(14)-動(dòng)態(tài)模擬化工過(guò)程安全

化工過(guò)程動(dòng)態(tài)模擬12023/12/297:21化工過(guò)程安全22023/12/297:21化工過(guò)程安全動(dòng)態(tài)模擬實(shí)例動(dòng)態(tài)模擬的定義動(dòng)態(tài)模擬在化工安全中的應(yīng)用動(dòng)態(tài)模擬的實(shí)施動(dòng)態(tài)模擬發(fā)展趨勢(shì)化工過(guò)程動(dòng)態(tài)模擬2023/12/297:21化工過(guò)程安全3一、化工安全實(shí)例案例2007年10月22日下午,丙烯閃蒸槽(V2402)東側(cè)進(jìn)口管路法蘭泄露，施工人員沒(méi)有采用正確的處理方法。最終,在法蘭口處發(fā)生爆燃。事故原因2023/12/297:21化工過(guò)程安全41、直接原因施工單位十公司違章動(dòng)火作業(yè)，持二級(jí)動(dòng)火證進(jìn)行一級(jí)動(dòng)火作業(yè)，在動(dòng)火作業(yè)前未按規(guī)定申請(qǐng)進(jìn)行動(dòng)火取樣分析就盲目動(dòng)火施工；本作為動(dòng)火人的宿×沒(méi)有動(dòng)火作業(yè)，而是由監(jiān)火人董××實(shí)施動(dòng)火，動(dòng)火負(fù)責(zé)人汪×沒(méi)有及時(shí)制止違章行為，這是造成此次事故的直接原因。2、重要原因丙烯閃蒸槽（V2402）與火炬放空管道未進(jìn)行可靠的系統(tǒng)隔離，安全閥的根部閥門未關(guān)嚴(yán)造成可燃?xì)怏w泄漏是造成此次事故的重要原因。3、間接原因施工單位十公司未嚴(yán)格執(zhí)行《動(dòng)火安全作業(yè)證》審批程序；合成車間在《動(dòng)火安全作業(yè)證》審批過(guò)程中把關(guān)不嚴(yán)，車間主任在沒(méi)有分析數(shù)據(jù)的動(dòng)火證上簽字，當(dāng)班班長(zhǎng)沒(méi)有在動(dòng)火證上驗(yàn)票簽字，車間未派專人到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)火，監(jiān)管不力，這是此次事故的間接原因。一、化工安全實(shí)例52023/12/297:21化工過(guò)程安全閃蒸分離過(guò)程動(dòng)態(tài)模擬該簡(jiǎn)單過(guò)程的控制方案如下：1）控制閥V1控制進(jìn)料流率；2）控制閥V2控制罐的液位；3）控制閥V3控制罐的壓力。案例分析員工沒(méi)有發(fā)現(xiàn)氣體從法蘭口冒出，若能通過(guò)動(dòng)態(tài)模擬及時(shí)發(fā)現(xiàn)進(jìn)料流量及壓力變化，可減少此類事故的發(fā)生。2023/12/297:21化工過(guò)程安全6一、化工安全實(shí)例右圖中給出了汽相流率V、液相流率L液位和壓力P隨時(shí)間的變化。若過(guò)程處于穩(wěn)態(tài)，所有變量保持恒定。若存在某些變化，則該閃蒸分離過(guò)程動(dòng)態(tài)變化。2023/12/297:21化工過(guò)程安全7過(guò)程系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模擬主要針對(duì)動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)（過(guò)程狀態(tài)變量隨時(shí)間的變化而變化）進(jìn)行物料衡算和能量衡算，研究系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性，又稱為動(dòng)態(tài)仿真或非穩(wěn)態(tài)仿真。二、化工動(dòng)態(tài)模擬的定義動(dòng)態(tài)模擬的定義82023/12/297:21化工過(guò)程安全二、化工動(dòng)態(tài)模擬的定義穩(wěn)態(tài)模擬動(dòng)態(tài)模擬時(shí)態(tài)穩(wěn)態(tài)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型主要是代數(shù)方程組；物料平衡用代數(shù)方程描述；能量平衡用代數(shù)方程描述。同時(shí)有微分方程和代數(shù)方程；物料平衡用微分方程描述；能量平衡用微分方程描述。熱力學(xué)方法嚴(yán)格的熱力學(xué)方法嚴(yán)格的熱力學(xué)方法或簡(jiǎn)化熱力學(xué)計(jì)算水力學(xué)無(wú)水力學(xué)限制有水力學(xué)限制控制無(wú)控制系統(tǒng)必需設(shè)置控制系統(tǒng)管路可不考慮必需考慮管路配置動(dòng)態(tài)模擬和穩(wěn)態(tài)模擬的主要區(qū)別2023/12/297:21化工過(guò)程安全9三、動(dòng)態(tài)模擬在化工安全中的應(yīng)用開停車是裝置操作極其重要的環(huán)節(jié)，這是因?yàn)橛写罅康脑O(shè)備需要開始投入使用或停用，且有大量的物料需要處理。任何疏忽或處理不當(dāng)都極易產(chǎn)生各種各樣的事故，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失或人員的傷亡。動(dòng)態(tài)模擬可以從理論上探討、分析開停車過(guò)程的特性，從而制定合理的開停車方案，有利于開停車過(guò)程的安全實(shí)施。（1）開停車方案制定與驗(yàn)證：2023/12/297:21化工過(guò)程安全10基于過(guò)程仿真系統(tǒng)，工程技術(shù)人員可在計(jì)算機(jī)上研究各種復(fù)雜的控制方案，觀察過(guò)程系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為，整定出最佳控制參數(shù)，從而確定合適的復(fù)雜控制方案。經(jīng)仿成熟之后可逐步轉(zhuǎn)入現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，可先從常規(guī)控制逐步過(guò)渡到先進(jìn)控制，最終在條件成熟時(shí)可著手開發(fā)更高水平的CIMS控制。三、動(dòng)態(tài)模擬在化工安全中的應(yīng)用（2）復(fù)雜控制方案制定與驗(yàn)證2023/12/297:21化工過(guò)程安全11過(guò)程操作不當(dāng)或設(shè)備缺陷等可導(dǎo)致災(zāi)難性事故，為減少事故造成的損失，需要制定合理的事故處理方案。由于過(guò)程仿真模型具有預(yù)測(cè)性，可以仿真各種事故狀態(tài)以及事故源擴(kuò)散影響所造成的損失，因此可在計(jì)算機(jī)上研究確定事故發(fā)生后的各種緊急應(yīng)對(duì)措施，使損失減到最小程度，為及時(shí)準(zhǔn)確地指揮搶險(xiǎn)提供科學(xué)依據(jù)。三、動(dòng)態(tài)模擬在化工安全中的應(yīng)用（3）事故處理方案制定與驗(yàn)證122023/12/297:21化工過(guò)程安全四、化工動(dòng)態(tài)模擬的實(shí)施1)過(guò)程說(shuō)明及穩(wěn)態(tài)模擬液體經(jīng)閥V1減壓后進(jìn)入閃蒸罐，閃蒸罐操作壓力500kPa絕熱閃蒸，閃蒸后的氣體通過(guò)閥VLV-102流出，閃蒸后的液體通過(guò)泵和閥VLV-101流出。進(jìn)料物料摩爾組為：乙烷10％，丙烷20%，異丁烷30%，正丁烷40%70℃5000kPa500kPa2.13m32023/12/297:21化工過(guò)程安全13四、化工動(dòng)態(tài)模擬的實(shí)施2)管路設(shè)置對(duì)穩(wěn)態(tài)模擬而言，并不需要設(shè)置控制閥，而進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬是必需的。在進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬前進(jìn)行管路的正確設(shè)置是良好習(xí)慣，否則，HYSYS的“Dynzmicassistant”（動(dòng)態(tài)助手）由穩(wěn)態(tài)向動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)出現(xiàn)警告。V1設(shè)計(jì)壓降為1500kPaV1設(shè)計(jì)壓降為200kPaV1設(shè)計(jì)壓降為200kPa2023/12/297:21化工過(guò)程安全14四、化工動(dòng)態(tài)模擬的實(shí)施在控制閥數(shù)據(jù)和開度確定后，雙擊閥圖標(biāo)進(jìn)入“Dynamics”（動(dòng)態(tài)）頁(yè)，可以對(duì)其進(jìn)行設(shè)置，如圖所示2023/12/297:21化工過(guò)程安全153)閃蒸罐尺寸設(shè)置四、化工動(dòng)態(tài)模擬的實(shí)施2023/12/297:21化工過(guò)程安全164)由穩(wěn)態(tài)模擬向動(dòng)態(tài)模擬轉(zhuǎn)換當(dāng)穩(wěn)態(tài)模擬完成、管路設(shè)置完畢，我們可以單擊“Dynamics”按鈕切換到動(dòng)態(tài)模式。為避免這一初始化問(wèn)題，在切換到動(dòng)態(tài)模擬前，最好保存到相應(yīng)的文件。四、化工動(dòng)態(tài)模擬的實(shí)施2023/12/297:21化工過(guò)程安全175)控制方案與控制器設(shè)置該簡(jiǎn)單過(guò)程的控制方案如下：3）控制閥V3控制罐的壓力。2）控制閥V2控制罐的液位；1）控制閥V1控制進(jìn)料流率；四、化工動(dòng)態(tài)模擬的實(shí)施2023/12/297:21化工過(guò)程安全186)記錄儀設(shè)置“Tools”（工具）菜單和“DataBook”菜單插入所有需要記錄的變量選擇要在條型圖上記錄的變量四、化工動(dòng)態(tài)模擬的實(shí)施2023/12/297:21化工過(guò)程安全19四、化工動(dòng)態(tài)模擬的實(shí)施7)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬在完成以上工作后，可以啟動(dòng)積分器進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬了。點(diǎn)擊HYSYS軟件工具條上的綠色按鈕即可啟動(dòng)積分器。點(diǎn)擊“Simulation”（模擬）菜單，選擇“Integrator”（積分器）后，出現(xiàn)如右圖所示窗口。202023/12/297:21化工過(guò)程安全五、化工動(dòng)態(tài)模擬的發(fā)展趨勢(shì)可模擬物系范圍不斷擴(kuò)大開發(fā)更嚴(yán)格、準(zhǔn)確的過(guò)程動(dòng)態(tài)模型動(dòng)態(tài)模擬與穩(wěn)態(tài)模擬真正融為一體基于網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)模擬發(fā)展趨勢(shì)2023/12/297:21化工過(guò)程安全21參考書目田文德，張軍，

化工安全分析中的過(guò)程故障診斷.冶金工業(yè)出版社,2008孫蘭義，

過(guò)程模擬實(shí)訓(xùn)：AspenHYSYS教程.中國(guó)石化出版社,2015王曉紅，王英龍，化工過(guò)