化工企业危险工艺自动控制应用

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摘要 化工生产企业属于危险性较大的行业，化工生产企业中涉及危险化工工艺的生产装置通常具有较大的潜在危险性，因此，开展危险工艺辨识、落实危险工艺生产装置安全措施、强化日常管理，对于改善整个化工行业的本质安全性具有极为重要的现实意义。本文就化工企业危险工艺自动控制的应用进行探讨。

关键词 化工生产；工艺；自动控制

中图分类号TH16 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）35-0148-01

1 危险化工工艺改造现状

化工生产企业属于危险性较大的行业，化工生产企业中涉及危险化工工艺的生产装置通常具有较大的潜在危险性，因此，开展危险工艺辨识、落实危险工艺生产装置安全措施、强化日常管理，对于改善整个化工行业的本质安全性具有极为重要的现实意义。如今我国一些企业通过在涉及强放热反应的生产装置配备自动报警、连锁等安全设施后，大大提高了这些生产单元的安全可靠性，参与推动危险工艺自动化改造工作的工程技术人员和安全管理人员也注意到，由于目前还没有出台有关涉及危险工艺生产装置自动化控制的国家标准或行业标准，推行过程中遇到了一些在技术上有争议的问题，因此，危险工艺改造的范围及具体做法还应当进行调整、充实和完善。

2 危险工艺范畴

2.1生产装置

涉及硝化、氯化、氟化、氨化、磺化、加氢、重氮化、氧化、过氧化、裂解、聚合等危险工艺的生产装置。

2.2储存设施

涉及剧毒、易燃易爆化学品的储罐区、库区；构成重大危险源的液化气体、剧毒液体等重点储罐。

3 工艺危险特点

1）高温、高压使可燃气体爆炸极限扩宽，气体物料一旦过氧（亦称透氧），极易在设备和管道内发生爆炸；

2）高温、高压气体物料从设备管线泄漏时会迅速膨胀与空气混合形成爆炸性混合物，遇到明火或因高流速物料与裂（喷）口处摩擦产生静电火花引起着火和空间爆炸；

3）气体压缩机等转动设备在高温下运行会使油挥发裂解，在附近管道内造成积炭，可导致积炭燃烧或爆炸；

4）高温、高压可加速设备金属材料发生蠕变、改变金相组织，还会加剧氢气、氮气对钢材的氢蚀及渗氮，加剧设备的疲劳腐蚀，使其机械强度减弱，引发物理爆炸；

5）液氨大规模事故性泄漏会形成低温云团引起大范围人群中毒，遇明火还会发生空间爆炸。

4 常用的自动化控制方式

4.1自动控制和安全联锁的作用

化工生产过程中高温、高压、易燃、易爆、易中毒、有腐蚀性、有刺激性等危险危害因素是固有的。自动化操作不仅能严格控制工艺参数、避免手动操作的不安全隐患还能降低劳动强度、改善作业环境，而且能更好的实现高产、优质、长周期的安全运行。

4.2常用的自动控制及安全联锁方式

对高危作业的化工装置最基本的安全要求应当是实行温度、压力、流量、液位超高（低）自动报警、联锁停车，最终实现工艺过程自动化控制。目前，常用的工艺过程自动化控制及安全联锁主要有：

1）分布式工业控制计算机系统。分布式工业控制计算机系统简称DCS，也叫做分散控制系统。DCS是采用网络通讯技术，将分布在现场的控制点、采集点与操作中心连接起来，共同实现分散控制集中管理的系统；

2）可编程序控制器，简称PLC。应用领域主要是逻辑控制，顺序控制，取代继电器的作用，也可以用于小规模的过程控制；

3）现场总线控制系统，简称FCS。FCS是基于现场总线的开放型的自动化系统，广泛应用于各个控制领域，被认为是工业控制发展的必然趋势。尤其本质安全型总线，更加适合直接安装于石油、化工等危险防爆场所，减少系统发生危险的可能性；

4）各种总线结构的工业控制机，简OEM。总线结构的工业控制机的配置灵活，扩展使用方便，适应性强，便于集中控制。

5 危险工艺自动控制改造措施

5.1对危险工艺单元进行定性和定量分析

化工生产装置自动控制是一个较为复杂的技术问题，较全面地掌握系统的工艺特征特别是热力学数据、动力学参数是开展自动控制方案设计的基础，对于一个涉及强放热反应的危险工艺单元，必须掌握其反应放热量，在缺乏动力学参数的情况下，至少应参照类似的反应体系，借助能量衡算建立一个简化的动力学模型，进而，找出一个安全可操作域，只有这样，自动控制方案才会有可行性和可信度;对于一些在异常情况下可能发生爆炸的生产装置，应针对工艺过程的潜在危险性，尽可能找出温度、压力等敏感性工艺参数的监控方案。

5.2对相邻生产单元的工艺、设备及人员情况进行综合分析

危险工艺单元采用DCS后，相邻的其他单元怎么办?许多企业都会遇到这一问题，在可能情况下，宜对整个生产车间布局进行适当调整，将危险工艺单元布置在厂房的边缘处，使其相对集中，在此基础上，在与其他单元之间采取隔离措施，如在与危险工艺单元相邻处布置危险性相对较小、操作与观测频率较低的设备，以此加以缓冲，此外，还应对原有的疏散通道进行调整，避免紧急疏散时通过危险性较高的区域。

5.3调整安全操作规程和安全管理制度

采用自动控制手段后，操作人员和管理人员的关注点都发生了变化，所以，要对原有的工艺规程、安全规程、管理制度、日常安全检查表、班组安全活动内容等进行修订，使之适应新的工艺控制要求。

参考文献

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