化工工艺过程安全控制技术PPT.ppt

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1、化工工艺过程安全控制技术PPT 1 5.1 化工安全装置工作原理1、旁通管（阀）。在石油化工的自动化装置中生产进料、出料、旁通管（阀）。在石油化工的自动化装置中生产进料、出料管上都设有旁通道，一是满足集控操作需要，二是最大限度地满管上都设有旁通道，一是满足集控操作需要，二是最大限度地满足安全要求；三是满足装置连续生产的需要。旁通管通足安全要求；三是满足装置连续生产的需要。旁通管通 常设置常设置在自动调节阀的上部，装置运行中当仪表自动调节阀正常使用时在自动调节阀的上部，装置运行中当仪表自动调节阀正常使用时处于常关状态。当自动调节阀失灵或检修时关闭两侧的检修阀，处于常关状态。当自动调节阀失灵或检修

2、时关闭两侧的检修阀，开启旁通阀，可以连续生产。当设备故障成反应失控时，也可以开启旁通阀，可以连续生产。当设备故障成反应失控时，也可以通过旁道管阀，导流，控制事态，降低危险性。判断旁道阀是否通过旁道管阀，导流，控制事态，降低危险性。判断旁道阀是否开关要看阀杆螺丝的长短，即螺丝长则开启，螺丝短则关闭。形开关要看阀杆螺丝的长短，即螺丝长则开启，螺丝短则关闭。形状速度要依据管道直径和流速等要素确定，通常是管径粗、流速状速度要依据管道直径和流速等要素确定，通常是管径粗、流速快，开关速度慢，防止瞬间高压。完全断料需要同时关闭主、旁快，开关速度慢，防止瞬间高压。完全断料需要同时关闭主、旁道两个阀门。道两个阀

3、门。2023/4/165 6、氮气、蒸汽吹扫系统。多数石油化工装置安装有氮气和蒸汽、氮气、蒸汽吹扫系统。多数石油化工装置安装有氮气和蒸汽吹扫系统，这些系统的管网与装置紧密相连，当生产工艺需要时，自吹扫系统，这些系统的管网与装置紧密相连，当生产工艺需要时，自动或手动开启氮气或蒸汽系统可以为生产工艺的服务；当设备抢修时动或手动开启氮气或蒸汽系统可以为生产工艺的服务；当设备抢修时可以对装置进行吹扫置换，为抢修提供安全保障；当装置发生故障或可以对装置进行吹扫置换，为抢修提供安全保障；当装置发生故障或意外事故时，可以吹扫管路，加速气化，增加流速、防止物料沉积和意外事故时，可以吹扫管路，加速气化，增加流速

4、、防止物料沉积和堵塞，可以稀释物料、降低浓度、减缓反应或加压保护物料，也可以堵塞，可以稀释物料、降低浓度、减缓反应或加压保护物料，也可以作为处置泄漏及火灾事故的稀释剂和灭火剂。作为处置泄漏及火灾事故的稀释剂和灭火剂。7、报警装置、灭火装置。温度、压力、流速等工艺参数发生异常、报警装置、灭火装置。温度、压力、流速等工艺参数发生异常时在控制室发生的报警，生产装置及附近安装的可燃气体、有毒气体时在控制室发生的报警，生产装置及附近安装的可燃气体、有毒气体浓度检测、报警装置，都是石油化工生产中重要的安全装置。为了确浓度检测、报警装置，都是石油化工生产中重要的安全装置。为了确保装置事故后能快速有效处置，许

5、多化工装置设置了水喷淋系统、泡保装置事故后能快速有效处置，许多化工装置设置了水喷淋系统、泡沫喷淋系统、高压消火栓系统和固定消防炮冷却、灭火系统，这些灭沫喷淋系统、高压消火栓系统和固定消防炮冷却、灭火系统，这些灭火设施在一定条件下会发挥重要的控制事态发展的作用。火设施在一定条件下会发挥重要的控制事态发展的作用。2023/4/166 8、管线标识，石油化工生产管线纵横交错，错综、管线标识，石油化工生产管线纵横交错，错综复杂，为了便于管理，在行业中规定了管线的基本标识，复杂，为了便于管理，在行业中规定了管线的基本标识，不仅便于生产工人操作，也有利于灭火救援中的操作。通不仅便于生产工人操作，也有利于灭

6、火救援中的操作。通常情况下，易腐蚀的物料管线用不锈钢作材料，不涂颜色；常情况下，易腐蚀的物料管线用不锈钢作材料，不涂颜色；循环水管线涂墨绿颜色；酸（碱）液管线涂粉经颜色；氮循环水管线涂墨绿颜色；酸（碱）液管线涂粉经颜色；氮气吹扫管线涂淡黄色；放空管线（紧急出料管线）涂黄色；气吹扫管线涂淡黄色；放空管线（紧急出料管线）涂黄色；消防供水、灭火剂输送管线涂红色；水蒸汽管线设保温层消防供水、灭火剂输送管线涂红色；水蒸汽管线设保温层外包白铁皮；主物料管线不涂色。外包白铁皮；主物料管线不涂色。7 5.2化工工艺过程检测、监测技术 化工生产过程自动化的主要内容化工生产过程自动化的主要内容化工生产过程自动化的

7、主要内容化工生产过程自动化的主要内容自动控制系统的组成自动控制系统的组成自动控制系统的组成自动控制系统的组成工业仪表的类型工业仪表的类型工业仪表的类型工业仪表的类型过程检测及控制系统的设计符号过程检测及控制系统的设计符号过程检测及控制系统的设计符号过程检测及控制系统的设计符号检测点及控制点的标注方法检测点及控制点的标注方法检测点及控制点的标注方法检测点及控制点的标注方法主要内容主要内容 2023/4/1691.1.自动检测系统自动检测系统利利用用各各种种化化工工测测量量仪仪表表对对各各种种工工艺艺参参数数进进行行测测量量、指指示示或或记记录录的的，称称为为自自动动检检测测系系统统。它它代代替替

8、了了操操作作人人员员对对工工艺艺参参数数的的不不断断观观察察与与记记录录，起到人的眼睛的作用。起到人的眼睛的作用。图图1 1 热交换器自动检测系统示意图热交换器自动检测系统示意图生生产产过过程程自自动动化化系系统统一一般般包包括括四四种种自自动动化化系系统统，即即自自动动检检测测系系统统、自自动动保护系统、自动操纵和开停车系统、自动控制系统。保护系统、自动操纵和开停车系统、自动控制系统。化工生产过程自动化的主要内容化工生产过程自动化的主要内容 2023/4/1610 化工生产过程自动化的主要内容化工生产过程自动化的主要内容 检检检检测测测测元元元元件件件件 对对被被测测参参数数作作出出响响应应

9、，把把它它转转换换为为适适合合测测量量的的物物理理量量。如如图图1 1所所示示系系统统中中，用用孔孔板板将将流流量量转转换换为为差差压压信信号号，用用热热电电阻将温度转换为电阻将温度转换为电(电阻电阻)信号。信号。传传传传感感感感器器器器 对对检检测测元元件件输输出出的的物物理理量量信信号号作作进进一一步步信信号号转转换换，并并对对信信号号进进行行远远传传（远远距距离离传传送送）。当当传传感感器器输输出出的的信信号号为为统统一一的的标标准准信信号号（例例0 010mA10mA、4 420mA20mA、0.020.020.1MPa0.1MPa等等)时时，传传感感器就称为器就称为变送器变送器变送器

10、变送器。显显显显示示示示仪仪仪仪表表表表 是是将将检检测测结结果果以以指指针针位位移移、数数字字、图图象象等等形形式式，准准确确地地指指示示、记记录录或或储储存存，使使操操作作人人员员能能正正确确了了解解工工艺艺操操作作情情况况和状态。如和状态。如图图图图1 1 1 1所示系统中的平衡电桥就属于显示记录仪表。所示系统中的平衡电桥就属于显示记录仪表。自动检测系统的主要自动化装置为检测元件、传感器与显示仪表。下面分别介自动检测系统的主要自动化装置为检测元件、传感器与显示仪表。下面分别介绍一下自动检测系统的三个组成部分：绍一下自动检测系统的三个组成部分：2023/4/1611化工生产过程自动化的主要

11、内容化工生产过程自动化的主要内容2.2.自动信号和联锁保护系统自动信号和联锁保护系统当当工工艺艺参参数数超超过过了了允允许许范范围围，在在事事故故即即将将发发生生以以前前，信信号号系系统统就就自自动动地地发发出出声声光光信信号号，告告诫诫操操作作人人员员注注意意，并并及及时时采采取取措措施施。如如工工况况已已到到达达危危险险状状态态时时，联联锁锁系系统统立立即即自自动动采采取取紧紧急急措措施施，打打开开安安全全阀阀或或切切断断某某些些通通路路，必必要要时时紧紧急急停停车车，以以防防止止事事故故的的发发生生和和扩扩大大。它它是是生生产产过过程程中中的的一一种安全装置。种安全装置。2023/4/1

12、612化工生产过程自动化的主要内容化工生产过程自动化的主要内容2.2.自动信号和联锁保护系统自动信号和联锁保护系统从生产安全的角度，火灾和爆炸的危险程度可划分两种，即：从生产安全的角度，火灾和爆炸的危险程度可划分两种，即：一次危险：指设备或系统内潜在着发生火灾或爆炸的危险。在正常一次危险：指设备或系统内潜在着发生火灾或爆炸的危险。在正常操作操作 状况下，该危险不会危害到人身安全或设备完好。状况下，该危险不会危害到人身安全或设备完好。次生危险：指由于一次危险而引起的危险，会直接危害到人身安全、次生危险：指由于一次危险而引起的危险，会直接危害到人身安全、设备毁坏和建筑物的倒塌等。设备毁坏和建筑物的

13、倒塌等。装置布置设计中的三重安全措施：装置布置设计中的三重安全措施：预防一次危险引起的次生危险；预防一次危险引起的次生危险；一旦发生次生危险则尽可能限制其危害程度和范围；一旦发生次生危险则尽可能限制其危害程度和范围；次生危险发生以后，能为及时抢救和安全疏散提供方便条件。次生危险发生以后，能为及时抢救和安全疏散提供方便条件。2023/4/1613化工生产过程自动化的主要内容化工生产过程自动化的主要内容3.3.自动操纵及自动开停车系统自动操纵及自动开停车系统自自动动操操纵纵系系统统可可以以根根据据预预先先规规定定的的步步骤骤自自动动地地对对生生产产设设备备进进行行某某种种周周期期性性操操作作。自自

14、动动开开停停车车系系统统可可以以按按照照预预先先规定好的步骤，将生产过程自动地投入运行或自动停车。规定好的步骤，将生产过程自动地投入运行或自动停车。2023/4/1614化工生产过程自动化的主要内容化工生产过程自动化的主要内容4.4.自动控制系统自动控制系统在在被被控控变变量量受受到到外外界界干干扰扰(扰扰动动)的的影影响响而而偏偏离离正正常常状状态态时时，自自动动控控制制系系统统能能自自动动地地控控制制而而使使被被控控变变量量回回到到规规定定的的数数值值范范围围内。内。2023/4/1615 自动控制系统的组成自动控制系统的组成n人工操作与自动控制的比较人工操作与自动控制的比较眼眼手手脑脑水

15、位测水位测量与变量与变送送执行器执行器控制器控制器设定设定操作人员所做的工作如下：操作人员所做的工作如下：用眼睛观察玻璃管液位计的指示值；用眼睛观察玻璃管液位计的指示值；将指示值与工艺中需要保持的液位将指示值与工艺中需要保持的液位值在大脑中比较并算出两者的差值；值在大脑中比较并算出两者的差值；当指示值偏高（低）时，用手去开当指示值偏高（低）时，用手去开大（关小）阀门。大（关小）阀门。测量仪表相当于测量仪表相当于人的眼睛，控制器相人的眼睛，控制器相当于人的大脑，执行器当于人的大脑，执行器相当于人的手脚。相当于人的手脚。一个自动控制系统就是一个自动控制系统就是对人工调节过程的模拟。对人工调节过程的

16、模拟。2023/4/1616 自动控制系统的组成自动控制系统的组成组组成成自动化装置自动化装置被控对象被控对象测量元件与变送器测量元件与变送器自动控制器自动控制器执行器执行器n自动控制系统的组成自动控制系统的组成 工业仪表的分类工业仪表的分类检测仪表检测仪表 作用是获取信息，并对获取的信息进行适当的转换。作用是获取信息，并对获取的信息进行适当的转换。显示仪表显示仪表 作用是将检测仪表获得的信息显示出来。作用是将检测仪表获得的信息显示出来。集中控制装置集中控制装置 包括各种巡回检测仪、巡回控制仪等。包括各种巡回检测仪、巡回控制仪等。控制仪表控制仪表 可以根据需要对输入信号进行各种运算。可以根据需

17、要对输入信号进行各种运算。执行器执行器 可以接受控制仪表的输出信号或直接来自操作员的指令，对可以接受控制仪表的输出信号或直接来自操作员的指令，对生产过程进行操作或控制。生产过程进行操作或控制。对于上述各类仪表，其相互间的关系可以用下图来描述。对于上述各类仪表，其相互间的关系可以用下图来描述。1.按信息的获得、传递、反映和处理的过程分类按信息的获得、传递、反映和处理的过程分类 图图3-3 3-3 各类仪表的作用各类仪表的作用工业仪表的分类工业仪表的分类 2.按仪表所使用的能源分类按仪表所使用的能源分类气动仪表、电动仪表、液动仪表气动仪表、电动仪表、液动仪表以以电电为为能能源源，信信号号之之间间联

18、联系系比比较较方方便便，适适宜宜于于远远距距离离传传送送和和集集中中显显示示与与控控制制；便便于于与与计计算算机机联联用用；现现在在电电动动仪仪表表可可以以做做到到防防火火、防防爆爆，更有利于电动仪表的安全使用。更有利于电动仪表的安全使用。一般结构较复杂；易受温度、湿度、电磁场、放射性等环境影响。一般结构较复杂；易受温度、湿度、电磁场、放射性等环境影响。优点优点缺点缺点常用常用常用常用工业仪表的分类工业仪表的分类 3.3.按仪表的组成形式分类按仪表的组成形式分类 基基地地式式仪仪表表特特点点是是将将测测量量、显显示示、控控制制等等各各部部分分集集中中组组装装在在一一个个表表壳壳里里，形形成成一

19、一个个整整体体。这这种种仪仪表表比比较较适适于于在在现现场场做做就就地地检检测测和和控控制制，但但不不能能实实现现多多种种参参数数的的集集中中显显示示与与控控制制。这这在在一一定定程程度度上上限限制制了了基基地地式式仪仪表表的的应应用范围。用范围。分为基地式仪表和单元组合仪表分为基地式仪表和单元组合仪表 单单元元组组合合仪仪表表是是将将对对参参数数的的测测量量及及其其变变送送、显显示示、控控制制等等各各部部分分，分分别别制制成成能能独独立立工工作作的的单单元元仪仪表表(简简称称单单元元，例例如如变变送送单单元元、显显示示单单元元、控控制制单单元元等等)。这这些些单单元元之之间间以以统统一一的的

20、标标准准信信号号互互相相联联系系，可可以以根根据据不不同同要要求求，方便地将各单元任意组合成各种控制系统，适用性和灵活性都很好。方便地将各单元任意组合成各种控制系统，适用性和灵活性都很好。化化工工生生产产中中的的单单元元组组合合仪仪表表有有电电动动单单元元组组合合仪仪表表和和气气动动单单元元组组合合仪仪表表两两种种。国国产产的的电电动动单单元元组组合合仪仪表表简简称称DDZDDZ仪仪表表；气气动动单元组合仪表简称单元组合仪表简称QDZQDZ仪表。仪表。注意注意工业仪表的分类工业仪表的分类 215.3 化工工艺过程本质安全化设计技术化工工艺过程本质安全化设计技术5.3.1 化工工艺过程开发的步骤

21、（1）立项；（2）实验室基础研究；（3）小试；（4）概念设计；（5）模型实验；（6）中试；（7）技术经济评价；（8）基础设计；（9）工程设计；（10）建立生产装置。225.3.2 化工过程安全保护层次（1）化工过程本质安全设计技术；（2）基本工艺参数监测与控制；（3）关键参数报警；（4）工艺连锁系统或紧急停车程序；（5）冗余系统设置；（6）物理保护措施；（7）事故应急状态。235.3.3 本质安全化设计技术概述本质安全：作为长久的和不可分割的元素存在的系统固有或内在的安全性。影响因素影响因素本质安全化：为使设备、系统达到本质安全而进行的研究、设计和改造。245.3.4 化工开发过程中实现本质安

22、全的机会（1）工艺研究阶段 原料路线：减少和限制过程危害。如不燃物代替可燃物，无毒或低毒代替有毒和高毒物质等。反应路线：降低过程条件的苛刻程度。反应条件：缓和反应条件。如降低压力和温度，降低反应介质浓度。25（2）概念设计阶段库存设置：限制或减少库存，如减少中间粗存设施或限制储存量。能量释放：降低热危害性，如采用稀释；采用气相进料代替液相进料；采用连续过程等。流程安全性：简化和优化流程。如合理安排工艺流程，注意流程中各工艺步骤间的配合；避免可能造成泄漏的无用连接等。26（3）基础设计阶段生产装置型式：减少设备内储存的能量，如用连续代替间歇，提高单程转化率。设备腐蚀：预防设备腐蚀失效，i如选择合

23、理的设备材料，设备防腐设计。单元操作：改善操作条件，如减少操作环节，选择可靠、成熟的单元操作方式。27（4）工程设计阶段 设备安全：设备的本质安全化，如选用安全装置，将危险区完全屏蔽、隔离，实现机械化和自动化等。测控系统；准确测量和控制操作参数。设备平面布置：全面规划，布局合理。如将功能相同和互相联系的设备组合在一起；缩短转运路线。28 化工物料安全控制化工物料安全控制 物料信息概况（1）物料的分布：生产原料、辅助材料，产品、中间产品、副产品，生产过程中产物与废物的数量和分布状况；（2）物料的变更：生产原料、辅助材料、中间产物、产品、副产品、废物的变更情况；（3）危险性物料的危险特性；（4）物

24、料的状态参量：确定生产、加工和储存各个阶段的物料量和物理状态，并将其与危险性关联；（5）物料运输状况：确定产品运输中对仓储人员、承运员、铁路工人、公众等的危险。29化工过程物料安全控制措施1.取代和控制用量；2.加强密闭；3.通气排风；4.惰性化；5.气体浓度监测、报警；6.特殊化学物质的处理 30点火源的控制点火源的控制1.明火2.高温表面3.摩擦与撞击4.绝热压缩5.自燃发热及化学反应热的控制6.防止电火花7.雷电的控制8.光线和放射线的控制波长小于380nm的紫外线和波长大于770nm的红外线。31化工工艺参数的安全控制化工工艺参数的安全控制1 化学反应温度的安全控制化学反应温度的安全控

25、制1.移出反应热（1）传热介质的流动；（2）加入其他介质，带走热量。温度、压力、液位、流量、物料配比等 322.选择合适的传热介质常用传热介质（热载体）（1）避免使用性质与反应物料相抵触的介质。（2）防止传热介质结垢。（3）传热介质使用安全。3.防止搅拌中断 332 压力的安全控制压力的安全控制尾气系统排压顺畅3 液位的安全控制液位的安全控制不超装、超储、超投料，防止假液面4 加料控制加料控制1.加料配比控制2.加料速率控制3.加料顺序控制4.加料量的控制 345 物料成分的控制物料成分的控制杂质；物料纯度；循环过程中的反复积累6 过反应的控制过反应的控制7 公用工程的安全控制公用工程的安全控

26、制 装置的公用工程是指在生产装置上共同使用的电、水、蒸气、工艺空气、仪表空气、氮气、冷却剂等工程工艺网。35（1）氮气压料、吹扫、置换必须用活接头连接，用完氮气必须断开活接头，以防物料窜入氮气管网中。（2）仪表空气禁止用于工艺吹扫和置换等作业，以保证仪表空气管网的压力稳定。（3）冬季蒸气管网和用汽设备接受蒸气时，须排出冷凝液并进行预热，蒸气阀门不能开的过猛过大。（4）消防水、过滤水、生活水等不能互窜使用。（5）蒸气、氮气和工艺空气的使用要集中统一调度，有压力波动应及时与调度联系。368 安全控制系统安全控制系统1.自动检测系统2.自动信号和联锁保护系统3.自动操纵和自动开停车系统4.自动控制系

27、统 37化工工艺过程应急措施化工工艺过程应急措施 化工工艺异常的处理1.异常现象的处理原则（1）正确区分工艺波动和工艺异常的界限工艺异常分类：波动处理不当；设备故障；外部环境突变。（2）思考，从变化趋势中发现异常工艺变化（3）对异常现象发现早，判断准，处理及时果断（4）防止处理异常现象时引发新的异常（5）处理异常现象要遵循规定程序 382.异常现象及其安全处理要点（1）停电：加大冷剂；提前卸料；关闭阀门；防止物料互窜；尾气放空，防止憋压。（2）停水（3）停氮气（4）停工艺空气 39（5）停仪表空气：切换进行手动操作（6）停蒸气（7）停燃料气（8）事故状态的处理此此课件下件下载可自行可自行编辑修改，修改，仅供参考！供参考！感感谢您的支持，我您的支持，我们努力做得更好！努力做得更好！谢谢!