??????? 1.2 過程關鍵裝置風險評估技術
??????? 石油化工過程安全穩定運行與安全保障技術、設備完整性保障技術密切相關。一些重要關鍵裝置的平穩運行是確保安全生產的根本。風險是衡量危險性的指標，是某一有害事故發生的可能性與事故后果的組合。而風險評估是以將事故率和損失程度減少到最低為目的，采用科學的分析方法來確認裝置或生產系統存在的危險性，并根據形成事故的風險大小，提出相應的安全措施。風險評價技術是伴隨著系統安全工程的發展而發展起來的獨立的系統安全工程學科。各種系統安全工程方法形成了安全評價的各個流派，如危險指數法、英國蒙德公司方法、日本岡山縣方法等。
??????? 石油化工的大部分裝置都處于長期連續運行狀態，為此對裝置長周期安全運行的安全評估顯得尤為重要。運行裝置所面臨的風險主要是裝置在事故狀態下發生爆炸、著火、泄漏、中毒及其設備損壞等。[2]總體來看，針對生產過程長周期的風險評估主要分析裝置的固有風險，即不考慮人為的操作失誤，因此研究的對象是裝備，風險的表述用事故的損失和事故失效概率來表示。而事故的損失可用造成的經濟損失來度量，事故的概率可用設備的故障率來表示。目前確定設備失效率的方法用的最多的是基于風險的檢測(risk based inspection，RBI)方法。RBI追求系統安全性與經濟性統一，對系統中固有的或潛在的危險的可能性與后果進行科學分析，給出風險排序，找出薄弱環節，以確保安全和減少運行費用，從而優化檢驗策略。石化裝置風險評估技術包括：設計階段(HAZOP、PHA)、施工階段(SCL、LEC)、開車階段、運行階段、工藝變更等各個階段的風險評估。[3]近年來，國內外風險技術評估的應用主要集中在壓力容器安全性、工藝管線泄漏、HAZOP、石化安全技術與環境風險評估等方面。此外，石油化工過程系統自愈調控技術也是保障石油化工安全運行的一個保障，故障白愈技術可為安全監控提供新的超前預防、消患治本的科學手段，并為研制具有自愈功能的新一代裝備和裝置，實現節約型流程制造提供關鍵技術。
??????? 1.3 化工過程柔性設計
??????? 化工過程常遇到不確定參數的影響，不確定參數包括進料質量、產品要求、進料量、環境溫度、傳熱系數、反應速率常數和設備物理性質等隨著時間推移而變化。此變化要求化工過程系統具有一定的柔性，即化工過程系統不僅能適應于特定的正常操作狀態，也適應于一定范圍的變化(即不確定參數的可能變化區域)情況。化工系統進行柔性分析，首先將化工過程系統由操作單元尺寸有關的設計向量d、調節控制變量的向量集z、過程系統的狀態變量x以及不確定參數p等進行描述；從而將柔性分析問題轉化成最大最小的優化問題進行處理。化工過程系統設計階段已有的柔性分析研究成果成功地解決了兩個方面的內容：①給定設計變量，分析在不確定參數的變化范圍內是否存在可行區，這方面的內容稱做可行性問題或者是柔性檢驗問題；②在給定設計變量的條件下，確定系統能承受不確定參數的最大變化范圍。對于這類問題，國外不少研究者提出不同的求解方法。Swaney等應用分枝界定策略成功解決了凸性系統的柔性分析問題。
??????? 此外，Pistikopoulos等將柔性分析應用于化工過程的改造，研究表明對于固定柔性指數的過程設計，可有效地降低系統的成本；對柔性不夠的系統，可成功地提高其柔性。化工運行過程的調節量的調節作用，往往會改變不確定參數帶來的影響，也會影響系統的柔性。為此，文獻將柔性分析與可控性分析相結合的思想應用于化工設計中；通過研究表明，通過柔性與可控性的理論相結合的方法應用于化工過程的合成與設計，產生的系統將既具有較好的柔性，同時還將展示很好的動態性能。Dimitriadis等采用正交配置的方法對描述動態系統的微分方程進行處理，得到動態系統的柔性分析方法。本文作者利用化工系統動態柔性分析的結果，得出過程運行狀態是否安全的一種判別方法，并將該方法應用于問歇反應過程。[4]
??????? 1.4 化工過程的本質安全技術
??????? 本質安全(inherent safety)的概念首先由Kletz提出。消除事故的最佳方法不是依靠附加的安全設施，而是通過在設計中消除危險或降低危險程度以取代這些安全裝置，從而降低事故發生的可能性和嚴重性。陳丙珍強調本質安全設計是從保障化工過程安全的源頭，為此需要在設計中消除與過程系統有關危害的隱患。Sanders唧]利用歷史上的事故案例分析證明了化工過程設計中考慮本質安全的重要性。此后，本質安全的思想在化工過程設計中產生較大的影響，文獻闡述了化工過程本質安全設計的基本策略，從危害物質最小(minimize)、低危害的物質取代高危害物質的替代化(substitute)、反應溫和化(moderate)以及過程工藝從簡化(simplify)4個方面推進。本質安全設計問題的實行需要從化工過程的概念設計開始入手，結合化工過程全生命周期的思想引，利用已有的經驗，使得化工生產更加和諧、環保以及節能。對于已經存在的過程系統，對其實行本質安全設計的難度較大，耗費的資金量大，Hendershot等已將本質安全設計技術推展到已有裝置進行改造。在過去的20多年中，本質安全設計的方法與理論得到了較大的發展，Hendershot等進行了全面的總結和回顧。[5]
??????????? 為評價化工過程本質安全，對本質安全的工藝過程有一個量化的認識，不少的研究者提出了不同的指標。如Gupta等提出采用一種圖解的方法對化工過程的本質安全進行測量的方法；文獻利用模糊邏輯的思想建立一種本質安全指數，采用規則進行描述，并用化學物質的儲罐為案例驗證該指數的有效性；Khan等提出12SI的本質安全評估指數。為更好地利用本質安全評估指數，文獻對本質安全設計中可用的指數作了全面的評價。[6]
??????? 2. 石化及化工過程安全生產關鍵技術展望
??????? 現有石化及化工過程安全技術已經取得了較大的進展，隨著資源緊缺、環境惡化等狀況，對石油化工過程的安全生產與事故預防等關鍵技術的要求也越來越高。根據目前的現狀，結合國內外技術研究的發展，安全生產和事故預測預防技術的發展趨勢可能有以下幾個方面。
??????? 2.1 過程監測與故障診斷
??????? 過程監測與故障診斷技術將由簡單和單一監測診斷向精密和綜合檢測診斷方向發展。未來幾年內監測診斷在指明或預報系統和設備的狀態信息的基礎上，準確定位故障的性質、原因及發展趨勢，并采取消除故障的相應措施，提供消除故障的決策。診斷技術向模塊化、高靈活性、非線性系統、高智能化發展。[7]開發同一功能適用于多種工藝故障監測與診斷的通用模塊將是近幾年可以實現的。故障預警方法的研究成果將應用于工業過程，對于某些特定的緩變型故障提前預警具有重大意義。過程歷史數據的累積對于生產過程來說非常重要，采用新的數學理論將數據轉化為知識，能解決專家系統知識獲取的瓶頸問題，更加有效地發揮歷史數據所蘊含寶貴知識的作用，這將會是該領域研究的一個重要發展方向。
??????? 2.2 本質安全與柔性分析相結合的化工過程設計
??????? 化工過程裝置設計伊始，就必須充分考慮系統柔性的問題，對生產操作過程中發生的波動有足夠的認識。利用系統的本質安全性思想、結合柔性分析理論，從而來指導化工過程設計，將大大增強化工過程的安全性。此外，化工過程設計階段需考慮系統運行時的控制作用，從而需從系統的動態柔性分析入手，使得已存在的化工系統與新設計的系統運行更加安全、經濟。為此，化工系統的動態柔性分析將是化工運行安全的一個前沿課題，動態柔性分析與本質安全設計相結合的方法將可能成為化工運行安全研究領域的一個重大分支。
??????? 2.3 災害事故仿真培訓系統
??????? 石油化工過程的安全生產離不開工藝的本質安全設計、運行過程的監測與故障診斷、關鍵設備的風險評估與自愈調控技術以及先進傳感器技術的應用，然而主導整個過程的具有專業技能的人才輸送也是非常重要的環節。[8]為此，開發災害事故仿真培訓系統將是一個重要的領域。工業過程海量歷史數據的挖掘產生的知識對過程的操作運行具有非常重要的指導意義。結合工廠現有專家的經驗以及現有的計算機技術，預計不久的將來，石油化工行業關鍵裝置仿真培訓系統的應用將得以實現，為石油化工行業安全運行培養更多具有專業技能的人才。
??????? 參考文獻
??????? [1] Venkatasubramanian V，Rengaswamy R，Yin K，et a1．A review of process fault detection and diagnosis(Part I)：Quantitative model-based methods[J],Computers and Chemical Engineering，2003(27)：293-311．
??????? [2] 中國石油化工集團公司印發《安全生產禁令(試行) 》,安全、健康和環境,2007,7(8)
??????? [3] 錢宇.石油化工行業安全生產分析[J],當代化工,2007,36(2)
??????? [4] Hendershot D C．An overview of inherently safer design[J],Process Safety Progress,2006,25(2)：98-107．
??????? [5] 周華，李秀喜，錢宇．過程系統運行安全性的動態柔性分析[J],計算機與應用化學，2007，24(10)：1307-1310．
??????? [6] 何華剛，裴先明．化工安全評價探討[J],安全與環境工程，2003，10(1)：56-59．
??????? [7] 高金吉.工程安全科學與自愈調控技術[C],全國石油化工生產安全與控制學術交流會，北京，2006．
??????? [8] 陳麗珍.石化企業開展"我要安全"主題活動的幾點思考[J],石油化工管理干部學院學報,2009,11(3)
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