解决瓶颈提高产能

瓶颈问题限制了流程设备的生产能力。但在解决瓶颈问题时始终不能超出流程工艺生产设备允许的范围

通过改变现有流程生产设备以及生产过程提高生产能力，并排除提高生产能力的障碍，这对企业是非常有益的。但在新建或扩建项目中解决这些瓶颈问题往往会带来较高的费用支出，本文汇总了这方面的经验实例。

一般情况下，在化工生产设备的长期使用过程中总是要不断地进行技术改造、技术更新和技术优化。Retrofit、Revamp和Debottlenecking等等词汇在德语的意思是“技术改装”、“技术更新”和“解决瓶颈问题”。

这其中，解决瓶颈问题尤其重要，能够帮助企业快速的根据市场的变化做出反应，显著的提高企业的生产能力。例如，化工生产企业Lanxess公司在Krefeld-Uerdingen市扩建软化剂Mesamoll工厂时根据市场需求提高了邻苯二甲酸盐软化剂的产量。在投资百万欧元扩建工厂后，企业的生产能力提高了40%。在克服薄弱环节的技术改造计划框架内，对现有流程生产设备进行了大范围的更新改造，例如更换了新的热交换器和反应釜。到2010年年底，软化剂的生产能力便得到了提高。

VTU公司在其医药产品生产设备中，用超声波过滤设备对发酵原材料进行过滤。由于这一生产过程要在较低的温度下进行，以便减慢药品性能的退化、提高产量。完成这一项目的关键在于缩短过滤时间，提高整体产能。

通过不同参数的实验之后得出的结论是过滤面积更大的连续投料比批次投料生产能力更高，但投资费用也较高。将四个过滤装置批次生产的过滤设备改造为连续生产的过滤设备后，过滤设备的每一个过滤器中连续投料的浓度和渗滤量等都由Demi-Wasser公司研发生产的定量控制设备控制。这种生产方式的优点是发酵液发酵时间和超声过滤设备连续过滤的等待时间相对较短。而且与原来批次投料相比产品过滤后的浓度不变。整体生产能力提高了16%，远远超过了原计划（10%）。

虽然Lanxess和VTU公司在解决问题中所采用的方法、步骤不同，但他们都达到了预期的效果，提高了生产能力，而这些成果往往是基于生产操作者提出的合理化建议的基础之上。因为流程设备的操作者在每天的生产操作过程中对设备非常熟悉。

Basf公司生产Sokalan产品（洗涤剂添加材料，能够避免在衣物洗涤过程中褪色）的三名操作者利用一个新的过滤器解决了生产过程中的瓶颈问题，把过滤时间缩短了一半。在产品从反应釜进入存储容器之前要把其中的杂物过滤出来。而把20t一个批次的产品全部过滤干净需要4~7h。因为之前使用过滤器的过滤能力与产品产量相比显得太小了，且由于设备结构过于紧凑不能使用较大规格的过滤设备。因此，长期以来一直是两台过滤设备串联使用。根据操作者的建议，使用新型过滤设备，过滤面积增加了70%。由于过滤面积增大，一个过滤器就足以完成规定过滤精度（100μm）的过滤任务。这样，每一批次产品过滤的时间下降到两小时左右。

在Vinnolit公司的塑料产品生产过程中职工的合理建议有着积极的作用。来自生产一线的一名工人建议采用新的卫生清洁方法对蒸馏塔进行卫生清洁。在清除这一蒸馏塔的中间产品时，一般情况下每年都要清理多次，每次从停止生产、清洗、干燥到再次启动都要历时两天。限制了流程设备的连续性生产。在采纳了员工的建议之后，改用冷凝水进行清洁，而且在不中断生产过程的情况下进行卫生清洁，避免了停产，明显的减少了污水排量。

窄点分析技术的使用

在流程工业企业中，能源费用中原材料的加热和冷却占有很大一部分比例。窄点分析技术是一项系统化的流程工艺优化技术。它具有经济、能源利用率高、投资少等特点，同时，还优化了战略。

巴登-威腾堡州主管环境保护的政府部门关于Willmar Schwabe制药厂的报告“利用窄点分析技术优化流程工艺技术和流程工艺设备”就是一个应用窄点分析技术的最佳实例。该厂原来的生产过程主要是批次生产，因此药品的提炼过程需要大量的热能和制冷能源。在药品生产领域中施行的药品生产质量管理规范（GMP）对加热和制冷的使用是有规定的，要避免对药物药性产生影响。因此Schwabe公司在各个生产项目建设中首先要集中精力解决能源供应的问题。

药品生产过程中和能源供应中每年节约的能源费用高达310 000欧元，相当于现有能源费用的20%。在完成这类节能项目时，节能措施的投资回收期50%以上都在两年之内。一般情况下，节能技术改造所带来的不仅仅是技术上的优化、改进，而且也对生产过程进行了优化改进。在批次生产的流程设备中，流程设备各个工序步骤应具有很好的可追朔性，例如：充填、卫生清洁和消毒。在完成这些生产流程后要求企业仔细的进行检查，并进行可用性分析。很多情况下，会因生产计划员提出的一项工艺措施，例如增加一个中间存储容器而有效提高设备的生产能力。

虚拟现实技术的使用

如今，流程设备操作者使用大量的可视化软件或者模拟工具。利用这些软件和工具能够很好的解决流程工业企业生产过程中的瓶颈问题。在新的流程工艺设备中，常常在生产操作者的培训中使用模拟模型，在理想的情况下这些模块与流程工艺设备的控制系统相互连接。因此，不仅可以利用这种模型进行人员培训，而且也可以利用这种模拟模型设定不同的参数，从中找出流程工艺中的瓶颈，利用虚拟现实技术对流程工艺设备进行优化。

结语

克服流程工艺生产过程中的薄弱环节，解决流程工艺设备中的瓶颈问题，无论是有目的的利用尺寸规格合适的热交换器和蒸馏塔，还是利用窄点分析技术对于流程工业企业来讲通常都比新建设备、扩建设备更加经济合理。因此，在工程技术服务领域中出现了专门研究、寻找流程工艺瓶颈的专家。

“衡量成功与否的关键是欧元！”

拜耳技术服务公司（BTS）能源部门负责人Ralf Sick-Sonntag博士谈解决瓶颈问题的实践经验和成功实例。

PROCESS：Sick-Sonntag博士，用户希望在较短的时间内提高流程设备的生产能力，并希望资金投入少，投资周期短。您如何解决这一难题？

Sick-Sonntag：我们建议用户给我们几天时间了解一下他们的流程设备及流程工艺过程。在产能分析时，我们对整个生产过程进行检查，常常会发现若干瓶颈，也就是流程设备的薄弱环节。一般情况下，我们会向用户提出一套快速提高生产能力的解决方案，我们称之为“quick win”。我们提出的始终是分阶段的优化改进方案，用户可以根据我们提出的重要程度开始采取多种多样的优化改进措施。当用户节约了一定的资金，赚到一定的钱之后，可以开始下一步的优化改进，解决瓶颈问题。

PROCESS：您如何快速的找到瓶颈？流程设备中存在典型的瓶颈吗？

Sick-Sonntag：不能一概而论。在石油化工领域中蒸馏塔往往是生产工艺过程中的瓶颈；在塑料工业领域中挤出机则往往是一个瓶颈；在批次生产的流程工业企业中流程工艺过程，设备调整等往往是我们优化改进的对象。所谓的瓶颈也可能是流程设备操作者想逐步的减少设备的生产能力，通过较长的时间的调试把产量降下来。在这种情况下，技术方面的投资往往成为瓶颈问题。原则上，所用的项目都是“资金工程”，衡量成功与否的关键是欧元！

PROCESS：您能举一个成功解决瓶颈问题的实例吗？

Sick-Sonntag：在一套有50年历史的老式流程设备中安装了5台蒸馏塔。50年来产品已经发生了变化，同时人们也希望把产量提高10%。我们在调查分析时发现设备资料中注明的管道直径为400mm，而实际中使用的只有250mm。生产过程中气体的泄漏和损失也比预想中的要严重。在投资50 000欧元之后，对流程设备的管道按照流程工艺的需要进行匹配，结果，生产能力提高了40%。一般来讲，企业的管理越好，解决薄弱环节所带来的收益也就越小；反之亦然。若流程设备有规律的进行了维护保养，与现代的技术水平保持一致，就必须在薄弱环节的分析中采取多种多样费时费力的措施和手段，准确的计算，并使用复杂的模拟工具。