纳米涂层的研究现状及应用技术.pdf

1、第 25卷 第 9期2009年 5月甘 肃 科 技Gansu Science and TechnologyV ol. 25 N o. 9M ay. 2009纳 米 涂 层 的 研 究 现 状 及 应 用 技 术陶 小 娟(兰 州 石 油 机 械 研 究 所 ,甘 肃 兰 州 730050)摘 要 :简 述 了 纳 米 表 面 涂 层 制 备 工 艺 的 研 究 现 状 ,分 析 了 几 种 不 同 工 艺 在 制 备 纳 米 表 面 层 中 的 应 用 情 况 。 介 绍 了纳 米 涂 层 性 能 方 面 研 究 的 新 进 展 ,并 对 纳 米 涂 层 的 应 用 范 围 和 领 域 作 了

2、 展 望 。关 键 词 :纳 米 材 料 ;纳 米 表 面 涂 层 ;涂 层 技 术 ;涂 层 性 能中 图 分 类 号 : TG174. 1现 代 涂 层 和 涂 料 技 术 的 发 展 方 向 是 要 开 发 符 合环 保 功 能 的 高 性 能 涂 层 和 涂 料 。 开 发 纳 米 涂 层 材 料和 涂 层 技 术 即 解 决 了 延 长 材 料 寿 命 和 节 约 大 量 资 金问 题 ,同 时 也 符 合 环 保 要 求 。 通 过 表 面 涂 覆 或 表 面改 性 ,改 变 固 体 表 面 的 形 态 、 化 学 成 分 、 组 织 结 构 ,可使 基 体 的 局 部 或 整 个

3、 表 面 的 物 理 和 化 学 性 能 得 到 提高 ,并 赋 予 基 体 表 面 新 的 力 学 、 光 学 、 电 磁 学 、 热 学 和物 理 化 学 方 面 的 功 能 ,如 提 高 耐 磨 性 或 耐 腐 蚀 性 ;改善 表 面 的 传 热 性 、 导 电 性 、 电 磁 屏 蔽 性 、 反 光 性 等 ,提高 或 降 低 表 面 的 摩 擦 系 数 1 。 材 料 中 某 个 相 的 某一 几 何 尺 寸 (颗 粒 度 、 直 径 、 膜 厚 、 晶 粒 度 )为 纳 米 级时 ,材 料 的 特 性 往 往 会 发 生 一 定 的 突 变 2 。 由 于 表面 效 应 、 小 尺

4、 寸 效 应 和 量 子 效 应 的 影 响 ,纳 米 材 料 在物 理 性 能 、 力 学 性 能 等 方 面 都 出 现 不 同 于 宏 观 物 质的 许 多 特 性 ,表 现 为 高 强 高 韧 、 高 比 热 、 高 热 膨 胀 率 、高 电 导 率 、 导 磁 性 、 高 特 征 频 谱 吸 波 性 等 ,成 为 新 世纪 科 技 发 展 前 沿 的 重 要 研 究 领 域 3 。 可 以 预 见 ,将纳 米 材 料 与 表 面 涂 层 技 术 相 结 合 ,制 备 含 有 纳 米 粉体 的 表 面 复 合 涂 层 ,可 以 提 高 表 面 技 术 的 改 性 效 果 。1 纳 米

5、涂 层 工 艺 研 究纳 米 涂 层 的 制 造 方 法 主 要 包 括 气 相 沉 积 、 各 类喷 涂 (含 常 温 喷 涂 、 火 焰 喷 涂 和 等 离 子 喷 涂 等 )、 镀覆 (含 电 镀 和 化 学 镀 ) 等 多 种 方 法 。 总 的 说 来 ,利 用现 有 的 涂 层 技 术 ,根 据 所 要 求 的 性 能 ,添 加 适 当 的 纳米 材 料 ,并 对 涂 层 工 艺 作 相 应 调 整 ,可 以 获 得 所 需 的纳 米 涂 层 。1. 1 气 相 沉 积采 用 化 学 或 物 理 气 相 沉 积 法 可 以 在 基 体 表 面 上形 成 纳 米 薄 膜 或 得 到

6、纳 米 涂 层 。 韩 修 训 等 人 采 用 室温 下 磁 过 滤 沉 积 法 ,在 不 锈 钢 基 体 表 面 上 沉 积 TiN纳 米 涂 层 4 ,这 种 涂 层 与 采 用 直 流 磁 控 溅 射 法 在400 时 制 备 的 TiN涂 层 相 比 ,更 加 致 密 ,表 面 平 滑 ,耐 磨 性 较 好 。 张 溪 文 等 人 利 用 普 通 低 压 化 学 气 相 沉积 技 术 在 玻 璃 衬 底 上 制 备 了 大 面 积 的 纳 米 硅 薄膜 5 ,经 进 一 步 的 研 究 表 明 ,成 膜 温 度 对 薄 膜 微 结构 有 很 大 影 响 ,衬 底 温 度 的 提 高 促

7、 进 了 薄 膜 晶 态 率的 提 高 和 Si晶 粒 的 长 大 。1. 2 纳 米 喷 涂热 喷 涂 方 法 制 备 纳 米 结 构 涂 层 的 主 要 优 点 是 工艺 简 单 ,涂 层 和 基 体 选 择 范 围 大 ,涂 层 厚 度 变 化 范 围大 ,沉 积 率 高 ,容 易 形 成 复 合 涂 层 等 。 将 纳 米 粉 末 用于 热 喷 涂 ,需 要 解 决 两 个 问 题 :一 是 纳 米 粉 末 质 量 太小 ,比 表 面 积 大 ,在 输 送 过 程 中 容 易 导 致 管 道 堵 塞 ,且 因 动 量 小 无 法 在 基 体 表 面 沉 积 成 致 密 涂 层 ,直 接

8、喷 涂 困 难 ;二 是 在 喷 涂 过 程 中 必 须 保 证 纳 米 颗 粒 不发 生 烧 结 ,在 最 终 的 涂 层 中 保 持 纳 米 晶 结 构 。 采 用各 种 方 法 将 分 散 的 纳 米 粒 子 组 装 起 来 ,可 以 提 高 喷涂 粉 末 单 体 的 质 量 7 。 为 了 在 涂 层 中 保 持 纳 米 晶结 构 ,一 般 采 用 高 速 喷 涂 工 艺 ,如 等 离 子 喷 涂 和 高 速火 焰 热 喷 涂 等 。 研 究 表 明 ,快 速 的 加 热 和 短 时 间 的停 留 是 抑 制 颗 粒 长 大 和 原 始 扩 散 的 主 要 条 件 8 。等 离 子 喷

9、 涂 的 工 作 温 度 虽 然 较 高 ,但 冷 速 极 快 ( 106 107K/ s) ,粉 末 颗 粒 在 火 焰 中 的 停 留 时 间 短 ( 310 s) ,在 这 种 工 艺 条 件 下 ,原 子 来 不 及 扩 散 , 纳 米颗 粒 来 不 及 长 大 , 因 此 可 以 在 涂 层 中 形 成 纳 米晶 9 。1. 3 纳 米 涂 装近 年 来 ,将 纳 米 颗 粒 用 于 涂 料 改 性 的 研 究 取 得了 很 大 的 进 展 。 在 普 通 的 涂 料 中 ,添 加 适 当 的 纳 米颗 粒 ,可 以 大 幅 度 提 高 涂 料 的 悬 浮 稳 定 性 、 耐 水 洗

10、性 、 附 着 力 、 光 洁 度 、 抗 老 化 性 等 ,并 可 同 时 得 到 一 些特 殊 性 能 如 光 催 光 、 吸 收 电 磁 波 、 防 静 电 等 。纳 米 涂 装 的 工 艺 研 究 主 要 集 中 在 研 究 特 定 的 纳米 颗 粒 所 具 有 的 光 、 电 、 磁 及 表 面 物 理 化 学 性 能 。 研究 表 明 ,纳 米 TiO2对 紫 外 线 具 有 良 好 的 吸 收 和 散 射性 能 10 ,将 纳 米 TiO2加 入 到 普 通 涂 料 中 ,可 以 提 高其 抗 老 化 性 能 。 锐 钛 型 TiO2在 光 照 条 件 下 ,具 有 极强 的 氧

11、 化 性 能 ,可 以 将 空 气 中 的 有 机 物 如 NOx、 SO2等 氧 化 成 相 应 的 酸 11 ,因 此 将 添 加 了 这 种 纳 米 TiO2的 光 催 化 涂 料 涂 覆 在 窗 玻 璃 、 公 路 栏 杆 等 表 面 上 ,可以 实 现 自 洁 净 的 效 果 12 。 纳 米 颗 粒 尺 寸 小 于 红 外线 和 雷 达 波 长 ,且 具 有 巨 大 的 比 表 面 积 ,因 而 具 有 极好 的 吸 波 特 性 ,纳 米 SiC, Co, N i等 制 成 的 宽 频 微 波吸 收 涂 层 ,对 50MHz 50GHz内 的 电 磁 波 具 有 良 好的 吸 收

12、性 能 。 将 纳 米 TiO2 , SnO2 , Cr2 O3 等 与 树 脂 复合 可 以 制 得 颜 色 多 样 的 防 静 电 涂 料 ,且 其 防 静 电 性能 优 于 常 规 的 碳 黑 防 静 电 涂 料 13 。1. 4 纳 米 电 刷 镀电 刷 镀 是 一 种 在 常 温 和 无 镀 槽 条 件 下 ,向 工 件表 面 快 速 电 沉 积 金 属 ,达 到 恢 复 工 件 被 磨 损 的 尺 寸 、强 化 防 护 材 料 表 面 、 延 长 零 件 使 用 寿 命 的 新 技 术 。将 纳 米 颗 粒 分 散 在 镀 液 中 使 之 与 金 属 离 子 共 沉 积 在基 体

13、表 面 上 可 以 形 成 纳 米 复 合 镀 层 。 由 于 纳 米 粒 子具 有 优 异 的 力 学 性 能 ,使 得 复 合 镀 层 具 有 很 好 的 耐磨 和 耐 腐 蚀 性 能 14, 15 。 纳 米 粉 末 在 电 刷 镀 液 中 的稳 定 悬 浮 是 实 现 纳 米 电 刷 镀 的 关 键 。 在 电 刷 镀 液 中加 入 合 适 的 表 面 活 性 剂 ,利 用 其 润 湿 和 分 散 作 用 对纳 米 粉 体 表 面 进 行 改 性 ,使 之 与 镀 液 形 成 稳 定 的 悬浮 液 。 通 过 对 不 同 种 类 表 面 活 性 剂 对 TiO2纳 米 颗粒 润 湿 性

14、 的 影 响 的 研 究 16 ,发 现 非 极 性 表 面 活 性 剂对 降 低 TiO2纳 米 颗 粒 表 面 能 的 作 用 最 大 。 另 外 ,镀液 pH值 对 活 性 剂 的 润 滑 效 果 有 很 大 影 响 ,对 于 阴离 子 表 面 活 性 剂 和 非 极 性 表 面 活 性 剂 ,镀 液 的 最 佳pH值 为 4. 4 5. 5,而 加 入 阳 离 子 表 面 活 性 剂 的 镀液 的 最 佳 pH 值 则 高 于 5. 5 17 。 采 用 PMAA2NH4作 为 表 面 活 性 剂 对 SiC纳 米 粉 末 进 行 润 湿 时 18 ,水悬 浮 液 的 pH值 在 5

15、6和 8 9时 最 为 稳 定 。1. 5 纳 米 化 学 镀与 普 通 复 合 镀 层 相 比 ,纳 米 化 学 镀 所 得 到 的 镀层 不 仅 耐 磨 性 好 ,耐 腐 蚀 性 也 很 强 。 经 研 究 表 明 ,镀液 温 度 是 影 响 酸 性 化 学 镀 沉 积 速 率 的 重 要 因 素 之一 ,当 温 度 低 于 65 时 ,镀 层 增 重 很 慢 ;随 温 度 升 高镀 层 增 重 加 快 ,但 温 度 过 高 会 引 起 镀 液 的 分 解 和 纳米 颗 粒 的 团 聚 ,理 想 的 施 镀 温 度 为 85 95 19 。 随着 施 镀 时 间 增 加 ,镀 层 先 增

16、重 而 后 变 化 不 大 。 纳 米颗 粒 的 用 量 也 是 影 响 复 合 镀 的 重 要 因 素 之 一 。 适 量的 颗 粒 ,有 利 于 共 沉 积 ;含 量 过 高 ,微 粒 聚 集 倾 向 大 ,反 而 阻 碍 共 沉 积 。1. 6 电 沉 积电 沉 积 也 是 制 备 纳 米 涂 层 的 有 效 方 法 。 电 沉 积法 因 其 沉 积 层 致 密 ,合 金 成 分 易 于 控 制 ,设 备 简 单 、投 资 少 而 备 受 关 注 。 近 年 来 发 展 的 喷 射 电 沉 积 和 脉冲 电 沉 积 法 都 得 到 了 很 好 的 应 用 20 。 文 献 21 采用 电

17、 沉 积 方 法 制 备 镍 /碳 纳 米 管 复 合 镀 层 ,研 究 了 镀液 中 碳 纳 米 管 的 悬 浮 量 、 镀 液 温 度 、 pH值 、 阴 极 电 流密 度 及 搅 拌 速 度 对 镀 层 碳 纳 米 管 含 量 的 影 响 。 当 碳纳 米 管 在 镀 液 中 的 悬 浮 量 为 1. 2g/ L时 ,其 共 沉 积量 最 大 ,碳 纳 米 管 的 悬 浮 量 过 大 ,将 产 生 团 聚 现 象 ,反 而 不 利 于 其 沉 积 在 阴 极 表 面 。 阴 极 电 流 密 度 在3. 0A /dm2 时 ,最 有 利 于 碳 纳 米 管 与 镍 金 属 共 沉 积 ,电

18、 流 密 度 增 大 ,阴 极 对 吸 附 着 正 离 子 的 碳 纳 米 管 的静 电 引 力 增 强 ,碳 纳 米 管 的 沉 积 量 增 加 ,但 是 当 电 流密 度 过 大 时 ,阴 极 的 沉 积 物 主 要 为 镍 ,碳 纳 米 管 的 相对 量 反 而 下 降 。 而 镀 液 的 温 度 和 pH值 对 碳 纳 米 管的 共 沉 积 量 的 影 响 相 对 较 小 。2 纳 米 涂 层 性 能 的 研 究2. 1 超 硬 耐 磨增 加 材 料 表 面 的 硬 度 和 耐 磨 性 是 涂 层 性 能 的 主要 研 究 领 域 之 一 。 研 究 表 明 ,在 纳 米 电 刷 镀

19、中 ,纳 米硬 颗 粒 作 为 第 二 相 粒 子 分 散 在 镀 层 中 ,形 成 了 具 有更 高 显 微 硬 度 的 超 高 分 散 的 镀 层 结 构 ;硬 度 提 高 ,镀层 抗 犁 削 的 能 力 提 高 ,抗 磨 损 的 能 力 提 高 ,与 此 同时 ,纳 米 A l2 O3 颗 粒 呈 表 面 较 为 平 滑 的 米 粒 形 ,在 摩擦 接 触 表 面 起 “ 微 滚 针 ” 的 作 用 ,有 利 于 降 低 摩 擦 系数 和 提 高 耐 磨 性 。 在 滑 动 摩 擦 中 ,硬 粒 子 承 受 载 荷 。因 而 其 加 入 量 越 大 ,复 合 镀 层 的 耐 磨 性 越

20、高 22 。 采用 电 沉 积 法 ,将 碳 纳 米 管 作 为 增 加 相 制 备 的 镍 基 复合 镀 层 ,具 有 优 良 的 耐 磨 和 减 摩 性 能 。 由 于 碳 纳 米管 以 网 络 和 缠 绕 的 形 态 分 布 于 复 合 镀 层 基 体 中 ,碳纳 米 管 的 超 强 韧 性 和 自 润 滑 性 使 复 合 镀 层 在 摩 擦 磨损 过 程 中 降 低 摩 擦 系 数 和 磨 损 量 23 。2. 2 耐 腐 蚀在 工 业 生 产 和 实 际 的 应 用 中 ,不 可 避 免 的 会 受到 所 处 环 境 的 影 响 而 产 生 各 种 各 样 的 腐 蚀 ,最 终 影响

21、 设 备 使 用 的 可 靠 性 或 导 致 过 早 的 失 效 或 破 坏 。 因此 如 何 尽 快 解 决 某 些 零 部 件 的 腐 蚀 问 题 ,并 尽 快 实现 工 业 化 应 用 就 显 得 越 来 越 重 要 。 纳 米 材 料 由 于 其结 构 的 特 殊 性 ,具 有 一 般 材 料 难 以 获 得 的 优 异 性 能 ,因 而 可 以 显 著 提 高 其 在 各 种 腐 蚀 介 质 中 的 耐 腐 蚀 能力 24, 25 。 马 美 华 等 人 在 A3 表 面 制 备 了 N i2 P2 Zn387 甘 肃 科 技 第 25卷( PO4 ) 2 , N i2 P2 ZnS

22、nO3 , N i2 P2 ZnSnO3 纳 米 化 学 镀 复合 镀 层 。 这 种 复 合 镀 层 耐 盐 水 、 H2 S气 体 的 腐 蚀 性能 不 仅 优 于 磷 化 膜 ,甚 至 优 于 N i2 P镀 层 ,纳 米 微 粒的 存 在 改 变 了 N i2 P镀 层 的 形 貌 ,不 仅 使 表 面 致 密化 ,也 使 复 合 镀 层 的 表 面 自 由 能 降 低 ,因 而 增 加 了 其耐 腐 蚀 性 能 19 。 无 论 是 在 20 %的 氢 氧 化 钠 或315%的 氯 化 钠 溶 液 中 ,添 加 了 碳 纳 米 管 的 镍 基 复 合镀 层 的 抗 腐 蚀 性 都 远

23、 比 单 纯 的 镍 镀 层 高 26 。 这 是因 为 复 合 镀 层 中 的 碳 纳 米 管 均 匀 分 布 于 镀 层 的 晶 粒和 晶 界 之 间 ,由 于 碳 纳 米 管 的 纳 米 尺 寸 ,可 以 减 少 镀层 的 孔 隙 尺 寸 ,增 加 镀 层 致 密 度 ,使 腐 蚀 液 难 于 浸 润镀 层 内 的 微 孔 ;同 时 由 于 碳 纳 米 管 的 化 学 活 性 很 低 ,可 以 耐 酸 碱 盐 的 腐 蚀 ,它 缠 绕 覆 盖 于 晶 粒 表 面 ,可 以把 腐 蚀 介 质 和 晶 粒 隔 离 ,提 高 整 个 镀 层 的 耐 腐 蚀 性能 27 。2. 3 耐 高 温

24、热 稳 定 性文 献 26 研 究 了 钇 稳 定 氧 化 锆 纳 米 涂 层 的 热障 性 能 ,结 果 表 明 ,该 涂 层 具 有 极 好 的 耐 热 性 和 热 障性 能 ,有 望 成 为 新 一 代 的 热 障 涂 层 。 纳 米 结 构 热 障涂 层 的 裂 纹 长 度 较 小 ,具 有 较 高 的 结 合 强 度 和 断 裂韧 性 ,涂 层 的 组 成 和 显 微 结 构 能 保 持 长 期 稳 定 22 。3 纳 米 涂 层 的 应 用 领 域 和 展 望和 传 统 涂 层 相 比 ,经 过 纳 米 复 合 的 涂 层 ,具 有 优异 的 力 学 性 能 ,如 更 低 的 孔

25、隙 率 ,更 高 的 结 合 强 度 ,更 高 的 硬 度 、 抗 氧 化 性 、 耐 腐 蚀 性 ,因 此 将 大 大 拓 宽表 面 涂 层 在 机 构 零 件 修 复 、 强 化 和 保 护 领 域 的 应 用 。除 此 之 外 ,纳 米 表 面 涂 层 还 具 有 许 多 优 异 的 物理 化 学 性 能 。 在 建 材 产 品 如 卫 生 洁 具 、 玻 璃 表 面 运用 纳 米 表 面 涂 层 ,产 生 保 洁 和 杀 菌 的 效 果 ;利 用 纳 米结 构 多 层 膜 的 巨 磁 阻 效 应 ,可 望 作 为 新 型 的 读 取 磁头 ;根 据 纳 米 涂 层 具 有 良 好 的

26、微 波 吸 收 能 力 ,在 电 视广 播 、 雷 达 技 术 及 隐 形 兵 器 方 面 将 得 到 广 泛 应 用 。在 玻 璃 表 面 上 涂 敷 的 纳 米 氧 化 钇 涂 层 ,其 反 射 热 的效 率 很 高 ,可 作 为 红 外 屏 蔽 涂 层 ,减 少 光 的 透 射 和 热传 递 ,产 生 隔 热 作 用 。 纳 米 表 面 涂 层 的 研 究 时 间 还不 长 ,许 多 问 题 还 有 待 于 深 入 研 究 和 探 讨 ,如 纳 米 颗粒 在 涂 层 介 质 中 的 分 散 技 术 及 其 稳 定 性 的 研 究 、 各类 纳 米 颗 粒 不 同 的 性 能 及 可 能

27、的 应 用 领 域 等 。 可 以相 信 ,在 纳 米 材 料 的 制 备 合 成 技 术 不 断 取 得 进 展 和基 础 理 论 日 趋 完 善 的 基 础 上 ,纳 米 表 面 涂 层 将 有 更快 的 发 展 ,应 用 将 遍 及 多 个 领 域 。参 考 文 献 : 1 徐 滨 士 ,刘 世 参 . 表 面 工 程 M . 北 京 :机 械 工 业 出 版社 , 2000. 2 滕 荣 厚 . 纳 米 级 材 料 的 内 涵 、 判 据 及 其 研 究 方 向 J .钢 铁 研 究 学 报 , 1998 , 10 (2) : 61265. 3 仁 学 佑 . 纳 米 涂 层 材 料

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30、 Technology , 1999 , 8 (2) : 2192222. 9 Ahmed I, Bergman T L. Thermal modeling of p lasmasp ray deposition of nanostructured ceram ics J . J Ther2mal Sp ray Technology , 1999 , 8 (3) : 3152322. 10 李 晓 娥 . 纳 米 TiO2紫 外 线 屏 蔽 性 能 的 研 究 J . 涂 料工 业 , 2000 (9) : 326. 11 张 梅 . 纳 米 TiO2 一 种 性 能 优 良 的 光 催 化

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32、 ) , 2002, 41 (4) : 4982500. 15 谭 俊 ,田 辉 ,高 玉 琳 ,等 . 电 刷 镀 纳 米 结 构 镀 层 的 发 展及 其 机 理 研 究 走 向 J . 中 国 表 面 工 程 , 2008, 5 (21) :15220. 16 黄 新 民 ,吴 玉 程 ,郑 玉 春 ,等 . 表 面 活 性 剂 对 复 合 镀 层TiO2纳 米 颗 粒 分 散 性 的 影 响 J . 表 面 技 术 , 1999, 26(6) : 10212. 17 郭 小 龙 ,陈 沙 鸥 ,戚 凭 .纳 米 SiC水 悬 浮 液 稳 定 性 的 研究 J . 青 岛 大 学 学 报

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34、期 陶 小 娟 :纳 米 涂 层 的 研 究 现 状 及 应 用 技 术表 1 调 合 结 果 质 检 部 实 测 值 与 在 线 调 合 目 标 值 之 间 的 误 差 情 况误 差 90号 汽 油 93号 汽 油 97号 汽 油 合 计罐 次 比 例 罐 次 比 例 罐 次 比 例 罐 次 比 例 - 0. 3, 0. 3 378 92. 87% 298 89. 5% 104 90. 43% 780 91. 23% 0. 3之 外 29 7. 13% 35 10. 5% 11 9. 57% 75 8. 77%4 系 统 应 用 效 果汽 油 在 线 调 合 系 统 结 合 近 红 外 在

35、线 分 析 仪 的 反馈 数 据 ,根 据 设 定 的 成 品 油 控 制 目 标 ,减 小 了 抗 爆 指数 和 研 究 法 辛 烷 值 的 质 量 过 剩 ,将 烯 烃 含 量 、 芳 烃 含量 等 控 制 在 要 求 的 范 围 内 ,降 低 了 成 品 油 的 生 产 成本 和 重 调 率 ,提 高 了 罐 区 操 作 的 安 全 性 。4. 1 实 现 组 份 油 调 合 体 积 的 精 确 控 制 ,保 证 调 合 操作 安 全在 比 例 控 制 阶 段 , BRC能 够 通 过 流 控 器 精 确 控制 各 组 分 的 体 积 流 量 ,忠 实 地 按 照 给 定 的 配 方 进

36、 行调 合 ;而 且 能 够 对 调 合 过 程 中 出 现 的 异 常 情 况 做 出及 时 响 应 :根 据 组 态 ,当 出 现 异 常 情 况 时 ,或 者 由BRC自 动 采 取 对 应 动 作 ,或 者 提 供 报 警 、 提 示 信 息 ,由 操 作 工 根 据 现 场 情 况 采 取 相 应 措 施 。4. 2 提 高 产 品 质 量 ,降 低 质 量 过 剩通 过 引 进 近 红 外 在 线 分 析 仪 ,可 以 实 时 测 量 组分 油 和 调 合 总 管 产 品 的 质 量 。 汽 油 在 线 调 合 过 程 中近 红 外 在 线 分 析 仪 及 时 将 产 品 和 各

37、组 份 油 的 性 质 反馈 到 BPC, BPC通 过 分 析 仪 提 供 的 数 据 ,依 据 设 定 的质 量 指 标 范 围 ,综 合 考 虑 各 组 分 油 的 成 本 、 性 质 等 信息 ,对 配 方 进 行 优 化 计 算 ,通 过 现 场 流 控 阀 、 流 量 计等 设 备 重 新 调 整 各 组 份 油 比 例 ,每 5分 钟 一 个 优 化周 期 ,直 至 一 批 调 合 结 束 。 调 合 优 化 结 果 不 但 使 调合 油 的 各 质 量 指 标 达 到 控 制 要 求 ,而 且 使 产 品 的 质量 过 剩 最 小 ,避 免 资 源 浪 费 ,大 大 降 低 了

38、 成 品 油 的 质量 过 剩 。 在 线 调 合 系 统 投 用 前 后 的 数 据 对 比 如 表 2所 示 。表 2 投 用 前 与 投 用 后 研 究 法 辛 烷 值 的 数 据 对 比时 间 90号 汽 油 93号 汽 油 97号 汽 油投 用 前 90. 82 93. 64 97. 02投 用 后 90. 4 93. 39 97. 02下 降 0. 42 0. 25 05 结 束 语汽 油 在 线 调 合 通 过 对 调 合 规 律 的 深 入 研 究 建 立正 确 的 调 合 模 型 ,并 借 助 汽 油 产 品 质 量 的 在 线 监 测和 自 动 控 制 系 统 ,实 现 汽

39、 油 调 合 的 自 动 、 在 线 运 行 ,既 能 够 保 证 调 合 过 程 的 稳 定 性 和 连 续 性 ,实 现 产 品质 量 指 标 被 严 格 控 制 的 目 的 ,又 能 够 根 据 上 游 调 合组 份 的 实 际 生 产 情 况 实 时 、 在 线 调 整 各 调 合 组 份 的比 例 ,在 满 足 产 品 质 量 要 求 的 前 提 下 ,实 现 汽 油 调 合过 程 经 济 效 益 的 最 大 化 。参 考 文 献 : 1 伍 锦 荣 . 汽 油 调 合 自 动 控 制 系 统 综 述 J . 广 石 化 科技 , 2004 (3). 2 陆 婉 珍 ,袁 洪 福 .

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