自动计量配比及全过程计量精确监测在乙醛生产中的应用
金沂蒙集团有限公司是一家大型民营企业集团，具备年产化工产品100万吨、生态肥料100多万吨的生产能力。集团先后承担了科技部863计划，科技支撑计划等国家级计划项目10多项，获得国家科技进步二等奖1项，省部级科技进步奖15项，累计申请专利80余项，授权发明及实用新型专利80余项。主持参与起草了《工业用乙酸乙酯》等六项国家标准及《工业用乙醛》等四项行业标准。
企业被认定为山东省能源计量标杆示范企业、山东省工业计量标杆示范单位、山东省循环经济示范单位，通过了质量体系、能源管理等体系认证。企业积极应用计量技术手段和研究，通过一系列科研技改工作，使工艺技术水平有了较大幅度的提高，从而保证了产品质量的稳步提高和原材料消耗的降低。通过运用计量手段，采用先进的计量测试技术，公司在技术创新、产品升级、工艺过程控制和产品质量提升方面取得了可喜的成果。
一、背景情况
计量嵌入到公司产品设计、研制、实验、生产、使用等全周期管控，是一切技术研究的基础保障，是技术攻关的重要手段及技术依据。公司乙醛生产装置存在技术水平低、产品质量差、生产能耗大、生产效率低等缺陷，导致产品市场竞争力低。因此，以计量技术研究为引导、以计量器具完善为基础、以计量数据应用为抓手，指导公司加强乙醛生产的技术水平和节能降耗势在必行。
二、技术措施
项目的主要内容是通过提升计量全过程监测水平，增加质量流量计、在线自动分析仪等关键计量监测点实现无人自动配料；工艺指标参数全过程覆盖，对现有工艺流程改进，实现木薯生物炼制乙醛关键技术及产业化技术的可行性，以代替原来国内普遍采用的生产工艺。
公司成立了专门的科研领导小组，项目领导小组，下设4个专业小组，其中计量技术组负责产品全过程计量技术提升，通过全过程计量数据分析引导工艺技术研究和攻关。
1.运用计量技术手段，实现无人自动配料，改进配料工艺水平，提高产品品质，降低原料消耗
原配料工作由人工完成。在项目研究中，计量技术小组提出通过增加高精度质量流量计及在线全自动分析仪等计量监测设备，实时监测物料配比情况（见图1），提高物料配比的精确度及时效性，确保达到最佳反应浓度。针对这一方案，项目可研领导小组组织技术人员对方案进行充分论证并组织实施。安装高精度质量流量计，准确度由原1%提高至0.1%。在配料槽中增加在线全自动分析仪，对配料浓度进行实时监测并将监测数据上传至DCS控制系统，通过连锁装置调节投料流量。通过以上技术措施，吨产品木薯消耗由3.33t降低至3.1t，产品浓度由99%提升至99.7%，大大提高了产品质量，同时降低了产品生产成本。
2.完善计量方案，实现工艺参数全覆盖，精准控温，热量高效综合利用
计量技术小组人员通过研究整个工艺控制过程发现，现有操作规程中温度控制点密度不足，测量灵敏性低，在实际生产过程中对能耗影响大。为了更及时精确地控制各工序反应温度，同时实现能量梯级利用，计量技术小组提出了温度控制完善方案，提升温度测量灵敏性，提高温控时效性，为实现系统余热最大化利用提供技术保障，降低能耗。
项目科研小组全面完善了糖化、蒸煮氧化等各工序的温度控制点。增加了温度监测密度，提高了温度监测灵敏度和准确度。实时监测各温度点温度变化情况，在最佳温度点将糖化工序的预加热冷料粉浆与蒸煮后的高温醪液进行换热，用预降温热流体与预加热冷流体进行换热，以减少蒸煮用蒸汽量。收集系统加热蒸汽冷凝水进热水槽，氧化器汽包改用热水槽热水，实现系统热水内部循环，提高热量利用率，不再使用外来软水；改造进蒸发锅乙醇预热方式，改用热水槽顶放空蒸汽，提高进料预热温度，减少蒸发锅加热蒸汽量；使用吸收塔采出的稀乙醛冷却氧化器出口乙醛气及醛塔塔顶冷凝液，充分利用低温的稀乙醛冷量，减少循环冷却水用量；酒塔废水余热先与进醛塔的稀乙醛换热，提高进塔稀乙醛预热温度，实现热量的梯级利用，减少加热蒸汽用量，再将废水与热电锅炉脱盐水换热，进行二次余热利用，减轻污水处理负荷。
三、具体成效
通过完善全过程计量监测方案、提升计量准确度及运用先进计量设备，乙醛项目主要取得了以下成效：
1.通过无人自动计量配料，降低了产品物料消耗，提升了产品品质。吨产品木薯消耗由3.33t/t降低到3.1t/t；产品浓度由99%提升至99.7%。
2.精确控制生产过程参数，余热充分利用，大幅降低产品能耗。吨产品蒸汽消耗由4.9t/t降低到3.5t/t，吨产品电耗由348kW·h/t降低到312kW·h/t，具体指标如表1所示。
另外，项目新增多项知识产权：
（1）乙醇催化氧化制备乙醛工艺中原料乙醇配料装置,知识产权号：ZL201020258103.5。
（2）淀粉原料大罐、无载体固定化酵母连续发酵生产乙醇的方法，知识产权号：ZL200810013883.4。
（3）乙醇氧化制备乙醛工艺中原料乙醇预热装置，知识产权号：ZL201020253435.4。
该项目技术分别荣获“山东省科技进步三等奖”、“山东省优秀节能成果奖”（见图2）。
四、感受体会
通过公司以上计量案例，更加深刻地感受到计量是现代制造业的支柱，是产业核心竞争力的重要标志，是加快技术进步的重要保证，贯穿于企业产品的整个生命周期。建立科学完备的计量管理体系，是企业加强管理工作、有效组织社会化大生产的必备条件。