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在現階段的化工工藝設計過程中,對于化工工藝設計過程中的安全性越來越重視,在實踐中要對相關工藝安全設計存在的危險因素進行系統的分析,對其存在的問題進行探究,進而提出具有一定實踐意義的解決對策。
1化工工藝設計的主要類別
1.1概念設計
所謂的概念設計就是通過模擬具體的工業生產設備狀況開展實施的一種技術手段。概念設計一般會在設計過程中開展并實施,其主要目的就是要提升整體的工藝條件以及相關生產路線的合理性。
1.2中試設計
中試內容與相關任務主要就是對小試中已經確立的相關條件以及工藝路線進行系統的檢查,對于具體的產品進行系統的考核,了解其主要性能,對于具體的工藝系統的持續性以及可靠性進行探究,進而收集到相關工藝需求的數據,這些內容與系列內容可以作為整個檢驗部分,也可以對其進行部分的檢驗,具體操作要根據實際情況開展。
1.3初步設計
初步設計就是基于相關化工項目設計中的初始階段進行優化,其主要成果為總概算書以及初步設計的說明書。主要是對相關化工工藝的設計的技術與經濟進行計算。
1.4施工圖設計
主要就是根據相關審批意見,將初步設計過程的具體設計計劃與原則進行確定,在實踐中要基具體的操作要求,明確具體的布置以及施工方式,明確具體的方法,解決各種初步設計問題。
2化工工藝設計中的安全問題與對策
化工工藝設計中主要存在的安全問題就是在生產過程中存在的各種安全隱患以及一些可以造成安全損失的不穩定要素。對此要提升對整個化工工藝設計的重視,加強對其危險意識的重視,通過科學的方式與手段,對其進行系統的控制,避免各種安全隱患問題的出現,在操作過程中,要盡可能的應用一些具有一定安全性的工藝技術與手段,要避免危險產品的應用,同時,在化工工藝設計中要采取與其相匹配的安全措施。
2.1化工工藝相關物料中存在的安全問題與控制對策
化工工藝在生產過程中要使用不同的原材料與半成品,這些物料應用中都是通過各種不同狀態存在的,主要可以分為氣態、液態以及固態三種形式。在相關物質具備特定的物質與化學性質與特定的狀態之下,才可以判定其是否具有危害。因此,要對一些具有一定危害特征的物質進行詳細的分析,對其具體狀態進行了解與掌握,進而了解此種物質的穩定性與化學反應,對其毒性進行識別,通過科學的分析與評價,在一定程度上降低各種危險問題發生。
2.2化工工藝設計路線存在的安全問題與控制對策
化工工藝設計中的一種反應會對多種不同的工藝路線產生影響,對此在相關設計過程中,要對其進行綜合考量,選擇較為合適的生產路線,要盡可能的將各種危害降低到最小。工藝設計要對相關物料以及生產條件與設施等因素進行綜合考量,要盡可能的使用一些危害相對較低的物料。同時要通過各種全新的設施與技術手段,降低廢氣、廢水以及廢渣的總排放量,要在合理范圍之內對其進行回收時候,提升資源的最大利用率,進而避免對環境造成過度的污染。
2.3化工工藝設計中反應設備存在的安全問題與控制對策
化工反應是產品生產過程中最為關鍵的內容,在實踐中主要就是通過各種化學反應獲得一定的產物,整個過程在操作過程中存在著諸多的安全性問題,如果不足夠的重視,會導致各種安全事物問題的產生,對此在進行相關反應設備的設計與選擇過中要進行科學的設計與分析,避免各種問題的出現。在相關化工設計中存在著各種不同種類的化學反應,這也就直接給安全控制與管理問題帶來了一定的挑戰。同時,在化工反應過程中也存在一定的反應失控危機,也就是說提升對相關反應物的整體反應速度與熱效應的控制,是十分重要的。
3結束語
在化工工藝設計過程中,要嚴格執行相關法律政策,保障操作的標準性,提升整個工藝設計的安全性,加強重視,對設計方案中的漏洞與缺點進行完善,在根本上避免各種事故與問題的產生。熟練掌握相關設計與生產過程中存在的各種安全隱患,保障化工工藝的整體安全性。
作者:孟佳 單位:眾一阿美科福斯特惠勒工程有限公司寧夏分公司
二、煤氣化
煤化工產業化發展過程中最重要的單元技術就是煤氣化技術。煤氣化技術目前在我國廣泛應用的領域有:化工、冶金、機械、建材等工業行業和生產城市煤氣的企業,近二十幾年,由于我國引進了加壓魯奇爐、德士古水煤漿氣化爐等用于生產合成氨、甲醇或城市煤氣等。隨著社會的發展,科技的日新月異,煤氣化技術的發展和作用也引起了國內煤炭行業的關注,“九五”期間,兗礦集團與科研機構、國內高校合作后開發并完成22t/d多噴嘴水煤漿氣化爐中試裝置。這一成果標志著我國在自主開發氣化的技術上取得了突破性進展。
三、煤氣化合成氨
目前我國有800多家中小型化肥廠。我國化肥生產的主要方式是以煤為原料,采用煤氣化合成氨技術,采用水煤氣工藝,每年消費的原料煤炭以及焦炭都會超過4000多萬噸。與我國不同的是,國外生產化肥以煤炭為原料的工廠很少,國外企業和工廠一般都以石油或者天然氣為主要原料,而中國因為技術和市場的關系,煤氣化合成氨工廠和企業不能與國外相比之。
四、煤氣化合成液體燃料
隨著中國經濟的發展,國內各項事業對能源的質量和用量的要求也越來越高,而由于我國對油品的消費每年都在增加,國內的資源能源并非取之不盡用之不竭,所以從國外進口原油成為我國煤化工業發展的必然趨勢。20世紀50年代開始,中國就開展了間接液化技術的開發和研究,到80年代,由鐵基催化劑托合成生產汽油技術的實驗獲得成功,這一技術得到進一步發展,同時,2000t/a規模的煤基合成汽油工業實驗也獲得成功。90年代開始,在對鈷基催化劑合成工藝的開發方面開展了系統的研究和開發工作,并在這一階段中取得令人矚目的有效成果,由此開發出了3種型號的合成柴油鈷基催化劑。“十五”期間,針對新型漿態床合成工藝的催化劑、反應器等小型試驗得到立項,并在這一階段中研制了工業級煤基合成油工藝軟件包。
五、煤氣化其他產品合成技術
不同的合成技術能合成制成不同的化學品,國外對使用煤通過氣化制出合成氣的相關技術也已進入研發、開發以及某些商業運作上。甲醇這種化工原料在煤化工行業中占據著重要地位,世界甲醇的生產能力約為3500萬t/a,其中,總產量約為2900萬t/a。在國內,甲醇的生產企業大概有100多家,這些企業當中,有一半以上是以煤為原料的工藝制作,而我國甲醇的生產能力約為300萬t/a。但是我國的生產技術與國外相比,甲醇裝置規模較小,生產工藝相較于國外也比較落后,尤其是在我國以煤為原來哦的工藝,生產過程復雜而成品偏高,因此在與世界上其他大國相比,我國的甲醇生產缺乏較強的競爭能力。此外,作為另外一種代用液體燃料,二甲醚的生產技術也受到各方關注。世界二甲醚產量約為15萬t/a,主要利用甲醇脫水工藝制成,有相關研究人員認為,二甲醚可以作為車用柴油代替燃料,也可以為民用燃料。
(1)施工設備、材料準備:跟蹤材料設備到貨情況,配合施工單位開箱驗收和領取材料;監督施工單位材料儲存條件;做好設備的單校,閥門打壓檢查。
(2)做好作業人員(特別是特種作業人員)監督,包括人員資質、安全培訓檢查,要求持證上崗,證在檢驗有效期。
(3)機器設備檢查,包括種類、數量、資質和有效期狀態情況。
1.2施工階段
在土建施工、設備和管道安裝時,要隨時關注施工進度,并對儀表施工程序過程進行監督,評判是否符合圖紙要求,執行相關標準。
1.3后期階段
包括試車、交工階段。試車包括配合工藝單體試車、DCS系統回路調校、ESD或SIS聯鎖試驗、聯動試車、熱態調試和化工投料運行合格后交工驗收。
2施工管理方法
2.1處理問題辦法
(1)組織與協調。要熟悉各工程建設相關部門的組織機構設置和人員分工,針對不同的問題,以恰當的時機和方式找到協調部門負責人和責任人,落實到人頭。
(2)對協調問題要跟蹤到底,直到問題解決。
(3)檢查儀表線路故障問題,建立“回路”觀點,從起點到終點分段、分區逐一查找問題原因。
(4)建立好例會和專題討論會議制度。
2.2進度控制
(1)根據項目總進度計劃及時調整儀表專業的進度計劃,偏離關鍵線路、重大偏差要及時向負責人匯報,以采取合理措施調整。
(2)根據一級和二級網絡施工進度計劃動態調整物裝材料訂貨計劃,制定材料需求計劃,落實材料上單情況,動態跟蹤材料到庫情況。
(3)在施工前期階段應做好取源管件、法蘭的組對焊接,做好立柱、管架、支架等的預制和防腐,以及所領設備與套管、法蘭、螺栓和墊片的預組裝。一般應先敷設受其它專業影響較小且對儀表調試工作影響較大的氣源管路及氣信號管路,也可哪一部分條件成熟集中力量盡快完成。
(4)施工中要合理調配,密切配合,合理催料入場,開辟新的作業面,合理調度人員,考慮天氣、麥收和秋收對施工人員的影響;按規范施工,避免返工。
(5)在施工中應盡量協調催促外管廊等公用工程的施工,避免因電纜橋架無法施工造成工期延誤。
(6)室內機柜、卡件安裝上電后,可以提前開始組態建點。
2.3質量控制
(1)貫徹質量理念,做好宣傳。
(2)建立完善質量控制制度,加強監督力度,分清主次,重抓主控項目監督和驗收,重抓事前預控、事中監控和事后糾控。
(3)以施工圖紙為依據,嚴格遵守相關規范標準,如《石油化工安全儀表系統設計規范》(GB-T50770-2013)、《石油化工自動化儀表選型設計規范》(SH/T3006-2012)、《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規范》(GB50493-2009)、《自動化儀表工程施工及質量驗收規范》(GB50093-2013)、《石油化工儀表工程施工技術規程》SH/T3521-2007。
(4)要求施工單位建立質量控制小組,責任到人頭,做好自檢和互檢;要求監理對關鍵環節和隱蔽工程做好旁站、平行檢驗和巡視監督;業主方定期開展項目部內的質量監督專檢和第三方的專業檢驗,配合總公司、公司內的各種質量檢查工作,對提出的問題及時更改;涉及設計問題的,及時溝通設計出變更。
(5)具體操作可以從“人員、機具、材料、方法、環境”幾個方面進行質量控制和監督。
2.4安全控制
(1)設計選型方面:按危險區域劃分,現場儀表應選用相適應的防爆儀表,本安型或隔爆型,現場機柜間按抗爆結構設計;恰當采用可燃性、有毒性氣體現場檢測器,檢測器可帶現場聲光報警功能,在中心控制室內進行集中監視和超限報警設置,安裝后用標氣調試,調試驗收要多方確認;室內及現場儀表供電設置儀表專用的UPS,不間斷供電時間一般為30min,重要的氣動閥設置凈化風儲罐,其容量保證裝置內儀表使用15~30min;采用技術成熟、先進可靠的DCS系統;設置安全儀表系統(SIS),完成工藝聯鎖保護和設備聯鎖保護,重要聯鎖系統的檢測元件或輸入信號按“三取二”方式設置,同一檢測點的聯鎖信號和控制信號分開設置檢測元件,重要聯鎖切斷閥采用雙電磁閥,安全聯鎖保護系統按“故障安全型”設計;設置機組專用監測和控制系統(CCS),完成機組的調速、防喘振控制、負荷控制、過程控制、聯鎖保護等功能。
(2)入場施工人員做好安全培訓,施工前做好安全交底,在特殊環境下施工要有相應的保護措施和安全監護,嚴格執行作業票及監護制度。
(3)按照正確的程序和方法施工,在投運過程中,要了解施工工藝,對特殊部位或場合,應在儀表班長和工藝技術員指導下進行施工。
2.5合同、成本及信息化管理
(1)合同管理:加強合同管理,做好合同交底和跟蹤,控制好工程變更。
(2)成本管理:根據合同合理控制費用,嚴格圖紙會審,選擇經濟合理的設備、材料和系統,控制好設計變更。
(3)信息化管理:運用ERP系統,控制好設備、材料的上單采購,出入庫;選擇先進適用的儀表控制系統,對施工資料進行信息化管理,提高工作效率,加強資料的可追溯性。
2.6儀表與相關專業的接口問題
2.6.1土建與儀表
與土建提前做好設計交底,重點審查預埋件的位置、規格、數量,預留孔洞的大小及標高,坡度和孔洞的防爆、防鼠封堵等;落實活動地板的高度和厚度,保證機柜底座制作尺寸準確,基礎高度應與活動地板上表面標高一致。
2.6.2管道與儀表
確定一個有權威的調度負責人,提前做好交叉專業交底,及時焊接管嘴,加裝一次閥;確認調節閥、節流裝置、流量計等安裝方向和前后直管段長度是否符合要求;做好吹掃和投用的配合。
2.6.3電氣與儀表
電氣和儀表的往來電纜,要求由電氣專業鋪設并完成到機柜的接線;電氣、儀表、設備專業共同完成聯鎖實驗。
2.6.4設備與儀表
查閱設備圖紙,落實儀表取源部件的規格型號、間距是否與儀表相符,留有儀表安裝的足夠空間,法蘭面要在同一平面上。要求施工單位對成套設備所帶儀表進行校驗;如果開箱發現損壞和施工中損壞的儀表,要及時統計,由領導審批,物裝及時采購。
2.6.5防腐保溫與儀表
除銹后刷漆,刷漆遍數和厚度符合要求,做好成品保護,防弄臟和損壞。
3設計、安裝和調試要點
(1)測量儀表和閥的選用。溫度儀表:顯示且測量點特別集中的地方采用現場多路溫度信號采集器,采集器與DCS間采用冗余MODBUS、RTU、RS-485總線通信。壓力檢測儀表:測量壓差或微壓力選用差壓變送器,測量粘度較大、腐蝕性較強、易結晶介質的壓力,選用帶隔離密封遠傳裝置的壓力變送器或差壓變送器。流量測量儀表:優先選用節流裝置,配差壓變送器,首選法蘭取壓同心銳孔板,需要計量的電導率高的水類介質選用電磁流量計;進、出裝置油品計量選用質量流量計或超聲波流量計;帶大/小分段量程的蒸汽計量選用噴嘴流量計(配雙變送器);進/出裝置雙向流量的蒸汽計量選用雙向孔板流量計(配雙變送器);測含雜質多、粘稠的流量應選用楔形流量計,但注意伴熱保溫。液位測量儀表:一般場合選透光式玻璃板液位計;測量范圍較大選用磁浮子液位計。當測量范圍≥1000mm且溫度≤250℃時,一般選用雙法蘭差壓式變送器;當測量范圍<1000mm時,一般選用外浮筒液位變送器;當測量范圍≥1000mm且溫度>250℃時,一般選用引壓管配差壓變送器測量液位;地下污油罐液位測量選用雷達液位計。閥:調節閥中,低壓場合選用偏心旋轉調節閥,高壓差場合選用高壓降多級角型調節閥;裝置區聯鎖保護用切斷閥選用氣動兩位式切斷閥,配雙電控電磁閥和閥位回訊器;高壓場合選用氣動切斷閘閥;機組進出口選用電動切斷閘閥。
(2)取源部件/節流裝置取壓點/取壓口方位應符合:測量氣體時,在工藝管道上半部;測量液體時,在工藝管道下半部與工藝管道的水平中心線成0~45°夾角范圍內;測蒸汽壓力時,在工藝管道上半部及下半部與工藝管道的水平中心線成0~45°夾角范圍內;在合金鋼、有色金屬的工藝設備和管道上面開孔時,應采用機械加工的方法。
(3)變送器管路鋪設及安裝施工前,建設單位、監理人員和施工單位等相關人員應共同研討管路的敷設方式、設備安裝方位,優化選擇,統一方案,并做出樣板,供施工人員學習,推行“首件樣板引路”方式施工。
(4)接地檢查,涉及保護接地、工作接地、本質安全系統接地、防靜電接地和防雷接地等,必須對電阻測試并做好記錄,整個接地電阻值不大于4Ω,注意接地線截面積大小和顏色的區分。
(5)與其他設備通信:跨接電纜型號和通信接口形式要符合其他專業設備的端口需求,同時要仔細確認接口界面材料的提供方,防止施工時無料。
(6)儀表系統投入之前,應進行系統實驗,包括檢測與調節系統實驗、報警系統實驗、聯鎖保護系統和程序控制系統實驗。實驗前應具備的條件:系統有關的硬件和軟件功能實驗完成,系統相關的回路實驗完成;系統中的各有關儀表和部件的動作設定值,已經根據設計文件規定進行整定。
4建議
(1)管理者應多參加項目管理和專業技術方面的培訓,提高解決問題的能力。
(2)加強對施工進度、質量和安全的控制力度,完善考核制度。
某企業主要從事焦炭生產、苯加氫及粗焦油加工,建有完整的污水處理系統和生化處理裝置,綜合生化處理前的水質要求為:COD≤3500mg/L、氨氮≤100mg/L;廢水主要源自煤高溫干餾煤氣冷卻、粗苯分離、粗焦油加工和苯加氫等生產過程,10t/h的廢水中有2t/h是高濃度有機廢水,由于有機物含量嚴重超標,可生化性較差,需要經過單獨的處理,以降低COD和氨氮的含量,確保滿足綜合生化處理的水質要求。高濃度有機廢水的水質分析結果:COD104100mg/L,NH3-N19000mg/L,揮發酚2600mg/L,CN-110mg/L,硫化物110mg/L,石油類400mg/L。
1.2廢水的主要成分及危害
高濃度廢水的組成很復雜,其中所含氨氮污染物主要以無機銨鹽的形式存在,有機污染物中除了占80%多的酚類化合物以外,還含有脂肪族、雜環類和多環芳烴等化合物;此類廢水COD和氨氮的含量太高,其中難降解的物質較多,會對生化處理系統造成危害。
2實驗方法及技術原理
2.1實驗用主要試劑和儀器
硫酸汞(HgSO4)、重鉻酸鉀(K2Cr2O7)、六水合硫酸亞鐵銨〔(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O〕等均為分析純(上海化學試劑廠);濃硫酸(H2SO4)、鹽酸(HCl)、2%穩定性二氧化氯溶液(鄭州化學試劑廠),自制催化劑。UV-1750紫外分光光度計,日本島津;精密pH計,北京分析儀器廠;微波閉式CODTNTP消解儀,WXJ-Ⅲ/WMX-Ⅲ-B型,上海分析儀器廠;消解罐、蒸餾瓶、氨吸收瓶,天津玻璃儀器廠;UV光源,天津工業光源有限公司。
2.2技術原理
工藝采用ClO2氧化與光催化相結合(ClO2/UV)方式,即在氧化消解塔中增加波長為0.01~0.38mm的紫外燈作為催化光源,加入微量催化劑,通過ClO2進行氧化消解,實現了對氨氮和有機物的高效去除。由于ClO2的氧化能力遠遠高于次氯酸鈉和氯氣,特別是對苯環、酚類等具有不飽和鍵結構有機物的氧化消解效果最好〔2〕,所以該企業高濃度廢水處理選用ClO2/UV工藝方法,具有一舉兩得的效果:一是由于廢水中含有高濃度的無機氨氮采用氯折點法去除,這是脫氨氮工藝中常用的方法,尤其是排量較少的廢水脫氨氮有很多工藝無法實施,而ClO2脫氨氮則沒有限制性條件,只要達到合適的pH即可;二是ClO2氧化消解有機污染物比較徹底,對廢水的pH適應范圍比較廣泛,并且ClO2還能與絕大多數著色官能團反應,具有良好的脫色作用;另外增設催化光源和微量催化劑,處理效率較單獨使用ClO2有很大提高。
2.3工藝流程
工藝流程如圖1所示。
2.4工藝流程簡介
2.4.1焦油處理
由于廢水焦油含量過高,必須進行除油預處理,以免造成蒸氨裝置堵塞。工藝選用隔油池、氣浮裝置將廢水中的輕重油以及浮渣,經油水分離器去除,處理后的污水流入廢水儲存池。
2.4.2廢水儲池
由于高濃度有機廢水量較少(2t/h),從實際情況考慮,采用間歇處理方式,以24h為一個處理單元(即48t),每天處理約5h,廢水以10t/h的量進入處理裝置。
2.4.3蒸氨裝置
蒸氨工藝要求溫度在60~70℃左右,在廢水儲池內部安裝蒸汽盤管,由泵提升至蒸氨塔,進行蒸氨處理。蒸氨裝置采用焦油廢水處理廣泛采用的空氣吹脫法去除氨氮,該工藝具有處理裝置簡單,處理效果穩定,投資少和運行費較低等優點。
2.4.4ClO2/UV
多級氧化消解經過蒸氨之后,廢水溫度在60~70℃左右,正好滿足氧化塔進水溫度50~60℃的要求,不需要添加蒸汽加熱裝置,當廢水流滿氧化反應塔后,啟動循環泵和ClO2發生器,水泵從塔內抽取廢水與ClO2混合后再送到塔內,塔內裝有陶瓷接觸介質,為有機物和ClO2提供反應接觸界面;此外,塔內增設的紫外催化光源,能提高COD和氨氮的去除率〔3〕;并可根據不同的水質情況設置多級氧化反應塔,使COD和氨氮的含量達到預期指標。
3實驗結果與討論
用自制催化劑和穩定性ClO2溶液為氧化劑,對廢水進行氧化消解,同時引入紫外催化光源。實驗條件:取廢水250mL,調節pH為2,在紫外燈照射下,投加35mL2%的ClO2溶液和3g催化劑,隨著反應時間的延長,廢水中有機物和COD去除情況如圖2所示。方式反洗前后濾料表面油量變化明顯。反沖洗前核桃殼濾料表面黏附較多油類、濾料相互黏結、呈流淌性光澤。反沖洗后核桃殼濾料表面呈現棕色、濾料顆粒分散、濾料表面呈不規則光澤。
1.1綜述較多,技術方面知識相對較少
其中核能及新型化學電源方面介紹不盡詳細。例如,燃料電池中的“質子交換膜燃料電池(PEMFC)”,只是簡單地介紹了這種電池的結構、原理及新的應用,而對于電池的材料、性能及電極制備工藝、PEMFC的應用和發展沒有做詳細的列舉,工作原理也只是以“氫離子通過電解質滲透到陰極,而電子通過外部網路流動,提供電力。同時,以空氣形式存在的氧供應到陰極,與電子和氫離子結合形成水”這樣一句話帶過。
1.2在材料制造和工藝計算方面有所欠缺
例如太陽能集熱器,只介紹其結構、特點、原理,沒有進行相關的分析計算。高職院校化工技術類專業的學生,已經學過《化工原理》及《物理化學》課程,具有工藝計算及設計計算的能力,如果能將太陽能集熱器的原理和工藝計算結合起來講解,收效會更好。
1.3理論與應用結合不夠緊密
教材中第四章核能,只講了核能的發展簡史、核資源的分布、發電概述等,對于沒有實踐經驗的同學們來說,他們沒有機會接觸核能,所以只通過理論學習并不能了解核能在實際應用當中的重要性。
2《新能源技術》課程使用教材的改進方法
2.1增加技術層面的知識
例如可以從技術角度詳細介紹燃料(含氫、富氧)如何到達質子交換膜,在膜的陽極、陰極發生了怎樣的反應而產生了電能,PEMFC從結構性能方面又分為單電池及電池組,以及它們的工作原理和特點。
2.2加強工藝計算
如可以對太陽能集熱器傳熱進行分析計算,其效率方程為:fiajcTTttqAHABH其中Ac——太陽能集熱器的面積,m2;A,B——與太陽能集熱器類型和型號有關的常數;tfi——太陽能集熱器入口流體溫度,℃;ta——周圍環境溫度,℃;qj——熱量;HT——熱焓。由此可以看出,太陽能集熱器的集熱量一方面來自輻射,另一方面來自與周圍環境交換的熱量,而且與太陽輻射強度成正比,與外界空氣溫度成反比。
2.3理論與實際應用相結合
增加對核能在軍事、民用、供熱及核動力等方面的介紹,尤其是核電技術層面,可以分別就核裂變反應堆和核聚變裝置,闡述電站裝置結構、工作原理、分類,以及其安全性、核廢物處理等發展。如核裂變反應堆235U,其合理結構:核燃料+慢化劑+熱載體+控制設施+防護裝置,由核燃料、慢化核和冷卻劑三種材料的不同組合,產生出各種堆型,有輕水反應堆、重水反應堆、高溫氣冷堆和快中子反應堆。核聚變反應方式有四個氫核聚合成一個氮核,由氘到氘,由氘到氚,根據反應特點,分析其實現的可能性。
隨著現代化科技和工業的發展,無論是機械智能還是人工流水作業線,都面臨著諸多的潛在安全風險。一旦發生安全事故,將造成不同程度的經濟損失,甚至造成人員傷亡[1]。企業成于安全,敗于事故。任何一起事故的發生對企業而言都是不可挽回的損失。
1典型事故案例
例如自2016年以來發生的安全事故,1月16日美國休斯敦一家化工廠發生化學品儲存罐爆炸事故,造成1名工人當場死亡,3人因手臂骨折和暴露在化學物質中受傷。1月27日凌晨,紹興市袍江經濟開發區馬山鎮一家印染企業發生火災,紹興消防支隊第一時間調集多方力量,成功撲滅大火,將損失降到了最低。1月29日,位于山東濰坊市濱海經濟技術開發區的山東海化集團有限公司純堿廠渣場北渣池護坡發生潰泄,大量液體堿渣泄漏。2月18日,眉縣金渠鎮教坊村四組一化工廠內一輛拉運燃料油的油罐車裝油過程中突然發生閃爆,并引發大火,導致一死兩傷。2月28日,青島安裝建設股份有限公司2名工人,在對青島雙桃精細化工(集團)有限公司平度分公司苯胺黑車間更換氮氣緩沖罐內的密封墊時,發生窒息事故,致一名工人死亡,一名受傷。僅2016年以來化工行業發生的大大小小的安全事故,達到了數十起,造成了極大的經濟損失[2]。諸多血淚的實例沉痛的告誡了我們,為了有效的降低事故的發生,甚至預防事故的發生,必須對各類風險源進行明確的識別,不管是作業人員還是管理人員,都必須以安全責任為重中之重[3]。在基于以為的研究成果,利用計算機網絡計算手段,使得化工企業的風險監控和管理有了更進一步的發展。使得安全生產實現以“預防為主,安全第一”的根本方針,對企業安全管理提供良好的指導。
2化工企業風險分析
2.1風險與風險率風險是人類從事生產勞動行為過程潛在的不安全狀態,在這種狀態下勢必存在的或大或小的風險,一旦出現突發事件,風險失控,將直接產生安全事故,造成財產和人員生命損失[4]。風險的定義具有廣義和狹義之分,廣義的風險指的是任何風險的發生都具有一定的概率,且造成的損失都是不確定的,狹義的風險指的是出現事故造成的損失的期望值[5]。可以由式1表達。=(,,LPHR)(1)式中,R為風險,H為危險,P為危險發生的概率,L為危險發生導致的損失。風險率是反應風險大小的指標,可以對風險進行量化評價,表示風險的嚴重程度。可以由式2表達。有了風險率的概念,可以更直觀的表述安全性。⋅=CPN(2)式中,N為風險率,P為事故發生的概率,C為事故的嚴重程度。2.2風險源識別。風險識別就是識別、發現生產勞動過程中的危險源,通過調查分析,判定出哪些作業過程、作業區域存在危險性,并分析危險性質和危險程度,從而有效的進行監控和管理,使得危險源在一定的范圍內不至于轉化為事故。分析過程和方法如下:(1)生產作業過程的相關資料的整理分析,設備裝置說明書、工藝參數、操作手冊等等;(2)設備裝置的資料,以及參與工藝過程的各類物料所發生的物理和化學反應,以及其產生的次類風險;(3)預估各類風險所造成的故事情況,分析其事故出現的可能性;(4)降低或減少風險的措施方案。
3風險管理與控制
3.1風險分類。按照風險產生原因區分為物理因素、化學因素、人為因素和潛在二次危害。3.2管理與控制。基于計算機網絡的應用模式下,以C/S(客戶端/服務器)系統,建立風險分析、風險評價、風險監控、風險管理和預警的構架系統。能實現如下功能:(1)風險信息采集;(2)風險識別判斷;(3)風險等級劃分;(4)安全指令的;(5)風險預警圖標打印;(6)管理對策措及實施情況反饋;(7)其它安全服務。基于以上系統建立了風險監控與安全管理預警系統平臺,在提高管控水平、使得管控達到目視化管理的水平,能良好的生成圖標,對各類風險進行實時的分析,對整個系統設備都具有更良好的整體化評價分析。同時使得風險控制與安全管理有機結合起來,使得網絡系統更加貼近于實際應用。
4結語
通過對近年來化工企業實際的重大事故分析后發現化工企業安全情況不容忽視。對化工企業的風險和風險率分析,建立了相應的評價公式,更為直接量化的評價風險。基于C/S建立網絡化的風險分析管控平臺,應用于實踐效果良好。
作者:王雄 單位:新疆圣雄氯堿有限公司
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xxxx公司電建一公司是一家制造,調試減溫減壓器,汽輪機等供熱發電設備的企業,該企業坐落在繁華的蘇州城,它占地面積廣,規模大,知名度高,是國內同行業的龍頭企業,我很榮幸成為該公司的一名員工,我的假期實踐期限為1個月,在這個月期間,我的主要工作是協助專門技術人員制造,調試汽輪機,雖然通常我都是打打下手,但是也使我學到了不少知識,最起碼提高我的 社會實踐能力。但是,對我來說更為重要的是,我學會了與人合作與交流,提高了我的社交能力,以前我性格內向,不善于與人交流,總是獨來獨往,而現在不同了,現在我能夠比較自然地與人交流,現在我結識了許多朋友,不像以前那樣孤單,我現在真的很快樂,說起來還真感謝此次社會實踐。同時我對汽輪機也有了一定的了解,汽輪機有許多種,但是我所接觸到的汽輪機為次高壓,單缸,單抽汽,沖動式汽輪機,它與其他一些相關設備組成一個成套供熱發電設備,用于聯片供熱或煉油,化工,輕紡,造紙等行業的大,中企業中自備熱電站,以提供電力和提高熱系統的經濟性,汽輪機在 一定范圍內電負荷與熱電負荷能夠調整以滿足企業對電負荷與熱電負荷變化是的不同要求,汽輪機的設計轉速為3000r/min,不能用于拖動不同轉速或變轉速機械。當然,我也學會了一些關于汽輪機裝配運作的基本知識,雖然我還不能對一些主要的核心零件進行裝配,更不用說運作了,但是對一些次要的小零件的初步裝配運作,我還是能行的,我還是能夠處理好的。
另外,我還真正體驗到了現在社會競爭的激烈性,這種競爭明顯地融入了企業,雖然本企業底子好,是國內同行業的龍頭企業,但任然少不了外界的競爭與挑戰。為了迎接挑戰,企業不斷地進行改革,著重進行技術改造,不斷地引進高技術人才,提高產品的科技含量,對產品都實行嚴格的技術規范。此外,公司對售后服務部也不斷提高要求,要求工作人員要工作負責,服務態度要好,主張實行“微笑服務工程”,公司還鼓勵被服務公司對其工作提出反饋意見,并且根據其反饋意見對員工給予相應的獎勵與處罰。
暑期的社會實踐生活是辛苦的,但是也是值得的 ,對我的前途 ,對我的人生是很有意義的 。以前只是學習課本上的理論知識,只是紙上談兵,沒有投入社會,沒有真正的參加社會實踐生活,所以覺得什么都是那么的簡
二、加強生產設備維護
化工企業的工作環境和工藝流程使得生產設備受到腐蝕損壞,非常容易引起化工企業安全生產事故。尤其在化學氣體環境下,化工企業的生產設備在復雜的工藝流程中,極易導致安全生產事故。在長期的生產運行狀態下,化工企業生產設備的安全裝置以及生產設備的零部件遭受腐蝕磨損,并且老化的生產設備也會發生不確定性失效故障。所以,化工企業要加強對生產設備的維護管理,針對不同的生產設備配置相應的維護方案,確保生產設備的有效運行。不同的化工企業生產設備制定不同的檢修方案、檢修周期,技術人員及時檢查記錄生產設備狀況,確保化工企業生產設備安全生產工作,促進化工企業安全生產管理;另外,技術人員要加強對生產設備的運行狀況進行監測,定期對生產設備巡視檢修,發現問題及時維護,最快速度響應生產設備安全問題,降低安全生產事故發生頻率。
三、加強安全管理培訓工作
《計算機在化學化工中的應用》是由計算機和化學化工等多個專業交叉融合而成的新課程,旨在使學生掌握利用計算機技術解決化學化工領域問題的基本方法,提高學生利用現代技術去解決本專業問題的綜合能力。這就要求大學生不僅要掌握計算機的基本理論知識,熟悉常用化學化工專業軟件的運用,還要提高通過互聯網獲取化學化工信息的檢索能力等。
(2)課程的實踐性特點。
《計算機在化學化工中的應用》與其它課程的不同之處在于其實踐性非常強。除了規定的上機練習實踐教學外,在計算機命令和執行的演示,化學化工軟件程序說明和運行的示范,計算機網絡技術應用和信息資源檢索等都需要教師指導學生通過反復實踐練習才能掌握,所以采用傳統的單純理論講授的教學方式難以達到應有的教學效果。
(3)課程的前沿性特點。
《計算機在化學化工中的應用》是運用計算機技術來解決化學化工領域中問題的一門新課,而計算機科學與技術在現代科技領域中又是更新換代最快的一個學科,再加上化學化工行業本身飛速發展的特點,勢必要求在教學過程中不斷探求相關知識前沿,及時注入最新的科技成果才能確保教學的質量和效果。
2不斷拓展《計算機在化學化工中的應用》課程的教學內容
《計算機在化學化工中的應用》所涉及的范圍異常廣泛,所應用到的計算機軟件也相當繁雜,而目前各個高校并沒有一套較權威的專門教材。為了確保教學質量和教學效果,我們對該課程的教學內容進行了動態的設計與管理。
(1)電子講義取代紙質課本。
隨著科學技術的迅速發展,計算機技術在化學化工上的應用也日新月異。因此,為了開拓學生視野,把計算機技術在化學化工應用的新信息、新知識和新動向及時充實到教學內容中,以反映當前該學科領域的新理論和新動態,我們結合實際編寫了本課程教學的電子講義,取代了傳統的紙質課本,不僅方便了學生課前預習與課后復習,而且博眾家之長,有效避免了一書獨大的局限性。
(2)師生共同設計學習內容。
傳統的教學方法是教師根據教學大綱來設計和安排教學的具體內容,學生只是被動地接受知識。我們結合《計算機在化學化工中的應用》的課程特點,由主講教師公布教學大綱和重點,廣泛征求往屆學生和應屆學生意見,采取了教師主導,學生參與,共同完成學習內容設計的方法,受到了學生廣泛好評。
3積極推進《計算機在化學化工中的應用》課程的教學形式及教學方法改革
教學質量的提高依賴于教學手段改進和教學方法創新。在《計算機在化學化工中的應用》的教學實踐中,我們采取了多種形式和方法進行了教學改革與探索:
(1)理論教學與實踐教學相結合。
《計算機在化學化工中的應用》課我們采用了2/3理論和1/3實踐的模塊教學形式。理論教學以教師課堂講授為主,課堂討論為輔的交互式教學模式。與課堂上的教學相比,學生對于實踐教學表現出更大的興趣。通過上機練習實踐教學不僅能鞏固和融會貫通理論知識,更重要的是能反映出學習過程中存在的問題。
(2)現代技術與傳統模式相結合。
《計算機在化學化工中的應用》課的理論教學模塊中,我們采用多媒體與傳統模式并用的課堂教學方法。對于涉及計算機技術方面的內容,我們多采用多媒體演示的形式進行教學,而對于化學化工知識方面的內容,我們又運用了一些傳統的板書和實物模型展示的方式進行教學。這種現代技術與傳統模式相結合的教學方式,豐富了課堂教學形式,提高了學生的學習興趣和學習效率。
(3)自主探究與課外輔導相結合。
培養學生的主體性是現代大學的基本理念,也是我國當前高等教育改革的重要內容。大學生的主體性是需要通過教育實踐來培育、弘揚、規范和定型的。為此,我們通過探究式教學方法,讓學生帶著問題積極參與到教學的各個環節中,使其成為課堂學習的真正主人。在課后,教師要布置相應的課外練習作業,并輔導學生鞏固課堂教學內容。
(4)大輔導與小專業相結合。
《計算機在化學化工中的應用》課是化學化工所有專業學生的選修科目,選修的學生人數較多,但專業方向不同。在教學中,我們采用了基礎知識大輔導,模擬實踐與具體小專業方向相結合的方式,做到了個性與共性的有機統一。
(5)師生面對面與網上互動相結合。
在《計算機在化學化工中的應用》教學中,我們不僅在課堂上面對面輔導學生學習,課下還通過QQ群、電子郵箱、微信群等多種形式與學生進行課程內容的交流與互動,從而激發了學生的自主學習的興趣,拓展了傳統教學的內容和空間。
4優化創新《計算機在化學化工中的應用》課程的考核方式
學生的課程成績評定是對其學習成果的一個總結,學習過程是一個動態變化的過程,課程考核方式對促進學生學習起著重要的導向作用。通過優化考核方式,使教師由課程成績評定的仲裁者轉化為課程學習的鼓勵者。因此,優化考核方式是教學改革的重要組成部分,是實現優質教學效果的有力保障。在《計算機在化學化工中的應用》課的考核中,我們改變了一張卷子定成績的傳統方式,開展了學習過程評價和學習結果評價相結合的多種形式并舉的考核方式探索。為提高學生對上課、作業、上機操作等各個教學環節的重視程度,也為了能科學合理的評定課程成績,達到全面客觀考核學生掌握知識情況的目的,該課程的考核方式采用平時考核、上機操作考核和期末考核相結合的方式。學生的成績分為平時成績、上機操作成績和期末考試成績三個部分,其中平時成績占20%,上機操作成績占20%,期末考試成績占60%。平時成績包括上課考勤、課堂互動表現和平時作業等;上機操作成績包括預習報告、上機操作報告和師生互動信息反饋等;期末考試成績由理論卷面成績和上機實踐成績兩個部分組成。通過考核方式的優化,一方面促使教師做到多策并舉、因材施教,另一方面也激發了學生自主學習的積極性,達到了既關注學習過程又重視學習結果的目的。
1引言
型鋼混凝土結構構件具備諸多優勢,比如:受力性能好、截面尺寸小、抗震性能好、自重輕等,在石油化工結構設計中具備很優越的應用價值。在型鋼混凝土結構設計過程中,需要明確方法,遵循《型鋼混凝土組合結構技術規程》《型鋼混凝土結構設計規程》等[1]。此外,還有必要通過構件的實際受力情況,對設計進行優化。總之,由于型鋼混凝土具備很好的應用價值,所以對其應用進行探討意義重大。
2工程實例分析
在石油化工焦化裝置中,焦炭塔框架屬于核心構筑物,操作重量大,裝置支座位置及井架總高度偏高,通常情況下會有焦溜槽以及樓梯間附帶。整體結構體系較復雜,設計存在一定難度。以某煉油廠為例,其工程延遲焦化裝置焦炭塔框架屬于兩塔結構,焦炭塔單塔自重達4300kN(430t),塔外徑為9690mm,單塔最大高度為41.3m。水焦工況最大操作介質為3040t,滿焦工況焦炭量達到1150t。該工程所處場地在地面上10m位置的基本風壓為0.5kN/m2,地面粗糙度為B類,抗震設防裂度為7度,工程場地設計基本地震加速度值為0.15g[2]。從框架設計來看屬正常,但在結構空間利用方面提出了一些基本建議:(1)盡可能控制主要構件截面,使整體平面布置的需求得到有效滿足;(2)確保塔體下方具備充足的空間,能夠設置冷焦水過濾器1臺和別的附屬操作框架;(3)在塔體下方框架位置,有必要對全封閉設備操作房進行合理設置;(4)確保型鋼混凝土結構能夠合理、科學地應用,進而發揮型鋼混凝土結構的作用。
3型鋼混凝土結構的選擇以及模型的計算
3.1結構選擇
對于上述工程的焦炭塔框架設備支承部分來說,為典型的塔型設備基礎,即:兩塔板式框架聯合塔基礎,一共有3層,高為27m,縱向連續兩跨2.5m×2,橫向為單跨12.5m,出焦井架標高為27~117m,屬中心支撐鋼結構框架。
3.2模型計算
在設計中,所使用的是有限元分析軟件STRAT,在利用該軟件進行計算過程中需由經驗豐富的技術人員操作,以確保計算值的精準性。同時,在焦炭框架選擇上,選擇高聳組合結構,在建模分析過程中,有必要對下部混凝土框架和上部鋼結構的共同作用充分考慮,以此有效模擬結構的具體情況。對于完整的焦炭塔框架模型來說,需具備:①混凝土框架柱;②井架鋼結構梁;③混凝土框架梁。此外,利用厚殼單元模擬混凝土頂板,利用薄殼單元模擬設備塔體。
4荷載組合與截面設計
4.1荷載組合分析
根據相關設計規范要求,對焦炭塔框架設計需根據承載能力極限狀態最不利的效應組合加以設計。因此,兩塔結構設計時的荷載組合為:(1)正常操作工況下:1.2永久荷載+1.0×1.3×(介質荷載+活荷載)+1.4×風荷載;(2)停產之前:1.2永久荷載+1.0×1.3×(介質荷載+活荷載)+1.4×風荷載;(3)停產檢修工況下:1.2永久荷載+1.0×1.3×活荷載+1.4×風荷載;(4)地震作用下:1.2×[永久荷載+0.5×(介質荷載+活荷載)]+1.3×水平地震荷載+1.4×0.2×風荷載[3]。總之,需合理分析荷載組合,以此為進一步截面設計以及計算結果的準確性提供保障。
4.2截面設計分析
截面框架柱、框架梁的設計內容如下:1)框架柱設計。在設計初始階段,如果外在條件全部一致,為了使框架柱截面的尺寸得到有效保證,可選擇2種框架柱截面尺寸,通常會選擇1個大柱尺寸,即:2500mm×2500mm規模;同時選取1個小柱尺寸,即:1800mm×1800mm規模,根據計算結果,采取對比的方法最終選擇適合本工程結構的合理尺寸。在外在條件一致時,大柱和小柱模型需采取分別進行計算的方法。由于會受到框架柱截面尺寸差異的影響,進而使結構剛度存在很大的差異。針對此類情況,需要利用地震組合工況控制好設計結構。從實際經驗來看,小柱模型在剛度上偏小,在柔性上較好,基于同樣風載或者地震條件作用之下,結構內力偏小,便于為構件截面設計提供有利的條件。2)框架梁設計。對于框架梁來說,因受到工藝設計需求的影響,加之標高相對明確,使得調整的空間偏小。在梁截面上,一般選取為1500mm×2500mm。在對梁截面剛度進行合理增多的條件下,能夠使框架柱的反彎點位置得到有效控制,進而使框架梁設計彎矩的要求得到有效滿足。基于框架梁內部對H型鋼進行設計,能夠和框架柱內型鋼柱之間組合成為內框架體系,從而使結構的整體性得到有效提升[4]。此外,框架頂板屬于設備的支座層,起到承載塔體荷載的作用,在頂板中間部位需設置型鋼斜梁,并采取STRAT計算結果提取內力,對厚板配筋進行計算。總結起來,在設置斜梁的條件下,能夠使頂板的受力得到有效改善,同時使傳力路線得到有效簡化。
5結語
本次研究結合實際工程案例,對型鋼混凝土在石油化工結構設計中的應用進行了探討。在了解工程實例的條件下,需選擇合理的型鋼混凝土結構,并通過模型的計算,進一步分析荷載組合,然后在截面設計過程中,注重框架柱的設計和框架梁的設計。總之,對于型鋼混凝土結構來說,對型鋼和混凝同受力的特性加以應用的條件下,使混凝土的抗壓性能以及型鋼的抗彎性能得到有效展現,進而使結構的延展性得到有效提升。此外,在合理應用型鋼混凝土結構的條件下,能夠提升結構空間的利用效率,進而使實際生產需求得到有效滿足。
作者:冉艷華 單位:中海油山東化學工程有限責任公司
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2改變傳統觀念,明確低碳轉型走勢
我國一直被認為是“富煤、缺油、少氣”的國家,當前我國一直習慣用石油來解決生活和運輸的問題需要被徹底改變,也就是說我國人們需要改變傳統的觀念,明確低碳轉型的走勢。我國一直要求低碳環保,進行可持續發展,這些發展趨勢都是不可逆的。這樣就要求我國人們必須進行科技創新,利用全球化發展的便利條件,發揮智慧和才能,使中國交通運輸的能源和化工原料向多元化的方向發展,開創石油化工產業的新天地。
2.1從一次性能源轉變為終端利用,提高資源利用率
資源都是經過日積月累積累起來的,如果對資源不加以合理地使用,即使有再多的資源也會出現資源枯竭的一天。目前,我國已經認識到了這一點的重要性,在未來的石油化工產業的發展道路中,遵循我國的可持續發展理念,對石油化工產業的產品進行二次利用,把對資源的利用率擴展到最大,實現低碳經濟。在未來,石油化工產業還會把一次性能源向核能和地熱能以及可再生的能源轉變,并且不斷地開發新的能源,實現低耗能,高發展,促進我國石油化工產業的發展。
2.2產業布局轉變,產業集中度增高
將石油化工的產業都集中在一起,這樣就可以減少在能源生產過程中所產生的運輸里程,而且還會減少相對應的運輸費用,提高石油化工產業的生產量。形成了高密度的石油化工產業布局,在減少運輸的同時也降低了我國由于交通不便利而造成的運輸資源壓力,這樣就可以及時地提供資源,減少時間。目前,我國的大連、大慶、吉林和上海等多個城市都已經建立了石油化工產業的生產基地,實現了集中型的產業格局。
2.3形成自身產業的核心技術,提高產業競爭力
想要解決石油化工產業困難的現狀,就要從根本上的原因入手,也就是說,從根本上解決產業自身的核心技術問題,才能提高石油化工產業的競爭力。21世紀是一個需要人才的時代,在未來石油化工的發展道路上,只有加入了有創新性的人才,才能形成自身的科技競爭力。目前,加大力度對這方面的人才進行大力培養,在未來才有可能使我國的石油化工產業的產品不再依靠進口,逐漸實現自給自足。