工艺安全技术在新工艺研发中的应用-徐伟

安全技在发中工艺安全技术在新化工工艺研发中的应用徐伟中国石化安全工程研究院徐伟二〇一五年六月中国石化安全工程研究院1汇报提纲安全工程研究院基本情况一二工艺安全技术的工业应用情况2安全工程研究院基本情况一3发展沿革¾1979年成立：化工部职业安全卫生研究院¾1999年整体进入中国石化：安全工程研究院¾2004年，化学品登记中心从安工院划归国家安全生产监督管理总局，管理上全面依托安工院（“两块牌子、一套班子”）¾2007年，国家科技部批准依托安工院建设化学品安全控制国家重点实验室,2011年初通过验收，该实验室为国内化学品安全领域唯一国家重点实验室化学品安全控制国家重点实验室安全工程研究院国家安监总局化学品登记中心（2007年）（1999年）（2004年）化工部职业安全卫生研究院化工部职业安全卫生研究院（1979年）4机构设置¾安工院设有14个研发部门,8个管理部门学登心个部门个管部门¾化学品登记中心设有4个业务部门、1个综合管理部门和1家科技公司化学品登记中心安全工程研究院登记管理处鉴别分类部安全学科化工过程安全研究室环保、职业健康HSE一体化管理研究室鉴别分类部应急响应部标准化处综合管理处青岛诺诚化学品安全科技有限公司过程安研究设备安全研究室储运安全研究室电气与功能安全研究室事故应急救援研究室职业健康研究室环境保护研究室监测检验研究室HSE管理研究室工程项目HSE管理中心管理体系认证中心培训中心技有限公司事故应急救援研究室安全评价研究室培训中心信息中心5专业资质国家安全评价甲级资质国家职业病危害评价甲级资质国家安全生产检测检验甲级资质国家级计量认证（CMA）资质质量管理体系认证资质职业健康安全管理体系认证资质国家安全生产检测检验甲级资质国家安全培训一级资质中国合格评定实验室认可证书（CNAS）职业健康安全管理体系认证资质环境管理体系认证资质职业健康检查资质有毒可燃气体报警器专项计量授权职业健康检查资质HSE管理体系审核6学科布局危险化学品和工艺安全技术研究设备腐蚀与安全评估技术研究装置设备完整性管理体系研究化学品及反应安全雷电静电危害控制技术研究过程控制与安全仪表技术研究控制与安全设备安全监测与雷电静电危害控制技术研究电气安全工程防护措施仪表系统HSE监测检验技术研究应急管理与措施HSE监测与产品安全检验应急管理、HSE事故分析、模拟监测检验技术研究HSE管理与培训应急管理与措施HSE战略决策参谋、专项HSE管理提升HSE管理科学研究中心、HSE培训基地风险评估石化过程及工程风险评估技术研究7技术研发2014年我院承担各类科研任务160余项目，其中集团公司科技部项目60项，集团公司“十条龙”项目2项，国家科技部、国家安全监管总局以及其它部委项目22团公司十条龙项目2项，国家科技部、国家安全监管总局以及其它部委项目22项，安全监管局、信息部项目16项，院控项目32项；通过鉴定（验收）项目29项；各类纵向科研经费合计1.65亿元。2014年新申请专利102件（发明专利61件），授权各类纵向科研经费合计.65亿元。0年新申请专利0件（发明专利6件），授权专利为47件，授权专利同比2013年增长144%。科研项目数量经费增长情况1101401600018000科研项目数量、经费增长情况8011012000140001600020508000100002011年2012年2013年2014年项目数量（单位：项）科研经费（单位：万元）8装备条件科研装备从无到有、从单台仪器设备到成套实验装置，装备条件建设实现了质的飞跃。建成了化工危险工艺模拟等5个国内一流的试验平台、18个专业实验室，配置了安全实验舱、雷电模拟与泄放装置、多相流腐蚀模拟装置等批高端实验仪器和设备蚀模拟装置等一批高端实验仪器和设备。资产总值8.89资产总值（单位：亿元）2.21999年2004年2009年2014年0.270.642.29成果转化与技术服务2014年，新工艺安全保障技术、油气回收系列装置、HAZOP等风险评估技术、HSE管理系统等代表性成果的应用、转化工作进一步提升，全年签署HSE技术服务合同568项，收入超过2.3亿元，人均创收达60万元。油田板块,99%9.9%炼化板块,22.7%石化外,28.2%销售板块,其他,1.9%销售板块,37.3%10二工艺安全技术的工业应用情况安应用况11工艺本质安全化技术¾研究化学反应失控演变规律，研发基于工艺失控机理的危险工艺控制技术，减少非计划停车或者事故造成的损失；¾研发基于本质安全的工艺优化技术，提高化工装置的经济效益。工业放大工业生产化学机理实验筛选中试实验研究工业放大与设计工业生产消除故障化学机理可能性实验筛选,工艺条件探索失控反应机理与放大效应本质安全化设计与工艺优化12失控反应机理与放大效应本质安全化设计与工艺优化¾物质危险性测试及控制技术¾反应失控安全控制技术¾燃烧与爆炸危险性测试与控制技术¾燃烧与爆炸危险性测试与控制技术¾安全泄放与安全处置技术13异常工况监测预警根原因分析及决策支持异常工况监测预警根原因分析及决策支持异常工况监测预警技术异常即时搜索操作建议异常工况监测预警、根原因分析及决策支持异常工况监测预警、根原因分析及决策支持确定型异常工况识别不确定型异常工况识别根原因符号有向图分析工况诊断故障树分析专家模型机理模型故障模式识别确定型异常工况识别不确定型异常工况识别正常工况比对分析历史数据对比分析状态空间神经网络异常工况识别基于状态空间分析的数据简约多源数据处理基于提升格式的数据滤波基于灰色时序模型的参数预警数据简约处理数据滤波的参数预警多源数据多源知识工艺基础信息DCS工艺安全临界条件MES异常工况专家知识LIMS……多元信息获取……14建立完善的装置安全运行监控保障体系1、建立“参数-单元设备-装置-全厂”的三位一体监测预警体系，为操作及技术管理人员提供装置异常工况的全方位监控，帮助快速准确掌握装置的运行状况，从而对可能出现的问题采取预防性维护，避免非计划停车甚至事故发生。2建立“开车生产异常应急停车”等不同生产阶段全周期实时安全操作导航辅助操2、建立“开车-生产异常-应急-停车”等不同生产阶段全周期实时安全操作导航，辅助操作人员按照规范的操作程序，实现对安全操作的“平行管理”，为操作指令赋予预先规范的操作流程执行者在流程指导下按步骤执行操作并反馈操作信息避免误操规范的操作流程，执行者在流程指导下，按步骤执行操作并反馈操作信息，避免误操作的发生。报警综报警综异常工况异常工况设备综合设备综合报警综报警综合评估合评估异常工况异常工况监测预警监测预警监测预警分析设备综合设备综合状态监测状态监测安全安全管控管控安全操作管理开停车与开停车与应急导航应急导航根原因分析根原因分析与操作指导与操作指导专家知识库专家知识库专家经验积累15工艺安全技术成果（1）形成国家“三重点一重大”安全管理政策支撑„国家安全监管总局《首批重点监管的危险化工工艺目录》（安监总管三〔2009〕116号）„国家安全监管总局关于加强化工过程安全管理的指导意见（安监总管三〔2013〕88号）„关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见（安监总管三〔2014〕116号）16已经承担国家“973”课题2项科技支撑项目2项（2）形成国家和中国石化的安全技术支撑化学品储运安全基础研究“973”项目已经承担国家“973”课题2项，科技支撑项目2项，中国石化“十条龙”项目7项，中国石化项目50余项。化学品储运安全基础研究973项目危险化学品事故的遥测预警系统理论与方法“973”项目典型高危工艺本质安全保障关键技术与工程示范国家科技支撑计划化工园区事故预警与现场动态监测关键技术及成套装备开发国家科技支撑计划化工园区事故预警与现场动态监测关键技术及成套装备开发国家科技支撑计划10万吨/年双氧水法制环氧丙烷成套技术开发中国石化“十条龙”项目20万吨/年精环氧乙烷装置安全技术研发中国石化“十条龙”项目百万吨级沸腾床本质安全分析中国石化“十条龙”项目天然气制乙炔装置安全技术研究中国石化“十条龙”项目醋酸乙烯和聚乙烯醇装置安全技术研究中国石化“十条龙”项目合成气制乙二醇工艺安全操作条件研究中国石化“十条龙”项目“六氢苯甲酸－环己酮肟联产己内酰胺组合工艺”中国石化“十条龙”项目煤气化制甲醇装置Hazop分析-SIL等级分析中国石化煤气化制甲醇装置Hazop分析-SIL等级分析中国石化PTA装置开停工与应急操作导航系统研究与应用中国石化17工艺安全技术在化工工艺研发中的应用（1）双氧水工艺安全技术研发（物质危险性测试及控制技术）¾传统蒽醌法双氧水装置；¾固定床全酸系统蒽醌法双氧水装置；¾浆态床蒽醌法双氧水装置；¾氨肟化、环氧丙烷、己内酯等工艺的研发，对高浓度的双氧水需求迫切；¾氨肟化、环氧丙烷、己内酯等工艺的研发，对高浓度的双氧水需求迫切；¾高浓度双氧水危险性高，易发生分解；181400.5℃/min35%双氧水35040050%双氧水60%双氧水36020406080100120atflow/mW/1.0℃/min1.5℃/min150200250300350low/mWa=2.015160200240280320a=2.0a15flow/mW406080100120140160180200220240260280-80-60-40-200Hea050100150Heatfa=1.5a=1.0a=0.5608010012014016018020004080120160a=1.5a=1.0Heatfa=0.5406080100120140160180200220240260280Temperature/℃6080100120140160180200-50Temperature/℃6080100120140160180200Temperature/℃扫描速率/(℃·min-1)初始放热温度To/℃最大放热温度Tp/℃10114036122065扫描速率/(℃·min-1)初始放热温度To/℃最大放热温度Tp/℃10110359126224扫描速率/(℃·min-1)初始放热温度To/℃最大放热温度Tp/℃10163113202081.0114.036122.0651.5123.582129.0472.0130.543136.8621.0110.359126.2241.5114.003128.8722.0124.461140.1771.0163.113202.081.5171.852204.463存储温度须控制在28℃以下,报警40℃存储温度须控制在45℃以下,报警58℃存储温度须控制在18℃以下,报警35℃19（2）氨肟化工艺安全技术研发（反应失控安全控制技术）NH3+H2O2++2H2O-Q1CNOHCO4H2O2+2NH3N2O+7H2O-Q23H2O2+2NH3N2+6H2O-Q32H2O22H2O+O2-Q4氨肟化工艺以环己酮、氨、双氧水为原料，叔丁醇为溶剂，在80-85℃、0.2-0.3MPa条件下，采用钛硅分子筛催化剂，在连续淤浆床反应器内一步合成环己酮肟。要求H2O2/酮比1.08-1.16；氨必须过量，要求反应液内氨浓度2.0-3.0%；催化剂浓度3~4%；反应转化率≥99.5%，选择性≥99.5%。20¾催化的活性与副反应、气相组成的关系不清。¾再生催化剂的失活过程研究不彻底。¾催化剂失活过程中失控反应的危险性需研究。¾反应的安全控制措施不足；新鲜催化剂失活过程再生催化剂失活过程809010080100506070centage(%)entage(%)608010203040Perc笑气氨气氧气Perce2040笑气含量氨含量氧含量氮气含量转化率0100200400600800Time(min)氧气氮气转化率选择性Time(min)02004006000转化率选择性2190双氧水过量的失控反应气相燃爆范围60708090N2%20304050Opercentofgas/%N2O1.01.52.02.53.03.54.0010NH3O2H