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1、化工系统工程论文《精细化工生产过程中安全系统工程技术问题探讨》Abstract:Thepresentstatusanddevelopingtrendsofchemicalprocesssafetytechnologyengineeringproblemssuchashazardandoperabilityanalysis(HAZOP)basedonsigneddirectedgraph(SDG),safetysmiulationandsafetycontrolproblemoffinechemicalsproductionprocessefortheircorrespondingsafetys
2、ystemdesignandsoftenticalprocesssafety;HAZOP;safetysmiulation;safetycontro;lbatchprocess摘要: 分析国内外化工安全领域最新技术发展情况,应用过程危险与可操作性(HAZOP)自动分析技术、安全仿真与安全控制技术,探讨适应精细化工间歇生产工艺特点的HAZOP分析和安全评价、安全仿真与安全控制等精细化工过程安全系统工程关键技术问题的研究途径,重点讨论间歇化工生产过程的基于符号有向图(SDG)的HAZOP自动分析的技术策略,提出安全仿真系统设计和安全控制系统设计的技术方案。关键词: 化工生产安全;过程危险与可操作性
3、(HAZOP)分析;安全仿真;安全控制;间歇过程1引 言 解决安全问题,是进行化工生产工艺过程研究、试验、工程设计和生产中需做到的头等大事。化工生产工艺过程由于使用的原料、半成品和产品绝大多数都具有腐蚀或剧毒、易燃易爆等危险特性,且大多生产装置工艺过程复杂,潜在着很大的危险性,一旦发生事故造成的后果往往比较严重,不仅影响生产和试验的正常进行,还威胁着操作人员的安全和健康。有些事故甚至会给社会和环境造成严重破坏,造成严重次生化学危害,严重危害公共安全。因此对化工过程系统进行危险(安全)分析(ProcessHazardAnalysis,PHA),研究其安全预防与安全运行技术,已经成为安全工程中一
4、个重要的课题[1]。 危险与可操作性研究(HazardandOperabilityAnalysis,简称HAZOP)是查明生产装置和工艺过程中工艺参数及其操作控制中可能出现的偏差,针对这些偏差,找出原因,分析后果,提出对策的一种分析方法[2,3]。该方法主要用于工程项目设计审查阶段查明潜在危险性和操作难点,以便制定对策加以控制。工艺生产中,工艺参数的控制是非常重要的,HAZOP方法也适用于装置运行过程中的危险性分析,提出工艺过程及其操作控制的改进措施。① 由于人工进行安全评价在方法上无统一的模式,而且评价本身是一个创造性很强的工作,因此人工评价存在费时、费力、成本高、漏评、难以与计算机模拟
5、仿真技术结合等缺陷。对于比较复杂的工艺过程,人工口头讨论的评价方式不严格,常出现概念上的混乱和争执,得到的分析结果较繁杂、缺乏条理,难以做到全面、客观。因此,计算机辅助HAZOP自动分析和安全评价已成为国内外该领域的重要发展趋势[4,5]。 近年来,过程系统动态仿真技术已成为计算机辅助安全分析的新手段,并逐渐成为过程系统安全评价领域的关键技术,发展前景看好。在化工过程的安全仿真方面,国外普遍采用动态与稳态仿真集成方法,研究化工过程的生产运行特性、安全控制方案、平稳开车方案、计算紧急放空等特殊的非稳态过程,进行生产指导和极限实验等。随着计算机软硬件的发展,基于三维偏微分方程的计算流体动力学平台
6、已经达到了实用化阶段,可以更为逼真地模拟三维立体空间泄漏扩散、火灾、爆炸的时空演变过程。目前,仿真技术在过程安全领域的应用已扩展到工艺过程内在危险的仿真,爆炸、燃烧、毒物扩散对环境影响的仿真,安全仿真训练,设备结构的危险仿真和基于仿真技术的故障诊断等方面[6]。 同时,为了保证危险化工过程在事故状态下的内在本质安全,国内外化工生产领域开始推广应用冗余和容错控制技术以及故障安全控制系统,这可显著地提高化工过程的安全程度。在化工过程的安全控制方面,国内外已从应用基于逻辑关系的继电器联锁保护系统、可编程控制系统,向普及应用基于二选一、三选二的表决型安全控制系统转变。随着计算机技术特别是微处理器的快
7、速发展,近年来国内外化工领域逐步推广应用各种安全控制系统,如紧急停车系统ESD(EmergencyShutdo)、 停车联锁/仪表系统SIS(ShutdoentSystem)、仪表保护系统IPS(InstrumentProtec-tiveSystem)、燃烧器管理系统BMS(BurnerManage-mentSystem)、火和气保护系统FG(FireGasProtectiveSystem)和故障
