化工企業生產工藝自動化改造

    化工企業生產工藝自動化改造


    化工行業是我國國民經濟支柱產業之一，其可持續發展對于經濟社會發展具有重要意義，但同時化工行業又是一個具有不確定風險因素較多的行業。廣州黑燈科技有限公司以中小型化工企業為研究對象，從工藝自動化改造的迫切性、改造目標和改造措施三個方面展開研究，以期為中小型化工企業自動化改造工作提供借鑒。廣州黑燈科技有限公司，從事化工反應設備制造，化工設備升級改造，設備安裝，深受華南地區的一致好評。廣州黑燈科技有限公司是專業從事于化工行業各種類型的自動化控制系統開發和自動化工程項目承接，技術團隊已在化工領域的自動化控制方面積累了豐富的技術和經驗，是一家專注于化工自動化控制系統開發、化工自動化工程項目承接和技術服務的技術型企業。業務咨詢：趙生13553985858；關生18565060664http://www.xm-fcx.com/

關鍵詞：中小型;化工企業;自動化改造

化工行業具有附加價值高等特點，成為中小型民營企業投資的首選之一。但由于早期市場準入機制不健全等歷史原因，中小型化工企業普遍存在安全生產基礎薄弱等問題，存在較大的安全風險，亟待解決。

針對現狀，國家應急管理部和省應急管理廳對化工企業，特別是涉及“兩重點一重大”的危險化學品生產經營企業的自動化改造工作提出了明確的要求。

1中小型化工企業自動化改造的迫切性

1.1安全生產硬件先天不足

中小型化工企業生產工藝大多以間歇方式生產為主，由于歷史原因，建廠的時候沒有進行可行性研究和正規設計，甚至自行設計，委托無資質的單位進行設備設施安裝，安全生產硬件存在先天不足。

1.2設備簡陋，自動化水平低

生產過程大多數以手工操作控制為主，生產過程進料、出料、溫度、壓力、流量等參數主要由人工控制。安全設施的日常維護不到位，涉及“兩重點一重大”企業的安全措施如緊急切斷閥、儲罐的高低液位報警等缺失。

1.3對安全生產工作重視不夠，安全管理水平落后

部分企業負責人安全意識不到位，法制觀念淡薄，安全投入得不到保障。安全管理的技術手段落后，心存僥幸心理，憑經驗做事，對化工工藝系統風險認識不足。

2工藝自動化改造的目標

改造范圍主要是涉及“兩重點一重大”(重點監管危險化工工藝企業、重點監管危險化學品和重大危險源)的企業，以及其他涉及儲罐區、反應釜等設備設施的化工企業。

改造目標：針對重大危險源企業可在危險化學品重大危險源適當位置，進行壓力、溫度遠傳監控、液位超限位報警裝置的設置，同時根據國家標準要求，進行聲光報警檢測裝置的設置;針對反應釜進行自動化改造，實現對壓力、溫度、流量、液位等關鍵參數連續監控，在出現超溫超壓等緊急狀態下實現自動連鎖、緊急切斷等操作，減少人為操作失誤，全面提升工藝的本質安全水平。

3工藝自動化改造措施

以典型化工廠(樹脂聚合反應)為例，對自動化改造進行分析。

3.1樹脂反應釜的危險因素分析

冷凝器堵塞或管道堵塞：樹脂反應回流中產生燃點低的蒸汽因堵塞不能在規定時間內冷凝回流，或者冷凝系統冷卻水量不足或冷卻水中斷，導致反應釜溫度或壓力過高，易造成事故。

催化劑過量：樹脂聚合反應多數采用催化劑(或引發劑)，有的為強氧化劑(如過氧化物)，有的易分解爆炸，有的易自燃等。而催化劑(或引發劑)的使用量對反應速度有很大的影響。催化劑過量，比例過高，聚合反應速度加快，產生的反應熱不易導出，可能引發火災爆炸。

泄漏：基于樹脂聚合反應的典型化工廠部分原料屬于易燃、易爆物質，生產過程中若發生泄漏，基于樹脂聚合反應的典型化工廠采用溶劑的易燃氣體或液體蒸氣泄漏出來后，會沉積于地表、溝渠及廠房死角積聚，與空氣形成爆炸性混合氣體。若濃度達到爆炸極限范圍時，與點火源相遇后會發生燃燒甚至爆炸。

電火花：樹脂聚合過程中若未按標準要求選用防爆電器或防爆等級未達標、線路安裝未符合規定、電氣設備老化等，具有較大的電火花、引起局部過熱、起火風險。

靜電：易燃液體在投料、攪拌過程中易產生靜電。若設備的防靜電措施運行不當，靜電荷會積聚放電，進而產生靜電火花。

3.2需要重點監控的工藝參數及控制要求

針對聚合反應重點參數特點，可綜合利用調節、報警、聯鎖、顯示等模式，從調節閥、切斷閥、流量計等方面，對生產過程溫度、壓力等參數進行全方位檢測。控制要求具體如下：

溫度控制要求：樹脂聚合反應調溫系統。樹脂在聚合反應過程中具有較大的溢鍋、膠化、暴聚風險。因此，溫控系統應根據樹脂反應釜正常工藝溫度，設定溫度聯鎖點工藝溫度為8℃。以便超溫情況下與冷熱媒系統形成聯鎖。

壓力控制要求：涂料樹脂聚合一般為常壓反應。溫度升高導致的反應釜內物料(蒸汽壓增大)汽化易導致反應釜內溫度上升。或者設備和管道粘堵，可導致引起釜內壓力和溫度變化，甚至成為爆炸事故的誘發原因?；谏鲜鲈?，應設置釜內壓力的報警及聯鎖。當釜內壓力超過0.03MPa時，發出聲光報警信號。當釜內壓力超過0.05MPa時，與冷熱媒系統形成聯鎖。

攪拌速率控制要求：反應釜攪拌的選型和轉速，直接影響攪拌效果。若攪拌裝置運轉不正常，不但影響傳熱效果。甚至引發聚合過程的反應失控、膠化或暴聚。

泄漏報警監測：按規范的要求，設置可燃氣體濃度監測報警裝置，探頭覆蓋半徑7.5m。報警系統應定期檢驗處于正常運行狀態。監控信號連接到24h有人值班的監控室。

3.3自動化聯鎖控制原理及措施

控制原理：通過設置溫度/壓力聯鎖控制系統實現了對反應釜的溫度/壓力的監控和超限聯鎖保護。當反應釜的溫度/壓力超過高高限時，發出聲光報警信號，提醒操作工進行降溫、降壓操作。反應釜的溫度/壓力超過高限時，繼續發出聲光報警，同時停止加熱，打開冷卻水(油)閥門進行強制冷卻，并停止滴加進料，直至壓力降低到高限值以下。

具體措施如下：
(1)在每個反應釜附近安裝防爆型控制柜，內含繼電器組、溫度/壓力顯示控制模塊等，實現溫度/壓力信號采集與顯示、邏輯判斷與輸出、控制閥門開啟關閉、控制聲光報警器動作等功能。
(2)在每臺反應釜的頂部安裝防爆型壓力變送器，將壓力信號用4～20mA電流輸入控制系統進行顯示和控制;并通過壓力表現場顯示釜內壓力值。
(3)在每臺蒸汽加熱反應釜的蒸汽管道上，與原手動閥門串聯安裝電動不銹鋼切斷閥。閥門正常情況下常開，緊急情況下由控制系統關閉該閥門，切斷反應釜加熱。
(4)對每臺導熱油加熱反應釜，將原手動熱油／冷油閥門替換為氣動閥門，并配手輪。緊急情況下由控制系統關閉熱油閥門，打開冷油閥門，切斷反應釜加熱并進行冷卻降溫。
(5)在供電室內增加UPS電源，將現場所有控制柜及儀表、閥門的供電線接入UPS，在停電情況下給控制系統和儀表閥門供電。

黑燈科技從中小型化工企業存在的安全風險，自動化改造的緊迫性、改造目標和措施等方面進行了分析，為中小型化工企業的自動化改造提供借鑒。通過自動化改造，可以進一步降低化工工藝的系統性風險，提升工藝的本質安全水平，實現風險可控和企業的可持續發展。業務咨詢：關生18565060664