李喜鸽 赵乾

摘 要：在绝大多数的化工企业生产中，因生产需要或技术限制，通常会涉及到一些危险性较强的工艺技术，为生产过程带来了一定的事故风险。基于此，文章阐述了化工企业常用的几种自动化控制技术和其在实际生产中的应用，并对所用到的安全联锁方式进行优化，在满足危险工艺自动化控制的同时，对安全联锁进行改造优化，这样可以在一定程度上提高化工企业生产的安全性，降低企业生产风险系数。

关键词：化工企业 ;危险工艺 ;自动化控制 ;安全联锁优化

中图分类号：TP273             文献标识码：A         文章编号：1001-5922（2020）10-0131-03

Abstract：In the production of the vast majority of chemical companies， due to production needs or technical limitations， some more dangerous process technologies are usually involved， which brings a certain story risk to the production process. this paper describes several automation control technologies commonly used by chemical companies and their application in actual production， and optimizes the safety interlocking methods used.While satisfying the automation control of hazardous processes，the safety interlock is reformed and optimized， which can improve the production safety of chemical enterprises to a certain extent and reduce the production risk coefficient of enterprises.

Key words：chemical enterprise; dangerous process; automatic control; safety interlock optimization

0 引言

当今化工企业的发展进程中，由于资金、政策、人员素质或技术储备等方面的原因，导致不同的化工企业之间对工艺的自动化应用和控制水平差距较大，这种差距在中小型企业中尤为明显，其资金有限，工艺差距水平较高，并且企业中应用的设备自动化水平低等原因都间接造成了中小型化工企业生产活动的危险系数和事故率普遍较高，不利于化工企业顺畅、高效的生产。基于上述问题，在化工企业实际的生产过程中，需要采用相应的措施改进企业的化工设备，提高设备的自动化控制水平。基于此种目的，采取先进的自动化控制技术、设计安全联锁优化方案，提高化工生产中的自动化控制水平，在改造安全联锁功能的同时从整体上提升化工企業生产的生产效率及安全性，确保化工企业的安全、稳定运行。

1      化工企业中常用的自动化控制及安全联锁方式

对当前化工企业的生产现状进行分析可知，化工企业中常用的工艺过程自动化控制及安全联锁方式多种多样，有可编程序控制器、DCS 集散控制系统和ESD 紧急停车系统应用等，具体的论述如下。

1）可编程序控制器。简单来说，可编程序控制器主要是指可以提供编程环境，以实现数字化、信息化的逻辑控制器。通过编程可以实现对整个程序的全方面控制，完成整个任务的全生命执行周期，确保化工装置自动化生产的进行及设备的联锁控制。一般来说，可编程序控制器主要应用于成套设备控制中，用以开展一些逻辑简单、任务量小的自动控制。

2） DCS 集散控制系统。系统的开发、测试和运行离不开DCS中的操作站，同时也离不开相关的软件支持。另外还包括操作系统、运行环境、测试工具以及编程语言等。在操作站需要运行具有一系列功能的软件，用以支持DCS的完善性，例如对实时数据库的操作、网络管理功能和图形处理功能等。自动化生产的现场控制主要采用DCS系统实现，DCS系统组成框图见图1所示。

3） ESD 紧急停车系统。随着生产理念的不断优化，ESD系统的设备配置也需要随之进行更新和优化，例如，实现功能复杂化的转变和性能的提升等。通常情况下ESD系统在程序中是处于静态的，不会全程参与生产过程。当有紧急状况发生时，会向系统发出一定的联锁信号，运行的装置和设备会根据信号陆续地进入安全保护状态，有效地降低了危险系数，并减少了危险伤害。

2      化工企业危险工艺自动化控制的实际应用

2.1    聚合反应器中应用自动化控制

在聚合反应器中选择自动化控制系统，其目的是加强对压力调节的自动化控制，包括实时监测反应器的压力状态和参数设置，使反应器保持稳定的运行状态。同时，若在生产过程中出现超压问题，自动化控制技术可自动、及时地采取相应措施，例如基于安全联锁机制关闭其进料口，并且能及时自动地加入聚和反应终止剂，暂停生产运作并通过其他系统关联进行泄压，自动开启冷却降温功能、同时实现安全卸放功能的自动化控制，物料泄放出来之后能够实现安全回收。

2.2   化学反应器中应用自动化控制

一般的化学反应在过程中会释放出热量，与聚合反应器的自动化控制系统选择相似，一般的化学反应器在化工企业中的危险隐患较高，工艺特点复杂，对工艺参数要求极高。所以，化学反应器也同样需要采用相应的报警和安全联锁装置加以保护和预防，从而使操作人员能够及时有效地掌握搅拌的运行状况。其对自动化控制技术的应用内容主要体现在两个方面，流量控制和温度控制。

1）通过计算机技术及辅助技术严格控制化学反应器的流量，规范反应过程中需要的材料配比，提高其生产安全性，降低安全系数，减少人为操作失误现象。

2）通过自动化控制技术可以实现对反应器温度的严格控制和调节，通过温度参数设置，实时比对当前温度，一旦温度与标准温度出现偏差则会紧急中止，避免发生安全事故。

3）除此之外，还需要对搅拌机进行状态监控等，包括电流、转速等参数的监控。

2.3   蒸馏塔中应用自动化控制

在混合液的分离提纯工艺中，所涉及的技术主要为蒸馏技术。通过自动化控制实现对蒸馏塔系统的调节参数和被调节参数的监测和报警，及时提醒或中止因参数缺少或过量引起的蒸馏异常，保证蒸馏质量和安全施工。

2.4   自动化控制在换热器中的应用

在基本单元模式工艺过程中，通常用到的设备为冷却器和冷凝器等换热器设备，自动化控制主要用于调节控制温度参数，包括两方面，一是对有效传热面积进行调节，二是根據工艺物料出口温度对载体流量进行冷（热）调节，并相应的改变温差等。

2.5   危险物料储罐

在对危险物料的储存设备进行设计时，应严格控制其液位、压力和温度等各项指标，在任何一个指标超出限值时及时做出提示并中止工作。对这些设备进行安全措施保障的设置，例如在储罐顶部设置氮封装置、喷淋水等降温装置，用以防出现泄露或高温高压等危险状况;通过在设备隔堤内设置可燃或有毒气体报警检测器，实时监测周围超标的易燃或和有毒气体。另外，在工作场所还要配置一定量的灭火设备，实现一定的防火灭火能力。

3      化工企业危险工艺中安全联锁优化

3.1   分析危险工艺风险因素

不满足安全要求的危险工艺自动化控制和安全联锁企业需要进行优化改造。改造之前首先要分析工艺装置结构，了解装置在运行过程中可能出现的风险，针对性的对存在运行风险的装置进行结构改造。

1）分析原料性质。在进行化工生产之前，需要了解化工原料各种特性，并采用适当的生化检验方法以对其化学特性和物质结构进行全面的掌握。通过建立模型或软件分析，明确其危险程度，在此基础上进行安全联锁优化。

2）施工过程风险分析。根据原料及产品性质决定的危险系数，结合生产工艺综合研究，对其在应用过程中存在的危险性进行分析，确保掌握每一步的化学反应存在的主要危险。

3）硬件状态分析。工作人员需要对化工企业应用的生产装置如反应器等进行应用状态检查，对其在实际生产应用中的危险程度进行有效分析。对工艺中用到的反应器、储罐等主要危险设备的状态进行分析，包括其新旧程度、质地材料、生产日期和容易大小等，保证其安全性和稳定性。

3.2   制定安全联锁改造实施方案

1）结合上文中提到的安全联锁装置和控制系统，如可编程序控制器、DCS 集散控制系统和ESD 紧急停车系统等，为化工企业量身订制辅助应用软件，根据工艺流程及其控制要点和参数，确定与其相适应的自动控制方法，并确定安全联锁控制点，加强软件在实施过程中的可行性和有效性。

2）采用安全仪表系统（SIS）实现对生产工艺的准确控制。

3）重点加强对于燃易爆物体储罐的监控和控制，根据设备内介质及储存量和安全联锁控制方案要求，确定其安全设施的位置和数量。

4）最后，寻求有一定能力和资质的企业，提供合理的人才实施设计方案，从而保证安全联锁装置的安装和调试工作的顺利开展，当然，设计方案要严格与国家标准相符合。从企业长远发展来看，企业还需要加强技术人才的引进和培养。

3.3   优化改造中存在的问题

由于技术水平、经济能力和管理政策等因素的影响，相关企业在对各项工作进行改造和优化的过程中，不可避免的会遇到一些相关问题。例如一些规模小、经济效益低的小型化工企业中，设备更新不及时，使用时间较长等，造成一些危险原料的容器比较陈旧，质量下降;一些安全仪表年久失修，导致精确度较低，且易出现失灵状况，这些都为一些不满足安全要求的危险工艺的自动化控制和安全联锁优化的推进造成了客观的阻碍，导致其优化质量较低，进度较缓慢。另外，某些企业的管理理念无法适应时代要求，只注重眼前利益，忽略企业的可持续发展，导致技术、人才的引入与培养得不到持续性保障，长期以往，导致其与市场同期竞争对手的差距越来越大，以至于再进行工艺自动化控制与安全联锁优化时，得不到有力的技术和人才支撑。因此，对于自动化控制和安全联锁的优化要综合考虑各方面因素，从全局出发制定优化方案，保证优化的顺利进行和优化质量。

4      结语

文章主要分析了当前化工企业中应用的自动化控制方式及安全联锁方式，并从实践应用角度对安全联锁进行了优化改造，从而确保化工生产过程中的安全性，降低安全事故。同时，自动化控制技术的应用还可以有效提升化工生产的质量和效率，优化化工产品的生产流程，从长远来看，整体上保证了化工企业经济效益的稳步提升。

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