一世相伴论文网 2023-08-14 06:17
化工环保安全论文篇1
[关键词]石油化工业自动化仪表及系统
中图分类号：TQ056；TE967 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）46-0105-01
1 石油化工工业
石油化工工业是由化学工业发展而来，石油化工指以石油和天然气为原料，生产石油产品和石油化工产品的加工工业。石油产品主要包括各种燃料油和润滑油以及液化石油气、石油焦碳、石蜡、沥青等。生产这些产品的加工过程常被称为石油炼制。石油化工产品以炼油过程提供的原料油进一步化学加工获得。生产石油化工产品的第一步是对原料油和气（如丙烷、汽油、柴油等）进行裂解，生成以乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯为代表的基本化工原料。第二步是以基本化工原料生产多种有机化工原料（约200种）及合成材料（塑料、合成纤维、合成橡胶）。这两步产品的生产属于石油化工的范围。有机化工原料继续加工可制得更多品种的化工产品，习惯上不属于石油化工的范围。
2 石油化工自动化
石油化工自动化也分炼化自动化、油气田自动化、海上平台自动化及输油、气管线自动化等分支。从20 世纪60 年代起，我国在引进、消化、吸收基础上，已经形成了石化工业和创新体系。2006年9 月投产的茂名年产100 万吨乙烯工程，新建裂解装置国产化率达到了 87.8%。目前我国在裂解技术、有机原料生产技术和聚合技术三大领域均有了一批自己的专利技术。炼油厂的燃料产品中，压缩天然气（CNG）和液化石油气（LPG）等气体燃料将成为21 世纪汽车的主导能源，加上天然气原料增加因素，对于炼化工业的工艺会有一定影响。由于节能、环保、有效利用资源的要求，石化技术正出现新的突破，即出现第二代石化技术。
3 自动化仪表及系统
3.1 自动化仪表
自动化仪表主要有压力仪表、温度仪表、物位仪表和流量仪表四种。
①压力仪表压力范围为负压到 300MPa（高压聚乙烯反应器）压力传感器、变送器和特种压力仪表采用多种原理，而且可用于脉动介质、高温介质、腐蚀介质、粘稠状、粉状、易结晶介质的压力测量，精度可达 0.1 级。
②温度仪表石化现场设备介质温度一般都需要指示控制，温度范围为-200℃到 +1800℃.大多数采用接触式测量.在现场指示的水银玻璃温度计多被双金属温度计取代，最常用的是热电阻、热电偶。
③物位仪表在石化行业一般以液位测量为主，由于测量过程与被测物料特性关系密切，物料仪表没有通用产品，按测量方式分为直读式、浮力式、辐射式、电接触式、电容式、静压式、超声波式、重垂式、激光式、音叉式、磁致伸缩式、矩阵涡流式等。
④流量仪表如今所说的流量，不是一般的流速，是单位时间内流经有效截面的流体的体积和质量，另外还需要求知管道中一段时间内流过的累积流体的体积和质量（流量积算仪）。
3.2 其他仪表
3.2.1 分析仪和在线过程分析仪
从工艺上看，生产过程中对温度、压力、流量、液位等工艺参数的保证，只是间接保证最终产品或中间产品的质量合格，所以对过程中物料成分的直接分析和对最终产品的成分分析是非常重要的。又从环境保护的角度看，排放的物质也是要分析和在线监测的。多变量控制已在炼油，石化行业开始进入生产阶段，它以DCS为基础，可以是独立的，也可以是一个软件包，它与多变量动态过程模型辨识技术，软测量技术有关，多采用测控与PID串级控制相结合方式等。
目前在炼油厂中，对于分析仪器和在线过程分析仪的需求很旺盛，分析仪器的高科技含量，特别是对多学科配合要求高等，使得近年来分析仪器的科研和应用投入力量大，主要有液相色谱、气相色谱、质谱、紫外及红外光谱、核磁、电镜、原子吸收及等离子发射光谱、电化学等分析仪器。
3.2.2 执行器
由执行机构和调节机构联动构成。石化行业经常使用的是气动执行器，少数液动执行器，其中气动薄膜调节阀又是最常用的，另有少数气动活塞、气动长行程执行机构。调节机构（阀）由阀体、阀芯、阀座、上阀盖等构成，其中阀芯有平板、柱塞、开口3种类型。按阀体结构分调节阀的产品有直通单座、直通双座、三通型、隔膜型、软管阀、阀体分离阀、凸轮挠曲阀、超高压阀、球阀、笼形阀等。
3.3 控制和安全系统
①常规控制石化工业自动化的连续控制、批量控制、顺序控制的基本控制策略没变。其中主要为连续控制，或称反馈控制、回路控制，仍然以 PID 调节为基础，功能块之间连接可以是多重串接、选择性连接、并联连接，自动补偿、自动跟踪、无扰切换，多配方自动改变参数或功能块连接方式。它能在保持系统稳定的基础上满足复杂参数的计算、综合指标的显示和监控，从而帮助操作人员实现回路操作、单元操作应付多种燃料变化、原料变化，实现生产指标、节能指标，保证环保运行，完成大型装置的开、停车、一般故障处理及一般连锁保护。但石化行业目前的主流控制策略仍是适应多回路控制站的功能块复杂组态能力的控制策略。
②智能控制和优化在现代控制论的推动下，各种智能化算法应运而生，其中除智能 PID 控制器外，多变量预测控制已在炼油、石化行业开始进入生产实践阶段。
③人机界面目前石化企业正在由一个装置一个控制室逐步过渡成数个装置一个控制室，而且最终是以 CRT 或 LCD 屏幕显示为主，辅以少数显示仪表和指示灯，以鼠标、键盘操作为主，辅以触摸屏及少数旋钮和按钮，工业电视摄像头摄取的画面也由专用屏幕逐步纳入 DCS 操作站的屏幕。
④安全仪表系统石化装置由于大型化、连续化及工艺过程复杂、易燃、易爆、对环境保护要求高等原因，安全性要求日益提高，由 DCS 等设备完成安全连锁保护的方法，在某些企业已经不能满足要求，所以紧急停车系统（ESD）等为 DCS 之外的单独设备。此外还有火灾和可燃气体监测系统（FGS）、转动设备管理系统（MMS）；特别是压缩机组综合控制系统（ITCC，因其防喘振而特殊）等。现在自动化仪表行业兴起的基于 IEC61508 和 IEC61511 的安全仪表系统（SIS），正是为了进一步满足石化企业的需求而开发的。它是在安全总概念下，不同于3C强制安全认证、Security保安等的Function Safety 功能安全。SIS 是专门的工程解决方案，它连续在线运行，当侦测任何不安全过程事件时，能够立即采取行动，以减轻可能造成的损失。功能安全还应结合风险度、安全指标、安全完整性等级（SIL）等，正确选用 SIS（或直接称 ESD）系统。
结语
近几年来，我国在自动化仪表的发展取得了巨大进步.现代自动化仪表的智能化技术及系统改善了仪表本身的性能，影响了控制网络的体系结构，其适应性越来越强，功能也越来越丰富。
参考文献
[1] 期刊论文李桢.Li Zhen 自动化仪表系统供电方案的改进-石油化工自动化2008，44（6）.
[2] 陆德民.石油化工自动控制设计手册（第三版）.化学工业出版社，2000，2.
[3] 期刊论文陈缃雯.邱宣振. Tube与自动化仪表系统工程-石油化工自动化2009，45（4）.
[4] 期刊论文卞正岗石油化工工业自动化仪表及系统-中国仪器仪表2007，2.
化工环保安全论文篇2
关键词:专业认证，课程体系，工程问题，非技术因素
近年来，为了更好地与国际教育接轨并实现国际互认，我国越来越多的大中专院校逐步接受了工程教育认证的理念，加快了工程教育的认证工作。从2016年正式加入国际工程联盟[华盛顿协议]，工程教育认证已被确认为最权威的工程教育本科专业认证［1］。根据2018版工程教育专业认证标准，通用标准划分为学生、培养目标、毕业要求、持续改进、课程体系、师资队伍和支持条件等七项内容。依据标准要求，围绕着这七块内容来判断专业是否达到认证要求的依据。其中，课程体系的达成被认为是实现专业人才培养目标的核心要素之一［2－3］。2019年，盐城工学院化学工程与工艺专业顺利通过专业认证工作。认证期间，我们对化学工程与工艺专业的人才培养方案进行了系统性地完善，包括课程体系的修订工作。这样有助于学生达成毕业要求，促进了学科的可持续性发展。笔者以我校化学工程与工艺专业认证情况为例，浅谈课程体系的构建工作与成果。
1建立基于专业认证标准的课程体系
1.1本专业课程体系的构成
为达成毕业要求的各指标要求，本专业依据成果导向教育(Outcomes－basedEducation，OBE)理念，逆向设计并构建了课程体系。总体思路是:培养学生掌握较为扎实的通识基础知识，逐步地掌握本专业领域必需的基础理论和技术基础知识，并不断训练学生的理论联系实际的能力、创新意识和专业知识的综合应用能力［4］。本专业课程体系如图1所示。依据2018版通用标准，课程体系分为通识教育课程模块、专业基础课程模块、专业课程模块和实践课程模块四部分［4］。为了达成各项的占比要求，通用做法如下:通识教育课程模块主要包括数学与自然科学和人文社会科学(两类的占比均不至少15%);专业基础课程模块主要包括工程基础课程和专业基础课程。而专业课程模块包括专业必修课程、专业选修课程、素质与能力拓展课程等子模块。这两类的综合占比不少于30%。工程实践与毕业设计(论文)占比也不少于30%。此外，结合课程体系对毕业要求指标点的支撑关系，进行合理归类，确定本专业核心课程。
1.2课程体系中课程设置的内在关联
按照工程教育认证的标准，课程体系的划分能够满足各类标准的要求。但是涉及到具体课程的设置及先后修次序，以及课程间的内在联系等对课程体系的完善也非常重要。一般地，课程设置以专业知识逻辑为基础，以能力培养为主线。现以培养学生化工设计能力而设置的相关课程及内在关联分析为例。以[化工设计]单独一门课程为例，说明必修课程先后修关系［5］。[化工设计]先修课有[化工原理]等课程。比如，通过化工原理的学习，使学生掌握流体流动、传热和传质以及单元操作的基本原理，培养学生运用基础理论、分析和解决化工单元操作中各种工程实际问题的能力，增强学生工程观点、经济观点、定量计算和工程设计(研究)的能力［6］。[毕业设计]使学生获得化工工程师所必须的综合能力，具有现代化工环保安全意识，具有对新产品、新工艺、新技术和新设备进行设计的能力，具备使用先进的化工设计软件进行化工工程设计的能力。[化工设计]后修课程有[毕业设计]，通过[化工设计]的学习，使学生基本了解化工生产车间(装置)设计的内容和步骤，并初具化工装置设计的能力，为最后的[毕业设计]打下良好基础。由上述分析可知，[化工设计]课程先后修关系与能力培养递进逻辑相符合，能实现毕业要求所需能力的培养要求。本专业必修课程的先后修次序都按能力递进的要求进行了设计，能确保学生达到毕业要求。
2课程体系构建与解决复杂工程问题能力培养
针对解决复杂工程问题的能力培养，本专业在课程体系中的四大模块，即通识教育课程模块、专业基础课程模块、专业课程模块和实践课程模块，依据不同课程类型以及能力达成的要素和基本规律，进行课程教学目标的制定并体现于课程教学大纲中。其中，通识教育课程模块和专业基础课程模块侧重加强复杂工程问题能力的识别、表达和分析能力的培养;专业课程模块侧重加强分析、设计、研究能力的培养;实践课程模块侧重加强综合运用知识解决实际问题的能力培养。以化工原理对毕业要求指标点的支撑为例，体现系统设计和实现能力的培养。
3非技术因素在课程体系构建中作用
针对非技术因素的能力培养，本专业设置了“思想道德修养与法律基础”、“化工安全与环保”、“化工企管”等课程。比如:为了支撑毕业要求指标点6.1“能够了解化工专业领域相关的技术标准、知识产权、产业政策和法律法规”，设置“化工设备机械基础”、“化工产品市场调研”和“工艺及生产实践”四门课程，分别地涉及到通识教育课程、专业基础课程和实践课程。使得学生能够理解工程实践活动对社会、安全、文化、道德、法律以及环境等问题的影响和内涵，从而能够承担责任并遵守化工行业相关技术标准规范。再比如，强化相关实践性教学环节支撑非技术因素影响能力的毕业要求指标点，在教学内容上，既要体现考虑非技术因素影响能力的相关知识点进一步自我学习，又要进行实践应用训练。在课程教学实施过程中有明确的考核要求和评分标准。如:为了支撑毕业要求指标点3.2“能够针对特定需求完成单元(部件)设计的基础上，进行系统或工艺流程的设计”，设置了“化工设备课程设计”、“化工原理课程设计”、“反应器设计”、“化学化工常用软件实践”、“毕业设计(论文)”五门实践性教学环节。在设计任务书中除了对具体设计任务给出明确要求外，还要求在设计过程中，能够依据相关标准、规范，综合考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等制约因素，并体现创新意识。同时，在设计说明书中和答辩过程中有相关内容体现，并对该内容给出具体量化评分标准和考核方法。
4结语
基于专业认证“成果导向型教育”的人才培养理念和要求，化学工程与工艺本科专业课程体系的构建应更加注重体现专业的办学特色，体现针对复杂化学工程问题的研究、分析与解决，体现专业技术与非技术领域各项能力的完全达成，使得学生的综合素养得以全面提升，创新意识、国际视野、职业道德、安全环保意识等各方面的能力获得增强，为区域经济社会发展储备高素质应用型人才。
参考文献
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［4］工程教育专业认证标准(试行)－教育研究与评估中心，2018.
［5］杨欣，韩媛媛，翁连进，等.工程专业认证背景下化工设计课程教学改革探索［J］，教育教学论坛，2017(25):107－108.
［6］赵海红，李同川，李裕，等.化工原理课程改革的研究与实践［J］．化工高等教育，2008，25(5):56－59.
化工环保安全论文篇3
[关键词]高浓度COD化工污水 消化池 COD负荷 生化系统
中图分类号：[TU992.3] 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）30-0014-01
一 引言
化工区污水处理场的生化污泥和含油污泥经过离心脱水以后，经过检测分析结果显示其剩余的污水COD在5000mg/l---7000mg/l，而生化所允许的COD设计指标最高为720 mg/l。如此高浓度的COD化工污水是不能直接排放的，必须经过处理后方可排放。但是，单一的工艺流程及间歇式的工艺操作方式，常常造成生化系统负荷加重，多次造成生产波动以及生化病变，在生化单元出现事故的情况下，该操作更是在处理事故时使生化单元雪上加霜，增加了处理事故的难度和时间，严重影响了污水处理场的安全平稳生产。
二 化工污水工艺处理流程简介
污泥脱水处理单元是乙烯污水处理场的重要组成部分。生化污泥或含油污泥在经过离心脱水机进行泥水分离以后，固体泥饼（含水率80-82%）由专人专车负责直接拉走处理，分离出来的液体我们称之为COD化工污水，其COD一般在5000mg/l---7000mg/l。如此高浓度的废水是不能直接排放的。
三 存在问题
污水处理场生化单元的平稳与否关键是生化COD负荷的稳定。COD负荷是指曝气池内单位重量的活性污泥在单位时间内能够接收并将其降解到预定程度的有机污染物COD的量。COD过高活性污泥无法完全降解导致生化冲击，出水COD超标；COD不足，活性污泥食料不够引起其过氧化饥饿死亡，导致污泥上浮。因此，COD负荷的稳定直接关系到污水处理的安全生产，一般情况下COD负荷的上下波动不超过20%，将不会对生产造成太大影响。
由处理化工污水的工艺流程可以看出，COD在5000mg/l---7000mg/l的高浓度COD化工污水因含油污泥和生化污泥频频脱水而不断涌入消化池，致使消化池的COD不断增加，而消化池的排水操作一般是根据二沉池剩余污泥的排放情况来操作的。众所周知，活性污泥的生长衰老需要一定的过程，这就决定了消化池的排水是间歇式进入匀质池的。
在实际生产中已多次引起曝气池泡沫增多，二沉池污泥上浮、出水浓度增高等问题。
生化单元设计最大的COD浓度不超过720mg/l，在来水COD较高，生化巳发生事故时该操作更是雪上加霜。同时在处理事故时，为使活性污泥更快更好的健康生长，通过二沉池排放死泥经常是一种更为有效的措施，但这种操作的结果又使大量的高浓度废水进入均质池，从而更加重了生化负荷造成处理事故的时间、难度和成本增加。
由以上分析可以看出，高浓度COD化工污水的工艺单一流程，集中排放，间歇操作是导致污水处理系统COD内部波动的主要原因。
四 高浓度COD化工污水的工艺技术改进
1、少量多次是处理高浓度COD化工污水的出发点
高浓度COD化工污水的集中排放不利污水处理场的平稳生产。对COD浓度较高的废水，我们可以通过均质池贮存，加新鲜水稀释，减少均质出水等手段进行处理，最主要的目的就是要保证生化负荷的稳定，但这无疑增加了处理成本及操作难度，有时会影响主体装置正常的排水。但如果能做到少量、分批、多次输送无疑将大大降低其处理难度，在负荷较低时还可作为活性污泥的养料。因此，对高度COD化工污水不要集中排放，在生产平稳、负荷较低的情况下，将每次的离心脱水后的污水直接排入均持池，在保证生化COD负荷增加不超过20%的情况下，实现少量多次的排放。
2、工艺技术改进
按少量多次的原则，每次排放的高浓度COD化工污水可靠重力直接排入，通过打入匀质池，从而实现少量多次的处理目的。在生化出现事故时，通过COD化工污水泵的操作可将高浓度污水打入消化池，从而不再增加生化单元的负荷，做到工艺及操作上对高浓度的COD化工污水进行技术改进。
3、优化操作说明
A、在均质池COD较低，生化运行稳定时，离心COD化工污水经重力自流入A-4930进入均质池，以便稳定地缓慢地调整生化负荷，可避免生化低负荷耗能及活性污泥过氧化事故的发生，确保系统稳定。
B、在生化不稳定或均质负荷高时，可先将消化池的上清液先排放，留出空间后将脱水后的污水打入消化池贮存。待生产稳定时，缓缓排入均质及生化系统，可保安全生产。
五 可行性分析
高浓度COD化工污水的工艺技术改进的前提是少量多次的COD化工污水能够满足生化污泥所承受的20%COD增幅上限。在这范围之内，活性污泥可以很快适应新的环境，同时加速成长，从而实现处理目的。
1、每次脱水产生的污水数量不多；2、均质池COD的波动不大；3、COD不会累积增多；4、不会影响生化系统；
六 总结
高浓度COD化工污水的集中排放处理工艺从目前的运行情况看，严重地影响了污水处理场的安全平稳运行。通过工艺技术改进，强化操作管理，可有效避免因COD化工污水引起的生产波动和COD负荷不稳，减少生化事故及生产事故的发生频率，产生明显的经济效益和环保效益。此外，在事故处理时，脱水独立进行，污水零排放，生化负荷零增加，对处理事故是极其有利的，这一工艺操作在污水处理系统内是具有推广价值的。
参考文献
[1] 王炳强， 崔树宝.反渗透膜法处理城市污水技术的探析.天津化工.2003.11月，第17卷第6期
[2] 范振强.组合膜工艺城市含盐污水回用处理试验研究 哈尔滨工业大学硕士学位论文 2003.12.01
[3] 邵刚.膜法水处理技术.第2版.北京：冶金工业出版社，2000
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