化工企业危险工艺自动化控制及安全联锁改造

赵景堂

摘要：化工企业在生产中存在部分操作工艺技术具有危险性。通过对于设备的安全联锁改造，可以有效降低故障发生风险，对操作工艺进行优化，有效提高了生产效率。

关键词：危险工艺;自动化控制;安全联锁;改造

为了提高化学品生产使用安全性，降低生产风险。需要加强对于化工企业的监管，可以通过对于自动化控制以及安全联锁的改造，以保证人员安全，避免造成不必要的损失。

1常用的自动控制及安全联锁方式

对于危险程度高的化工装置的基本安全要求为：温度、压力、液位超高（低）自动报警、联锁停车，最终实现工艺过程自动化控制。目前，常见的工艺自动化控制及安全联锁可以分为下面几点。

（1）PLC即可编程序控制器是可是编程逻辑控制器。是从开关控制到顺序控制，头到尾执行一次后从头到尾开始执行，主要是应用在化工产品制备中顺序控制。PLC用于设备控制的任务都相对简单，多用于小型自动控制场所。

（2）DCS集散控制系统是一种多级计算机系统工程，由过程和监控级组成以通信网络作为纽带，分为控制（工程师站）、操作（操场作台站）、现场仪表（现场测控站）这3部分。DCS多用在工厂级监控管理，适用大规模的的连续过程控制。

（3）ESD紧急停车系统也称安全仪表系统（SIS）、安全停车系统（SSD）、安全联锁系统（SIS）或安全保护系统（SPS）、安全仪表系统。ESD系统设备配置不断更新换代，由简单到复杂，由低级到高级。在正常情况下，ESD系统是处于静态的，只有当生产装置出现紧急情况时，而直接由ESD发出保护联锁信号，对现场设备进行安全保护，避免危险扩散造成巨大损失。

2化工企业危险工艺装置危险性

2.1硝化反应装置

硝化反应装置有两个主要方面。一种是硝化反应，由有机化合物被硝酸根代替。第二，利用有机化合物的分子反应，例如制备硝化甘油和硝基苯。危险工艺装置危险性包括以下方面：硝化反应的危险。1）爆炸。硝化实际上是强烈的燃烧的放热反映。如果冷却水不能持续供应或中间停止搅拌，则会因为温度失去控制可能会导致爆炸。2）火灾。事实上，大部分硝化反应都是易燃和易爆物质，如果暴露在明火或撞击，易导致火灾。3）烧伤。因为一些高腐蚀性氧化物质被用于盐分反应。当不饱和有机物质与空气反应，易造成附近的设备和人会被强酸烧伤。

2.2硫化反应装置硫化反应装置

硫化反应装置硫化反应装置主要通过向有机物质中添加酸基或者硫酸，硫化反应有以下危险：1）火灾。一般来说，硫化剂都具有很强的氧化性，其中大部分是易燃物质。操作中，如果不均匀添加或者错误的投放都有可能出现问题，造成温度的不稳定，会释放很多热量。2）爆炸。硫化反应是一个大量释放热量的强烈过程。硫化操作期间，如果不能有效控制冷却和搅拌环节，温度将急剧上升，并发生爆炸。3）烧伤和腐蚀。硫化工作一般使用遇水时变成硫酸的硫化剂，工作时释放一定量的热量，操作不当有腐蚀设备和人的危险。

2.3卤化反应

卤化反应实际上卤素取代有机化合物中的基团或者氢形成含卤有机物的反应，主要包括以下几方面危险性，1）火灾。卤化反应一般都是由于反应条件、卤化物质性质来决定火灾危险性，反应中一般都是强氧化和易燃物质，从而十分容易导致火灾。2）爆炸。卤化反应实际上是强放热反应，卤化反应需要具备良好物料配比和冷却系统，如果超过压力和温度范围会导致爆炸。3）卤化反应一般都是使用具备一定氧化性和毒性的液氯、溴等，具备比较高的存储压力，如果泄漏会导致中毒事故。

3改造安全联锁和自动化控制

3.1定性和定量分析系统

危险化学企业对于自动控制系统作为具有技术要求，实际工作中要做到充分了解和掌握系统的实際生产工艺，充分了解力学和热力学的相关参数和数据，完全掌握自动控制设计体系，具有一定的强烈放热单元，合理分析反应释放的热量。根据反应相关模式和能量平衡的前提，基于不确定动力参数，生成简化的运动模型。然后提取出高安全系数的操作链接。以此，可以保证具有较高的可操作性和可靠性的自动控制。同时，为了有效地控制和监督敏感参数体系，需要尽可能多地比较和分析湿度、温度和压力等相关参数，分析、研究和总结潜在的生产风险。

3.2分析相邻生产单元元素整体性情况

分散控制系统在完成对于危险工艺的处理过程后，如何合理处理相邻单元系统是大部分化工企业目前需要解决的问题。在此基础上，要优化调整生产车间的整体布局，尽量保持环节的集中，危险的单位可以根据隔离措施进行处理。如可以将较小的危险工艺放置在危险工序的相邻环节上，则对于设备的观测频率相对较低，以达到缓冲的目的。

3.3调整安全管理制度以及安全操作规程

自动控制技术应用在化工业以后，会在一定程度上改变管理人员和操作人员的关注重点，因此，需要及时修订管理制度、安全规程、工艺流程、班组安全活动规范以及日常安全检查表等，保证能够完全满足实际工艺需求。安全仪表系统（SIS）是用仪表实现安全功能的系统。

4自动化控制及安全联锁改造中遇到的问题

1）对于相对规模较小的企业来说，相对设备比较旧，造成运营效率不高。因此，自动化控制和安全联锁装置的改进和实施进展缓慢。2）对DCS系统进行改造时，存在安全连锁控制点仍然存在着不完善的地方需要改进。3）使用SIS系统的部分企业，缺乏安全联锁装置和紧急切断处理装置。4）在企业内部，防止危险物体的存储装置附近，没有设置相应的检测报警装置，或者是设置了该装置却没有进行很好的利用，没有使用阀门进行调整。

结束语

化工企业生产会经常遇到一些危险因素，更应合理利用安全联锁设备和自动控制设备，降低安全事故发生，减少不必要经济损失和人员伤亡。以提升工业产品质量和工艺参数的力度，有效控制生产工艺流程，从而保证能够顺利安全可靠的进行化工生产活动。

参考文献

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