精細(xì)化工自動(dòng)化改造實(shí)施的幾點(diǎn)建議

重大危險(xiǎn)源監(jiān)控自動(dòng)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(dòng)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(xiǎn)性的認(rèn)定非常重要。

01危險(xiǎn)工藝的認(rèn)定

國(guó)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(xiǎn)工藝實(shí)際上是一類化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，其共同特征是這些反應(yīng)通常都是強(qiáng)放熱反應(yīng)，然而，對(duì)照《首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝安全控制要求、重點(diǎn)監(jiān)控參數(shù)及推薦的控制方案》對(duì)這十二種危險(xiǎn)工藝的說(shuō)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(guò)程定義為“危險(xiǎn)工藝”，在許多場(chǎng)合是不一定切合實(shí)際的。因此，就化學(xué)反應(yīng)過(guò)程而言，應(yīng)當(dāng)從熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、具體的工藝過(guò)程三個(gè)方面加以綜合考察，來(lái)最終確認(rèn)是否是危險(xiǎn)工藝。

危險(xiǎn)工藝的范圍不僅僅局限于重點(diǎn)監(jiān)管工藝。在國(guó)家安監(jiān)總局公布的危險(xiǎn)工藝目錄以外，還有許多比較危險(xiǎn)的化工生產(chǎn)過(guò)程，例如，硫酸、硝酸生產(chǎn)裝置，不僅僅氧化反應(yīng)過(guò)程，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程都很危險(xiǎn)；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(shí)并不十分引人注目，但一旦失控就會(huì)引發(fā)災(zāi)難性事故。所以，認(rèn)定危險(xiǎn)工藝不能過(guò)多地局限于化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，而是應(yīng)當(dāng)根據(jù)化工行業(yè)的特點(diǎn)，從多個(gè)方面系統(tǒng)加以識(shí)別。02自動(dòng)控制改造應(yīng)統(tǒng)籌兼顧當(dāng)前，危險(xiǎn)工藝自動(dòng)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(xiǎn)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(gè)工藝單元構(gòu)成，危險(xiǎn)工藝單元與其他單元常常布置在同一廠房?jī)?nèi)，面對(duì)這一現(xiàn)狀，如何通過(guò)危險(xiǎn)工藝自動(dòng)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(gè)方面進(jìn)行謀劃和實(shí)施：第一，對(duì)危險(xiǎn)工藝單元進(jìn)行定性和定量分析。化工生產(chǎn)裝置自動(dòng)控制是一個(gè)較為復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)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(dòng)力學(xué)參數(shù)是開(kāi)展自動(dòng)控制方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，對(duì)于一個(gè)涉及強(qiáng)放熱反應(yīng)的危險(xiǎn)工藝單元，必須掌握其反應(yīng)放熱量，在缺乏動(dòng)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(gè)簡(jiǎn)化的動(dòng)力學(xué)模型，進(jìn)而，找出一個(gè)安全可操作域，只有這樣，自動(dòng)控制方案才會(huì)有可行性和可信度；對(duì)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(duì)工藝過(guò)程的潛在危險(xiǎn)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(duì)相鄰生產(chǎn)單元的工藝、設(shè)備及人員情況進(jìn)行綜合分析。危險(xiǎn)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(huì)遇到這一問(wèn)題，在可能情況下，宜對(duì)整個(gè)生產(chǎn)車間布局進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，將危險(xiǎn)工藝單元布置在廠房的邊緣處，使其相對(duì)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(xiǎn)工藝單元相鄰處布置危險(xiǎn)性相對(duì)較小、操作與觀測(cè)頻率較低的設(shè)備，以此加以緩沖，此外，還應(yīng)對(duì)原有的疏散通道進(jìn)行調(diào)整，避免緊急疏散時(shí)通過(guò)危險(xiǎn)性較高的區(qū)域。只有通過(guò)綜合分析和調(diào)整，危險(xiǎn)工藝自動(dòng)化改造才能從真正意義上降低人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)。第三，調(diào)整安全操作規(guī)程和安全管理制度。采用自動(dòng)控制手段后，操作人員和管理人員的關(guān)注點(diǎn)都發(fā)生了變化，所以，要對(duì)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(dòng)內(nèi)容等進(jìn)行修訂，使之適應(yīng)新的工藝控制要求。第四，設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試要從嚴(yán)把關(guān)。自動(dòng)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(jì)和施工，否則，很可能埋下新的隱患和問(wèn)題，在正式投入使用前，還應(yīng)當(dāng)有一個(gè)試運(yùn)行期，在試運(yùn)行期內(nèi)宜由專業(yè)技術(shù)人員對(duì)試用情況進(jìn)行觀察、總結(jié)和評(píng)估。自動(dòng)化實(shí)施建議（1）精準(zhǔn)的計(jì)量精細(xì)化工裝置各種物料的精確計(jì)量是保證質(zhì)量和安全的第一因素。質(zhì)量流量計(jì)、體積式流量計(jì)等高精度流量?jī)x表的選用流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥選用時(shí)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(shí)段時(shí)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(chǎng)的操控情況嗎？間歇反應(yīng)對(duì)操作步驟的監(jiān)控如何實(shí)施？（3）現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)加料和遠(yuǎn)程自動(dòng)加料固體加料面臨的問(wèn)題：機(jī)械自動(dòng)化、固體介質(zhì)特性等等；粘稠介質(zhì)的轉(zhuǎn)料問(wèn)題；遠(yuǎn)程控制閥門的數(shù)量眾多問(wèn)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(dòng)先轉(zhuǎn)自動(dòng)（如沖洗、清洗等非關(guān)鍵操作、操作時(shí)間短的手動(dòng)操作；加料、滴加、升溫、降溫等核心部分先變自動(dòng)化），有效益時(shí)再提升自動(dòng)化水平?，F(xiàn)場(chǎng)操作與遠(yuǎn)程操作的交互和結(jié)合（重要參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)指示與控制室顯示的結(jié)合，閥門操控狀態(tài)現(xiàn)場(chǎng)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(wèn)題）交互式電子白板（現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置操作參數(shù)顯示和操作步驟確認(rèn)屏，高風(fēng)險(xiǎn)物料加料的Doubleconfirmation(員工+班長(zhǎng)），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(chǎng)手動(dòng)閥門狀態(tài)送到DCS顯示，對(duì)全流程操作進(jìn)行監(jiān)控（閥位采用ASI總線傳輸）大量的操作在控制室實(shí)現(xiàn)（大量采用控制閥代替手動(dòng)閥），少量的現(xiàn)場(chǎng)操作與DCS交互信息。（4）自動(dòng)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(dòng)升溫模塊；其他精細(xì)化工（如農(nóng)藥等）對(duì)危險(xiǎn)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(guò)程的溫度-時(shí)間控制等。（5）聯(lián)鎖切斷功能（SIS,DCS的關(guān)鍵保護(hù)功能，必須先上）精細(xì)化工的很多工藝參數(shù)都是對(duì)質(zhì)量保證的參數(shù)，對(duì)反應(yīng)安全臨界參數(shù)的摸索有較大的差距；按照重點(diǎn)監(jiān)管工藝推薦的緊急切斷方案以及反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的建議等，實(shí)施緊急情況下的切斷、放空、冷卻是非常必要的，這些保護(hù)措施需提前實(shí)施。（6）精細(xì)化工順控、批控的自動(dòng)化推進(jìn)間歇生產(chǎn)操作最重要的是異常工況的保護(hù)，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(hù)做好，才能真正的實(shí)現(xiàn)全流程的順控、批控和聯(lián)鎖保護(hù)。（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(guò)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(yùn)，固體加料的機(jī)械自動(dòng)化，物理分層萃取的分料，溶劑回收方案等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題；自動(dòng)化水平的提升不可能一步到位

如何控制現(xiàn)場(chǎng)人員數(shù)量呢？分區(qū)域、抗爆墻的設(shè)置、將危險(xiǎn)工藝單元布置在廠房的邊緣處，使其相對(duì)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(dòng)化儀表的小型化閥門及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的小型化

流量計(jì)的精確化閥位開(kāi)關(guān)的信號(hào)方式等等。精細(xì)化工反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)分析、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型建立、間歇工藝連續(xù)生產(chǎn)、批控順控

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