石油化工過程安全技術的研究進展

李劍(廣東省安全生產技術中心有限公司，廣東 廣州 510630)

0 引言

石油化工以及化工生產的原料大部分都是非常高危的，有的遇見明火或者高溫會發生規模龐大的爆炸事故，有的產生有毒有害的物質對工人的身體健康造成傷害，更甚者會嚴重破壞環境，因此需要格外注意。而且許多石油生產過程復雜、規模龐大，稍微出現一點差錯，就會引發事故，一旦引起事故的發生，破壞規模大，后果比較嚴重，所以說技術安全的保證在石油化工過程中顯得尤為重要。安全是最重要的，保證安全是石油化工過程中最為重要的。多年來，石油化工工程頻頻發生意外，這不僅給企業帶來損失，還會對石油化工工人和周邊居民的生命造成威脅，污染環境。相關研究人員需要深入研究石油化工過程安全技術問題，保證技術安全，降低石油化工事故的發生頻率。

1 安全生產技術和預防事故技術進展

1.1 石油化工過程故障監測以及診斷技術

石油化工過程中首先要保證的是生產技術的安全，利用故障檢測和診斷技術在石油化工過程中是保證安全的重要手段，實時監控生產過程，及時診斷故障，假如出現故障能夠及時發現并采取補救措施，盡量不耽誤生產進程。

第一種方法是定量模型法。定量模型法就是依賴于定量模型的故障診斷方法，它的原理是借助所要研究的對象曾經測取的有用信息與系統的原有信息進行詳細的比較，分析總結出結果，從而檢測故障。這種模型可以從大體上分為兩種模型，第一種是基本原理模型，第二種是動態響應模型。第一種模型因為它的計算難度太大，不好操作，近年來逐漸淘汰，不能廣泛的應用于石油化工程；因此比較經常使用的是狀態空間模型。

第二種方法是定性模型法。此種模型法和前文所描述的定量模型法有一定的區別，定量模型法是必須依賴于精確的數學模型才能運作，然而定性模型法就不用受制于數學模型，這種模型法是以物理模型為基礎進行運作的。那種比較復雜或者規模龐大的系統出現的故障適合用符號向圖法，這種方法大多數情況下適用于出現同時多處故障的檢測和分析。故障樹分析法是按照邏輯關系，層層分析，找到導致故障的根源，從而進行檢測和分析的方法。

第三種方法是過程歷史法。但是上面描述的兩種方法都有不足之處，定量模型比較復雜難以操作實行，定型模型又非常多變性，所以說上述兩種方法存在分析不出故障的可能。過程歷史法可以彌補這兩種方法的不足之處，對于故障檢測和分析更加精準，運用更加廣泛。

1.2 石油化工過程中重要設備運行風險評估技術

想要石油化工過程的安全得到保障，首先需要保證的是基礎設置的穩定運行，同時還需要深入研究技術安全問題，提前準備好防護措施。不管做什么事情都會存在一定的風險，只是風險高低的不同，也就是危險程度的不同。風險評估技術是用一些技術提前檢測設備和系統可能存在的危險，做好相應的防護措施去應對。

1.3 石油化工過程對不確定因素的柔性分析技術

石油化工工程是一個龐大的工程，它受很多因素影響，并不是非常穩定不容易受到侵害，在這種情況下，如果不提前做好十足的準備，就沒辦法應對可能出現的多種事故的發生，所以說需要提前制定好一個穩定的計劃從而防止出現事故而不能及時的應對，保證石油化工過程的順利進行。因此當化工過程的系統能靈活變化去迎合不斷發生變化的情況，具有一定的柔性。將系統中引入柔性指數的理念，可以更好的進行柔性分析。

1.4 化工過程的本質安全技術

所以本質安全的概念就被提出了，通過在設計中清楚危險降低危險系數從而代替附加的安全裝置，這樣就能有效的降低事故發生的頻率。陳丙珍認為化工過程安全的保證的關鍵是本質安全設計，所以說應該在設計過程中消除潛在的危害。Sanders通過研究以前的事故案例分析總結出本質安全起到的關鍵作用。在這之后，本質安全在化工過程設計中所起到的作用越來越顯著，從相關研究中可以總結出化工過程本質安全設計的基本策略，其中包括反應溫和化、過程工藝從簡化、傷害物質最小化、低危害物質取代高危害物質的替代化這四個方面。Goraya等總結出的調查事故的方案是來源于本質安全理論的啟發，普及本質安全思想可以很好的預防事故的發生。

從相關文獻中可以看出環保、健康、本質安全這三個方面的在化工過程中的研究進展。Palaniappan等創新探索目的在于總結出一種以物料為中心的對環境更環保、本質更安全的方案，這有賴于廢物最小化、本質安全的理念。本質安全問題脫離不開化工過程的設計原理，總結出化工過程的特點，汲取過去研究的經驗，從而使得化工生產更加綠色環保。那些已經存在的過程系統，對其進行本質安全設計困難重重，所需要損耗的資源巨大，容易造成資源浪費，這是需要引起重視的，Hendershot等研究出了把本質安全設計應用于已有裝置的方案。這些年來，本質安全設計的理念和方法不斷發展創新，目前已經已較成熟，Hendershot 等對其進行一系列全面的整理和詳細的分析，對更好的保證化工過程中的本質安全提供了有利的條件。不過不同研究人員的看法都不相同，比如Gupta等利用圖解法測量化工過程的本質安全；Khan等研究出的I2SI的本質安全評估指數，這就可以顯著的提高本質安全評估指數的利用率。還有一些文獻對石油化工過程的技術安全問題做出了系統的總結，詳細的進行分析，從而精確的找到對化工過程本質安全影響最大的因素。

2 石化及化工過程安全生產關鍵技術展望

當今石油化工企業大多都沒有節制的開發環境資源，環境的自然資源并不是用不完的，甚至用了之后不會再生，所以說，石油化工過程不應該大量開發環境資源。不僅如此，石油化工過程還產生許許多多的污染氣體和有害物質，這也會對環境造成非常惡劣的影響，因此，千萬不能為了發展石油化工工程而不顧及環境的承受能力。

現在越來越對化工過程安全生產和故障監測技術方面的要求越來越高，石油化工過程關鍵技術的展望包括兩個方面，這就是化工過程監測和非正常情況診斷技術、災難仿真培訓技術。過程監測和故障診斷逐漸完美的結合起來，發展更加完善，更加精確迅速的找到故障并及時分析做出相應的應對策略。過去對于災難仿真培訓這方面研究很少，因此目前需要進行大量的研究，結合前人的經驗和教訓，將這個領悟發展擴大，給我國經濟帶來收益，一定程度上可以促進我國經濟的發展。

雖然說現今石油化工過程安全技術問題已經有了一些研究進展，與之同時帶來的不利影響是環境越來越惡劣，因此石油化工過程技術仍需要精進，并且隨著經濟的高速發展和時代的進步，石油化工過程的安全技術也需要相應的提高去更好的順應時代。從當前石油化工生產過程情況來看，已經在一定程度上學習了西方的先進技術，對石化生產過程中的技術安全問題有了一些研究進展，由此可以看出一些發展趨勢。

2.1 過程監測與故障診斷

當前階段下，過程監測與故障診斷技術已經要向更加精準嚴密的方向發展下去，而不是停留在從前的單一模式由此可以看出，接下來的幾年里，以指明或者預報系統和設備的狀態信息為基礎改良監測診斷技術。從而快速的找出故障的精確位置，及時的采取補救措施，快速的解決問題，盡量保證不耽誤化工工程的進展。診斷技術方面研究發明出適用于多種工藝故監測與診斷的通用模塊集中于同一種功能之中，使得診斷技術更加純熟。

工業過程需要應用故障預警方法，減少化工過程的事故的發生，特別是要有效的避免重大災害性事故。總結記錄一些過程歷史數據，用新的概念理論去進行升華，把數據轉化為知識，優化創新，這樣就很好的解決了專家系統獲取知識的艱難問題，從而更加充分的利用歷史數據的潛在價值。

2.2 本質安全與柔性分析相結合的化工過程設計

在設計化工過程裝置之前，就需要提前思考系統的柔性問題，大體上了解生產運作過程中的可變范圍，做好一定的心理預期。進行柔性分析當然離不開系統的本質安全，兩者結合對化工過程設計進行輔助，提高化工過程的安全系數。不僅僅如此，考慮系統運行時的控制作用在化工生產過程中也是不能缺少的一步，首先分析系統的動態柔性，保證已經存在的化工系統和新設計出來的化工系統的運行更加環保和安全。所以說，研究化工系統的動態柔性分析是非常有先見之明的，從目前的發展趨勢來看，把本質安全設計和動態柔性分析融合在一起的新方法即將會廣泛的應用于化工過程運行安全的研究之中。

2.3 災害事故仿真培訓系統

設計好本質安全對于保證石油化工過程的安全是十分重要的，其他一些影響因素包括運行過程的監測與故障診斷、關鍵設備的風險評估與自愈調控技術以及先進傳感器技術的應用，但是在這一個完整的過程中起主要作用的是輸送專業技能人才這一項。照這樣發展下去，開發災害事故仿真培訓系統將會成為一個很有發展價值的項目，工業過程一般都規模龐大，有大量的歷史數據，因此需要對數據進行系統的整理分析，為接下來的操作提供思路，減少進入化工過程系統運行的誤區，有效的提高運行速度。結合石油化工研究人員的以往經驗和當今時代的高科技技術，石油化工行業關鍵裝置仿真培訓系統廣泛的應用很有可能實現。

3 結語

高科技目前已經廣泛應用于各個行業和領域，想要對石油化工過程的技術安全有所保障，并且精確且迅速的檢測出故障，有效的避免耽誤石油化工工程的進程，這就需要先進的監測診斷技術、風險評估技術、柔性分析技術作為支撐，與此同時，這些技術也應該順應時代的發展不斷優化。如果在石油化工過程中沒有這些先進安全技術的應用，事故發生的概率就很大，這就沒有辦法保障工人以及周圍居民的安全。