精细化工生产过程的若干安全系统工程技术问题探讨.docx

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1、精细化工生产过程的若干安全系统工程技术问题探讨 摘 要：随着我国化工企业的规模不断扩大，化工技术不断发展，工艺过程日益困难，生产自动程度越来越高，极大的增加了化工产的平安隐患程度及平安事故发生的频率。加之，化工生产自身的特别性，要求原材料的生产过程中具有极高的技术和工艺，生产过程具有困难性，使得工业成品、半成品多具有强腐蚀性、剧毒等，且极易发生爆炸或燃烧。本文通过对国内外化工生产过程的平安系统工程技术等问题进行分析，探讨了危急与可操作系统，生产工艺过程自动HAZOP分析等精细化工生产过程的平安系统工程技术问题，并探讨了构建精细化工生产过程的平安仿真系统的相关策略，最终提出了有关精细化生产过程中

2、平安系统设计的技术方案。 关键词：化工生产；危急与可操作系统；平安系统 1 国内外关于化工生产过程中平安装置的运用状况 危急与可操作性系统，通过该系统，可以找出在生产过程中操作限制和工艺参数可能出现的偏差，并通过探讨生产装置等，找出出现偏差的缘由，并提出相应的对策。这种操作系统一般应用于石化或化工工程的设计审查阶段，较少用于工艺生产。通过该系统可以查出潜在的危急与在操作上存在的问题，对加强生产的平安限制有重要意义。 在化工生产过程系统平安评价领域中，平安仿真技术作为化工工艺设计与运行中的关键技术，是协助平安分析的新手段， 正逐步推广应用。在国外一般运用动态、稳态仿真集成的平安仿真方法，并与计算

3、机技术相结合，讲平安仿真平台更加现代化与好用化，而且在运用范围上也有所发展与扩大，如扩大到了内在危急的仿真，设备内在结构的仿真，燃烧、爆炸与毒物扩散的后果仿真，故障诊断仿真等等方面。 在进行化工生产过程中，主动实行措施进行平安预防与平安运行技术，是平安生产中的一个重要课题。由于化工生产自身具有特别性，潜藏着很大的平安隐患，极易在生产过程中发生平安事故，一次平安事故不但影响化工生产的正常进行，甚至会危及生产操作人员的生命平安，导致不行挽回的后果。有些事故还会造成化学危害，不但危及公共平安，还会使社会和环境遭到破坏。 当前，在国内外的化工生产过程中，紧急停车装置等平安限制系统的安装与运用，以及在化

4、工工艺设计与运行中的平安仿真技术集中存在于大型化工生产装置，对于精细化工生产工艺这种有腐蚀性、毒性、且易燃易爆的间歇性的中小型工程，由于工艺困难，对其进行危急与可操作性探讨及平安仿真限制有肯定的困难与特别性。本文对精细化工生产过程的若干平安系统工程技术问题探讨，重点分析了有关精细化生产过程中平安系统设计的技术方案。 2 生产工艺过程自动危急与可操作系统分析 2.1 生产工艺过程的深层次危急与可操作系统分析 在进行危急与可操作性分析时， 须要将操作规程或者工艺流程图划分为几个节点，根据节点分步骤进行分析，探讨在生产过程中操作限制和工艺参数可能出现的偏差，以及这些偏差可能出现的后果，找出出现偏差的

5、缘由。依据目前状况来看，国内外始终在普及的危急与可操作性分析方法只是在阅历积累和历史数据基础上做的浅层次的危急与可操作性分析方法，没有深层次的思索。符号有向图，是一种节点之间的连线，他们构成了一个的网格图，可以表达出他们因果关系，包涵着许多潜在的信息，可以将符号有向图用于危急与可操作性分析中，进行智能化推理，基于符号有向图模型，选定随意一个偏差，可以反向推理找出偏差缘由，避开产生不理后果，得到生产工艺过程的深层次危急与可操作系统分析。 2.2 间歇性生产工艺的危急与可操作系统分析 在间歇性生产工艺过程中，可以根据生产阶段将连续过程危急与可操作性分析法应用在其中，进行危急与可操作性分析的步骤困难

6、，而且前后工序不易连接。但由于精细化工生产工艺这种有腐蚀性、毒性、且易燃易爆的中小型工程具有间歇性，因此，须要对具有这种具有离散事务系统的混杂工艺过程的自动危急与可操作系统进行深化探讨。 2.2.1 Petri 网间歇过程危急与可操作系统分析 Petri网可以描述同步、异步与并行这三种逻辑关系，并且能够显示出离散事务系统的动态与静态结构改变，它是一種结构化的DES描述工具，已经广泛应用于离散工艺的制造与间歇性生产过程中。符号有向图模型是进行深层次危急与可操作系统分析的有效工具，它可以很好地表达变量的因果关系、反向推理出现偏差的缘由及会导致的不良后果。 要实现间歇性生产工艺的危急与可操作系统分析

7、，可以将符号有向图模型危急与可操作系统分析方法与Petri网DES建模相结合，建立三层学问表达模型，即最顶层的工艺操作阶段运用配方Petri网来表示；紧靠顶层的下面两层的工艺操作阶段运用Petri网来表示；下面一层工艺操作阶段运用任务Petri网来表示；而最下一层的工艺操作阶段运用SDG模型表示。 开发和应用间歇生产工艺的危急与可操作系统智能化自动分析，须要利用符号有向图模型的危急与可操作系统分析方法，应用间歇生产工艺过程的三层学问表达模型，以G2为软件平台。其结构组成图如下。 由以下结构图可知，该间歇性生产工艺的危急与可操作系统分析平台主要以危急与可操作系统学问库，图形用户界面，以及危急与可

8、操作系统推理机组成。其中危急与可操作系统学问库是由过程专用学问和过程通用学问组成。全部包括了危急与可操作系统评价的全部学问。过程单元SDG -HAZOP模型类定义、过程单元类定义与子任务类定义共同构成了过程通用学问模块。HAZOP推理的开发了四个方面，共同实现了间歇过程的危急与可操作系统评价。过程专用学问由过程工艺流程图、物料性质、过程化学模型和过程生产配方等构成；而图形用户界面则包括SDG -HAZOP模型开发器、过程化学模型编辑器等危急与可操作系统分析开发工具。 2.2.2 基于动态符号有向图建模的间歇过程HAZOP 间歇过程不允许失误，如何运用动态符号有向图建模来展示每个环节干脆的连接，

9、是基于动态符号有向图建模的间歇过程HAZOP的关键所在。 A.建立整体符号有向图模型。建立一個整体符号有向图模型，将任何状况下相关联的变量放在一起，它涵盖全部间歇过程中任何状态下的全部变量，并设置变量间相关联的条件。 B.建立间歇过程的状态依次图。建立间歇过程的状态依次图是指，分解若干个连续的步骤，按步骤简历状态依次图，将整体符号有向图步骤化。 C.建立间歇过程的状态依次列表。建立间歇过程的关联依次列表，将关节点与设备失效、阀门信息、与整体符号有向图相关联，并列成表，在推理过程中，比较将该步骤的状态与预料状态是否存在差异。如没有差异，自动进入下一步，如有差异，则依据链接列表信息，自动拉偏对应的

10、符号有向图节点，引发符号有向图的反向推理。 3 精细化工生产过程平安仿真系统的构建 在生产过程中，须要将半实物仿真技术、单元设备仿真技术、动态模拟技术、数据采集与监控技术，以及计算流体动力学仿真技术相结合，建立一个完成的精细化工生产过程平安仿真系统。其结构组成图如下： 精细化工生产过程平安仿真系统构建的总设计上，由多台高性能PC机、高性能服务器、工业限制计算机组成，并可以扩展多方面的用途。涵盖了由现场信号发生站、数据信号采集站和实际限制系统组成的半实物仿真系统，由仿分散限制系统和数字限制站构成的全数字仿真系统，以及工作终端、数据服务器、仿真服务器等部件。 4 过程平安限制系统设计 限制技术须要

11、采纳容错和冗余，为了提高平安限制水平，达到平安生产的目的，须要设计精细化工生产过程紧急停车限制系统，独创紧急停车依次限制相关软件和连锁平安爱护软件，以及以高配置限制器作为硬件平台。其中，平安限制系统由连锁平安爱护模块、检测限制模块、操作模块组成。 连锁平安爱护，是指通过事故发生的缘由或者事故后果的关联状态，自动形成逻辑限制，从而实现了对事故发生时的连锁平安爱护。 5 总结 由于精细化工生产的易燃易爆等特点，在生产过程中极易发生平安事故，一旦发生平安事故，不但会影响生产的正常进行，甚至会危及生产操作人员的生命平安，产生严峻的后果。一些事故不但会引发化学危害，危及公共平安，还会使社会和环境遭到破坏

12、。本文分析了国内外化工生产过程的平安系统工程技术，探讨危急与可操作系统，生产工艺过程自动HAZOP分析等精细化工生产过程的平安系统工程技术问题，探讨构建精细化工生产过程的平安仿真系统的相关策略，并提出精细化生产过程中平安系统设计的技术方案。通过对精细化工生产过程的若干平安系统工程技术问题探讨，可以降低事故的危害程度预防平安事故的发生，提高精细化工生产的平安系数，削减生产过程中的危急与人工的错误操作状况，削减不必要的损失，对加强生产的平安限制、维护国家公共平安平安有重要意义。 参考文献： 1李安峰，夏涛，张贝克，等.化工过程SDG建模方法.系统仿真学报，2003，15：1364-1368. 2牟善军，吴重光，姜春明.石油化工平安仿真技术及应用.系统仿真学报，2003，15：1356-1359. 作者简介： 焦宏典，男，江苏泰兴人，探讨方向：精细化工，工作单位：江苏鸣翔化工有限公司安环部经理。 第8页 共8页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页