间歇生产过程控制与安全上海.ppt
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1、1 间歇聚合生产过程间歇聚合生产过程的控制与安全的控制与安全2010-6-23上海上海2国家安全监管总局关于公布国家安全监管总局关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知首批重点监管的危险化工工艺目录的通知安监总管三司安监总管三司2009116号号为贯彻落实为贯彻落实国务院安委会办公室关于进一步加强国务院安委会办公室关于进一步加强危险化学品安全生产工作的指导意见危险化学品安全生产工作的指导意见(安委办(安委办200826号号,以下简称以下简称指导意见指导意见)有关要求,提高化工生产装置和危险化学品储存设施本质安全水平,有关要求,提高化工生产装置和危险化学品储存设施本质安全水平,指导各地对涉及
2、危险化工工艺的生产装置进行自动化改造,指导各地对涉及危险化工工艺的生产装置进行自动化改造,国家安全监管总局组织编制了国家安全监管总局组织编制了首批重点监管的危险化工工艺目录首批重点监管的危险化工工艺目录和和首批重点监管的危险化工工艺安全控制要求、首批重点监管的危险化工工艺安全控制要求、重点监控参数及推荐的控制方案重点监控参数及推荐的控制方案,现予公布,现予公布.3有关事项通知如下 一、化工企业要按照一、化工企业要按照首批重点监管的危险首批重点监管的危险化工工艺目录化工工艺目录、首批重点监管的危险首批重点监管的危险化工工艺安全控制要求、重点监控参数及化工工艺安全控制要求、重点监控参数及推荐的控制
3、方案推荐的控制方案要求,要求,对照本企业采用对照本企业采用的危险化工工艺及其特点,确定重点监控的危险化工工艺及其特点,确定重点监控的工艺参数,装备和完善自动控制系统的工艺参数,装备和完善自动控制系统,大型和高度危险化工装置要按照推荐的控大型和高度危险化工装置要按照推荐的控制方案装备紧急停车系统。制方案装备紧急停车系统。今后,采用危今后,采用危险化工工艺的新建生产装置原则上要由险化工工艺的新建生产装置原则上要由甲甲级资质化工设计单位进行设计级资质化工设计单位进行设计。4有关事项通知如下二、各地安全监管部门要根据二、各地安全监管部门要根据指导意见指导意见的要求,对本辖区化工企业采用危险化工的要求,
4、对本辖区化工企业采用危险化工工艺的生产装置自动化改造工作,要制定工艺的生产装置自动化改造工作,要制定计划、落实措施、加快推进,计划、落实措施、加快推进,力争在力争在2010年底前完成所有采用危险化工工年底前完成所有采用危险化工工艺的生产装置自动化改造工作,促进化工艺的生产装置自动化改造工作,促进化工企业安全生产条件的进一步改善。企业安全生产条件的进一步改善。5有关事项通知如下三、在涉及危险化工工艺的生产装置自动化三、在涉及危险化工工艺的生产装置自动化改造过程中,各有关单位如果发现改造过程中,各有关单位如果发现首批首批重点监管的危险化工工艺目录重点监管的危险化工工艺目录和和首批首批重点监管的危险
5、化工工艺安全控制要求、重点监管的危险化工工艺安全控制要求、重点监控参数及推荐的控制方案重点监控参数及推荐的控制方案存在问存在问题,请认真研究提出处理意见,并及时反题,请认真研究提出处理意见,并及时反馈国家安全监管总局(安全监督管理三司)。馈国家安全监管总局(安全监督管理三司)。各地安全监管部门也可各地安全监管部门也可根据当地化工产业和根据当地化工产业和安全生产的特点,补充和确定本辖区重点安全生产的特点,补充和确定本辖区重点监管的危险化工工艺目录。监管的危险化工工艺目录。各省级安全监管局均有相应的安全各省级安全监管局均有相应的安全通知通知6有关事项通知如下四、请各省级安全监管局将本通知转发给辖四
6、、请各省级安全监管局将本通知转发给辖区内(或者所属)的化工企业,并抄送从区内(或者所属)的化工企业,并抄送从事化工建设项目设计的单位,以及有关具事化工建设项目设计的单位,以及有关具有有乙级资质的安全评价机构乙级资质的安全评价机构。国家安全生产监督管理总局国家安全生产监督管理总局二二九年六月十二日九年六月十二日7国家安全监管总局公布的国家安全监管总局公布的首批重点监管的危险化工工艺目录首批重点监管的危险化工工艺目录一、光气及光气化工艺一、光气及光气化工艺二、电解工艺(氯碱)二、电解工艺(氯碱)三、氯化工艺三、氯化工艺四、硝化工艺四、硝化工艺五、合成氨工艺五、合成氨工艺六、裂解(裂化)工艺六、裂解
7、(裂化)工艺七、氟化工艺七、氟化工艺八、加氢工艺八、加氢工艺九、重氮化工艺九、重氮化工艺十、氧化工艺十、氧化工艺十一、过氧化工艺十一、过氧化工艺十二、胺基化工艺十二、胺基化工艺十三、磺化工艺十三、磺化工艺十四、聚合工艺十四、聚合工艺十五、烷基化工艺十五、烷基化工艺重点讲解重点讲解首批重点监管化工工艺十五个首批重点监管化工工艺十五个您所在企业的工艺在目录内吗您所在企业的工艺在目录内吗?8当前国内外流程工业安全控制技术当前国内外流程工业安全控制技术简介简介(1)采用继电器搭建或专用仪表)采用继电器搭建或专用仪表在在6070年采用电动单元组合仪表老装置中,年采用电动单元组合仪表老装置中,使用较为普遍
8、。使用较为普遍。一般另外设置报警辅助操作台,由重要的工艺一般另外设置报警辅助操作台,由重要的工艺参数指示记录仪和信号闪光报警器、手动停车参数指示记录仪和信号闪光报警器、手动停车及复位、投运按钮等部分组成。及复位、投运按钮等部分组成。而对于大型机组等设备运行状况和保护,也引而对于大型机组等设备运行状况和保护,也引入主控制室显示和报警,停车保护则一般采用入主控制室显示和报警,停车保护则一般采用设备自带的专用仪表系统来完成。设备自带的专用仪表系统来完成。9光字牌光字牌显示报警内容显示报警内容巡迥报警器巡迥报警器闪光报警器闪光报警器继电器型继电器型10(2)安全联锁保护直接在)安全联锁保护直接在DCS
9、中实现中实现在中小型装置上应用较多,一方面此类装在中小型装置上应用较多,一方面此类装置对安全等级要求相对不高,置对安全等级要求相对不高,或没有明确或没有明确的安全等级的安全等级(SIL)要求要求,另一方面根据用户,另一方面根据用户对安全的认识程度、管理、投资状况等各对安全的认识程度、管理、投资状况等各方面因素综合考虑,可将安全控制系统与方面因素综合考虑,可将安全控制系统与DCS融合,融合,由由DCS来实现安全控制系统的来实现安全控制系统的安全联锁功能,能够达到一定的保护作用。安全联锁功能,能够达到一定的保护作用。可节省成本、空间和安装费用,缩减操作可节省成本、空间和安装费用,缩减操作和维护人员
10、。和维护人员。11(3)采用单独的)采用单独的PLC或可编程电子系统实现或可编程电子系统实现.对于时间响应要求较高的安全联锁保护,对于时间响应要求较高的安全联锁保护,有些厂家采用有些厂家采用单独的单独的PLC系统系统(安全安全PLC)来来实现安全联锁保护功能。实现安全联锁保护功能。也有使用也有使用DCS中单独控制站中单独控制站的情况,来实现安全联锁保护的情况,来实现安全联锁保护。12(4)采用经专业安全机构认证的故障安全控)采用经专业安全机构认证的故障安全控制系统(制系统(ESD,SIS)大型和高度危险化工装置要按照推荐的控制方案大型和高度危险化工装置要按照推荐的控制方案装备紧急停车系统。装备
11、紧急停车系统。要求达到安全度等级要求达到安全度等级SIL2以上的工艺装置以上的工艺装置D C SD C S13ESD的主流结构的主流结构这种产品符合这种产品符合IEC61508标准并达到或获得标准并达到或获得TV等级认证,等级认证,主要有以下三种主流结构:主要有以下三种主流结构:1002D结构结构(2取取1带诊断带诊断);2003D结构结构(3取取2带诊断带诊断);2004D结构结构(4取取2带诊断带诊断);对于这三种不同的结构,安全系统的性能是不同的。对于这三种不同的结构,安全系统的性能是不同的。对于第一种对于第一种1002D的结构,当第一个的结构,当第一个CPU被诊断出故障时,该被诊断出故
12、障时,该CPU被切除,被切除,另一个另一个CPU继续工作。继续工作。对于第二种结构,对于第二种结构,其其CPU和和I/O卡件采用三重化冗余故障容错设计,是基于卡件采用三重化冗余故障容错设计,是基于高度稳定的硬件基础上的,三个通道设计在一块卡件上实现三重化表决高度稳定的硬件基础上的,三个通道设计在一块卡件上实现三重化表决的。的。对于第三种结构,四个对于第三种结构,四个CPU分成两对,既同时工作又相互独立。当其中一个分成两对,既同时工作又相互独立。当其中一个CPU被诊断出故障时,则该对被诊断出故障时,则该对CPU被切除,所剩一对被切除,所剩一对CPU继续以继续以1002D的模式工作。这对独立工作的
13、的模式工作。这对独立工作的CPU仍满足安全等级仍满足安全等级3级的要求。只有当这级的要求。只有当这对对CPU其中再有一个故障时,系统才考虑停车。同时此结构对于故障修其中再有一个故障时,系统才考虑停车。同时此结构对于故障修复时间没有限制。复时间没有限制。上述内容根据资料介绍上述内容根据资料介绍,本人并未直接使用或测试过本人并未直接使用或测试过.14安全控制系统设计与选用原则安全控制系统设计与选用原则化工生产装置中安全控制系统的设置化工生产装置中安全控制系统的设置,必须必须根据化工生产的特殊性根据化工生产的特殊性,从安全性、可靠性从安全性、可靠性及可应用性等方面进行综合考虑。同时,及可应用性等方面
14、进行综合考虑。同时,还要兼顾经济性还要兼顾经济性,坚持坚持“安全、可靠、经济、安全、可靠、经济、适用适用”的原则的原则来选择安全控制系统。根据来选择安全控制系统。根据生产装置的危险等级和生产特点,与生产生产装置的危险等级和生产特点,与生产过程自动化系(过程自动化系(ProcessControlSystem,PCS)配合设置。)配合设置。选用的原则如下:选用的原则如下:个人个人建议仅供参考建议仅供参考15(1)适合于在)适合于在DCS中中或单独或单独PLC中实现中实现这类装置一般在同类装置中属小型装置,需要安全这类装置一般在同类装置中属小型装置,需要安全联锁保护的联锁保护的I/O点数少(几点到数
15、十点),对系统点数少(几点到数十点),对系统可用度要求优于安全度要求,或可用度要求优于安全度要求,或没有明确的没有明确的SIL等等级要求级要求。在具体应用时可以通过在在具体应用时可以通过在DCS中设置单独操作站实中设置单独操作站实现;采用在现;采用在DCS设置单独控制站操作站实现;设置单独控制站操作站实现;或选用或选用PLC实施。实施。此类技术投资较小。此类技术投资较小。16(2)适合使用冗余)适合使用冗余PLC和和小型专业小型专业ESD系统系统这类装置一般在同类装置中属中型装置,这类装置一般在同类装置中属中型装置,需要安全联锁保护的需要安全联锁保护的I/O点数中等(数十点点数中等(数十点到几
16、百点),对系统可用度要求和安全度到几百点),对系统可用度要求和安全度要求兼顾的场合。要求兼顾的场合。此类技术投资中等。此类技术投资中等。17(3)适合于专业)适合于专业ESD系统系统这类装置一般在同类装置中属大型装置,这类装置一般在同类装置中属大型装置,需要安全联锁保护的需要安全联锁保护的I/O点数多(几百点以点数多(几百点以上),对系统安全度要求优于可用度要求上),对系统安全度要求优于可用度要求的场合的场合(安全等级要求高,明确提出要达(安全等级要求高,明确提出要达到安全度等级到安全度等级SIL2以上)以上)。此类技术投资较大。此类技术投资较大。18故障安全控制系统的部分产品故障安全控制系统
17、的部分产品ABBAugustCS386/CS-300EGEFauncGMR三重冗余容错控制系统、三重冗余容错控制系统、德国德国HIMA公司的公司的H50系列安全系列安全PLC系统、系统、Moore公司公司Quadlog安全安全PLC系统、系统、Triconex公司的公司的TRICON系统、系统、Honeywell公司的公司的FSC故障安全管理系统故障安全管理系统天津协力高科技有限公司天津协力高科技有限公司ESS紧急停车联紧急停车联锁系统等等锁系统等等19目前企业使用SIS系统时必需关切的必需关切的主要问题之一由于国际标准由于国际标准IEC61508/61511、国家标准、国家标准GB/T211
18、09.1-2007出台较晚出台较晚,目前国内只有目前国内只有SHB-206-1999石油化工紧急停车及安全联锁系统设计导则石油化工紧急停车及安全联锁系统设计导则,用于设计、用于设计、施工和运行施工和运行.因此在选用因此在选用SIS时往往只注意了控制器达到时往往只注意了控制器达到AK5、AK6或达到或达到SIL3标淮标淮.而没有提供一个而没有提供一个SIS系统整体系统整体设计设计,包括输入输出部分的解决方案包括输入输出部分的解决方案.用户使用达到用户使用达到SIL3等级的逻辑解算器等级的逻辑解算器,而对于传感器和终而对于传感器和终端设备执行机构如何设置缺乏考虑端设备执行机构如何设置缺乏考虑.是无
19、法保证整体是无法保证整体SIS系系统成为一个统成为一个SIL3系统系统.SIL装置装置=SIL传感器传感器+SIL逻辑解算器逻辑解算器+SIL执行机构执行机构整个整个SIS系统的安全完整性水平系统的安全完整性水平SIL,是由其构成的三个单元是由其构成的三个单元中最低的中最低的SIL等级所决定等级所决定.这是石化企业生产装置中使用这是石化企业生产装置中使用SIS系统时系统时,必需关切的问题必需关切的问题.关键是工艺报警联锁停车方案的合理性关键是工艺报警联锁停车方案的合理性.好的软件有时候比好的硬件显得更为重要好的软件有时候比好的硬件显得更为重要.(+软件软件)20首批重点监管的危险化工工艺首批重
20、点监管的危险化工工艺安全控制要求安全控制要求14、聚合工艺、聚合工艺反应类型放热反应反应类型放热反应重点监控单元聚合反应釜、粉体聚合物料仓重点监控单元聚合反应釜、粉体聚合物料仓工艺简介工艺简介聚合是一种或几种小分子化合物变成大分子聚合是一种或几种小分子化合物变成大分子化合物(也称高分子化合物或聚合物,通化合物(也称高分子化合物或聚合物,通常分子量为常分子量为11041107)的反应,涉及)的反应,涉及聚合反应的工艺过程为聚合工艺。聚合工聚合反应的工艺过程为聚合工艺。聚合工艺的种类很多,按聚合方法可分为本体聚艺的种类很多,按聚合方法可分为本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合、溶液聚合等。合、悬浮聚合、乳
21、液聚合、溶液聚合等。21聚合工艺危险特点聚合工艺危险特点(1)聚合原料具有自聚和燃爆危险性;)聚合原料具有自聚和燃爆危险性;(2)如果反应过程中热量不能及时移出,随)如果反应过程中热量不能及时移出,随物料温度上升,发生裂解和暴聚,所产生物料温度上升,发生裂解和暴聚,所产生的热量使裂解和暴聚过程进一步加剧,进的热量使裂解和暴聚过程进一步加剧,进而引发反应器爆炸;而引发反应器爆炸;(3)部分聚合助剂危险性较大。)部分聚合助剂危险性较大。22聚合工艺典型工艺聚合工艺典型工艺(1)聚烯烃生产聚乙烯生产;聚丙烯生产;聚苯乙烯生产等。)聚烯烃生产聚乙烯生产;聚丙烯生产;聚苯乙烯生产等。(2)聚氯乙烯生产)
22、聚氯乙烯生产(3)合成纤维生产涤纶生产;锦纶生产;维纶生产;腈纶)合成纤维生产涤纶生产;锦纶生产;维纶生产;腈纶生产;尼龙生产等。生产;尼龙生产等。(4)橡胶生产;)橡胶生产;丁苯橡胶生产丁苯橡胶生产;顺丁橡胶生产;丁腈橡胶;顺丁橡胶生产;丁腈橡胶生产等。生产等。(5)乳液生产醋酸乙烯乳液生产;丙烯酸乳液生产等。)乳液生产醋酸乙烯乳液生产;丙烯酸乳液生产等。(6)涂料粘合剂生产醇酸油漆生产;聚酯涂料生产;环氧)涂料粘合剂生产醇酸油漆生产;聚酯涂料生产;环氧涂料粘合剂生产;丙烯酸涂料粘合剂生产等。涂料粘合剂生产;丙烯酸涂料粘合剂生产等。(7)氟化物聚合四氟乙烯悬浮法、分散法生产聚四氟乙烯;)氟化
23、物聚合四氟乙烯悬浮法、分散法生产聚四氟乙烯;四氟乙烯(四氟乙烯(TFE)和偏氟乙烯)和偏氟乙烯(VDF)聚合生产氟橡胶和偏聚合生产氟橡胶和偏氟乙烯氟乙烯-全氟丙烯共聚弹性体(俗称全氟丙烯共聚弹性体(俗称26型氟橡胶或氟橡胶型氟橡胶或氟橡胶-26)等。)等。23聚合工艺重点监控工艺参数聚合工艺重点监控工艺参数聚合反应釜内温度、压力,聚合反应釜内温度、压力,聚合反应釜内搅拌速率;聚合反应釜内搅拌速率;引发剂流量;引发剂流量;冷却水流量;冷却水流量;料仓静电、料仓静电、可燃气体监控等。可燃气体监控等。注意仪表选型与安装质量注意仪表选型与安装质量如流量计如流量计个人意见缺在线分析仪器的要求个人意见缺在
24、线分析仪器的要求24聚合工艺安全控制的基本要求聚合工艺安全控制的基本要求反应釜温度和压力的报警和联锁;反应釜温度和压力的报警和联锁;紧急冷却系统;紧急冷却系统;紧急切断系统;紧急切断系统;紧急加入反应终止剂系统;紧急加入反应终止剂系统;搅拌的稳定控制和联锁系统;搅拌的稳定控制和联锁系统;料仓静电消除、料仓静电消除、可燃气体置换系统,可燃和有毒气体检测报警装置;可燃气体置换系统,可燃和有毒气体检测报警装置;高压聚合反应釜设有防爆墙和泄爆面等。高压聚合反应釜设有防爆墙和泄爆面等。正确理解工艺对安全的要求正确理解工艺对安全的要求.提出合理的解决方案提出合理的解决方案,进行组态调试进行组态调试.25聚
25、合工艺宜采用的控制方式聚合工艺宜采用的控制方式将聚合反应釜内温度、压力与釜内搅拌电将聚合反应釜内温度、压力与釜内搅拌电流、聚合单体流量、引发剂加入量、聚合流、聚合单体流量、引发剂加入量、聚合反应釜夹套冷却水进水阀形成联锁关系,反应釜夹套冷却水进水阀形成联锁关系,在聚合反应釜处设立紧急停车系统。在聚合反应釜处设立紧急停车系统。当反应超温、搅拌失效或冷却失效时,能当反应超温、搅拌失效或冷却失效时,能及时加入聚合反应终止剂。安全泄放系统。及时加入聚合反应终止剂。安全泄放系统。其它工艺的安全控制要求请详见其它工艺的安全控制要求请详见首批重点监管的危险化工工艺安全控制要求、首批重点监管的危险化工工艺安全
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