中小型化工企業(yè)生產(chǎn)工藝自動(dòng)化改造

崔麗娜 劉瑞泉

（天藍(lán)顏料（山東）有限公司，山東 龍口 265700）

中小型化工企業(yè)應(yīng)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展新常態(tài)，以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)思維來(lái)指導(dǎo)改造升級(jí)生產(chǎn)工藝過(guò)程，使其生產(chǎn)工藝自動(dòng)化，走出化工產(chǎn)業(yè)特別是中小微型化工企業(yè)的“安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)”效益型發(fā)展新模式。

一、危險(xiǎn)化工工藝安全風(fēng)險(xiǎn)分析

化工企業(yè)的危險(xiǎn)化工工藝生產(chǎn)過(guò)程涉及聚合反應(yīng)，其溫度、壓力、物料反應(yīng)變化大，工藝的危險(xiǎn)特性也較大。聚合反應(yīng)的危險(xiǎn)性來(lái)不僅來(lái)自物料本身、環(huán)境因素及人為因素。也與實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備，生產(chǎn)工藝控制過(guò)程有關(guān)。結(jié)合博羅縣化工企業(yè)危險(xiǎn)化工工藝生產(chǎn)和樹(shù)脂聚合的實(shí)際情況情況進(jìn)行分析，聚合工藝危險(xiǎn)特性主要有：

（一）溢鍋：聚氨酯含羥基組份的物料在真空脫水階段因操作失控也時(shí)有出現(xiàn)。其危險(xiǎn)性是反應(yīng)物溢鍋跑料后，產(chǎn)生大量可燃?xì)怏w蒸汽，一旦遇上點(diǎn)火源即會(huì)發(fā)生火災(zāi)，甚至爆炸事故。溢鍋以醇酸樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧酯酯化前期反應(yīng)尤為多見(jiàn)。

（二）膠化：對(duì)于屬于縮合聚合型的醇酸樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂和環(huán)氧酯來(lái)說(shuō)較可能發(fā)生，一旦發(fā)生膠化，整釜物料報(bào)廢，并可能在膠凝瞬間導(dǎo)致電機(jī)燒毀產(chǎn)生火花，引發(fā)火災(zāi)事故。而清理反應(yīng)釜內(nèi)膠凝物的過(guò)程，毒氣易造成對(duì)人體傷害。

（四）催化劑過(guò)量：樹(shù)脂聚合反應(yīng)大多采用催化劑（或引發(fā)劑），有的為強(qiáng)氧化劑（如過(guò)氧化物），有的易分解爆炸，有的易自燃等。而催化劑（或引發(fā)劑）的使用量對(duì)反應(yīng)速度有很大的影響。催化劑過(guò)量，比例過(guò)高，聚合反應(yīng)速度加快，產(chǎn)生的反應(yīng)熱不易導(dǎo)出，可能引發(fā)火災(zāi)爆炸。

（五）其他安全危險(xiǎn)：也可能發(fā)生如冷凝器堵塞或管道堵塞（如苯酐升華積聚所致）、泄漏、電火花、靜電、明火等，進(jìn)一步造成火災(zāi)、爆炸事故。

目前對(duì)中小型化工企業(yè)的危險(xiǎn)工藝進(jìn)行自動(dòng)化改造形勢(shì)所迫大勢(shì)所趨，也是化工安全的需要。

二、工藝自動(dòng)化改造的目標(biāo)

改造范圍主要是涉及“兩重點(diǎn)一重大”（重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化工工藝企業(yè)、重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化學(xué)品和重大危險(xiǎn)源）的企業(yè)，以及其他涉及儲(chǔ)罐區(qū)、反應(yīng)釜等設(shè)備設(shè)施的化工企業(yè)。

改造目標(biāo)：針對(duì)重大危險(xiǎn)源企業(yè)可在危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源適當(dāng)位置，進(jìn)行壓力、溫度遠(yuǎn)傳監(jiān)控、液位超限位報(bào)警裝置的設(shè)置，同時(shí)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)行聲光報(bào)警檢測(cè)裝置的設(shè)置;針對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行自動(dòng)化改造，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力、溫度、流量、液位等關(guān)鍵參數(shù)連續(xù)監(jiān)控，在出現(xiàn)超溫超壓等緊急狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(zhì)安全水平。

三、中小型化工企業(yè)生產(chǎn)工藝的自動(dòng)化改造

目前我國(guó)大多數(shù)中小型?；髽I(yè)中，生產(chǎn)工藝都是簡(jiǎn)單的物理混合，真正涉及到危險(xiǎn)化工工藝的并不是很多，每個(gè)企業(yè)因?yàn)樯a(chǎn)設(shè)施的不同，造成生產(chǎn)條件存在極大差別。結(jié)合實(shí)際，具體分析生產(chǎn)工藝的自動(dòng)化改造，以樹(shù)脂生產(chǎn)為例。

（一）?；に嚨淖詣?dòng)化改造

1.控制生產(chǎn)工藝的重點(diǎn)參數(shù)

完善現(xiàn)有相關(guān)法律、法規(guī)，保護(hù)中國(guó)圖書(shū)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，嚴(yán)厲打擊國(guó)外盜版和非法渠道。制定激勵(lì)企業(yè)出口的相關(guān)優(yōu)惠政策，扶持出口企業(yè)的發(fā)展。

聚合反應(yīng)危險(xiǎn)工藝生產(chǎn)中的溫度進(jìn)行控制，通過(guò)報(bào)警、連鎖等方式實(shí)現(xiàn)控制閥的調(diào)節(jié)與切斷；通過(guò)壓力表與壓力變送器實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程壓力的控制；通過(guò)顯示與累計(jì)等方式借助流量計(jì)與調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)管道流量的控制；在物料投放中設(shè)置物料自動(dòng)計(jì)量投量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制工藝流程中投料順序與投料量。設(shè)置反應(yīng)釜經(jīng)濟(jì)冷卻與切斷系統(tǒng)等，保證反應(yīng)釜工作的效率與質(zhì)量。

2.安全聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的正確選擇

為確保中小型化工企業(yè)生產(chǎn)安全與產(chǎn)品質(zhì)量，可以在控制系統(tǒng)中設(shè)置UPS不間斷電源，當(dāng)出現(xiàn)意外停電時(shí)，可以保證反應(yīng)釜正常工作，確保斷電后系統(tǒng)可以繼續(xù)執(zhí)行安全連鎖動(dòng)作。針對(duì)連續(xù)聚合反應(yīng)過(guò)程，可以選擇以監(jiān)控模擬信號(hào)為主邏輯判斷為輔的DCS系統(tǒng)；而間歇聚合反應(yīng)則需要選擇邏輯判斷與順序控制為主的PLC系統(tǒng)。

3.自動(dòng)控制系統(tǒng)保障到位

應(yīng)該對(duì)基本設(shè)施安裝自動(dòng)控制系統(tǒng)，保障這些基本設(shè)施正常運(yùn)轉(zhuǎn)，可以設(shè)置應(yīng)急備用水源、可燃?xì)怏w濃度監(jiān)測(cè)報(bào)警裝備等。

（二）普化工藝的自動(dòng)化改造

某化工企業(yè)生產(chǎn)中涉及到連續(xù)性生產(chǎn)乙酸正丁酯的酯化反應(yīng)，結(jié)合實(shí)際對(duì)企業(yè)生產(chǎn)工藝設(shè)施全面升級(jí)改造，該企業(yè)同時(shí)安裝自動(dòng)控制與安全連鎖系統(tǒng)。具體操作方式如下：將原先的操作室整體搬遷到安全距離外，平時(shí)工作中員工可以在操作室中進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，定期巡檢即可，在保證安全生產(chǎn)的同時(shí)，降低人員安全風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)生事故時(shí)方便逃生。

（三）間歇式物理混合過(guò)程的自動(dòng)化改造升級(jí)

?；飞a(chǎn)企業(yè)中，大部分化工生產(chǎn)工藝是簡(jiǎn)單物理混合過(guò)程，特別是稀釋劑的生產(chǎn)和加料；縣域內(nèi)大部分化工企業(yè)沒(méi)有儲(chǔ)罐，或有儲(chǔ)罐和輸送管道，但也未通過(guò)自動(dòng)化控制方式安全聯(lián)鎖控制有機(jī)溶劑的投放，部分企業(yè)進(jìn)行了此類間歇式物理混合過(guò)程的自動(dòng)化改造升級(jí)。對(duì)間歇式物理混合過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)化改造升級(jí)，對(duì)稀釋劑的生產(chǎn)和加料投放，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制和安全聯(lián)鎖，自動(dòng)化代替了部分機(jī)械化和人力操作，安全風(fēng)險(xiǎn)降低，生產(chǎn)效率增加。

改造后的生產(chǎn)裝置采用國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的醋酸酯生產(chǎn)工藝，將原有的復(fù)雜生產(chǎn)工藝直接簡(jiǎn)化成連續(xù)的酯化-精餾-回收流程，在縮短生產(chǎn)流程的同時(shí)，大幅度降低物料消耗，促進(jìn)產(chǎn)能提高，大幅度延長(zhǎng)儲(chǔ)存期限，促進(jìn)系統(tǒng)安全穩(wěn)定性的提高，除此之外，還可以降低污染物的排放量，促進(jìn)生產(chǎn)效率的提高，同時(shí)明顯降低生產(chǎn)成本。原有生產(chǎn)控制效果不是很理想，改進(jìn)后采用先進(jìn)的DCS操作系統(tǒng)，在裝置區(qū)外圍的操作室進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控與操作，完全取代原有的表盤(pán)顯示與現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作，促進(jìn)自動(dòng)化程度的提高，再加上對(duì)安全聯(lián)鎖、聲光報(bào)警等措施的完善，大幅度提高生產(chǎn)與安全穩(wěn)定性能。

四、結(jié)語(yǔ)

本文從中小型化工企業(yè)存在的安全風(fēng)險(xiǎn)，自動(dòng)化改造的緊迫性、改造目標(biāo)和措施等方面進(jìn)行了分析，為中小型化工企業(yè)的自動(dòng)化改造提供借鑒。通過(guò)自動(dòng)化改造，可以進(jìn)一步降低化工工藝的系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)，提升工藝的本質(zhì)安全水平，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)可控和企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。