精細(xì)化工自動化改造實施的幾點建議

重大危險源監(jiān)控自動化設(shè)備的投用率100%，達(dá)不到一律停產(chǎn)；精細(xì)化工品種多、規(guī)模小、工藝流程多樣、成熟度低，間歇操作、反應(yīng)動力學(xué)模型欠缺、自控工程化難度大等，所以精細(xì)化工工藝危險性的認(rèn)定非常重要。

01危險工藝的認(rèn)定

國家安監(jiān)總局公布的目錄中，除光氣及光氣化工藝、電解工藝、合成氨工藝外，有十二種危險工藝實際上是一類化學(xué)反應(yīng)過程，其共同特征是這些反應(yīng)通常都是強放熱反應(yīng)，然而，對照《首批重點監(jiān)管的危險化工工藝安全控制要求、重點監(jiān)控參數(shù)及推薦的控制方案》對這十二種危險工藝的說明，存在一些例外情況。以枚舉法將某些類別的化學(xué)反應(yīng)過程定義為“危險工藝”，在許多場合是不一定切合實際的。因此，就化學(xué)反應(yīng)過程而言，應(yīng)當(dāng)從熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)、具體的工藝過程三個方面加以綜合考察，來最終確認(rèn)是否是危險工藝。

危險工藝的范圍不僅僅局限于重點監(jiān)管工藝。在國家安監(jiān)總局公布的危險工藝目錄以外，還有許多比較危險的化工生產(chǎn)過程，例如，硫酸、硝酸生產(chǎn)裝置，不僅僅氧化反應(yīng)過程，整個生產(chǎn)過程都很危險；又如，腈化物、硫化氫、丙烯醛、甲硫醇等有毒氣體的生產(chǎn)裝置，就其主反應(yīng)而言有時并不十分引人注目，但一旦失控就會引發(fā)災(zāi)難性事故。所以，認(rèn)定危險工藝不能過多地局限于化學(xué)反應(yīng)過程，而是應(yīng)當(dāng)根據(jù)化工行業(yè)的特點，從多個方面系統(tǒng)加以識別。02自動控制改造應(yīng)統(tǒng)籌兼顧當(dāng)前，危險工藝自動控制改造工作主要集中在采用間歇式生產(chǎn)工藝的中小化工生產(chǎn)企業(yè)，而涉及《目錄》中所列危險化工工藝的生產(chǎn)裝置通常生產(chǎn)規(guī)模較小，其產(chǎn)品大多數(shù)屬于精細(xì)化工產(chǎn)品，整套生產(chǎn)裝置往往由多個工藝單元構(gòu)成，危險工藝單元與其他單元常常布置在同一廠房內(nèi)，面對這一現(xiàn)狀，如何通過危險工藝自動化控制改造有效提高整套生產(chǎn)裝置的安全可靠性?通常應(yīng)從以下幾個方面進行謀劃和實施：第一，對危險工藝單元進行定性和定量分析?；どa(chǎn)裝置自動控制是一個較為復(fù)雜的技術(shù)問題，較全面地掌握系統(tǒng)的工藝特征特別是熱力學(xué)數(shù)據(jù)、動力學(xué)參數(shù)是開展自動控制方案設(shè)計的基礎(chǔ)，對于一個涉及強放熱反應(yīng)的危險工藝單元，必須掌握其反應(yīng)放熱量，在缺乏動力學(xué)參數(shù)的情況下，至少應(yīng)參照類似的反應(yīng)體系，借助能量衡算建立一個簡化的動力學(xué)模型，進而，找出一個安全可操作域，只有這樣，自動控制方案才會有可行性和可信度；對于一些在異常情況下可能發(fā)生爆炸的生產(chǎn)裝置，應(yīng)針對工藝過程的潛在危險性，盡可能找出溫

度、壓力等敏感性工藝參數(shù)的監(jiān)控方案，在此基礎(chǔ)上，再考慮自控和連鎖。第二，對相鄰生產(chǎn)單元的工藝、設(shè)備及人員情況進行綜合分析。危險工藝單元采用DCS后，相鄰的其他單元怎么辦？許多企業(yè)都會遇到這一問題，在可能情況下，宜對整個生產(chǎn)車間布局進行適當(dāng)調(diào)整，將危險工藝單元布置在廠房的邊緣處，使其相對集中，在此基礎(chǔ)上，在與其他單元之間采取隔離措施，如在與危險工藝單元相鄰處布置危險性相對較小、操作與觀測頻率較低的設(shè)備，以此加以緩沖，此外，還應(yīng)對原有的疏散通道進行調(diào)整，避免緊急疏散時通過危險性較高的區(qū)域。只有通過綜合分析和調(diào)整，危險工藝自動化改造才能從真正意義上降低人員傷亡風(fēng)險。第三，調(diào)整安全操作規(guī)程和安全管理制度。采用自動控制手段后，操作人員和管理人員的關(guān)注點都發(fā)生了變化，所以，要對原有的工藝規(guī)程、安全規(guī)程、管理制度、日常安全檢查表、班組安全活動內(nèi)容等進行修訂，使之適應(yīng)新的工藝控制要求。第四，設(shè)計、安裝和調(diào)試要從嚴(yán)把關(guān)。自動控制和連鎖裝置不是通用的、可以隨意增減的部件，必須依照規(guī)范要求委托有資質(zhì)的單位設(shè)計和施工，否則，很可能埋下新的隱患和問題，在正式投入使用前，還應(yīng)當(dāng)有一個試運行期，在試運行期內(nèi)宜由專業(yè)技術(shù)人員對試用情況進行觀察、總結(jié)和評估。自動化實施建議（1）精準(zhǔn)的計量精細(xì)化工裝置各種物料的精確計量是保證質(zhì)量和安全的第一因素。質(zhì)量流量計、體積式流量計等高精度流量儀表的選用流量計、調(diào)節(jié)閥選用時多種工況條件的兼顧儀表就地顯示與遠(yuǎn)程監(jiān)控的結(jié)合和兼顧加料的精度、攪拌的可靠性、升溫曲線的精度、各時段時間的控制等。（2）重要參數(shù)的監(jiān)控和操作的可追溯性物料流量、公用工程流量、反應(yīng)器的溫度、壓力、液位、攪拌器的狀態(tài)、萃取釜的界位、蒸餾的溫度控制、精餾中溶劑回收的監(jiān)控等。中控室監(jiān)控這些參數(shù)可以了解現(xiàn)場的操控情況嗎？間歇反應(yīng)對操作步驟的監(jiān)控如何實施？（3）現(xiàn)場手動加料和遠(yuǎn)程自動加料固體加料面臨的問題：機械自動化、固體介質(zhì)特性等等；粘稠介質(zhì)的轉(zhuǎn)料問題；遠(yuǎn)程控制閥門的數(shù)量眾多問題（反應(yīng)物料，清洗物料，N2等置換物料、加熱/冷卻物料所有采用遙控閥）；重要的控制由手動先轉(zhuǎn)自動（如沖洗、清洗等非關(guān)鍵操作、操作時間短的手動操作；加料、滴加、升溫、降溫等核心部分先變自動化），有效益時再提升自動化水平?，F(xiàn)場操作與遠(yuǎn)程操作的交互和結(jié)合（重要參數(shù)現(xiàn)場指示與控制室顯示的結(jié)合，閥門操控狀態(tài)現(xiàn)場與控制室的結(jié)合，加料狀態(tài)就地與控制室的結(jié)合）WALK-AND-TALK方式（信息的追蹤記錄問題）交互式電子白板（現(xiàn)場設(shè)置操作參數(shù)顯示和操作步驟確認(rèn)屏，高風(fēng)險物料加料的Doubleconfirmation(員工+班長），與DCS交互信息，全流程記錄、管理可控）工藝重要參數(shù)和現(xiàn)場手動閥門狀態(tài)送到DCS顯示，對全流程操作進行監(jiān)控（閥位采用ASI總線傳輸）大量的操作在控制室實現(xiàn)（大量采用控制閥代替手動閥），少量的現(xiàn)場操作與DCS交互信息。（4）自動升溫曲線（滴加速度控制等P-T-F的APC控制）醫(yī)藥企業(yè)的自動升溫模塊；其他精細(xì)化工（如農(nóng)藥等）對危險工藝P-T-F控制曲線的摸索，采用BATCH-PID調(diào)節(jié)等APC控制；蒸餾過程的溫度-時間控制等。（5）聯(lián)鎖切斷功能（SIS,DCS的關(guān)鍵保護功能，必須先上）精細(xì)化工的很多工藝參數(shù)都是對質(zhì)量保證的參數(shù)，對反應(yīng)安全臨界參數(shù)的摸索有較大的差距；按照重點監(jiān)管工藝推薦的緊急切斷方案以及反應(yīng)風(fēng)險評估的建議等，實施緊急情況下的切斷、放空、冷卻是非常必要的，這些保護措施需提前實施。（6）精細(xì)化工順控、批控的自動化推進間歇生產(chǎn)操作最重要的是異常工況的保護，必須分析每一步的異常工況，把異常情況的狀態(tài)遷移及聯(lián)鎖保護做好，才能真正的實現(xiàn)全流程的順控、批控和聯(lián)鎖保護。（7）精細(xì)化工車間（區(qū)域）的人員控制配置、反應(yīng)、靜置、蒸餾、精餾等多工序，操作步驟多，產(chǎn)品變更快，生產(chǎn)

過程有串行或并行生產(chǎn)，反應(yīng)釜公用，存在密閉輸送和粘稠物質(zhì)的轉(zhuǎn)運，固體加料的機械自動化，物理分層萃取的分料，溶劑回收方案等現(xiàn)實問題；自動化水平的提升不可能一步到位

如何控制現(xiàn)場人員數(shù)量呢？分區(qū)域、抗爆墻的設(shè)置、將危險工藝單元布置在廠房的邊緣處，使其相對集中，在此基礎(chǔ)上，在與其他單元之間采取隔離措施等措施；間歇生產(chǎn)連續(xù)化（微反應(yīng)器、管式反應(yīng)器等等）。（8）精細(xì)化工自動化儀表的小型化閥門及其執(zhí)行機構(gòu)的小型化

流量計的精確化閥位開關(guān)的信號方式等等。精細(xì)化工反應(yīng)風(fēng)險分析、反應(yīng)動力學(xué)模型建立、間歇工藝連續(xù)生產(chǎn)、批控順控

及自動調(diào)節(jié)的結(jié)合，合理分區(qū)等才可能從本質(zhì)上提升