精對苯二甲酸(PTA)是化纖工業的“龍頭”，市場需求非常大。但石油與化工總與污染相聯系，讓老百姓談“化”色變。如何能在滿足現代生活需求的同時，又能守護住青山綠水?石化工業智能化是途徑之一，即以自動化技術實現石化生產過程的綠色制造和智能制造，進而達到提質增效、節能降耗的目的。
華東理工大學信息學院的鐘偉民老師，就是這樣一位綠色化工“智”造者，十年來耕耘在大型PTA裝置節能降耗一線，以計算機建模、優化技術，實現對大型PTA裝置的精細化操作和優化運行。
十年耕耘節能降耗一線
自2006年4月加入華理信息學院錢鋒院士課題組后，鐘偉民來華理工作至今十年整。十年來，針對復雜化工生產過程的節能降耗，鐘偉民在過程混合建模、智能優化方法和工程優化應用方面進行了深入研究，他作為華理第二完成人的項目“大型精對苯二甲酸裝置節能降耗的優化運行技術”，獲得2011年國家科技進步二等獎。2014年，鐘偉民獲得國家優秀青年科學基金項目資助。
大型PTA裝置是一個由對二甲苯(PX)氧化過程、加氫精制過程、醋酸溶劑脫水過程及配套公用工程等多個單元組成的復雜系統，怎樣才能使裝置運行更健康、更優化，同時降低物耗、能耗?
“這就需要用信息化的手段，建立適合工程優化的過程模型和優化算法。”據鐘偉民介紹，研究人員要根據PTA裝置的需求，結合過程機理研究，采集基礎數據，再利用化工過程模擬軟件二次開發建立過程的混合模型，分析裝置存在的問題并找到優化的方向，在裝置上結合實際工況分階段進行優化實施。
如PX氧化反應過程是PTA裝置的核心單元，其反應效率直接關系到產品的質量、物耗及能耗。鐘偉民與合作者一起，基于過程機理特性分析與綜合，建立了適合工程應用的PX富氧氧化主、副反應動力學模型，并根據實際工業運行數據，采用智能優化算法校正模型參數，實現了PX氧化反應過程的流程模擬，并分析不同操作參數對生產結果的影響，找到了節能降耗增產的方向。
深入企業的“拼命三郎”
工業生產上，往往優化一個小小的參數，卻能給企業帶來極大的效益。PTA裝置的優化亦然。
如2006年揚子石化引進的第三套PTA裝置，溶劑脫水單元采用的是以醋酸正丙酯為共沸劑的共沸精餾工藝技術，脫水塔系由溶劑脫水塔、PX回收塔、共沸劑回收塔組成，由于體系過于復雜，優化操作實施困難。
“只要是困難，就肯定有解決的方法。”鐘偉民的韌勁可不一般，為了解決這一難題，他頂著夏天的烈日，連續十幾天，在企業人員陪同下，每天兩三次爬到高達30多米的溶劑脫水塔頂部采取樣本，為建立模共沸精餾溶劑脫水過程的工藝機理穩態和動態模型獲得了第一手的數據。
有了模型，但找不到優化方向，怎么辦?最終，錢鋒老師指出了問題的關鍵：不要迷信國外的工藝包參數，要結合反應器的水含量來優化溶劑脫水塔釜的水含量。與華理化工學院趙玲等老師及企業技術人員反復討論后，鐘偉民在模型計算的結果上，將原來引進的工藝包設計參數從5℅提高到了7.5℅，應用到工業裝置后，使裝置再沸蒸汽用量下降了20%。
為了更好地開展工作，為企業服務，鐘偉民長期“泡”在揚子石化、天津石化等合作企業的生產一線，每年出差的時間都在100天以上。
而與華理密切合作的揚子石化和天津石化，卻因為他和團隊的辛苦付出獲得了極大的經濟效益和社會效益，合作項目獲得了國家科技進步獎二等獎。
孜孜不倦培養接班人
鐘偉民是個典型的工作狂。不出差的日子里，從周一到周日，從早上8點到晚上8點，他總是不停地忙碌著。
2015年的元旦，碩士生牛進偉去西塘游玩，在課題組的微信群里發了一個消息說：“西塘好美。”鐘老師回復的一句話讓他瞬間感動起來：我在辦公室給你改論文呢。
充分利用每一分每一秒的時間，與鐘偉民的經歷密不可分。1998年從浙江大學工業自動化專業畢業后，他曾在中航第614研究所工作。出于對學術的追求，3年后，他重返浙江大學攻讀碩博。“這段經歷給我的最大觸動，就是要把這3年時間補上去。”鐘偉民說。
李智、牛進偉等同學，都深深感受到了鐘偉民的速度：論文發給鐘老師，總是很快就收到反饋，而且是逐字逐句的細致修改。“我的第一篇論文，鐘老師返回給我的修改稿，滿篇都是紅色、藍色的修訂標記。”李智感慨道。
指導學生，鐘老師從來不乏耐心。據李智回憶，他剛碩博連讀時，曾建立一個模型，對兩三百個參數配置做的仿真實驗，總是跟實際工業應用的數據對不上，可是自己又不知道哪里錯了。鐘老師就跟他一起，將所有的參數核對了一遍，最終發現是一個參數的單位寫錯了。
牛進偉對此體會同樣深刻。鐘老師注重讓學生研究比較前沿的課題，牛進偉接到的任務，是研究果蠅優化算法是否有改進之處。經過仿真實驗，牛進偉發現果蠅優化算法只能解決最優解在零點附近的問題，局限性太大。他就主要針對這個問題進行改進研究，但經過一個多月的努力，結果卻并不理想。后來，鐘老師建議他采用歸一化方法試試，后來的實驗仿真效果很好。
最終，牛進偉的研究成果發表在了知識工程領域著名的SCI 期刊Knowledge-based system上，“我在西塘玩時，鐘老師幫我修改的就是這篇論文。”回想起來，牛進偉依然很感動，“在鐘老師指導下，我發表了2篇論文，還獲得全國研究生數學建模大賽三等獎、國家獎學金、高水平期刊論文獎等榮譽。”
|
