你知道一個(gè)化工工藝流程安全運(yùn)行需要多少裝置？需要多少設(shè)備嗎？你知道一個(gè)化工工藝流程是怎樣安全運(yùn)行起來(lái)的嗎？我們一起了解一下具體情況吧。

一起了解一下石油化工工藝流程中的一個(gè)"簡(jiǎn)單"裝置

自動(dòng)化技術(shù)是城市軌道交通領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一，對(duì)城市軌道交通建設(shè)起著至關(guān)重要的作用。像嵌入式系統(tǒng)、SCADA、PLC、現(xiàn)場(chǎng)總線、變頻器、傳感器、人機(jī)界面、工控機(jī)等自動(dòng)化產(chǎn)品都被廣泛應(yīng)用到軌道交通建設(shè)中去，在車輛管理、安全監(jiān)控、電力檢測(cè)以及保障軌道交通正常運(yùn)行等方面發(fā)揮著不可小覷的作用。比如紅綠燈就是通過(guò)可編程控制器控制的。

以下圖為煉油廠燃料油系統(tǒng)

接下來(lái)我們一起看一下煉油廠燃料油系統(tǒng)中的加氫裂化裝置。

我們先對(duì)加氫裂化裝置進(jìn)行一下簡(jiǎn)單介紹。加氫裂化是重質(zhì)油輕質(zhì)化的一種工藝方法。以減壓餾分油為原料，與氫氣混合在溫度400℃左右，壓力約17MPa和催化劑作用下進(jìn)行裂化反應(yīng)，生產(chǎn)出干氣、液化石油氣、輕石腦油、重石腦油、航空煤油、輕柴油等產(chǎn)品。

加氫裂化、加氫精制裝置示意圖

在這個(gè)簡(jiǎn)單裝置中，用到了各種換熱器、冷卻器、省能器、再沸器、冷凝器、洗滌塔、濃縮塔……大約100個(gè)設(shè)備。

以上僅僅是煉油廠燃料油系統(tǒng)中的加氫裂化裝置中的一些設(shè)備?？上攵麄€(gè)石油化工工藝流程需要多少設(shè)備呢？除此之外，還要將這些設(shè)備連在一起，進(jìn)行檢測(cè)、觀察、分析……才能保證整個(gè)燃料油系統(tǒng)的安全運(yùn)行。想象一下，如果人為的去做這些事情，會(huì)是什么樣的情景呢？這需要多少人力物力呢？但是有了自動(dòng)化，一切都變得方便多了。

自動(dòng)化在化工生產(chǎn)中的發(fā)展

20世紀(jì)40年代以前，化工生產(chǎn)已采用了自動(dòng)化裝置，但是沒有系統(tǒng)的理論指導(dǎo)。40年代中期經(jīng)典控制理論開始應(yīng)用于化工生產(chǎn)。50年代開始實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制，用電動(dòng)和氣動(dòng)式模擬調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)單參數(shù)定值調(diào)節(jié)。60年代出現(xiàn)了以組合儀表進(jìn)行集中檢測(cè)和控制的系統(tǒng)，并開始利用計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)或裝置進(jìn)行集中綜合自動(dòng)控制。70年代產(chǎn)生了信息集中化、控制分散化的集中分散型計(jì)算機(jī)多級(jí)控制系統(tǒng)，采用了定值控制、前饋控制、多變量控制、自適應(yīng)控制和最優(yōu)控制等方法，并利用微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行企業(yè)管理，包括控制、信號(hào)報(bào)警、生產(chǎn)調(diào)度、安全管理等方面。

自動(dòng)化在化工儀表中的作用

自動(dòng)化控制在化工儀表起到了什么作用呢？其主要采用先進(jìn)的微電腦芯片及技術(shù),減小了儀表的體積,并提高了儀表的可靠性及抗干擾性能。實(shí)現(xiàn)真正的以逸待勞以及待人的目的。主要作用體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(一)儀表有了可編程功能

計(jì)算機(jī)的軟件進(jìn)入儀表,可以代替大量的硬件邏輯電路,這叫硬件軟化。特別是在控制電路中應(yīng)用一些接口芯片的位控特性進(jìn)行一個(gè)復(fù)雜功能的控制,其軟件編程很簡(jiǎn)單(即可以用存儲(chǔ)控制程序代替以往的順序控制) 。而如果帶之以硬件,就需要一大套控制和定時(shí)電路。所以軟件移植入儀器儀表可以大大簡(jiǎn)化硬件的結(jié)構(gòu),代替常規(guī)的邏輯電路。

(二)儀表有了記憶功能

以往的儀表采用組合邏輯電路和時(shí)序電路,只能在某一時(shí)刻記憶一些簡(jiǎn)單狀態(tài),當(dāng)下一狀態(tài)到來(lái)時(shí),前一狀態(tài)的信息就消失了。但微機(jī)引入儀表后,由于它的隨機(jī)存儲(chǔ)器可以記憶前一狀態(tài)信息,只要通電,就可以一直保存記憶,并且可以同時(shí)記憶許多狀態(tài)信息,然后進(jìn)行重現(xiàn)或處理。

(三)儀表有了計(jì)算功能

由于自動(dòng)化化儀表內(nèi)含微型計(jì)算機(jī),因此可以進(jìn)行許多復(fù)雜的計(jì)算,并且具有很高的精度。在自動(dòng)化儀表中可經(jīng)常進(jìn)行諸如乘除一個(gè)常數(shù)、確定極大和極小值、被測(cè)量的給定極限檢測(cè)等多方面的運(yùn)算和比較。

(四)儀表有了數(shù)據(jù)處理的功能

在測(cè)量中常常會(huì)遇到線性化處理、自檢自校、測(cè)量值與工程值的轉(zhuǎn)換以及抗干擾問(wèn)題。由于有了微處理器和軟件,這些都可以很方便的用軟件來(lái)處理,一方面大大減輕了硬件的負(fù)擔(dān),又增了豐富的處理功能。自動(dòng)化儀表也完全可以進(jìn)行檢索、優(yōu)化等工作。

自動(dòng)化在化工工藝流程中的作用

自動(dòng)檢測(cè)與控制——化工生產(chǎn)過(guò)程經(jīng)常要在高溫、高壓下進(jìn)行,某些物料易燃、易爆，具有毒性和腐蝕性,同時(shí)反應(yīng)的機(jī)理和過(guò)程十分復(fù)雜，因而對(duì)自動(dòng)化控制生產(chǎn)過(guò)程的要求特別迫切。為了實(shí)現(xiàn)過(guò)程自動(dòng)化，首先應(yīng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的主要工藝參數(shù)如溫度、壓力、流量、液位、成分等進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，獲得準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)。檢測(cè)是通過(guò)各種敏感器件來(lái)完成的。有些參數(shù)測(cè)量還需要靠微型計(jì)算機(jī)輔助，如飽和蒸汽流量測(cè)量中的濕度和壓力的自動(dòng)補(bǔ)償。有時(shí)還用模型化的方法來(lái)進(jìn)行特殊變量的測(cè)量和用狀態(tài)觀測(cè)的方法來(lái)進(jìn)行某些變量的預(yù)估。一些高溫、高粘度、大流量和低溫的自動(dòng)測(cè)量技術(shù)已取得較大的進(jìn)展；利用參數(shù)辨識(shí)和相關(guān)技術(shù)的間接測(cè)量方法也在石油、化工的特種參數(shù)測(cè)量中開始應(yīng)用。

測(cè)量所得的數(shù)據(jù)是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)視和控制的基礎(chǔ)。例如，控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用就是根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、運(yùn)算，然后發(fā)出指令操縱調(diào)節(jié)閥而實(shí)現(xiàn)的?；どa(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制包括單參數(shù)的控制和整個(gè)裝置或系統(tǒng)的集中綜合控制?；ぷ詣?dòng)化控制的特點(diǎn)在于動(dòng)態(tài)和反饋。系統(tǒng)工作總是在穩(wěn)態(tài)附近變化，波動(dòng)是由于干擾引起的，控制的目的是使系統(tǒng)在預(yù)計(jì)的最大偏離的條件下恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中還將控制效果的信息反饋到控制器去進(jìn)行比較,以改善控制的效果。一般改變反饋的大小、形式或方式，往往就可以改變控制的結(jié)果。在現(xiàn)代化工生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制中所采用的控制方式有：前饋控制、反饋控制、多變量解耦控制、狀態(tài)反饋控制、克服大滯后的預(yù)估補(bǔ)償控制、采樣控制、最短時(shí)間控制和線性最優(yōu)控制等。針對(duì)石油、化工過(guò)程的時(shí)變、隨機(jī)和狀態(tài)難于直接測(cè)量等特點(diǎn)，還采用隨機(jī)最優(yōu)控制、自校正控制、自適應(yīng)控制、狀態(tài)觀測(cè)和卡爾曼濾波技術(shù)等。電子計(jì)算機(jī)在自動(dòng)控制中主要完成信息的存儲(chǔ)、處理、邏輯判斷、動(dòng)態(tài)過(guò)程分析、決策、控制和事故診斷的功能。例如，在自動(dòng)信號(hào)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)中，應(yīng)用信號(hào)聯(lián)鎖和計(jì)算機(jī)的上述功能對(duì)化工企業(yè)的安全生產(chǎn)實(shí)行聲光信號(hào)指示、屏幕顯示、事故操作指導(dǎo)和聯(lián)鎖切斷保護(hù)等。

系統(tǒng)仿真——數(shù)字仿真技術(shù)在化工生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化中已廣泛應(yīng)用，例如用于分析研究系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)行為，尋求最優(yōu)控制方案、優(yōu)化操作條件，為設(shè)計(jì)新控制系統(tǒng)提供依據(jù)以及培訓(xùn)操作人員。仿真的質(zhì)量取決于所建立的數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性。但由于石油、化工過(guò)程的復(fù)雜性，仿真技術(shù)的應(yīng)用受到了一定限制。但是隨著社會(huì)技術(shù)的進(jìn)步，在不久的將來(lái)這些困難會(huì)克服的。

ESD系統(tǒng)在化工領(lǐng)域的應(yīng)用

對(duì)于石油和化工生產(chǎn)裝置來(lái)說(shuō)，設(shè)置獨(dú)立于控制系統(tǒng)的安全聯(lián)鎖是十分有必要的。而ESD系統(tǒng)就是獨(dú)立于主控制系統(tǒng)的，其安全級(jí)別高于主控制系統(tǒng)。在正常情況下，ESD系統(tǒng)處于靜態(tài)，不需要人為干預(yù)。它作為安全保護(hù)系統(tǒng)，凌駕于生產(chǎn)過(guò)程控制之上，適時(shí)在線監(jiān)測(cè)裝置的安全性。當(dāng)生產(chǎn)裝置出現(xiàn)緊急情況時(shí)，不需要經(jīng)過(guò)主控制系統(tǒng)，而直接由ESD發(fā)出保護(hù)聯(lián)鎖信號(hào)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行安全保護(hù)，避免危險(xiǎn)擴(kuò)散造成巨大損失。該動(dòng)則動(dòng)，不該動(dòng)則不動(dòng)，這是ESD系統(tǒng)的一個(gè)顯著特點(diǎn)。

高可靠性的ESD系統(tǒng)不僅能保證設(shè)備安全無(wú)干擾地運(yùn)行，還能為裝置提供一體化的解決方案。同時(shí)這個(gè)系統(tǒng)還兼具準(zhǔn)確的記錄功能，內(nèi)部的事件報(bào)警器可以清楚地記錄下緊急停車過(guò)程中每一個(gè)操作步驟和報(bào)警事件，為專業(yè)人員查找事故原因和事故部位提供了第一手材料。

目前，國(guó)內(nèi)很多大型乙二醇、環(huán)氧乙烷等危險(xiǎn)等級(jí)高的裝置都采用了ESD緊急停車系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了緊急狀況下閥門自動(dòng)開、關(guān)，使系統(tǒng)退守到相對(duì)安全的狀態(tài)。這可以在很大程度上避免操作人員由于緊張慌亂、判斷不準(zhǔn)確等原因引起的誤操作，使緊急停車過(guò)程變得安全、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)單，降低了事故發(fā)生率和危害程度。

通過(guò)以上內(nèi)容，你了解化工工藝之所以安全運(yùn)行的原因了嗎？

化工生產(chǎn)處理的物質(zhì)往往具有易燃、易爆、腐蝕性強(qiáng)和有毒害物質(zhì)多等特點(diǎn)，且生產(chǎn)裝置趨向大型化，一旦發(fā)生事故，波及面很大，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)及所在地區(qū)的人民安全，帶來(lái)難以估計(jì)的損失和災(zāi)害。由于自動(dòng)化在化工工藝的應(yīng)用，減少了化工工藝事故的發(fā)生。近幾年，雖然化工事故沒有完全避免，但是小甄相信，隨著科技的不斷進(jìn)步，自動(dòng)化會(huì)更廣泛的應(yīng)用于化工工藝，使化工工藝流程更加智能化，化工工藝流程更加安全，化工事故會(huì)避免的。

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