程教學(xué)目標(biāo)
高職教育的培養(yǎng)目標(biāo)是“培養(yǎng)適應(yīng)生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線需要的高等技術(shù)應(yīng)用型專門人才”,這種人才介于技能型和學(xué)術(shù)型之間,具備一定的理論知識,技能結(jié)構(gòu)則以心智技能、創(chuàng)造技能為主,其掌握的技術(shù)為理論技術(shù),而不是經(jīng)驗技術(shù)。
因此,《高職精細化學(xué)品生產(chǎn)工藝》教學(xué)應(yīng)以需求為導(dǎo)向,在課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和方法等方面遵循“以應(yīng)用為目的,以必需和夠用為度”的教學(xué)原則,以學(xué)生為本位,使學(xué)生具備化工技術(shù)的應(yīng)用能力,適合化工行業(yè)對人才的要求,從而讓他們更好地參與市場競爭。具體的課程目標(biāo)分為以下幾個方面。
能力目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生能選擇典型精細化學(xué)品的合成路線,會分析典型精細化學(xué)品生產(chǎn)中所用的原料和產(chǎn)品指標(biāo)要求;能識讀并繪制典型精細化學(xué)品生產(chǎn)工藝流程圖;能正確分析典型精細化學(xué)品生產(chǎn)中的影響因素;能根據(jù)典型精細化學(xué)品生產(chǎn)反應(yīng)的特點選擇反應(yīng)器,并能對其生產(chǎn)過程進行操作與控制;能熟悉商品標(biāo)準化技術(shù);能對生產(chǎn)中的事故進行分析和處理;能在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)不安全因素和環(huán)境污染問題;能熟練使用精細化工產(chǎn)品測試常用的一些通用儀器;能分析和運用復(fù)配技術(shù)進行精細化學(xué)品的配方工作;能通過各種媒體資源查找所需信息;能自主學(xué)習(xí)新知識、新技術(shù),具有產(chǎn)品開發(fā)能力;能獨立或小組協(xié)作制定工作計劃并實施;能積極尋找科學(xué)方法分析和解決問題。
知識目標(biāo)了解典型精細化學(xué)品的性質(zhì)、用途、生產(chǎn)情況和產(chǎn)品的包裝與貯存;掌握典型精細化學(xué)品生產(chǎn)原料的凈化及生產(chǎn)用催化劑的使用;掌握典型精細化學(xué)品生產(chǎn)的反應(yīng)原理及生產(chǎn)過程中的影響因素;熟悉典型精細化學(xué)品的生產(chǎn)工藝流程;熟悉典型精細化學(xué)品生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和特點;掌握典型精細化學(xué)品的商品標(biāo)準化技術(shù);熟悉生產(chǎn)工藝組織過程、安全與環(huán)境保護問題;熟悉精細化工小產(chǎn)品配方。
素質(zhì)目標(biāo)通過項目任務(wù)的實施,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)業(yè)精神、團隊協(xié)作能力、溝通表達能力、工作責(zé)任心、職業(yè)規(guī)范和職業(yè)道德等綜合素質(zhì)。
高職精細化學(xué)品生產(chǎn)工藝課程設(shè)計
本課程在開發(fā)過程中,先進行了相關(guān)化工企業(yè)的崗位調(diào)研,獲得崗位工作任務(wù),然后邀請行業(yè)企業(yè)技術(shù)人員和專家召開座談會,共同分析崗位需求,確立崗位職業(yè)能力與工作過程,并歸納崗位典型工作任務(wù),與企業(yè)生產(chǎn)一線技術(shù)人員共同制定課程標(biāo)準,共建更貼近和滿足實際應(yīng)用能力需求的能力訓(xùn)練體系,最后,針對實際工作過程中完成各項工作任務(wù)應(yīng)具備的職業(yè)能力,將典型的工作任務(wù)轉(zhuǎn)化成學(xué)習(xí)任務(wù),設(shè)計學(xué)習(xí)項目,確立圍繞突出學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)和職業(yè)素養(yǎng)養(yǎng)成這一主線,形成理論實踐一體化的課程體系改革的建設(shè)思路。
精細化工工藝教學(xué)內(nèi)容涉及各種精細化學(xué)品的生產(chǎn)過程、反應(yīng)裝置及工藝流程,其特點是精細化工產(chǎn)品種類多、配方及成分多、涉及的基礎(chǔ)知識多、涵蓋多個學(xué)科知識。面對龐大的知識體系,如何根據(jù)精細化工專業(yè)的特點及培養(yǎng)目標(biāo),結(jié)合我校所處的地方特色及發(fā)展需要,在有限的教學(xué)學(xué)時內(nèi),使所選擇的教學(xué)內(nèi)容既有重點,又能使學(xué)生在精細化工領(lǐng)域有一定的知識廣度,并能了解本領(lǐng)域內(nèi)一些最新的研究成果和發(fā)展動態(tài),是精細化工工藝課程教學(xué)的關(guān)鍵問題。
高職精細化學(xué)品生產(chǎn)工藝課程的整合與重構(gòu)
本課程組遵循時代性、實踐性和地方特色的原則,采用項目教學(xué)法將原來的《精細化工工藝學(xué)》課程和《精細化工綜合實驗》課程進行了整合。以往是先講授完工藝學(xué)的課程,然后上實驗課程,這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式重理論、輕實踐,教學(xué)計劃編制時理論教學(xué)先行,理論教學(xué)與實踐教學(xué)環(huán)節(jié)各自獨立,這種教學(xué)方式已不能適應(yīng)培養(yǎng)現(xiàn)代高技能實用型人才的需要。項目化教學(xué)法可以使理論與實踐教學(xué)很好地銜接,理論可以最大化地指導(dǎo)并應(yīng)用到實踐中,有助于學(xué)生真刀真槍地實訓(xùn),全面培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)操作技能和職業(yè)綜合能力,為學(xué)生畢業(yè)后從事精細化工產(chǎn)品的生產(chǎn)和新品種的開發(fā)奠定必要的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。
以精細化工產(chǎn)品生產(chǎn)所經(jīng)歷的原料準備、化學(xué)反應(yīng)、產(chǎn)品后處理和綜合利用及三廢治理過程的典型真實工作任務(wù)作為教學(xué)載體,并按照學(xué)生認知規(guī)律和能力形成特點,設(shè)計了10個學(xué)習(xí)項目,分別為表面活性劑、膠黏劑、涂料、食品添加劑、飼料添加劑、合成材料助劑、農(nóng)藥、洗滌劑、化妝品、香精與香料,構(gòu)建了基于工作過程系統(tǒng)化的《高職精細化學(xué)品生產(chǎn)工藝》項目化課程(見圖1)。
課程進行中,可由教師分析項目要求,給學(xué)生下達任務(wù)書。根據(jù)每類精細化學(xué)品中的典型產(chǎn)品,一個項目設(shè)計幾個任務(wù)。以涂料的學(xué)習(xí)為例,任務(wù)布置如下。
任務(wù)一:中油度紅色醇酸樹脂漆的生產(chǎn)。任務(wù)二:氨基醇酸樹脂磁漆的生產(chǎn)。任務(wù)三:環(huán)氧酚醛清漆的生產(chǎn)。任務(wù)四:白色熱固性丙烯酸酯烘漆的生產(chǎn)。任務(wù)五:醋酸乙烯乳膠漆的生產(chǎn)。任務(wù)六:聚氨酯乳液涂料的生產(chǎn)。
每個任務(wù)細化為若干小任務(wù),以中油度紅色醇酸樹脂漆的生產(chǎn)任務(wù)為例細化如下:(1)掌握涂料的配制原理。(2)掌握醇酸樹脂生產(chǎn)的反應(yīng)原理。(3)熟悉醇酸樹脂生產(chǎn)過程中的影響因素。(4)熟悉醇酸樹脂的生產(chǎn)工藝流程。(5)熟悉醇酸樹脂生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和特點。(6)掌握中油度紅色醇酸樹脂漆的配方。(7)熟悉配漆工藝。(8)了解醇酸樹脂生產(chǎn)和醇酸樹脂漆配制過程中的安全與環(huán)保問題。
高職精細化學(xué)品生產(chǎn)工藝課程項目教學(xué)教學(xué)實施方法
每個項目的教學(xué)采用資訊、計劃、決策、實施、檢查和評價六步法教學(xué)。
資訊學(xué)生根據(jù)任務(wù)要求,獨立查找相關(guān)資料,并進行相關(guān)知識點的自我學(xué)習(xí)。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中如遇到問題,可以向教師請教。
計劃以精細化工3071班為例,將全班40位學(xué)生分成10組,每組4人,小組內(nèi)共同討論咨詢后得到的信息,綜合考慮各種因素后,制定初步工作計劃。
決策學(xué)生制定的初步計劃經(jīng)小組討論,教師審核,認為具有科學(xué)性和可實施性,則計劃通過。實施按照決策通過的計劃,小組完成預(yù)期的工作任務(wù)后,每個小組隨機抽出一人進行公開答辯。這里要特別說明的是,由于化工行業(yè)涉及的危險品多,環(huán)境污染嚴重,操作條件苛刻,不可能像某些專業(yè)那樣在校內(nèi)建設(shè)大量的實訓(xùn)基地;另外,精細化工的技術(shù)保密性和壟斷性也決定了在校企合作時,工廠僅限于讓學(xué)生參觀式的實習(xí)。故此在實施階段有必要采取多種途徑來完成任務(wù),比如利用校內(nèi)外實訓(xùn)基地的實訓(xùn)法、利用企業(yè)工廠的參觀法、利用實驗室的實驗法、利用仿真軟件的仿真法等??傊?,要求學(xué)生不能只是利用搜集到的信息,寫個項目報告來應(yīng)付教師。例如中油度紅色醇酸樹脂漆的生產(chǎn)采取了工廠參觀法和實驗室法兩種方法來完成。
檢查這一環(huán)節(jié)學(xué)生要上交學(xué)習(xí)成果,包括項目報告、產(chǎn)品實物等。通過學(xué)生自查、互查、教師檢查、查看任務(wù)的完成情況。
評價評價標(biāo)準分為三部分,一是專業(yè)能力,包括專業(yè)資料查閱情況和信息處理能力、實施階段的動手能力、項目報告的完成情況和條理性、PPT制作和匯報能力、知識考核(通過試卷形式);二是社會能力,包括工作態(tài)度、團結(jié)協(xié)作能力、交流和表達能力;三是創(chuàng)新能力,能否在工作中發(fā)現(xiàn)新問題,提出新方法,創(chuàng)造性地工作。這種評價不僅是對學(xué)生學(xué)習(xí)成果的靜態(tài)評價,還包括對學(xué)習(xí)過程的動態(tài)評價,這種動態(tài)評價是從學(xué)生接受任務(wù)開始教師就時時掌握的。最后,通過教師的點評,幫助學(xué)生總結(jié)完成任務(wù)的過程和方法,找出不足和改進措施,把所學(xué)的知識與技能內(nèi)化,同時給小組和個人打分。
通過對吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院精細化工3061及3071兩個班實施《高職精細化學(xué)品生產(chǎn)工藝》課程的項目化教學(xué)實驗表明,實行了項目化教學(xué)之后,大多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性明顯提高,學(xué)生對技術(shù)知識和工作過程知識的掌握情況良好。
在《高職精細化學(xué)品生產(chǎn)工藝》課程的項目化教學(xué)中,以典型精細化工產(chǎn)品的生產(chǎn)為切入點,以學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)和職業(yè)素養(yǎng)養(yǎng)成為主線,以工作過程為導(dǎo)向,以典型工作任務(wù)分析為依據(jù),以真實產(chǎn)品生產(chǎn)過程為載體,以校內(nèi)教師和企業(yè)兼職教師為主導(dǎo),以學(xué)生為主體,按照職業(yè)崗位和職業(yè)能力培養(yǎng)的要求,使學(xué)生的專業(yè)能力、方法能力和社會能力得到了提高,同時也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。我們課程組在以后的教學(xué)工作中,還會繼續(xù)努力探索精細化工產(chǎn)品生產(chǎn)工藝課程的基于工作過程的開發(fā)與應(yīng)用。
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關(guān)鍵詞:鈦白粉;生產(chǎn)工藝;現(xiàn)狀;前景
0引言
自我國加入世界貿(mào)易組織之后,我國各個領(lǐng)域的經(jīng)濟都有了較快的發(fā)展。化工領(lǐng)域也不例外?;ゎI(lǐng)域中,鈦白粉工業(yè)發(fā)展迅速,產(chǎn)量已位居世界第二。鈦白粉的主要原料是鈦,我國有著十分豐富的鈦資源,但由于我國鈦白粉工業(yè)起步較晚,在生產(chǎn)工藝、技術(shù)、設(shè)備和質(zhì)量上都與國外同類企業(yè)有一定的差距,因而在產(chǎn)品出口以及環(huán)境治理上還存在一定的難度,因此大力推進我國的鈦白粉生產(chǎn)新工藝技術(shù)是時展的必然趨勢。
1我國鈦白粉的發(fā)展?fàn)顩r
目前,鈦白粉的主要生產(chǎn)方法有硫酸法和氯化法兩種。其中應(yīng)用最為廣泛的是硫酸法,該方法為傳統(tǒng)工藝,經(jīng)過80多年的發(fā)展,技術(shù)成熟,設(shè)備也已基本定型。該法對原料品位要求不高,礦源豐富,價廉易得,但工藝流程長,“三廢”排放較多,對環(huán)境污染大。氯化法是以金紅石或高鈦渣為原料,經(jīng)氯化生產(chǎn)四氯化鈦,然后在高溫下氧化而制得。該方法是后開發(fā)的工藝,生產(chǎn)流程短,產(chǎn)品質(zhì)量好,可實現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化和自動化,氯氣可循環(huán)利用,“三廢”排放少。目前,發(fā)達國家由于成本和環(huán)保的壓力閑置了部分硫酸法生產(chǎn)線,新上的鈦白粉生產(chǎn)線大部分采用氯化法,氯化法生產(chǎn)的鈦白粉在鈦白粉市場中占有越來越大的比重,但氯化法生產(chǎn)鈦白粉的技術(shù)僅掌握在少數(shù)幾家大公司手中,且進行技術(shù)壟斷,一般不予轉(zhuǎn)讓;而國內(nèi)目前尚無成熟的大型化氯化法生產(chǎn)技術(shù)。同時氯化法鈦白工藝對原料的要求高,國內(nèi)目前尚無可靠的原料來源。相比之下,國內(nèi)硫酸法鈦白技術(shù)與國外的差距已日趨縮小,尤其隨著近幾年對引進技術(shù)的消化吸收,我國硫酸法鈦白的生產(chǎn)技術(shù)和裝備水平有了新的突破,硫酸法生產(chǎn)鈦白粉過程中產(chǎn)生的污染物大幅減少且硫酸法能生產(chǎn)氯化法無法生產(chǎn)的銳鈦型鈦白粉,因此未來一段時間內(nèi)兩種生產(chǎn)工藝將同時并存。
2鈦白粉生產(chǎn)工藝簡介
目前,在鈦白粉生產(chǎn)過程中,應(yīng)用最為廣泛的是硫酸法和氯化法。下面就主要介紹這兩種方法的工藝流程。
2.1硫酸法
從上個世紀末開始,硫酸法已開始廣泛應(yīng)用于鈦白粉的生產(chǎn)工業(yè)中,此法可生產(chǎn)銳鈦型和金紅石型鈦白粉。硫酸法的優(yōu)點是能以價低易得的鈦鐵礦與硫酸為原料,技術(shù)較成熟,設(shè)備簡單,防腐蝕材料易解決。
(1)硫酸法生產(chǎn)鈦白粉的主要原理
以鈦鐵礦(鈦渣或二者的混和料)為原料,通過硫酸使鈦礦分解,鈦礦中的TiO2與濃硫酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)后的產(chǎn)物有硫酸鈦、硫酸氧鈦、硫酸亞鐵、硫酸高鐵和水。經(jīng)沉降、過濾后,將可溶性硫酸氧鈦從固體雜質(zhì)中分離出來,然后再將硫酸氧鈦進行水解,生成不溶于水的沉淀物偏鈦酸,偏鈦酸可以在高溫催化劑的作用下生成二氧化鈦,最后將二氧化鈦碾碎后即可得到了鈦白粉產(chǎn)品,根據(jù)不同鈦白粉品種的要求,將煅燒、粉碎所得的鈦白粉進行各種表面處理,即可使其質(zhì)量達到不同品種的要求。
在這個過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式主要有四步:
第一步:TiO2+2H2SO4Ti(SO4)2+2H2O;
TiO2+H2SO4TiOSO4 +H2O;
第二步:Ti(SO4)2+H2OTiOSO4+H2SO4;
TiOSO4+2H2OTiO(OH)2+H2SO4
TiOSO4+3H2OTi(OH)4+H2SO4
【關(guān)鍵詞】柔性化;乳品工業(yè);乳品;通用性;多品種;智能化;高效性
隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展,以及科技水平的不斷提高,傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝技術(shù)已經(jīng)越來越不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的生活需求。人們對乳品的需求,已不僅僅是為了滿足營養(yǎng)需求,更希望可以品嘗到“多樣化”和“個性化”的產(chǎn)品,這對乳制品的生產(chǎn)、加工和包裝等工藝流程提出了更高要求。在自動化、信息化和智能化技術(shù)日趨成熟的今天,柔性化生產(chǎn)工藝技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)外各行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。
1傳統(tǒng)的乳品生產(chǎn)工藝發(fā)展現(xiàn)狀
1.1傳統(tǒng)的乳品生產(chǎn)工藝存在的問題。傳統(tǒng)的乳品生產(chǎn)工藝流程主要實現(xiàn)單一品種產(chǎn)品的大批量生產(chǎn),其優(yōu)點是單一產(chǎn)品的生產(chǎn)效率高,生產(chǎn)成本低。缺點是只能生產(chǎn)一種或幾種相類似的產(chǎn)品,難以實現(xiàn)多品種的生產(chǎn)需求,不能夠快速、靈活地適應(yīng)新型市場的變化需求。1.2傳統(tǒng)的乳品生產(chǎn)工藝發(fā)展的必要性。目前由于市場“多樣化”“個性化”需求的發(fā)展,乳制品生產(chǎn)已由大批量、單一化生產(chǎn)工藝方式,逐步發(fā)展成為多品種、小批量的生產(chǎn)工藝方式,隨之而來的,產(chǎn)生了柔性化生產(chǎn)工藝的概念。柔性化生產(chǎn)工藝由于其靈活性更好的特點,可以很好地滿足當(dāng)前市場對于乳制品“多樣化”的需求。
2柔性化生產(chǎn)
柔性化生產(chǎn)是相對于硬性標(biāo)準化生產(chǎn)而言的一種新型的生產(chǎn)方式,通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、人員組織、運作方式和市場營銷等方面改革,使生產(chǎn)系統(tǒng)能對市場需求變化做出快速適應(yīng),同時消除冗余無用損耗,力求使企業(yè)獲得更大經(jīng)濟效益。柔性化生產(chǎn)能力的強弱,主要體現(xiàn)在從一種產(chǎn)品生產(chǎn)轉(zhuǎn)向另一種產(chǎn)品生產(chǎn)的難易程度即成本高低上。比如,乳品企業(yè)的某個生產(chǎn)廠,主要負責(zé)生產(chǎn)常溫調(diào)制乳,但根據(jù)市場情況,近期市場對常溫乳飲料的需求量增大,而對常溫調(diào)制乳的需求量有所減少,為滿足當(dāng)前市場需求,需要對該廠的生產(chǎn)線做調(diào)整,由原來的生產(chǎn)調(diào)制乳轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)乳飲料。該過程看似簡單,但需要對整線生產(chǎn)工藝流程做改變,這樣就會導(dǎo)致生產(chǎn)成本增高、投產(chǎn)時間變長等問題。2.1柔性化生產(chǎn)的特點。采用柔性化生產(chǎn)技術(shù),意味著生產(chǎn)線上的工藝設(shè)備具有很大程度的通用性,在進行新品或者其他品種的產(chǎn)品生產(chǎn)時,不需要或者較少對原有生產(chǎn)線進行改造,從而可以更加靈活地調(diào)整生產(chǎn)線,達到及時生產(chǎn)所需產(chǎn)品的目的。柔性化生產(chǎn)具有以下特點:(1)通用性柔性化生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用,可大大加強生產(chǎn)設(shè)備的通用性。生產(chǎn)線除了可以大批量生產(chǎn)某一產(chǎn)品外,還可以靈活的調(diào)整,并方便地進行多品種、小批量生產(chǎn),實現(xiàn)各品種之間生產(chǎn)切換,成本低且快速。(2)智能化柔性化生產(chǎn)技術(shù)對生產(chǎn)設(shè)備的智能化要求高。基于規(guī)則的專家系統(tǒng)在柔性化生產(chǎn)中應(yīng)用較為普遍,專家系統(tǒng)利用專家知識和推理規(guī)則進行推理,求解各類問題。由于專家系統(tǒng)能簡便地將各種事實及理論與通過經(jīng)驗獲得的知識相結(jié)合,因而專家系統(tǒng)為柔性化生產(chǎn)的各方面工作增強了柔性。以知識處理為手段的人工智能技術(shù)必將在柔性化生產(chǎn)中起著日趨重要的作用。(3)高效性柔性化生產(chǎn)技術(shù)是一種高效的生產(chǎn)方式,能夠靈活地適應(yīng)千變?nèi)f化的市場需求。為了實現(xiàn)生產(chǎn)的柔性化,企業(yè)采取一系列的科學(xué)措施,如對工藝設(shè)備配置進行模塊化設(shè)計,注重生產(chǎn)工藝設(shè)備、工序編排和人員訓(xùn)練的柔性,縮短各環(huán)節(jié)過程所需要的時間等。2.2柔性化生產(chǎn)技術(shù)在乳品工業(yè)中的應(yīng)用。近年來,人們生活水平不斷提高,對健康與營養(yǎng)知識的了解增加,對乳制品產(chǎn)生了很大需求,加上國家政策的大力扶持,我國乳制品行業(yè)有了突飛猛的發(fā)展。但由于乳品市場的“多變性”,行業(yè)競爭激烈,只有不斷創(chuàng)新、尋求突破才可能在乳品行業(yè)中處于主導(dǎo)地位。為滿足消費者對乳品的多樣性要求,同時力求實現(xiàn)“個性化定制”,大型乳制品企業(yè)在乳品工業(yè)中采用柔性化生產(chǎn)工藝技術(shù)。通過提高對產(chǎn)品設(shè)計的平臺化、模塊化、標(biāo)準化的要求,來實現(xiàn)通用化、自動化、智能化的柔性化工藝工藝技術(shù),減少由于應(yīng)對變化的裝備投入,這樣就可以在低工藝裝備投資的條件下,最大程度的實現(xiàn)產(chǎn)品的多樣化和個性化。
3乳制品企業(yè)對生產(chǎn)工藝技術(shù)優(yōu)化升級
3.1生產(chǎn)工藝技術(shù)優(yōu)化升級的必要性。新形勢下,中國乳制品行業(yè)面臨的機遇與挑戰(zhàn)并存。國內(nèi)乳制品市場千變?nèi)f化,消費者需求具有多樣性,面對激烈的市場競爭,乳制品企業(yè)需要應(yīng)對各種挑戰(zhàn)。而在面對機遇時,要做到“準”和“快”。能夠及時生產(chǎn)暢銷乳品來滿足消費者需求,并在市場中占據(jù)一席之地。雖然極具挑戰(zhàn),但市場潛力巨大。我們以創(chuàng)新推動發(fā)展升級,在挑戰(zhàn)中贏得機遇,實現(xiàn)生產(chǎn)工藝技術(shù)的優(yōu)化升級。3.2生產(chǎn)工藝技術(shù)優(yōu)化升級實際應(yīng)用。在面對機遇和挑戰(zhàn)的新形勢下,我們積極尋求創(chuàng)新,對各工廠生產(chǎn)線的工藝技術(shù)做了系統(tǒng)優(yōu)化升級,采用柔性化生產(chǎn)工藝技術(shù)替代傳統(tǒng)的“剛性”生產(chǎn)工藝技術(shù)。在優(yōu)化升級過程中,主要對生產(chǎn)線中前處理階段的配料工序和后工段的灌裝工序采用柔性化生產(chǎn)工藝技術(shù),從而實現(xiàn)了一條生產(chǎn)線上多品項產(chǎn)品的生產(chǎn),實現(xiàn)柔性化工藝技術(shù)的工廠同一條生產(chǎn)線可以生產(chǎn)4~5種品項,大大提高了乳品生產(chǎn)的通用性和高效性。
4總結(jié)
當(dāng)今,“柔性”“敏捷”“智能”和“集成”是生產(chǎn)設(shè)備和系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢,柔性化生產(chǎn)技術(shù)已成為當(dāng)今世界生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的前沿科技。柔性化生產(chǎn)技術(shù)是乳品工廠的新穎概念模式和新的發(fā)展趨勢,是決定乳品工業(yè)發(fā)展的未來,且具有戰(zhàn)略意義的舉措。
作者:高安平 單位:內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)股份有限公司
參考文獻
關(guān)鍵詞:化工工程 化工設(shè)計 工藝流程設(shè)計
一、化工設(shè)計
(一)化工設(shè)計的概念和類型
1.化工設(shè)計的概念
設(shè)計是把一種計劃、規(guī)劃、設(shè)想通過視覺的形式傳達出來的活動過程?;ぴO(shè)計是根據(jù)一個化學(xué)反應(yīng)或過程設(shè)計出一個生產(chǎn)流程,并研究流程的合理性、先進性、可靠性和經(jīng)濟可行性,再根據(jù)工藝流程以及條件選擇合適的生產(chǎn)設(shè)備、管道及儀表等,進行合理的工廠布局設(shè)計以滿足生產(chǎn)的需要,最終使工廠建成投產(chǎn)的全過程?;ぴO(shè)計是一種創(chuàng)造性活動,它包括工藝設(shè)計和非工藝設(shè)計。工藝設(shè)計是化工廠設(shè)計的核心,決定了整個化工設(shè)計的概貌。非工藝設(shè)計是以工藝設(shè)計為依據(jù),按照各專業(yè)的要求進行的設(shè)計,它包括總圖運輸、公用工程、土建、儀表及其控制等。
2.化工設(shè)計包括三種設(shè)計類型
新建工廠設(shè)計;原有工廠的改建和擴建設(shè)計;廠房的局部修建設(shè)計。每種化工設(shè)計通常分為以工廠為單位和以車間為單位的兩種設(shè)計工廠化工設(shè)計包括廠址選擇,總圖設(shè)計,化工工藝設(shè)計,非工藝設(shè)計以及技術(shù)經(jīng)濟等各項設(shè)計工作。其中化工工藝設(shè)計內(nèi)容主要有:生產(chǎn)方法的選擇,生產(chǎn)工藝流程設(shè)計,工藝計算,設(shè)備選型,車間布置設(shè)計以及管道布置設(shè)計,向非工藝專業(yè)提供設(shè)計條件,設(shè)計文件以及概算的編制等。
(二)化工設(shè)計的分類
1. 根據(jù)項目性質(zhì)分類
(1)新建項目設(shè)計
新建項目設(shè)計包括新產(chǎn)品設(shè)計和采用新工藝或新技術(shù)的產(chǎn)品的設(shè)計。這類設(shè)計往往由開發(fā)研究單位提供基礎(chǔ)設(shè)計,然后由工程研究部門根據(jù)建廠地區(qū)的實際情況進行工程設(shè)計。
(2)重復(fù)建設(shè)項目設(shè)計
由于市場需要或者設(shè)備老化,有些產(chǎn)品需要再建生產(chǎn)裝置,由于新建廠的具體條件與原廠不同,即使產(chǎn)品的規(guī)模、規(guī)格及工藝完全相同,還是需要由工程設(shè)計部門進行設(shè)計。
(3)已有裝置的改造設(shè)計
已有裝置的改造包括去掉影響產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的“瓶頸”,優(yōu)化生產(chǎn)過程操作控制,提高能量的綜合利用率和局部的工藝或設(shè)備改造更新等。這類設(shè)計通常由生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)計部門進行設(shè)計,對于生產(chǎn)工藝過程復(fù)雜的大型裝置可以委托工程設(shè)計部門進行設(shè)計。
2.根據(jù)化工過程開發(fā)程序分類
(1)概念設(shè)計?;A(chǔ)研究結(jié)束后,應(yīng)進行概念設(shè)計。概念設(shè)計是從工程角度出發(fā)按照未來生產(chǎn)規(guī)模所進行的一種假想設(shè)計,內(nèi)容包括:過程合成、分析和優(yōu)化,得到最佳工藝流程,給出物料流程圖;進行全系統(tǒng)的物料恒算、熱量衡算和工藝設(shè)備計算,確定工藝操作條件及主要設(shè)備的形成和材質(zhì);進行參數(shù)的靈敏度和生產(chǎn)安全性分析,確定三廢處理方案;估算裝置投資與產(chǎn)品成本等主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。
(2)中試設(shè)計。按照現(xiàn)代技術(shù)開發(fā)的觀點,中試的主要目的是驗證模型和數(shù)據(jù),即概念設(shè)計中的一些結(jié)果和設(shè)想通過中試來驗證。
(3)基礎(chǔ)設(shè)計?;A(chǔ)設(shè)計除了一般的工藝條件外,還包括了大量的化學(xué)工程方面的數(shù)據(jù),特別是反應(yīng)工程方面的數(shù)據(jù)以及利用這些數(shù)據(jù)進行設(shè)計計算的結(jié)果,
3.化工設(shè)計的特點
化工設(shè)計具有政策性強、技術(shù)性強、經(jīng)濟性強、綜合性強、創(chuàng)造性強和受多方條件約束的特點。
二、化工工程設(shè)計的現(xiàn)狀
我國化工設(shè)計行業(yè)的企業(yè)服務(wù)功能從單純的工程設(shè)計,發(fā)展到為工程建設(shè)項目的勘察設(shè)計、采購、施工、調(diào)試等提供全過程服務(wù)的工程總承包和項目管理,服務(wù)領(lǐng)域也從單純的工程技術(shù)服務(wù)延伸到向BOT、BOOT 等生產(chǎn)經(jīng)營管理服務(wù)。化工設(shè)計作為主要服務(wù)于化工領(lǐng)域的行業(yè),在近年來化工行業(yè)景氣度提升、化工行業(yè)固定資產(chǎn)投資增長的背景下,主要工程公司/設(shè)計院工程業(yè)績良好,企業(yè)資質(zhì)能力不斷提高,整體化工設(shè)計行業(yè)銷售收入規(guī)模不斷增長。在新的市場經(jīng)濟形勢下,中小型化工設(shè)計院向工程公司轉(zhuǎn)型關(guān)乎企業(yè)的生存需要。
三、化工工程設(shè)計
(一)生產(chǎn)方法和工藝流程
1.工藝流程選擇的原則
(1)先進性 先進性是指在化工設(shè)計過程中技術(shù)上的先進程度和經(jīng)濟上的合理可行。
(2)可靠性 可靠性主要是指所選擇的生產(chǎn)方法和工藝流程是否成熟可靠。
(3)合理性 合理性是指在進行化工廠設(shè)計時,應(yīng)該結(jié)合我國的國情,從實際情況出發(fā),考慮各種問題,即宏觀上的合理性。
2.生產(chǎn)方法和工藝流程確定的步驟
(1)材料搜集與項目調(diào)研(2)生產(chǎn)設(shè)備類型與制造廠商調(diào)研(3)對調(diào)研結(jié)果進行全面分析對比
(二)工藝流程設(shè)計
1. 一個典型的工藝流程
2.工藝流程設(shè)計的任務(wù)
流程設(shè)計的主要任務(wù)包括兩個方面:一是確定生產(chǎn)流程中各個生產(chǎn)過程的具體內(nèi)容、順序和組合方式,達到由原料制得所需產(chǎn)品的目的;二是繪制工藝流程圖,要求以圖解的形式表示生產(chǎn)過程中,當(dāng)原料經(jīng)過各個單元操作過程制得產(chǎn)品時,物料和能量發(fā)生的變化及其流向,以及采用了哪些化工過程和設(shè)備,再進一步通過圖解形式表示出化工管道流程和計量控制流程。
設(shè)計目標(biāo):為了使設(shè)計出來的工藝流程能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗和安全生產(chǎn)。
3.工藝流程設(shè)計方法
(1)先判斷是成熟工藝還是待開發(fā)工藝,如果是成熟工藝可以參考借鑒已有裝置或局部采用新技術(shù)新工藝,若為待開發(fā)工藝則應(yīng)按照概念設(shè)計、中試、基礎(chǔ)設(shè)計、工程設(shè)計的順序進行設(shè)計。
(2)工藝流程:原料與處理過程、反應(yīng)過程、產(chǎn)物處理過程。
四、結(jié)語
隨著國內(nèi)市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展,國民經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提高,化工行業(yè)固定資產(chǎn)投資的穩(wěn)定增長,未來化工設(shè)計行業(yè)在我國國民經(jīng)濟中的市場地位將會不斷提高,同時國內(nèi)西部大開發(fā)等區(qū)域戰(zhàn)略實施將驅(qū)動未來國內(nèi)化學(xué)工業(yè)投資需求,行業(yè)發(fā)展前景廣闊。我國化工企業(yè)也在競爭中不斷地變化。在化工工程項目造價管理領(lǐng)域,特別是在造價控制的方法上,從理論上、方法上借鑒國內(nèi)外己有的成果,對化工工程造價控制的方法進行系統(tǒng)的分析,對于業(yè)主也就是投資方來說,可以減少在化工工程上面的投資,這些都是今后化工設(shè)計的主要研究方向。伴隨著科研技術(shù)的不斷深入和進步,我們有理由相信,我國的化工設(shè)計道路必然會越走越遠。
參考文獻
【關(guān)鍵詞】精細化工 生產(chǎn) 控制
在當(dāng)前的化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域,精細化工生產(chǎn)過程占據(jù)著越來越大的比重,然而因其過程特性復(fù)雜、規(guī)模小、大多采用間歇批量生產(chǎn)等特點,其生產(chǎn)過程在綜合自動化方面看普遍低于石化、石油及基礎(chǔ)化工等大型化工生產(chǎn),這在很大程度上給我國精細化工行業(yè)的經(jīng)濟效益及技術(shù)水平帶來了影響。由此可見,對精細化工生產(chǎn)過程的特點及其控制技術(shù)的實際情況和發(fā)展趨勢進行研究,促進精細化工過程綜合自動化水平的有效提高,這都能有效的促進精細化工生產(chǎn)的發(fā)展,具有十分重要的意義和技術(shù)價值。
一、精細化工生產(chǎn)過程的控制技術(shù)及其特點
1.品種多、批量小、產(chǎn)品換代快
精細化工產(chǎn)品與30多個行業(yè)有關(guān)聯(lián),種類多,具有較強的專用性,并且應(yīng)用范圍是特定的,用量較小。受快速多變的市場需求的影響,使精細化工產(chǎn)品市場壽命不長、換代速度快,小批量生產(chǎn)。產(chǎn)品品種繁多的特點與其專用性和小批量的特點都是有關(guān)聯(lián)的,并且是針對應(yīng)用對象對產(chǎn)品性能的多種需要而定的。由于市場需求在不斷的、快速的發(fā)生變化,這就要求開發(fā)和研究更快速、高校的精細化工生產(chǎn)過程,要在最大限度減少實驗次數(shù)、縮小實驗規(guī)模的基礎(chǔ)上對現(xiàn)有工藝過程做到盡快的轉(zhuǎn)化,促使其速度和效率的提高。因此,針對工藝過程中的測量及數(shù)據(jù)采集的手段應(yīng)進行加強,以使更多有用的數(shù)據(jù)通過更少的試驗和生產(chǎn)而獲得;對數(shù)據(jù)的分析處理進行深化,為工藝過程建立起模型,在工藝設(shè)計、研究及開發(fā)中更多的應(yīng)用模擬仿真、優(yōu)化技術(shù)??刂葡到y(tǒng)的設(shè)計與實驗也盡量利用仿真技術(shù)作為輔助,對控制系統(tǒng)的快速原型化技術(shù)展開研究,結(jié)合工藝過程系統(tǒng)共同接受仿真試驗,以使控制系統(tǒng)的設(shè)計更為有效,對控制參數(shù)實現(xiàn)控制,最終達到安全可靠的操作和控制工藝過程。
同樣是受市場需求快速多變的影響,生產(chǎn)裝置要具有更強的通用性和靈活性,可以滿足各種形態(tài)規(guī)格產(chǎn)品的生產(chǎn),因此要盡量實現(xiàn)生產(chǎn)過程的柔性化,對柔性生產(chǎn)過程的控制方面進行研究。為了更好的促進生產(chǎn)過程的靈活性和柔性的提高,能滿足多目的、多品種的生產(chǎn)要求,可以借助計算機集成批量配方進行控制。按照產(chǎn)品及其生產(chǎn)工藝路線和操作規(guī)程的不同,對不同的批量控制配方軟件進行開發(fā),借助計算機控制系統(tǒng)進行運行,這樣工藝過程的工藝流程和操作條件就會與產(chǎn)品實現(xiàn)對應(yīng),實現(xiàn)柔性化的生產(chǎn)。能夠有效的促進生產(chǎn)時間的縮短、生產(chǎn)效率的提高,促使其更好的與市場快速多變的需求相適應(yīng)。
2.較強的非線性、時變性,間歇及半連續(xù)過程對
生產(chǎn)批量小是精細化工產(chǎn)品生產(chǎn)的一個特點,也正是因為其這以特點決定了其多運用間歇及半連續(xù)工藝,這種工藝在生產(chǎn)過程中大多是一批一批投料,在歷經(jīng)合成反應(yīng)、精餾、提純、干燥、出料等環(huán)節(jié)完成批量生產(chǎn)。精細化工產(chǎn)品生產(chǎn)隨著時間發(fā)展其參數(shù)不斷在該變著,過程中呈現(xiàn)著大范圍、動態(tài)的變化,工作點不穩(wěn)定,因此要求工作范圍更寬、適應(yīng)性更好的控制系統(tǒng)。并且通常情況下精細化工產(chǎn)品的附加值會隨其純度的提高而提升,如果對產(chǎn)品純度要求高,就會運用到精密精餾等生產(chǎn)工序,使其具備更明顯的非線性特征。
由于很多精細化工過程都表現(xiàn)出明顯的時變、非線性等特性,使得很多過程特性參數(shù)測量難度大,操作約束多,干擾多,并且無法對過程進行逆轉(zhuǎn)、無法進行補救,這就在很大程度上加大了精細化工過程的控制難度。然而因為精細化工過程是一個重復(fù)的過程,不斷重復(fù)批次生產(chǎn),因此可以對之前的批次生產(chǎn)進行總結(jié),從中獲取經(jīng)驗,以促進工藝操作的改進。對此,合理的對過程重復(fù)性進行利用, 批次一批次迭代學(xué)習(xí)控制這樣具有一定智能特性的先進控制策略應(yīng)用價值很高。
3.勞動強度大,操作步驟繁瑣,工藝流程復(fù)雜
間歇及半連續(xù)工藝是精細化工生產(chǎn)過程較多運用的方式,整個過程會經(jīng)歷復(fù)雜的生產(chǎn)工藝流程,操作起來十分復(fù)雜,自動化水平很低,給工藝人員帶來了高強度的勞動。產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中總是要歷經(jīng)一系列的化學(xué)反應(yīng),而一些反應(yīng)本身就很復(fù)雜,有可能是串聯(lián)、鏈反應(yīng)、平行或可逆等等。有時通過一個反應(yīng)可能會有多種異構(gòu)物產(chǎn)生,不單單會生成主產(chǎn)物,還有很多副產(chǎn)物共同出現(xiàn)。工藝介質(zhì)就有多樣化的相態(tài),一把情況下是非均相物料體系,均相物料體系較少。生產(chǎn)工藝過程大多數(shù)是復(fù)雜難以操作的,很容易出現(xiàn)錯誤,造成產(chǎn)品質(zhì)量不達標(biāo)、浪費原料的現(xiàn)象,更有甚者會引發(fā)安全事故。針對這一類型的工藝過程,為了推動精細化工過程測量、記錄及操作的自動化,可借助以ISA? SP88間歇過程控制標(biāo)準模型為基礎(chǔ)的配方控制方法,通過計算機嚴格遵照工藝操作規(guī)程規(guī)定的工藝步驟和運行條件來實現(xiàn)集成控制。對此,早在上世紀的80年代初,國外就已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中運用這一技術(shù),當(dāng)前,我國國內(nèi)也有一部分企業(yè)實現(xiàn)了這一控制方式的運用。
二、結(jié)論
更新?lián)Q代快速是精細化工產(chǎn)品一個典型的特征,受其影響普遍情況下選擇小批量、多品種的生產(chǎn)形式,正是由于這個原因在其生產(chǎn)中有較多的間歇及半連續(xù)工藝過程,具有較強的時變性和非線性;它要經(jīng)過復(fù)雜的工藝、繁雜的操作,高強度的勞動,同時其工藝介質(zhì)都是易燃易爆、具有一定腐蝕性和的產(chǎn)品,生產(chǎn)中要嚴格保證安全。因此,針對精細化工過程開展的測量和控制工作會面臨很多問題,同時又受到來自市場需求多變的需求,這都使研究和應(yīng)用精細化工過程控制技術(shù)面臨了更高的挑。
在這樣的情況下,精細化工過程的控制技術(shù)在國內(nèi)外有如下的發(fā)展動向:自動批量生產(chǎn)逐漸取代簡單的程序控制、順序控制;DCS控制、計算機控制逐漸取代儀表控制;生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)工況的綜合性統(tǒng)計過程控制逐漸取代簡單的參數(shù)控制;先進的迭代優(yōu)化控制逐漸取代人工控制、常規(guī)PID控制等。由此可以想到,推動這些新型控制技術(shù)的發(fā)展,并且擴大應(yīng)用規(guī)模,能夠很好的促進精細化工過程的綜合自動化水平的不斷快速提高。
參考文獻:
關(guān)鍵詞:煉焦; 生產(chǎn)?。还に嚵鞒?/p>
前言
伴隨著國內(nèi)以及世界鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展,對于煉焦產(chǎn)品的需求也在與日俱增,相關(guān)行業(yè)的產(chǎn)能迅速擴大,也帶來了嚴重的資源浪費和環(huán)境污染,影響了國民經(jīng)濟的穩(wěn)定健康發(fā)展。對此,為了加快煉焦產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展,政府有關(guān)部門加強了對煉焦工藝的研究,并且制定了相應(yīng)的行業(yè)準入條件。
1煉焦的概念
煉焦,是指在隔絕空氣的條件下,將煉焦煤加熱到1000℃,通過熱分解作用和結(jié)焦作用,產(chǎn)生焦炭、焦?fàn)t煤氣以及其他化學(xué)產(chǎn)品的工藝,是現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)中一個非常重要的環(huán)節(jié)。煉焦得到的焦炭高溫強度大、氣孔率高,是高爐煉鐵中一種非常重要的燃料,同時也可以作為還原劑、輸送劑以及支撐劑等,而作為副產(chǎn)品的焦?fàn)t煤氣發(fā)熱值極高,可以作為加熱爐和平爐的一種氣體燃料,同樣是鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)中一種重要的能源組分。就目前的發(fā)展情況分析,煉焦生產(chǎn)通常需要用到焦?fàn)t以及相應(yīng)的輔助設(shè)備,包括裝煤、推焦、熄焦以及篩焦幾個比較關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。為了保證良好的生產(chǎn)效率,在每一個焦?fàn)t組中都會配備相應(yīng)的裝煤車、攔焦機以及電動車等,同時還設(shè)置有必要的焦臺和篩焦站。最近幾年,伴隨著煉焦工藝的發(fā)展,其關(guān)鍵環(huán)節(jié)也出現(xiàn)了一定的變化,如煤搗固工藝、配型煤工藝以及煤預(yù)熱工藝等,促進了煉焦效率以及焦炭質(zhì)量的提高[1]。
2煉焦的生產(chǎn)工藝流程
2.1備煤
備煤主要是對煉焦煤的制備,主要是將從煤礦運來的煤制備成配比準確、質(zhì)量均勻、粒度適中,能夠滿足煉焦要求的煤料,其一般流程包括了卸煤、貯存、配比、粉碎以及混合,在制備完成后,還需要將其運到焦?fàn)t貯煤塔進行存儲。備煤環(huán)節(jié)對于煉焦的質(zhì)量影響巨大,必須得到足夠的重視。對于作業(yè)人員而言,必須強化煤炭的配比設(shè)計和混合處理,保證配煤的精準度,減少質(zhì)量波動,以穩(wěn)定焦炭的質(zhì)量。
2.2煉焦
對于已經(jīng)制備好的煤料,應(yīng)該從煤塔中取出,利用裝煤車運輸?shù)教炕已b爐。干餾產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣會在經(jīng)過集氣系統(tǒng)后,進入到回收車間,進行相應(yīng)的回收利用。而在經(jīng)過一個結(jié)焦周期(由裝爐到推焦,根據(jù)炭化室的寬度不同而有所差異,通常情況下為14-18h)后,使用推焦機,將煉制完成的焦炭經(jīng)攔焦機推進熄焦車內(nèi),待熄焦完成后,放入到晾焦臺上,進一步進行篩分和貯藏。煉焦車間一般包括兩個煉焦?fàn)t構(gòu)成的爐組,需要將其布置在同一中心線上,在中間搭設(shè)煤塔,以方便煤炭的運輸。同時,熄焦塔與炭化室中心的距離不能低于40m,如果采用的是干法熄焦,則需要額外設(shè)置干熄焦站,在煉焦車間,還應(yīng)該設(shè)置相應(yīng)的管道系統(tǒng)和換向系統(tǒng)。
2.3煤氣凈化
煤氣凈化是非常復(fù)雜的,主要包括以下幾個流程:(1)冷凝鼓風(fēng):煉焦過程中產(chǎn)生的荒煤氣,夾雜有大量的焦油和氨水,如果直接排放,不僅會造成環(huán)境的污染,而且也是一種浪費,需要對其進行處理。在其沿吸煤氣管道進入到氣液分離器后,經(jīng)氣液分離后的荒煤氣會進入到橫斷初冷器進行二段冷卻,等待后續(xù)處理。(2)煤氣脫硫:主要是去除煤氣中的硫元素,減少污染成分。對于采用再生塔流程的工藝技術(shù),可以不需要設(shè)置獨立的再生塔和反應(yīng)槽等,而對于采用噴射再生槽流程的工藝技術(shù),則不需要設(shè)置獨立的液封槽、反應(yīng)槽以及富液泵等設(shè)備[2]。(3)硫銨工藝:在經(jīng)過脫硫處理后,煤氣會經(jīng)過預(yù)熱裝置進入到飽和器中,分成兩股,在飽和器前室的環(huán)境空間中,利用硫酸吸收煤氣中的氨,然后再次合并,進入到后室,再次經(jīng)母液噴淋,到達旋風(fēng)式除酸器,對煤氣中夾雜的酸霧進行分離,并將處理后的煤氣送到終冷洗苯流程。(4)終冷洗苯:在經(jīng)硫銨工藝處理后,煤氣的溫度在55℃左右,會首先進入到終冷塔中,進行二段冷而卻,利用循環(huán)冷卻水逆向接觸煤氣,將其溫度降低到39℃左右,然后送入終冷塔的上段。在這個過程中,冷卻水的溫度會上升到44℃左右,在經(jīng)下段循環(huán)噴灑液冷卻器冷卻到37℃后,可以循環(huán)使用。(5)脫萘流程:對于煤氣中萘的處理,可以采用管式爐法連續(xù)脫萘工藝,經(jīng)粗萘工段后,煤氣的溫度降低到了25℃以下,從底部進入洗萘塔下段,冷卻至22℃后接觸低萘貧油,對煤氣中的萘進行吸收[3]。
3結(jié)語
總而言之,煉焦產(chǎn)業(yè)在現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)發(fā)展的帶動下獲得了巨大的進步,煉焦的工藝技術(shù)持續(xù)提高,工業(yè)流程也在持續(xù)改進。本文對煉焦及其生產(chǎn)工藝流程進行了簡要分析和討論,希望能夠為煉焦產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供一些幫助。
參考文獻:
[1]田鎖根.搗固煉焦的生產(chǎn)實踐探討[J].燃料與化工,2011,42(1):33.
[2]何文海.煉焦工藝及用煤技術(shù)發(fā)展研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計,2015,(16):77.