精细化工领域过程系统工程技术研究方式刍议

2022-09-12

在信息技术、计算数学、过程控制、化学工程、系统工程等相关学科边缘产生的一门综合性学科被称为过程系统工程, 其研究对象是信息流、能量、物料的过程系统, 主要作用是对过程系统的管理、控制、协调、计划以及组织。目前, 已被普遍应用在制药和化学过程的工业中, 以达到经济上或者技术上总体优化为最终目的。能够进一步发展并创新过程工业的科学基础是过程系统工程技术。包含, 最新工程专业知识与评判标准扩展、组合, 高效的计算方法及理论, 和在物理以及化学内在一些现象的相关表述。

一、精细化工领域的化学产品工程

1. 精细化工领域化学产品工程的定义

随着市场经济不断的发展, 精细化工领域化学品有了新的挑战。如, 产品相关设计、功能等方面, 传统的单元操作慢慢转变为配方产品生产相关操作。从这可以看出, 化学产品的理论发展形势已转变成以市场需求为导向的模式, 回答产品如何满足市场需求、生产什么产品等相关问题是化学产品工程的主要内容。它的重点研究是产品结构间的关系以及产品性质, 一般都从微观上模拟分析。此外, 化学工程还必须做到对相关产品的质量进行控制、设计, 在这一点上以及超出了化学过程的领域范围。

2. 精细化工领域产品的相关设计

就过去的产品设计看, 一般考虑的是产品数量、产品利润、开发成品效率等方面。以实现经济效益最大化, 且要注意环境、安全等一些相关因素。在设计的过程中, 必须注重反应过程和对比分离之间不同的方案, 再利用材料、设备和工程等评估来完成经济效益的评价。产品设计过程中关键技术是单元操作、热力学以及传递过程, 不同的是, 产品工程不但注重单位效益及过程, 还把用户需求作为产品功能的目标, 且要求生产规模小, 必须第一时间保证新产品适合市场, 流进市场, 这个过程具有很高的灵敏性, 消耗的资源是非常小的。

3. 分析分子产品工程

以产品的加工行为、性能、分子结构作为设计原则是现代化学产品工程发展的基本方向, 其设计目标是设计出满足现在市场需求的化学品。产品工程的工作人员必须对分子结构作用在产品性能方面产生的影响进行预测, 还要能够在此基础上设计出性质需求相符合的化学产品。在整个的分子产品过程当中, 最重要的就是研究分子性能以及结构, 通常来看, 半经验方法、计算化学领域的理论与方法是其采用的最主要的分析法。如果使用计算机辅助分子法, 能够把产品的能源消耗以及产品的开发周期降到最低, 这种设计的办法最主要的目的就是为了和特殊性质要求的分子混合物和分子相互符合。而且能够在很多的分子中找出与产品最符合的, 就一般来而言要进行正反两方面分析。首先, 制作相关关系模型, 在模型的基础上了解分子交互作用和性质之间、分子节后的一些关系。然后, 以关系模型作为基础, 对分子结构进行不断的优化, 让其和性质要求能够相符。

二、精细化工领域数字化工

1. 数字化工的特点基本特征

探索一种全新的数字化的基于工艺过程数学模型进行工艺技术仿真实验研究的方法、构建多功能数字化工过程及其控制系统, 以控制系统开发人机操作界面, 通过建立工艺过程的全范围、高精度动态数学模型的方法被称为数字化工技术。

它的主要特征包括:有双重用途, 即系统控制以及工艺过程实验。能够利用有限的设备进行多种过程实验的最佳组合, 能够选择多种方案以及过程控制法来进行实验, 达到了连续、间歇反应动力学实验。不需要投入材料, 可以安全的智能化实验, 环保节能、易维护、使用、标准化、素质化等。

2. 功能性的数字化工过程的研究

多功能数字化工过程系统的研究是一个具备前沿性和原创性的探索性课题, 需要引进大量的技术人员开展关于技术创新的工作。创新技术的研究主要包括以下几个方面:

关于比较复杂的化工过程的高精度、全流程、全范围动态的数学模型的建立办法。化工过程一般都是间歇式的方式, 在化工过程开始运行, 到运行结束各个环节的实验数据分析, 发现在工艺过程中表现出来的是分布参数、变化性、不平稳性、非线性等比较复杂的性质, 这些复杂的特征给数字化工过程模型的建立带来了极大的困扰。通过对过程机理建模、模糊逻辑建模、人工神经元网络建模和系统识别建模等各环节的研究, 可以建造复杂性高的化工数学模型过程。

关于虚拟人机操作界面的研究。高度逼真的人机操作界面对于工业过程中需要的数字化实验的实现是必不可少的, 通过模仿实际操作过程中工作人员的操作步骤, 实现操作控制由数字化试验系统进行操作。对于此系统的开发必须提高人机操作界面技术, 充分实现数字化工代替人工操作的方法。

人机操作界面与数学模型进行数据交换的新技术。关于数字化工控制系统和数字化工过程系统的研究, 需要解决的技术就是数据的交互。人机操作界面发出的命令及操作必须让数学模型收到并运算数据信号, 再将运算的结果显示在人接操作界面上。需要对高速动态数据函数链接库进行探究和建立, 或者对于高速动态数据的数据交换方式进行探究和建立, 以促使人机操作界面与数学模型的数据系统和数据交互形成一个整体。

总结

综上所述, 为了能够适应不断变化的市场需求, 我们必须提高健全精细化学品以及其生产工艺过程的相关技术, 并不断的进行探究探讨。发展现代过程系统工程技术, 尤其是数字化工技术以及化学产品工程等新技术的应用, 为精细化学品的快速、多品种、多样化以及规模等市场新挑战提供了更有力更高效技术手段。从而在一定程度上促进其发展壮大。

摘要：社会不断在发展, 国内外对化学品的需求以多样化趋势快速化发展, 致使化学品模式开始不断转变, 制定化、多品种、小批量、精细化是其转变的基本形式。比如, 开发数字化生产过程、应用及研究模拟仿真技术、数字化工技术以及产品工程技术。文章基于这一背景下, 就目前这一系列精细化工领域的系统工程技术进行研究分析。旨在促进相关技术的不断完善健全, 为我国化工领域做出贡献。

关键词：精细化工,过程系统工程,技术