智能控制技術(shù)在濕法磷酸生產(chǎn)過程中的應(yīng)用

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，對經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大的推進(jìn)作用。為此本文對濕法磷酸進(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。現(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。不同的礦漿對應(yīng)SO3，也要求控制不同的酸比，酸濃控制的穩(wěn)定對于后段濃縮生產(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)場確定以及調(diào)整。6、通過DCS各項(xiàng)指標(biāo)的歷史趨勢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)場精確檢查，關(guān)鍵參數(shù)對應(yīng)連鎖控制，便于保護(hù)設(shè)備免于損壞。

3.1 預(yù)測模型

預(yù)測控制是以對象模型為基礎(chǔ)的算法，因此被稱為預(yù)測模型，其原理是根據(jù)對象的歷史狀態(tài)和以及預(yù)測的信息來進(jìn)行分析。其對于模型的要求較高，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

文章對智能控制技術(shù)以及濕法磷酸生產(chǎn)方法進(jìn)行了簡要的總結(jié)，同時(shí)對二者的應(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[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