第一篇：化工企業高危險工藝裝置自動控制和安全聯鎖技術簡介

化工企業高危險工藝裝置自動控制和安全聯鎖技術簡介

目錄

一、化工企業工藝裝置危險性分析

（一）高危險生產裝置的危險性

（二）高危險儲存裝置的危險性

（三）人工手動控制的危險有害因素

二、常用的自動化控制和安全聯鎖方式

（一）自動控制和安全聯鎖的作用

（二）常用的自動控制及安全聯鎖方式

（三）典型控制單元模式

三、安裝（改造）自動控制和安全聯鎖裝置應做的主要工作

（一）對工藝裝置進行風險分析

（二）制定安裝（改造）方案

（三）做好實施的各項準備工作

（四）安裝、調試和投入運行

化工企業高危險工藝裝置

自動控制和安全聯鎖技術簡介

各位領導，同志們:

我是山東匯智工程設計有限公司劉慶德。前一段時期，根據省安監局要求，在化工企業自動控制及安全聯鎖裝置的技術、設計和安裝（改造）等方面，我公司進行了系統的調查研究，并向多家化工企業提供了自動控制及安全聯鎖技術安裝改造方案，為提高化工企業的本質安全水平做了一些工作。下面，根據會議安排，我就化工企業高危險工藝裝置自動控制和安全聯鎖技術，向大家作簡要介紹。

一、化工企業工藝裝置危險性分析

化工企業的高危險工藝生產裝置主要是指含有硝化、磺化、鹵化、強氧化、重氮化、加氫等化學反應過程和存在高溫（≥300℃）、高壓（≥10MPa）、深冷（≤-29 ℃）等極端操作條件的生產裝置。

高危險儲存裝置主要指劇毒品、液化烴、液氨、低閃點（≤-18 ℃）易燃液體、液化氣體等危險化學品儲存裝置。

（一）高危險生產裝置的危險性

下面，介紹六類常見的最主要的高危險生產裝置的危險性。

1、硝化反應。有兩種：一種是指有機化合物分子中引入硝基取代氫原子而生成硝基化合物的反應，如苯硝化制取硝基苯、甘油硝化制取硝化甘油；另一種是硝酸根取代有機化合物中的羥基生成硝酸酯的化學反應。生產染料和醫藥中間體的反應大部分是硝化反應。

硝化反應的主要危險性有：

(1)爆炸。硝化是劇烈放熱反應，操作稍有疏忽、如中途攪拌停止、冷卻水供應不足或加料速度過快等，都易造成溫度失控而爆炸。

(2)火災。被硝化的物質和硝化產品大多為易燃、有毒物質，受熱、磨擦撞擊、接觸火源極易造成火災。

(3)突沸沖料導致灼傷等。硝化使用的混酸具有強烈的氧化性、腐蝕性，與不飽和有機物接觸就會引起燃燒?；焖嵊鏊畷l突沸沖料事故。

2、磺化反應?；腔磻怯袡C物分子中引入磺（酸）基的反應。磺化生產裝置的主要類型：

（1）烷烴的磺化。如生產十二烷基磺酸鈉、（2）苯環的磺化。如生產苯磺酸鈉類。

（3）各種聚合物的磺化和氯磺化。如生產各種顏料、染料的磺化等。

磺化反應的主要危險性有：

（1）火災。常用的磺化劑，如濃硫酸、氯磺酸等是強氧化劑，原料多為可燃物。如果磺化反應投料順序顛倒、投料速度過快、攪拌不良、冷卻效果不佳而造成反應溫度過高，易引發火災危險。

（2）爆炸?；腔菑姺艧岱磻?，若不能有效控制投料、攪拌、冷卻等操作環節，反應溫度會急劇升高，導致爆炸事故。

（3）沸溢和腐蝕。常用的磺化劑三氧化硫遇水生成硫酸，會放出大量熱能造成沸溢事故，并因硫酸的強腐蝕性而減少設備壽命。

3、鹵化反應。有機化合物中的氫或其他基團被鹵素（Cl、Br、F、I）取代生成含鹵有機物的反應稱為鹵化反應?；どa中常見的鹵化反應有：黃磷與氯氣反應生成三氯化磷、硫磺與氟氣反應生成六氟化硫、雙酚A、苯酚、二苯乙烷與溴素反應生成溴系阻燃劑等。

鹵化反應主要危險性有：

（1）火災。鹵化反應的火災危險性主要取決于被鹵化物質的性質及反應過程條件，反應過程所用的物質為有機易燃物和強氧化劑時，容易引發火災事故。

（2）爆炸。鹵化反應為強放熱反應，因此鹵化反應必須有良好的冷卻和物料配比控制系統。否則超溫超壓會引發設備爆炸事故。

（3）中毒。鹵化過程使用的液氯、溴具有很強的毒性和氧化性，液氯儲存壓力較高，一旦泄露會發生嚴重的中毒事故。

4、強氧化反應。物質與氧或強氧化劑發生的化學反應稱為強氧化反應。常見強氧化反應有：氨氧化制硝酸、甲醇氧化制甲醛、丙烯氧化制丙烯酸等。

強氧化反應的主要危險性有：

（1）爆炸。強氧化反應一般是劇烈放熱反應，反應熱如不及時移去，將會造成反應失控而發生爆炸事故。氧化反應中的物質大部分是易燃、易爆物質，副產過氧化物的性質極不穩定，受熱易分解，有爆炸危險。

（2）火災。氧化劑具有很強的火災危險性，如遇高溫、撞擊、摩擦以及與有機物、酸類接觸都能引發火災。

5、重氮化反應。重氮化是使芳伯胺變為重氮鹽的反應。常見的重氮反應有：丙酮氰醇與水合腫、氯氣合成偶氮二異丁腈、芳胺與亞硝酸鈉反應制得偶氮染料等。

重氮化反應的主要危險性有：

（1）爆炸。重氮化反應的危險性在于所產生的重氮鹽，在溫度稍高或光的作用下，極易分解，有的甚至在室溫時亦能分解。一般每升高10℃，分解速度加快兩倍。在干燥狀態下，有些重氮鹽不穩定，外部條件能促使重氮化合物激烈分解，有爆炸著火的危險。

（2）火災。作為重氮劑的芳胺化合物多為可燃有機物在一定條件下易引發火災

6、加氫反應。在石油化工生產中，在催化劑及氫存在條件下以除去其中的硫、氮或不飽和鍵、烯烴或使原料發生裂解的反應稱為加氫反應。

加氫反應的火災危險性有：

（1）爆炸。許多還原反應都是在氫氣存在條件下，并在高溫、高壓下進行，如果因操作失誤或設備缺陷發生氫氣泄漏，極易發生爆炸。

（2）火災。加氫裂化在高溫、高壓下進行，且需要大量氫氣，一旦油品和氫氣泄漏，極易發生火災或爆炸。

（3）氫脆。加氫為強烈的放熱反應，氫氣在高溫下與鋼材接觸，鋼材內的碳分子易與氫氣發生反應生成碳氫化合物，使鋼制設備強度降低，發生氫脆。

（二）、高危險儲存裝置的危險性

高危險儲存裝置：儲存劇毒、液化烴、液氮、低閃點易燃液體和液化氣體的儲罐、鋼瓶、氣柜等。其危險性：

（1）泄漏。由于儲存設備損壞或操作失誤引起泄漏，從而大量釋放易燃、易爆、有毒有害物質，將會導致火災、爆炸、中毒等重大事故發生。如四川發生的液氯儲罐泄漏爆炸事件，使數十萬居民緊急轉移，影響極大。

（2）中毒。有毒物質泄漏后形成有毒蒸汽云，它在空氣中漂移、擴散，直接影響現場人員，并可能波及居民區。大量劇毒物質泄漏可能帶來嚴重人員傷亡和環境污染。

（3）火災。儲存易燃液體、易氧化或遇水劇烈反應的物質，易引發火災事故。

（4）爆炸。儲存低閃點的易燃液體或氣體，如液化烴儲罐，由于液化烴閃點低，極易燃燒，一旦泄露遇酸、撞擊、摩擦、有機易燃物質或積聚的靜電會發生火災及爆炸事故。如南京金陵石化的油罐發生爆炸事故，造成20人死亡。

（三）人工手動控制的危險有害因素

1、危險性大小五要素：

化工裝置的危險性大小通常用危險度來分級，分為高度危險級、中度危險級和低度危險級三級，構成危險度的五個要素是：

（1）、物質：工藝過程中的物質本身固有的點火性、可燃性、爆炸性和毒性。

（2）、容量：工藝過程中物料量，量大危險性大。

（3）、溫度：運行溫度越高，點火溫度低的危險性大。

（4）、壓力：運行壓力越高越危險。

（5）、操作：不同的化工產品、不同的反應類型、不同的運行條件、不同的工藝路線、不同的原料路線造成化工操作異常復雜。

2、人工手動控制的危險有害因素

據初步調查，我省中小型化工企業的生產裝置，一般以人工手動控制為主要操作手段。從化工生產的特點分析，人工手動控制的危險有害因素有：

（1）、現場人工操作用人多，一旦發生事故件直接造成人員傷亡。

（2）、人的不安全行為是事故發生的重要原因。在溫度、壓力、液位、進料量的控制中，閥門開關錯誤或指揮錯誤將會導致事故的發生。

（3）、人工手動控制中很難嚴格控制工藝參數，稍有不慎即會出現投料比控制不當和超溫、超壓等異常現象，引發溢料、火災甚至爆炸事故。

（4）、作業環境對人體健康的影響不容忽視，很容易造成職業危害。

（5）、設備和環境的不安全狀態及管理缺陷，增加了現場人員機械傷害、觸電、灼傷、高處墜落及中毒等事故的發生，直接威脅現場人員安危。

二、常用的自動化控制和安全聯鎖方式

（一）自動控制和安全聯鎖的作用

化工生產過程中高溫、高壓、易燃、易爆、易中毒、有腐蝕性、有刺激性臭味等危險危害因素是固有的。自動化操作不僅能嚴格控制工藝參數、避免手動操作的不安全隱患還能降低勞動強度、改善作業環境，而且能更好的實現高產、優質、長周期的安全運行。

總之，對高危險工藝裝置，在不能消除固有的危險危害因素又不能徹底避免人為失誤的情況下，采用隔離、遠程自動控制等方法是最有效的安全措施。

（二）常用的自動控制及安全聯鎖方式

對高危作業的化工裝置最基本的安全要求應當是實行溫度、壓力、液位超高（低）自動報警、聯鎖停車，最終實現工藝過程自動化控制。目前，常用的工藝過程自動化控制及安全聯鎖主要有：

1、智能自動化儀表。智能儀表可以對一個溫度、壓力、液位實現自動控制。

2、分布式工業控制計算機系統，簡稱DCS，也叫做分散控制系統。DCS是采用網絡通訊技術，將分布在現場的控制點、采集點與操作中心連接起來，共同實現分散控制集中管理的系統。

3、可編程序控制器，簡稱PLC。應用領域主要是邏輯控制，順序控制，取代繼電器的作用，也可以用于小規模的過程控制。

4、現場總線控制系統，簡稱FCS。FCS是基于現場總線的開放型的自動化系統，廣泛應用于各個控制領域，被認為是工業控制發展的必然趨勢。尤其本質安全型總線,更加適合直接安裝于石油、化工等危險防爆場所,減少系統發生危險的可能性。

5、各種總線結構的工業控制機，簡稱OEM。總線結構的工業控制機的配置靈活，擴展使用方便，適應性強，便于集中控制。

6、以上控制方式都可以配備緊急停車系統（ESD）和其他安全連鎖裝置。

（三）典型控制單元模式

化工生產過程千差萬別，單元操作類型并不多。下面，簡單介紹幾個典型的基本單元控制模式：

1、化學反應器基本單元操作模式

多數化學反應是放熱反應，硝化、鹵化、強氧化反應是劇烈的放熱反應；磺化、重氮化、加氫反應是強放熱反應。隨著反應溫度的升高，反應速度將會加快，反應熱也將隨之增加，使溫度繼續上升，沒有可靠的移除反應熱的措施，反應不穩定，將會超溫，引發事故。

化學反應器的控制指標有溫度、壓力、流量、液位等，是各單元操作中較復雜也是最危險的操作。多數反應器應當配置超溫、超壓、超液位報警和聯鎖系統。

（反 應器 單 元 模 式 見 附 圖 A，B）

這是一個典型的硝化、氯化、磺化反應器控制原理圖。

1，這是流量控制，通過控制進料量使系統反應配比及反應過程穩定。這個地方也可以根據實際情況采用比值調節來控制進料配比。

2，這是溫度調節通過控制冷媒流量來調節反應器溫度。當反應器溫度上升時，系統自動調大調節閥開度使冷媒流量加大。反之亦然。

3，這是溫度超高連鎖，當溫度超高時系統報警，同時關閉緊急切斷閥切斷進料。

4，這是液位控制，通過控制出料閥的開啟度來控制出料量使反應器液位保持恒定。同時可設液位高低限報警。

這是一個典型的聚合反應器，設夾套加熱，盤管冷卻。

1，與前面反應器不同的是配置了壓力調節系統，使反應器的壓力保持穩定。當反應超壓時報警，同時連鎖關閉進料閥，若反應器內余料繼續反應，壓力繼續升高，就開啟安全泄壓系統，尾氣進回收裝置。

有些反應為滿足反應條件需要先升溫，反應開始后又會放熱，為控制溫度恒定，需要再降溫，對這類反應的溫度控制就更加復雜。

2降溫系統。

3升溫系統。

2、蒸餾塔系統基本單元模式

蒸餾是應用極為廣泛的傳質過程，其目的是將混合液各組分進行分離，達到要求的純度標準。

蒸餾塔系統的調節參數有進料量、餾出量、釜液量、冷卻量、加熱量、回流量六個；被調節參數有壓力、塔釜液位、進料量、產品量、回流罐液位、回流比六個。

（蒸餾塔系統單元模式見附圖C）

1，進料量控制 2，加熱量控制

3，塔釜液位控制 4，回流量控制

5，冷凝液位控制

3、換熱器基本單元模式

工藝過程中常設置換熱器設備（冷卻器、再沸器、冷凝器等），其調節控制參數都是溫度。通?？刂品桨赣腥N：調節有效傳熱面積、根據工藝物料出口溫度來調節冷（熱）載體流量、改變溫差

（換熱器基本單元模擬見附圖D）

1，溫度超高報警連鎖，溫度超高后報警同時切斷蒸汽入口閥。

2，加熱量控制系統

3，進料量控制系統

4，進料預熱控制系統

5，液位控制系統

6，壓力控制系統

4、易燃液體儲罐基本單元模式

儀表控制設計一般要求

①

液位：就地液位指示，遠傳液位指示，高、低液位報警，高、低液位聯鎖（需要時設）。

②

溫度：就地溫度指示、遠傳溫度指示（需要時設報警），有加熱系統的設溫度調節

③ 流量：進出料管線上設流量計

附圖E

常壓液體儲罐基本單元模式

易燃液體儲罐說明：

安全設施有：

1、噴灑冷卻水，壓力指示、報警；可和溫度連鎖實現自動噴淋

2、現場流量指示及液位現場指示、遠傳指示、高低液位報警及超高液位連鎖；

3、氮封壓力調節，使罐內氮封壓力保持正壓；

4、阻燃式呼吸閥；

5、有必要時設溫度指示、報警、連鎖；

6、必要時在儲罐附近設可燃氣體濃度監測報警及有毒氣體濃度監測報警。

7、有些儲罐可設置泡沫滅火設施。

以上的這些監測點的采集、顯示，以及控制閥門的動作等等，所有這些控制策略需要DCS或者PLC來完成。

三、安裝（改造）自動控制和安全聯鎖裝置應做的主要工作

化工企業高危險工藝裝置安裝自動控制和安全聯鎖的技術改造工作，應主要做好以下幾點：

（一）對工藝裝置進行風險分析。

（1）對產品、中間產品、原料及輔助材料的物理、化學性質進行分析，確認其點火性、可燃性和毒性，并根據其貯存量和工藝過程中的物料量確定其危險程度；

（2）對工藝的固有危險性進行分析，確認工藝過程中有幾步化學反應，主要危險是什么。并對可能發生的事故類型、損失程度進行分析；

（3）對反應器、儲罐等主要危險設備的新舊程度、生產、儲存裝置的現有狀態進行分析；

（4）對企業現有工藝規程、安全規程等操作制度和現有的安全設施進行分析；

（5）通過以上分析找出現有裝置的主要危險有害因素，主要工藝控制參數，初步確定控制點和監測點的要求。

對以上的風險分析工作，大型企業可以組織自己的工藝、設備、安全方面的專家自主進行，中小型企業從提高企業安全生產條件的角度出發，應當委托具有相應資質的安全評價、化工設計等中介機構進行。

（二）制定安裝（改造）方案?；て髽I高危險工藝裝置安裝自動控制和安全連鎖是一項非常復雜的系統工作。自動控制和安全聯鎖系統的方案設計，應當委托具有資質的設計單位承擔。對于高度危險裝置的自動化控制和安全連鎖系統方案設計，建議委托具備甲級資質、有經驗的設計單位承擔，根據國家相關設計規范和標準進行全面的安全系統設計。

（三）做好實施的各項準備工作。企業的設計方案確定后，要做好實施前的準備工作，一是自動控制系統、安全聯鎖裝置的選型，根據先進性、經濟合理性、供應商服務能力與質量等原則，咨詢設計等單位的意見后確定；二是對相關人員進行專業培訓，確保掌握自動控制及安全聯鎖裝置的知識和操控能力；三是制定新的工藝操作規程和安全規程，并組織企業全員學習。

（四）安裝、調試和投入運行。裝置停車進行相關的吹掃、置換、封堵等工作，確保停車過程中的安全。自動控制及安全聯鎖裝置的安裝、調試，必須由具備能力有資質的單位承擔，企業應當選派人員參與安裝調試工作，培養自己的技術人才。安裝調試完成后，企業按照事先制定的開車方案，并嚴格按照安全規程的要求，進行空車聯動試運轉，在確認無問題后再投料開工，正式投入運行。

小結

通過近年來我公司設計的中小型化工醫藥項目看，如山東東岳化工1萬t/a R134a、5000t/a R152、KB建滔（河北）化工5萬t/a 苯加氫、廣東韶關1.5萬t/a HF、內蒙俱進化工4000t/a表面活性劑、帝斯曼淄博制藥有限公司1200t/a 頭孢氨芐、齊魯增塑劑公司2萬t/a多品種增塑劑、東營勝大化工1萬t/a氯化聚乙烯、淄博中軒黃原膠項目遠程控制技術改造、淄博嘉吉公司20萬噸酒精回收等項目。采取DCS或PLC控制，在控制工藝運行指標、穩定產品質量、降低物料消耗、減少用工、實現本質安全生產等方面，都達到了預期效果。

下一步，我們將按照這次會議要求，繼續深入研究化工企業高危險工藝裝置自動控制和安全聯鎖技術，為全省化工行業的安全生產做出應有的貢獻！

謝謝！

第二篇：化工高危工藝裝置自動控制和安全聯鎖

化工企業高危險工藝裝置 自動控制和安全聯鎖

目 錄

一、化工企業工藝裝置危險性分析

（一）高危險生產裝置的危險性

（二）高危險儲存裝置的危險性

（三）人工手動控制的危險有害因素

二、常用的自動化控制和安全聯鎖方式

（一）自動控制和安全聯鎖的作用

（二）常用的自動控制及安全聯鎖方式

（三）典型控制單元模式

三、安裝（改造）自動控制和安全聯鎖裝置應做的主要工作

（一）對工藝裝置進行風險分析

（二）制定安裝（改造）方案

（三）做好實施的各項準備工作

（四）安裝、調試和投入運行

一、化工企業工藝裝置危險性分析

化工企業的高危險工藝生產裝置主要是指含有硝化、磺化、鹵化、強氧化、重氮化、加氫等化學反應過程和存在高溫（≥300℃）、高壓（≥10MPa）、深冷（≤-29 ℃）等極端操作條件的生產裝置。

高危險儲存裝置主要指劇毒品、液化烴、液氨、低閃點（≤-18 ℃）易燃液體、液化氣體等危險化學品儲存裝置。

（一）高危險生產裝置的危險性

六類常見的最主要的高危險生產裝置的危險性。

1、硝化反應。有兩種：一種是指有機化合物分子中引入硝基取代氫原子而生成硝基化合物的反應，如苯硝化制取硝基苯、甘油硝化制取硝化甘油；另一種是硝酸根取代有機化合物中的羥基生成硝酸酯的化學反應。生產染料和醫藥中間體的反應大部分是硝化反應。

硝化反應的主要危險性有：

(1)爆炸。硝化是劇烈放熱反應，操作稍有疏忽、如中途攪拌停止、冷卻水供應不足或加料速度過快等，都易造成溫度失控而爆炸。

(2)火災。被硝化的物質和硝化產品大多為易燃、有毒物質，受熱、磨擦撞擊、接觸火源極易造成火災。

(3)突沸沖料導致灼傷等。硝化使用的混酸具有強烈的氧化性、腐蝕性，與不飽和有機物接觸就會引起燃燒。混酸遇水會引發突沸沖料事故。

2、磺化反應?；腔磻怯袡C物分子中引入磺（酸）基的反應?；腔a裝置的主要類型：

（1）烷烴的磺化。如生產十二烷基磺酸鈉、（2）苯環的磺化。如生產苯磺酸鈉類。（3）各種聚合物的磺化和氯磺化。如生產各種顏料、染料的磺化等。

磺化反應的主要危險性有：

（1）火災。常用的磺化劑，如濃硫酸、氯磺酸等是強氧化劑，原料多為可燃物。如果磺化反應投料順序顛倒、投料速度過快、攪拌不良、冷卻效果不佳而造成反應溫度過高，易引發火災危險。

（2）爆炸?；腔菑姺艧岱磻?，若不能有效控制投料、攪拌、冷卻等操作環節，反應溫度會急劇升高，導致爆炸事故。

（3）沸溢和腐蝕。常用的磺化劑三氧化硫遇水生成硫酸，會放出大量熱能造成沸溢事故，并因硫酸的強腐蝕性而減少設備壽命。

3、鹵化反應。有機化合物中的氫或其他基團被鹵素（Cl、Br、F、I）取代生成含鹵有機物的反應稱為鹵化反應?；どa中常見的鹵化反應有：黃磷與氯氣反應生成三氯化磷、硫磺與氟氣反應生成六氟化硫、雙酚A、苯酚、二苯乙烷與溴素反應生成溴系阻燃劑等。

鹵化反應主要危險性有：

（1）火災。鹵化反應的火災危險性主要取決于被鹵化物質的性質及反應過程條件，反應過程所用的物質為有機易燃物和強氧化劑時，容易引發火災事故。

（2）爆炸。鹵化反應為強放熱反應，因此鹵化反應必須有良好的冷卻和物料配比控制系統。否則超溫超壓會引發設備爆炸事故。

（3）中毒。鹵化過程使用的液氯、溴具有很強的毒性和氧化性，液氯儲存壓力較高，一旦泄露會發生嚴重的中毒事故。

4、強氧化反應。物質與氧或強氧化劑發生的化學反應稱為強氧化反應。常見強氧化反應有：氨氧化制硝酸、甲醇氧化制甲醛、丙烯氧化制丙烯酸等。

強氧化反應的主要危險性有：

（1）爆炸。強氧化反應一般是劇烈放熱反應，反應熱如不及時移去，將會造成反應失控而發生爆炸事故。氧化反應中的物質大部分是易燃、易爆物質，副產過氧化物的性質極不穩定，受熱易分解，有爆炸危險。

（2）火災。氧化劑具有很強的火災危險性，如遇高溫、撞擊、摩擦以及與有機物、酸類接觸都能引發火災。

5、重氮化反應。重氮化是使芳伯胺變為重氮鹽的反應。常見的重氮反應有：丙酮氰醇與水合腫、氯氣合成偶氮二異丁腈、芳胺與亞硝酸鈉反應制得偶氮染料等。

重氮化反應的主要危險性有：

（1）爆炸。重氮化反應的危險性在于所產生的重氮鹽，在溫度稍高或光的作用下，極易分解，有的甚至在室溫時亦能分解。一般每升高10℃，分解速度加快兩倍。在干燥狀態下，有些重氮鹽不穩定，外部條件能促使重氮化合物激烈分解，有爆炸著火的危險。

（2）火災。作為重氮劑的芳胺化合物多為可燃有機物在一定條件下易引發火災

6、加氫反應。在石油化工生產中，在催化劑及氫存在條件下以除去其中的硫、氮或不飽和鍵、烯烴或使原料發生裂解的反應稱為加氫反應。

加氫反應的火災危險性有：

（1）爆炸。許多還原反應都是在氫氣存在條件下，并在高溫、高壓下進行，如果因操作失誤或設備缺陷發生氫氣泄漏，極易發生爆炸。

（2）火災。加氫裂化在高溫、高壓下進行，且需要大量氫氣，一旦油品和氫氣泄漏，極易發生火災或爆炸。

（3）氫脆。加氫為強烈的放熱反應，氫氣在高溫下與鋼材接觸，鋼材內的碳分子易與氫氣發生反應生成碳氫化合物，使鋼制設備強度降低，發生氫脆。

（二）、高危險儲存裝置的危險性

高危險儲存裝置：儲存劇毒、液化烴、液氮、低閃點易燃液體和液化氣體的儲罐、鋼瓶、氣柜等。其危險性：

（1）泄漏。由于儲存設備損壞或操作失誤引起泄漏，從而大量釋放易燃、易爆、有毒有害物質，將會導致火災、爆炸、中毒等重大事故發生。如四川發生的液氯儲罐泄漏爆炸事件，使數十萬居民緊急轉移，影響極大。

（2）中毒。有毒物質泄漏后形成有毒蒸汽云，它在空氣中漂移、擴散，直接影響現場人員，并可能波及居民區。大量劇毒物質泄漏可能帶來嚴重人員傷亡和環境污染。

（3）火災。儲存易燃液體、易氧化或遇水劇烈反應的物質，易引發火災事故。

（4）爆炸。儲存低閃點的易燃液體或氣體，如液化烴儲罐，由于液化烴閃點低，極易燃燒，一旦泄露遇酸、撞擊、摩擦、有機易燃物質或積聚的靜電會發生火災及爆炸事故。如南京金陵石化的油罐發生爆炸事故，造成20人死亡。

（三）人工手動控制的危險有害因素

1、危險性大小五要素：

化工裝置的危險性大小通常用危險度來分級，分為高度危險級、中度危險級和低度危險級三級，構成危險度的五個要素是：（1）、物質：工藝過程中的物質本身固有的點火性、可燃性、爆炸性和毒性。

（2）、容量：工藝過程中物料量，量大危險性大。

（3）、溫度：運行溫度越高，點火溫度低的危險性大。

（4）、壓力：運行壓力越高越危險。

（5）、操作：不同的化工產品、不同的反應類型、不同的運行條件、不同的工藝路線、不同的原料路線造成化工操作異常復雜。

2、人工手動控制的危險有害因素

據初步調查，我省中小型化工企業的生產裝置，一般以人工手動控制為主要操作手段。從化工生產的特點分析，人工手動控制的危險有害因素有：

（1）、現場人工操作用人多，一旦發生事故件直接造成人員傷亡。

（2）、人的不安全行為是事故發生的重要原因。在溫度、壓力、液位、進料量的控制中，閥門開關錯誤或指揮錯誤將會導致事故的發生。

（3）、人工手動控制中很難嚴格控制工藝參數，稍有不慎即會出現投料比控制不當和超溫、超壓等異?，F象，引發溢料、火災甚至爆炸事故。

（4）、作業環境對人體健康的影響不容忽視，很容易造成職業危害。

（5）、設備和環境的不安全狀態及管理缺陷，增加了現場人員機械傷害、觸電、灼傷、高處墜落及中毒等事故的發生，直接威脅現場人員安危。

二、常用的自動化控制和安全聯鎖方式

（一）自動控制和安全聯鎖的作用

化工生產過程中高溫、高壓、易燃、易爆、易中毒、有腐蝕性、有刺激性臭味等危險危害因素是固有的。自動化操作不僅能嚴格控制工藝參數、避免手動操作的不安全隱患還能降低勞動強度、改善作業環境，而且能更好的實現高產、優質、長周期的安全運行。

總之，對高危險工藝裝置，在不能消除固有的危險危害因素又不能徹底避免人為失誤的情況下，采用隔離、遠程自動控制等方法是最有效的安全措施。

（二）常用的自動控制及安全聯鎖方式

對高危作業的化工裝置最基本的安全要求應當是實行溫度、壓力、液位超高（低）自動報警、聯鎖停車，最終實現工藝過程自動化控制。目前，常用的工藝過程自動化控制及安全聯鎖主要有：

1、智能自動化儀表。智能儀表可以對一個溫度、壓力、液位實現自動控制。

2、分布式工業控制計算機系統，簡稱DCS，也叫做分散控制系統。DCS是采用網絡通訊技術，將分布在現場的控制點、采集點與操作中心連接起來，共同實現分散控制集中管理的系統。

3、可編程序控制器，簡稱PLC。應用領域主要是邏輯控制，順序控制，取代繼電器的作用，也可以用于小規模的過程控制。

4、現場總線控制系統，簡稱FCS。FCS是基于現場總線的開放型的自動化系統，廣泛應用于各個控制領域，被認為是工業控制發展的必然趨勢。尤其本質安全型總線,更加適合直接安裝于石油、化工等危險防爆場所,減少系統發生危險的可能性。

5、各種總線結構的工業控制機，簡稱OEM?？偩€結構的工業控制機的配置靈活，擴展使用方便，適應性強，便于集中控制。

6、以上控制方式都可以配備緊急停車系統（ESD）和其他安全連鎖裝置。

（三）典型控制單元模式

化工生產過程千差萬別，單元操作類型并不多。下面，簡單介紹幾個典型的基本單元控制模式：

1、化學反應器基本單元操作模式

多數化學反應是放熱反應，硝化、鹵化、強氧化反應是劇烈的放熱反應；磺化、重氮化、加氫反應是強放熱反應。隨著反應溫度的升高，反應速度將會加快，反應熱也將隨之增加，使溫度繼續上升，沒有可靠的移除反應熱的措施，反應不穩定，將會超溫，引發事故。

化學反應器的控制指標有溫度、壓力、流量、液位等，是各單元操作中較復雜也是最危險的操作。多數反應器應當配置超溫、超壓、超液位報警和聯鎖系統。

（反 應器 單 元 模 式 見 附 圖 A，B）

這是一個典型的硝化、氯化、磺化反應器控制原理圖。

1，這是流量控制，通過控制進料量使系統反應配比及反應過程穩定。這個地方也可以根據實際情況采用比值調節來控制進料配比。

2，這是溫度調節通過控制冷媒流量來調節反應器溫度。當反應器溫度上升時，系統自動調大調節閥開度使冷媒流量加大。反之亦然。3，這是溫度超高連鎖，當溫度超高時系統報警，同時關閉緊急切斷閥切斷進料。

4，這是液位控制，通過控制出料閥的開啟度來控制出料量使反應器液位保持恒定。同時可設液位高低限報警。

這是一個典型的聚合反應器，設夾套加熱，盤管冷卻。1，與前面反應器不同的是配置了壓力調節系統，使反應器的壓力保持穩定。當反應超壓時報警，同時連鎖關閉進料閥，若反應器內余料繼續反應，壓力繼續升高，就開啟安全泄壓系統，尾氣進回收裝置。

有些反應為滿足反應條件需要先升溫，反應開始后又會放熱，為控制溫度恒定，需要再降溫，對這類反應的溫度控制就更加復雜。2降溫系統。3升溫系統。

2、蒸餾塔系統基本單元模式

蒸餾是應用極為廣泛的傳質過程，其目的是將混合液各組分進行分離，達到要求的純度標準。

蒸餾塔系統的調節參數有進料量、餾出量、釜液量、冷卻量、加熱量、回流量六個；被調節參數有壓力、塔釜液位、進料量、產品量、回流罐液位、回流比六個。

（蒸餾塔系統單元模式見附圖C）1，進料量控制 2，加熱量控制

3，塔釜液位控制 4，回流量控制 5，冷凝液位控制

3、換熱器基本單元模式

工藝過程中常設置換熱器設備（冷卻器、再沸器、冷凝器等），其調節控制參數都是溫度。通常控制方案有三種：調節有效傳熱面積、根據工藝物料出口溫度來調節冷（熱）載體流量、改變溫差

（換熱器基本單元模擬見附圖D）

1，溫度超高報警連鎖，溫度超高后報警同時切斷蒸汽入口閥。2，加熱量控制系統 3，進料量控制系統 4，進料預熱控制系統 5，液位控制系統 6，壓力控制系統

4、易燃液體儲罐基本單元模式

儀表控制設計一般要求

① 液位：就地液位指示，遠傳液位指示，高、低液位報警，高、低液位聯鎖（需要時設）。

② 溫度：就地溫度指示、遠傳溫度指示（需要時設報警），有加熱系統的設溫度調節

③ 流量：進出料管線上設流量計

附圖E 常壓液體儲罐基本單元模式 易燃液體儲罐說明：

安 全設施有：

1、噴灑冷卻水，壓力指示、報警；可和溫度連鎖實現自動噴淋

2、現場流量指示及液位現場指示、遠傳指示、高低液位報警及超高液位連鎖；

3、氮封 壓力調節，使罐內氮封壓力保持正壓；

4、阻燃式呼吸閥；

5、有必要時設溫度指示、報警、連鎖；

6、必要時在儲罐附近設可燃氣體濃度監測報警及有毒氣體濃度 監測報警。

7、有些儲罐可設置泡沫滅火設施。

以上的這些監測點的采集、顯示，以及控制閥門的動作等等，所有這些控制策略需要DCS或者PLC來完成。

三、安裝（改造）自動控制和安全聯鎖裝置應做的主要工作

化工企業高危險工藝裝置安裝自動控制和安全聯鎖的技術改造工作，應主要做好以下幾點：

（一）對工藝裝置進行風險分析。（1）對產品、中間產品、原料及輔助材料的物理、化學性質進行分析，確認其點火性、可燃性和毒性，并根據其貯存量和工藝過程中的物料量確定其危險程度；

（2）對工藝的固有危險性進行分析，確認工藝過程中有幾步化學反應，主要危險是什么。并對可能發生的事故類型、損失程度進行分析；

（3）對反應器、儲罐等主要危險設備的新舊程度、生產、儲存裝置的現有狀態進行分析；

（4）對企業現有工藝規程、安全規程等操作制度和現有的安全設施進行分析；

（5）通過以上分析找出現有裝置的主要危險有害因素，主要工藝控制參數，初步確定控制點和監測點的要求。

對以上的風險分析工作，大型企業可以組織自己的工藝、設備、安全方面的專家自主進行，中小型企業從提高企業安全生產條件的角度出發，應當委托具有相應資質的安全評價、化工設計等中介機構進行。

（二）制定安裝（改造）方案。

化工企業高危險工藝裝置安裝自動控制和安全連鎖是一項非常復雜的系統工作。自動控制和安全聯鎖系統的方案設計，應當委托具有資質的 設計單位承擔。對于高度危險裝置的自動化控制和安全連鎖系統方案設計，建議委托具備甲級資質、有經驗的設計單位承擔，根據國家相關設計規范和標準進行全面 的安全系統設計。

（三）做好實施的各項準備工作。

企業的設計方案確定后，要做好實施前的準備工作，一是自動控制系統、安全聯鎖裝置的選 型，根據先進性、經濟合理性、供應商服務能力與質量等原則，咨詢設計等單位的意見后確定；二是對相關人員進行專業培訓，確保掌握自動控制及安全聯鎖裝置的 知識和操控能力；三是制定新的工藝操作規程和安全規程，并組織企業全員學習。

（四）安裝、調試和投入運行。

裝置停車進行相關的吹掃、置 換、封堵等工作，確保停車過程中的安全。自動控制及安全聯鎖裝置的安裝、調試，必須由具備能力有資質的單位承擔，企業應當選派人員參與安裝調試工作，培養 自己的技術人才。安裝調試完成后，企業按照事先制定的開車方案，并嚴格按照安全規程的要求，進行空車聯動試運轉，在確認無問題后再投料開工，正式投入運行。

第三篇：化工企業危險工藝自動化控制及安全聯鎖技術改造工作實施方案

化工企業危險工藝自動化控制及安全聯鎖技術改造工作實施方案

為貫徹落實《國務院關于進一步加強企業安全生產工作的通知》（國發〔2010〕23號）文件精神，根據國務院安委辦、國家安監總局，工業和信息化部等相關部委的要求，現就推進全區涉及危險工藝的化工生產裝置自動化控制及安全連鎖技術改造工作提出如下意見。

一、工作目標

全區所有涉及危險工藝的化工生產裝置及其輔助設施力爭在2011年底實現生產過程中危險環節關鍵操作的自動化控制。溫度、壓力、流量、液位及可燃、有毒氣體濃度等工藝指標的超限報警及生產裝置的安全聯鎖停車；大型和高度危險化工裝置要在自動化控制的基礎上裝備緊急停車系統（ESD）或安全儀表系統（SIS）。

二、改造范圍

（一）《國家安全監管總局關于公布首批重點監管的危險化工工藝目錄的通知》（安監總管三〔2009〕116號，以下簡稱《目錄》）公布的15種危險化工工藝的生產裝置；

（二）涉及危險化工工藝生產的輔助設施；

（三）因工藝、設備和設施安全、穩定等，不需要配置自動化控制、超限報警及安全聯鎖停車設施或企業現有化工裝置能夠滿足《目錄》推薦的安全控制要求的，由企業委托有資質評估機構對企業現役化工裝置安全現狀進行專項評估，作出是否需納入安裝改造范圍的結論，報盟市安監局。

三、改造內容

所有危險化學品建設項目和現有化工生產裝置及其輔助設施要按照《目錄》要求，對照本企業采用的危險化工工藝及其特點，確定重點監控的工藝參數和安全控制的基本要求，完善自動控制系統。

涉及改造范圍內的生產裝置輔助設施要與生產裝置同步進行自動化改造，必須安裝配備有毒、可燃氣體泄漏和火災報警系統；重大危險源涉及的壓力、溫度、液位（流量）、泄漏報警等要有遠傳和連續記錄；液化氣體、劇毒液體（液氯、液氨、液化石油氣、液化天然氣）等重點儲罐要設置遠程緊急切斷裝置。

四、工作措施

（一）認真研究制定具體自動化改造操作方案。各盟市安監局要進一步摸清轄區內涉及自動控制技術改造范圍的危險化學品企業底數，填寫《自動化控制改造調查匯總表》（見附件1），制定自動化改造工作方案。根據化工裝置危險程度和當地實際，對企業安裝改造的時限作出具體規定，列出工作進度表，分期分批組織實施。工作方案與匯總表一并于2011年6月31日前報送自治區安監局。

（二）強化安全生產行政許可措施。各級安監部門要將安裝自動化控制及安全聯鎖系統作為安全生產的必要條件，嚴把安全生產準入關。

1、實施改造的企業，要在安裝改造工程驗收后，委托有資質評估機構編制自動化控制及安全聯鎖系統安裝報告書（見附件2）報盟市安監局。凡不符合本意見規定安裝改造要求的，按照逾期未安裝進行處理。

2、新建、改建、擴建項目，涉及的化工裝置屬于安裝改造范圍的，必須同時設計、安裝和使用相應的自動化控制及安全聯鎖裝置。危險化學品建設項目設立安全評價報告，要對工藝裝置的安全風險進行分析，提出安裝自動化控制及安全聯鎖系統的措施建議。危險化學品建設項目安全設施設計專篇，要根據工藝裝置的安全風險分析、風險級別和措施建議，充分考慮和設計重要參數的測量、控制、報警、自動聯鎖保護及緊急停車等自動化控制及安全聯鎖設施和措施。未按以上要求執行的，不予通過安全審查。

危險化學品建設項目竣工驗收安全評價報告、生產企業現狀安全評價報告，要對安裝自動化控制及安全聯鎖裝置作出評價，內容包括：生產工藝控制參數及控制點、安全控制工作原理、采用的邏輯控制單元、檢測變送單元等，設計、安裝單位資質符合性，控制系統在試生產期間的檢測檢驗和調試、運行等情況。已經試生產的，必須在試生產結束前配置相應的自動化控制及安全聯鎖裝置，確因時間緊、工作量大等原因無法完成的，要作出安裝改造的時限承諾（最長不超過6個月）并認真實施，否則，不予通過安全設施竣工驗收。

（三）加強改造過程管理和人員的培訓教育。各級安監部門要引導從業單位選擇信譽高、專業實力強的機構開展自動化控制改造的評估、設計、施工安裝和儀表設備供應，不具備國家規定資質的設計、施工、評價單位或相關人員不得從事相關業務。要督促從業單位按照本意見要求，認真組織實施自動化改造。

各級安監部門要組織相關設計、安全評價等單位和有關專家，開展自動化控制或安全聯鎖停車裝置相關專業知識的教育培訓和技術服務工作。各化工企業要通過加強教育培訓、引進專業人才、聘請有關科研、設計單位服務等方式，配備符合化工裝置自動化控制及安全聯鎖停車裝置需要的操作人員和技術力量。