【文章编号】１００４—７３４４（２０１３）０６—０２５５—０２ 浅析化工工艺安全性的探讨 王中男 （广东政和石油化工建筑设计有限公司） 摘要：随着当前我国化学产业的迅速发展，对化学工艺的设计提出了严格的要求，同时为了保证生产安全，对化工装置的安全 性评价也是很重要的。本文从化学工艺的设计、化学装置工艺物料、工艺路线安全的状况、化工装置安全评价等方面对该问题进行了 分析和阐述。 关键词：化工；安全性 １化工工艺的设计分类 （１）概念的设计。概念的设计是属于抽象假象的设计，是根据拟建的 规模生产装置而进行，概念的设计通常是在中试之前进行设计，其最主 要的目的是检查工艺条件以及生产的路线是不是合理，最终确定数据和 补充内容以及在必要时确定中试的规模和中试的目的。 （２）中试的设计。中试内容以及任务是检验小试后确定工艺的路线 与条件：试制产品的使用功能：验收系统连续运转的可靠性能：获取所需 的工艺及数据。 考察放大大致应与检验校正放大模型；考核杂质的积累的影响：以 上内容和业务在检验时可是以全部也可以是部分，具体视情况而定的。 （３）基础的设计。基础的设计是整个开发阶段最终研究的成果，其目 的就是提供生产装置的各方面的技术要点。 （４）初步的设计。初步的设计是工程设计第一阶段，它的成果就是初 步的对设计进行说明以及对整个项目有一个总的概算。依据基础的设计 与批准的设计任务书、厂址的选择报告，在技术上与经济上对整个工程 作了总体的研究以及计算初步建设方案设计的结果应该可以满足审查 与施工，材料及设备的订货。还有项耳的招标等等，并且也能提供建厂的 投资依据。 （５）施工图纸的设计。施工图纸的设计就是根据上级部门对设计的 初步审批意见，把初步设计原则和方案，根据建筑的要求，用图纸及文字 的方式进行招工艺及设备的组成部分的各尺寸。布置与重要的施工方法 进行具体化，明确化 并且解决初步设计阶段需要解决的各项问题。 一类的危险通常是由化工的装置在生产过程特点决定的，在生产的 产品及生产的工艺确定以后，通常来说是没办法改变的。各种事故的预 防措施根本上就是为防止一类危险转化为二类危险为目的的，生产工艺 及设备定性的安全评价从下面和方面进行的： （１）设备的安全性，通常在反应过程里，生产所需的物料运输、干燥、 熔融、蒸发、蒸馏、冷却、冷凝、冷冻、过滤、筛分、粉碎、混合等等每个工序 组成了装置的操作部分。容器内不单单有化学的反映，也有流体的流动、 传热、传质等等物理的过程，这些过程有着相当复杂的相互影响，因此反 应器是装置的核心，反应的过程选择，对装置安全有很凌晨非常重要的 影响。 在连续生产过程中，具有稳定的生产操作、浩大的生产能力以及良 好的安全性，所以说整个化工过程中安全占有主导的地位。但是不是每 个问题都一样的，具体的问题还是要具体的分析，间歇工艺的过程就相 对简单，操作的弹性很大，设计的时候可采用相对不够详细或精确度相 对较低数据，所需的开发与设计的周期很短，装置通用性较强等系列的 优点 在安全病假的过程，不可以仅仅对他判断为落后的工艺对于产量 少、产品需求具备了很强的季节性、生命的周期短的精细化工的产品、反 应速度属于极慢的过程，使用间歇工艺是好的选择，而且有的时候，间歇 工艺有可能是符合安全生产的唯一选择。 （２）反应路线安全性 每一种反应通常有很多条工艺路线。需要重视 的是选用何种路线能消除或者尽量减少危险物质的量。尽可能采用无害 的、危险性很低的物料进行取代；尽可能缓和过秤条件下的苛刻度，如果 选用催化剂或者更好催化剂，稀释危险性物料达到缓解反应剧烈的程 ２化工装置的安全性现状 度；尽可能选用新的设备、新的技术，取消或者缩小中间的贮罐达到减少 化工生产所使用的原料、中间体、半成品以及产品多具有易燃易爆 危险介质的藏量：尽可能减少废料，生产过程采用原料、助剂等等是不是 和腐蚀性特征。化学品的事故产生的后果具有瞬间性、灾难性和大规模 可以进行回收及循环重新利用，尽力做到物尽其用，减少污染。 的特点，化工的生产或者储备装置的安装配置也潜在重大事故源的危 （３）防护装置安全性。装置进行反应操作时，常常会出现偏离正常运 险，这种现象引起了全社会高度的重视，我国制定了规定的法律针对生 转的状态出现各象，比如超温、超压的现象。因此在安全的角度来考虑： 产和储存具危险性的化学品建设项目要求以及其安全评价都的明确的 必须安装压力控制装置，比如排泄管、放泄阀、防爆板、安全阀、通风管等 规定。 来直接影响安全的系数。 针对潜在危险性，内外都针对化工装置会导致的火灾、毒性、爆炸等 稳定装置，如果反应的控制剂注入到装置、冷却的装置；如果报警的 方面都定量评价做了非常多的的研究。因为化工装置导致的事故风险上 装置与此联控制装置的存在与否会对生产过程的危险性系数产生影响。 有了明确的级别，评价的方法已得到很大的肯定和应用，在事故预防上 另外还有许多的废物及泄漏物。这些都是有一定危险性的，所以必 起了极好作用。 须进行安全的处理，常常需使用设备、排水器、防空管以及废气、废液处 化工装置安全隐患通常是在生产工在流程及设备中。如没有对装置 理等设备。 内的物料理化性质作充足的了解、不了解工艺过程及生产设备肯的固有 的危险性的辨识，及脱离控制系统可操作性及可靠性理论分析等等，危 ４危险的识别和控制 危险的因素可以讲是生产过程中会有可能发生的事故及隐患，具体 险性的在定量评估时必然会产生失真。所以。在实际应用过程中定性安 点来说就是在生产过程存在的可能导致事故及损失不安全的条件 危险 全评价比定量安全评价更为重要 的识别及控制，是专门针对项目生产工艺的全部过程、包括配套设施生 ３化工装置定性安全评价的内容及危险性 产过程、设施使用和设臆产出的物质、主要设进行解剖和分析，慢慢摸清 可分为一类危险及第二类继险，一类危险是指由系统或者设备内部 危险的因素及有害因素产生的是哪种方式、种类、位置及产生原因，尽力 的物料及生产的工艺决定的潜在火灾、中毒、爆炸以及灼伤等等的危险。 防止选取不安全路线，尽力避免使用危险的物质、工艺及设计。如果是必 例如在加工和贮存的环节里 那些易燃易爆、腐蚀性、有毒有害的物质的 须使用，也能从设计与工艺上进行考虑，采取合适的安全防护措施。如若 设备与系统就可以定义为火源、高温或者高压的设备，错误的操作容易 保证设计安全，需注意以下几个方面： 引起危险系及或设备等等 但在一般的情况之下，一类危险不会对产生 （１）工艺的物料。物质的危险辩识应该从其理化的性质及稳定性，还 直接的危害。二类危险是指一类作为首先失控时弓ｌ起的后果，它直接对 有反应的活性、燃烧爆炸的特性、毒性及健康危害等等方面都进行了分 人的 身、设备以及建筑物、构筑物产生了安全危害。 【文章编号】１００４—７３４４（２０１３）０６—０２５６—０２ Ｗｉｎｃｃ 趋势控件在连铸机 ＨＭＩ系统中的应用 张申 梅康元 陈旭 陈国防 （中国重型机械研究院股份公司自动化研究所陕西西安７１００３２） 摘要：为了使生产过程更加直观，操作更加简单，对生产中的过程数据监控更加全面，我们必须更好的运用计算机技术。使用西 门子Ｗｉ ＣＣ，便可以轻松实现以上要求。通过对西门子Ｗｉｎｃｃ在线趋势控件的组态和操作，就能对现场接入ＰＬＣ的各种过程量信号进 行完整的记录并且生成时实、历史曲线，完成对生产过程的监控。这样不但保证了设备的运行状态，还能根据所得曲线对设备或工艺 进行调整从而提高生产效率。 关键词：过程数据；在线趋势控件；时实、历史曲线 ｌ引言 随着科学技术的进步，自动化过程控制发生了巨大的变革。为了改 进工艺，提高工作效率，工业自动化领域越来越多的使用人机界面。在 “泰山钢铁不锈钢板坯连铸机组”的项目，我们就运用了西门子的 ＷｉｎＣＣＶ６．２，ＷｉｎＣＣ（Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｃ０ｎｔｒｏｌ Ｃｅｎｔｅｒ）是西门子公司提供的基于 却，使其完全凝固。每个段各带１个驱动辊拉坯和上引锭杆。因此，其电 流过程值的趋势输出就能够有以下作用：观察每段电机负载是否达到平 衡、查看拉坯力是否均匀、在出现装置跳闸、拉速波动等情况时对起因进 行分析等。 此机组共有ｌ２个扇形段，需要对内、外弧共２４个过程值在趋势控 件中进行组态。在一个趋势控件中理论上可以添加上百条的趋势曲线， 考虑到更新速度还是将这些过程值分成两组，内弧与外弧。这样，在单个 的控件中对１２条曲线进行组态。 打开图形编辑器，在它的“对象调色板”上，选择“控件”选项卡上的 ｗｉｎＣＣ Ｏｎｌｉｎｅ Ｔｒｅｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ。将在线趋势控件插入图形编辑器的画面中， 通过调整大小来确定需要显示的尺寸。右键“组态对话框”。如图１所示， 因为我们要对１２个段的电流值进行显示，根据控件提供的功能，既可以 交替显示趋势也可以在共同的坐标下显示。对于这次观察的１２个电流 值互相之间有参考性，故将他们放在同样的坐标下进行观察更合理。在 控件的功能卡中勾选公共ｘ轴。Ｘ轴的坐标为时间，控件所形成的趋势 就是根据时间的推进从而将电流值变成曲线，而Ｙ轴为各个段的电流 值，为了更明显的区分开这１２条曲线，我们还要用不同的颜色来代表不 同的扇形段。 点选选项卡“曲线”的标签，我们先要将这ｌ２条曲线添加进控件，通 过“＋”、“一”把“第ｎ段内弧电流’’添加进趋势栏中，再使用向上向下的按 键顺序排列，在数据源的选项中对“内弧电流’傲据的来源进行定义。“在 线变量”指的是ＨＭＩ系统里变量管理器内建立的变量，“归档变量”则是 指使用归档向导创建过程值。此处通过选择按钮使用“归档变量”。“内弧 ｗｉ ｄ０ 操作系统的强大的ＨＭＩ／ＳＣＡＤＡ应用软件系统，用于实现 ＳＩＭＡＴＩＣＰＣＳ７过程控制系统的可视化组件，也适用于西门子和其他制造 商的各种可视化和监视系统。 在整个工程中，有大量的数据需要记录、分析和处理，因此要把这些 过程值归档。需要归档的过程值在ＷｉｎＣＣ的归档系统中进行编译和处 理，最终在运行的数据库中保存。归档数据的输出方式是多样的，可将所 归档的过程值作为草案打印输出，也可以在运行系统中以表格或者趋势 的形式输出。对于操作人员来说，这些过程值通过‘在线趋势”的方式观 察起来就会更快速更直观，有利于排查问题，调整生产，提高效率和产 能。 ２在线趋势控件的组态 这个项目是一套一机一流的板坯连铸生产线，整套设备包括了平台 区域Ｏｃ、中包）、主机区、结晶器、弯曲段、扇形段、切割区和出坯区。在它 的ＨＭＩ系统中，我们把大包、中包的温度、重量，二冷水的温度、流量、压 力，扇形段内弧电流等重要的过程值归档。利用ＷｉｎＣＣ系统中“在线趋 势”的控件就能以图形的形式将这些过程值进行监控和分析了。 例如，在扇形段区域，ＨＭＩ系统需要监控内、外弧的电流数据，这些 过程值十分重要。扇形段用于对铸坯进行支撑导向，并对铸坯进一步冷 析及辩识 （２）工艺的路线。每种反应通常都有会有很几条工艺路线进行选择。 需要考虑的是选用哪条路线史才可以消除或者大大减少危险物质的量。 （３）化学的反应装置。化学的反应是产品生产整个生产线的核心，通 常通过反应才可以得到所需要产物，同时反应也会带来许多的危险性的 因素，在反应器的设计及选型之前，通常要认识到可能会发生的严重事 故会是什么，反应器中哪些因素会导致失控的反应，搅拌器会有什么的 何影响等等。化学反应种类非常多，反应速度快时、放热量大或者因为设 ５结语 计上的原因让反应器稳定操作区域变得很小之时，反应器的控制方案设 针对现阶段我国化工园区特点以及现有和监管能力滞后的现实，所 计成为非常复杂的问题。由于缺少物质反应或者分解的速度以及热效的 以应设立专门专业的安全监管及危机管理部，建立完善的区域性安全监 应数据，当失控反应发生时，如何降低反应速度、将反应停止、或者放空， 管模式，组建一个以政府主导、社会中介机构、企业一体综合的管理体 需要的时候怎么样迅速的使反应物不与反应或进行处理，都是潜在的危 系。最大限度地把风险控制在可以接受的范围。建设全过程、全方位、空 险因素。化学反应在特定的条件之下是定的，除非出现：冷却的效果变得 间立体的安全生产的系统，能有效的提高安全生产水平。 差或者过量的加热，搅拌使之能力失效，反应物过量．反应物加入顺序不 全和可靠，在运行的过程中，在温度和压力的波动，仍然需要保持严密不 漏，如果某种原因导致容器产生了超压，那么通常情况来说容器就有可 能会因为过度塑性导致变形遭到破坏，造成事故，于是为防止这种情况 发生，通常容器上会装有安全压力释放装置。 （４）管道以及阀门。管道输送物料通常常会有易燃、易爆、腐蚀和毒 性，阀门是介质流通及压力系统的设旃，它主要功能是用来调节介质的 流量或压力。 当，反应器外部火灾，传热介质漏入容器等，就可能发生失控现象。设计 参考文献 之时应该确保温度控制在预定的范围内，避免反应会失控。从安全角度 ［１］孟令玲，孙力，赵涛，等．基于隶属函数的化工设计危险性评估研究 讲，设备不但需要有足够的结构的强度，防止其爆裂，并且还要求密封必 【Ａ］．２００９中国过程系统工程年会暨中国ｒｕｅｓ年会论文集【ｃ］．２００９． 须是良好。必须要有足够的严密性，防止泄露，因为大量介质泄露将引起 火灾或者是中毒，酿成巨祸。对于高压密封型的结构要求，首先必须是安