化工企业生产工艺自动化改造

    化工企业生产工艺自动化改造


    化工行业是我国国民经济支柱产业之一，其可持续发展对于经济社会发展具有重要意义，但同时化工行业又是一个具有不确定风险因素较多的行业。广州黑灯科技有限公司以中小型化工企业为研究对象，从工艺自动化改造的迫切性、改造目标和改造措施三个方面展开研究，以期为中小型化工企业自动化改造工作提供借鉴。广州黑灯科技有限公司，从事化工反应设备制造，化工设备升级改造，设备安装，深受华南地区的一致好评。广州黑灯科技有限公司是专业从事于化工行业各种类型的自动化控制系统开发和自动化工程项目承接，技术团队已在化工领域的自动化控制方面积累了丰富的技术和经验，是一家专注于化工自动化控制系统开发、化工自动化工程项目承接和技术服务的技术型企业。业务咨询：赵生13553985858；关生18565060664http://www.gzheideng.com/

关键词：中小型;化工企业;自动化改造

化工行业具有附加价值高等特点，成为中小型民营企业投资的首选之一。但由于早期市场准入机制不健全等历史原因，中小型化工企业普遍存在安全生产基础薄弱等问题，存在较大的安全风险，亟待解决。

针对现状，国家应急管理部和省应急管理厅对化工企业，特别是涉及“两重点一重大”的危险化学品生产经营企业的自动化改造工作提出了明确的要求。

1中小型化工企业自动化改造的迫切性

1.1安全生产硬件先天不足

中小型化工企业生产工艺大多以间歇方式生产为主，由于历史原因，建厂的时候没有进行可行性研究和正规设计，甚至自行设计，委托无资质的单位进行设备设施安装，安全生产硬件存在先天不足。

1.2设备简陋，自动化水平低

生产过程大多数以手工操作控制为主，生产过程进料、出料、温度、压力、流量等参数主要由人工控制。安全设施的日常维护不到位，涉及“两重点一重大”企业的安全措施如紧急切断阀、储罐的高低液位报警等缺失。

1.3对安全生产工作重视不够，安全管理水平落后

部分企业负责人安全意识不到位，法制观念淡薄，安全投入得不到保障。安全管理的技术手段落后，心存侥幸心理，凭经验做事，对化工工艺系统风险认识不足。

2工艺自动化改造的目标

改造范围主要是涉及“两重点一重大”(重点监管危险化工工艺企业、重点监管危险化学品和重大危险源)的企业，以及其他涉及储罐区、反应釜等设备设施的化工企业。

改造目标：针对重大危险源企业可在危险化学品重大危险源适当位置，进行压力、温度远传监控、液位超限位报警装置的设置，同时根据国家标准要求，进行声光报警检测装置的设置;针对反应釜进行自动化改造，实现对压力、温度、流量、液位等关键参数连续监控，在出现超温超压等紧急状态下实现自动连锁、紧急切断等操作，减少人为操作失误，全面提升工艺的本质安全水平。

3工艺自动化改造措施

以典型化工厂(树脂聚合反应)为例，对自动化改造进行分析。

3.1树脂反应釜的危险因素分析

冷凝器堵塞或管道堵塞：树脂反应回流中产生燃点低的蒸汽因堵塞不能在规定时间内冷凝回流，或者冷凝系统冷却水量不足或冷却水中断，导致反应釜温度或压力过高，易造成事故。

催化剂过量：树脂聚合反应多数采用催化剂(或引发剂)，有的为强氧化剂(如过氧化物)，有的易分解爆炸，有的易自燃等。而催化剂(或引发剂)的使用量对反应速度有很大的影响。催化剂过量，比例过高，聚合反应速度加快，产生的反应热不易导出，可能引发火灾爆炸。

泄漏：基于树脂聚合反应的典型化工厂部分原料属于易燃、易爆物质，生产过程中若发生泄漏，基于树脂聚合反应的典型化工厂采用溶剂的易燃气体或液体蒸气泄漏出来后，会沉积于地表、沟渠及厂房死角积聚，与空气形成爆炸性混合气体。若浓度达到爆炸极限范围时，与点火源相遇后会发生燃烧甚至爆炸。

电火花：树脂聚合过程中若未按标准要求选用防爆电器或防爆等级未达标、线路安装未符合规定、电气设备老化等，具有较大的电火花、引起局部过热、起火风险。

静电：易燃液体在投料、搅拌过程中易产生静电。若设备的防静电措施运行不当，静电荷会积聚放电，进而产生静电火花。

3.2需要重点监控的工艺参数及控制要求

针对聚合反应重点参数特点，可综合利用调节、报警、联锁、显示等模式，从调节阀、切断阀、流量计等方面，对生产过程温度、压力等参数进行全方位检测。控制要求具体如下：

温度控制要求：树脂聚合反应调温系统。树脂在聚合反应过程中具有较大的溢锅、胶化、暴聚风险。因此，温控系统应根据树脂反应釜正常工艺温度，设定温度联锁点工艺温度为8℃。以便超温情况下与冷热媒系统形成联锁。

压力控制要求：涂料树脂聚合一般为常压反应。温度升高导致的反应釜内物料(蒸汽压增大)汽化易导致反应釜内温度上升。或者设备和管道粘堵，可导致引起釜内压力和温度变化，甚至成为爆炸事故的诱发原因。基于上述原因，应设置釜内压力的报警及联锁。当釜内压力超过0.03MPa时，发出声光报警信号。当釜内压力超过0.05MPa时，与冷热媒系统形成联锁。

搅拌速率控制要求：反应釜搅拌的选型和转速，直接影响搅拌效果。若搅拌装置运转不正常，不但影响传热效果。甚至引发聚合过程的反应失控、胶化或暴聚。

泄漏报警监测：按规范的要求，设置可燃气体浓度监测报警装置，探头覆盖半径7.5m。报警系统应定期检验处于正常运行状态。监控信号连接到24h有人值班的监控室。

3.3自动化联锁控制原理及措施

控制原理：通过设置温度/压力联锁控制系统实现了对反应釜的温度/压力的监控和超限联锁保护。当反应釜的温度/压力超过高高限时，发出声光报警信号，提醒操作工进行降温、降压操作。反应釜的温度/压力超过高限时，继续发出声光报警，同时停止加热，打开冷却水(油)阀门进行强制冷却，并停止滴加进料，直至压力降低到高限值以下。

具体措施如下：
(1)在每个反应釜附近安装防爆型控制柜，内含继电器组、温度/压力显示控制模块等，实现温度/压力信号采集与显示、逻辑判断与输出、控制阀门开启关闭、控制声光报警器动作等功能。
(2)在每台反应釜的顶部安装防爆型压力变送器，将压力信号用4～20mA电流输入控制系统进行显示和控制;并通过压力表现场显示釜内压力值。
(3)在每台蒸汽加热反应釜的蒸汽管道上，与原手动阀门串联安装电动不锈钢切断阀。阀门正常情况下常开，紧急情况下由控制系统关闭该阀门，切断反应釜加热。
(4)对每台导热油加热反应釜，将原手动热油／冷油阀门替换为气动阀门，并配手轮。紧急情况下由控制系统关闭热油阀门，打开冷油阀门，切断反应釜加热并进行冷却降温。
(5)在供电室内增加UPS电源，将现场所有控制柜及仪表、阀门的供电线接入UPS，在停电情况下给控制系统和仪表阀门供电。

黑灯科技从中小型化工企业存在的安全风险，自动化改造的紧迫性、改造目标和措施等方面进行了分析，为中小型化工企业的自动化改造提供借鉴。通过自动化改造，可以进一步降低化工工艺的系统性风险，提升工艺的本质安全水平，实现风险可控和企业的可持续发展。业务咨询：关生18565060664