化工過程本質安全性之模糊評價系統

朱丁春（泰州市蘇飛達安全科技有限公司 江蘇 225400）

引言

通過采取控制措施及附加安全系統和消防設施，是化學工業中傳統的控制危險源的方法，在人員、環境、重要設備和危險源之間設置保護層，以降低事故發生的可能性及潛在事故后果的嚴重性，從而使化工過程中的危險性降低。高可靠性、數量足夠的保護層可以降低危險性，但是如果安全措施實效、控制系統故障或生產裝置失控，那么有毒、易燃、易爆物質的泄漏，中毒、爆炸、火災等重大工業事故是無法避免的。因此，化學工業中傳統控制危險發生的方法并不能杜絕危險事件的發生。本文通過對化工過程本質安全的討論，簡要分析化工過程本質安全性的模糊評價系統進行簡單的分析。

一、化工過程本質安全概念及發展現狀

化工過程的本質安全指的是僅僅依靠化工過程本身的設計性就能控制和消除化工過程設計的工藝操作條件或物料等帶來的潛在的危險，從而使化工生產過程達到高度安全。

上世紀60-80年代，因化學工業的高速發展，重大事故頻繁發生，歐美等世界經濟發達的國家已經開始關注化工過程本質安全的問題。為了解決這類難題，有安全專家在一個國際會議上提出了化工本質安全的原理，即“最小化、替代、緩和、后果限制、簡單化”[1]。化工過程本質安全原理提倡生產過程具有危險性的物料應低儲量存儲，這樣即使發生事故，也不會造成重大的危害；盡量采用危險性小或者無害的物料；物料的處理加工和儲存要在緩和的工藝條件下進行；高速旋轉設備、高真空、高壓容器等高能系統應盡量避免使用；工藝操作和設計的復雜性應盡量降低，從而減少人為失誤及設備故障發生的概率，降低危險事故發生的嚴重度。因此，提高化工過程的本質安全技術應提高工藝過程本身的安全性能。近年來，我國化工企業發生了多起具有巨大社會影響的重大災害性事故，縱觀這些事故，人為的失誤除外，化工中裝置的老化和設計的缺失也是導致事故發生的重要原因，因此，只有設法提高化工過程的本質安全才能預防和減少災害的發生。對化工過程本質安全也有專門的評價系統，其中主要運用的是模糊評價系統。

二、化工過程本質安全評價體系

1.化工過程本質安全評價體系的確立

化工過程本質安全性由化工過程固有的危險性決定，其生產過程的主要構成是反應過程和分離過程及其他相應的設備，只有先建立本質安全性評價的指標體系，化工過程本質安全性的模糊評價才能進行。化工過程中的固有危險性可以用工藝條件危險性和物質危險性兩個評價指標來概括，工藝條件的危險性由工藝結構、設備、操作條件的危險性來體現，物質危險性由物質反應特征和物質一般危險性來體現。結合化工過程本質安全的原理，確定和構建了化工過程本質安全性評價指標的體系。例如，將危險物料的量最小化，工藝結構簡單化，緩和和弱化溫度、壓力、反應熱的的限制和不良影響，那么火災、爆炸、中毒等危險性實踐的發生概率可大大降低。

2.模糊推理過程

以模糊集合為基礎，并借助隸屬函數將模糊概念從“完全不屬于”過渡到“完全隸屬于”的過程全部表達出來，對所有的模糊概念進行連續、準確的定量表示，在模糊信息的前提下進行有效的決策和判斷，這就是模糊推理的過程，模糊推理完善了工藝設計初期的信息，實現安全和危險之間的平穩過渡，以避免小幅度變化的參數值可能帶來跳躍的結果，較之經典集合論，模糊推理較大提高了評價結果的準確性[2]。模糊推理的程序：第一，輸入量的模糊化，將數字形式的輸入量轉化為模糊邏輯的常用語言值表示的模糊集，并以其隸屬度函數定義。第二，建立模糊推理規則，“IF...,THEN...”規則是模糊推理系統的核心，化工生產實際情況和專家經驗是本質安全評價推理系統推理規則建立的設計依據[3]。第三，通過重心法對輸出量作反模糊化處理，給定的輸入和通過推理得到的輸出是一個模糊集合，重心法可以對模糊集合進行反模糊化處理，從而得到確定的數值。具體步驟如圖1所示：

以Mamdani型推理為例，簡要概括實際化工過程本質安全評價應遵循的步驟：第一，選擇評價范圍，對評價單元進行劃分，一般根據不同的操作對評價區域進行劃分，如凈化單元、儲存單元、反應單元等。第二，針對各單元的具體情況，對化學物質的操作和使用過程、操作條件、過程結構、補償措施、過程設備等進行調查，對評價參數值進行確定。第三，評價各單元的本質安全。第四，確定和評價整個過程的本質安全水平。

結語

經濟發展和人民生活水平的提高離不開化學工業，隨著科技的進步和對化工過程的認識加深，如何確保化學工業操作過程的安全性也是學者和化學工業參與者永恒不變的研究重點，模糊評價系統能對受多種因素影響的事物做出有效的、全面的評價。模糊評價在化學工業中的應用能全面有效地對化工過程本質安全做出科學合理的評價，從而提高化工過程本質安全性，減少危險性事件的發生，對整個化學工業和國民經濟的發展具有十分重要的意義。

[1]王芳,曲文晶.化工過程本質安全的模糊評價研究[J].計算機與應用化學.2010,26(8):1084-1087.

[2]王艷華,陳寶智,黃俊.化學過程本質安全性之模糊評價系統[J].中國安全科學學報,2011,18(7):129-133.

[3]江濤.論本質安全[J].中國安全科學學報.2010,10(5):125-127.