超净高纯电子级试剂装置优化控制解决方案
所属分类：
智能工厂
我们的宗旨：Better Your Technology
我们的目标：维持投用率在95%以上，关键指标波动减少30%以上，经实现自动原油切换
现状问题
目前，国内外高科技相关产业如光伏制造、集成电路、玻璃减薄等对超净高纯试剂需求增长，纯度要求逐步提高。国内高纯试剂生产厂家面临提高产品纯度、降低物耗，以技术来提高竞争力的挑战。总体来说，面临如下问题：
（1）半连续过程生产，自动化程度低。
（2）关键工艺参数无法直接测量，产品质量波动大。
（3）缺乏过程质量管理监控（SPC）和报警系统。
（4）产量无法目标化，生产过程无法标准化。
先进控制系统、SPC、报警及自动化报表系统可以很好的解决以上超净高纯试剂生产过程的问题，实现稳定生产、保证产品质量要求，降低物耗目标。
解决方案
先进控制及相关智能软件可以很好的解决目前超净高纯试剂生产面临的问题。
引入软仪表技术（VOA）对不可测关键参数进行预测，配合先进控制（APC）进行精确控制。
整套装置由多个不同精馏单元串并联组成，用于除去不同杂质。通过热量与产量之间的定量关系，调整热负荷实现单塔物料平衡，并在此基础上实现整个装置的产量目标控制。
设计产品纯度控制器，卡边控制产品纯度规格，满足纯度及物耗最小化要求。
充分运用统计学在超净高纯试剂领域的实用性，建立SPC监控，保证工况实时处于受控状态。报警不仅可以实现按等级报警也可以进行报警统计（原因、频率等）分析，保障装置安全。报表可以实现对参数、操作记录、频率的统计和查询。
典型案例
超净高纯试剂通常具有很强的腐蚀性，为保证其纯度达标，生产过程要十分严格：原料需进行预处理，设备材料要求特殊，分析检测仪器要求精度高。而且其中部分测量仪表会因被腐蚀对产品造成二次污染而无法安装，所以许多关键参数无法在线测量。
浙江邦业科技股份公司具有丰富VOA使用经验，通过多个过程变量测量值构建线性、非线性的机理或者经验模型，达到预测关键参数的目的。VOA可以采用可信的实验室化验值来校正，以消除模型偏差和不可测扰动的影响。
通过VOA在线预测为实时关键变量提供依据，浙江邦业科技结合VOA和APC控制技术，设计开发超净高纯试剂先进控制系统，投用APC系统后，关键工艺参数波动降低35%以上，产品纯度稳定性提高，装置物耗降低，操作人员劳动强度大幅下降。
图1是装置的塔釜温度控制效果对比图，投用后塔釜温度波动明显降低。
先进控制不仅可以实现单个精馏塔的稳定生产，还可以在此基础上实现多个精馏塔的物料平衡控制。如图2所示，当后一个精馏塔负荷调整时，控制器及时调整前一个精馏塔进料和采出达到维持多套精馏塔物料平衡的目的。整个提纯系统流程较长，投用先进控制可以协调多套精馏塔物料进出，实现系统负荷的快速调整和保证精馏塔运行的稳定，手动操作存在困难。图2是产量目标控制效果。
超净高纯试剂通常是下游产品的原料，其纯度波动对后续产品质量合格至关重要。SPC是一种行之有效的质量管理工具，可以对生产过程进行监控，找出并减少过程参数异常波动，使生产处于受控状态，达到质量控制目的。
其中每一个点代表每一时间段工况，黄色线为3σ上下限，红线为工艺指标规格上下限。可以根据需要，灵活设定判异规则，监测异常，提示报警，指导改进。
邦业SPC软件经过实际工厂应用，效果显著。总体具有功能全面、配置灵活，稳定可靠的优点：（1）适用连续或半连续过程，能够对开停车判定条件进行灵活组态，具有开停车时间统计功能。（2）支持 Xbar图在线计算刷新，实时对设备情况进行监控。（3）支持部分参数在线修改，例如控制上下限、规格上下限修改等。（4）具备离线统计Xbar图、控制图，正态分布图、过程能力指数图（PCI）等。（5）支持SPC在线异常报警（6）支持控制图、过程能力图等的导出。
