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危险等级的划分依据主要是根据化工生产过程中所使用的原材料,储存原材料的环境、原材料经生产加工后所形成的新的产品特性,如物理性、化学性等。根据不同危险等级的化工产品,确定各种类型化工产品在生产过程中的防火间距及防爆等级。进而以此为标准,在化工工艺设计过程中选择满足生产需求的操作方式,防火材料及防火设备。
二、化工工艺设计分类介绍
1.概念设计。
概念设计是指抽象性的设计,概念设计一般是在拟建化工生产装置前进行,概念设计的主要目的是为了通过建立化工生产装置模型,根据模型检查化工生产工艺中存在影响正常生产的因素,包括生产线路的设置的合理性,生产环境条件是否满足安全生产要求等,避免因化工工艺中某个环节存在不合理性给化工生产埋下安全隐患,同时根据概念设计建立模型检验所的的数据为进一步的化工工艺设计提供数据参考。
2.中试设计。
中试设计是为了检验小试所确定的工艺路线及相关运行条件。检测试制产品的功能稳定性;检验工艺系统的连续可靠性运行;获得化工生产工艺设计所必须的工艺参数;考察设计方案投入生产过程中所产生的杂质对成品的影响等。
3.基础设计。
基础设计是化工工艺设计的重要阶段。基础设计是化工工艺生产装置及配套设备安装及规划设计的技术支持。
4.初步设计。
初步设计是在基础设计完成后的精细化设计。初步设计的成果是设计说明书和工程总概算书,也可以说是从初步设计是化工建设的指导思想,以此为依据进行化工生产线的构建;结合基础设计和有关单位批准的设计任务书、化工厂的选址报告,从经济性和技术性角度出发,对化工生产线建设进行总体研究和计算,满足化工生产线安全生产的同时又能取得良好的经济效益和社会效益。
5.施工图设计。
施工图设计是化工工艺设计的最后阶段,设计过程中应根据有关部门对初步设计的审批意见,结合初步设计中确定的化工工艺方案,以图样及文字的形式将化工工艺技术要点和各个设备的原理、布置进行一一明确。并对初步设计中待解决的一些问题提出科学合理的解决方案,做到施工图纸设计最优化,满足化工产业安全稳定性生产需求。
三、化工工艺设计具有的特点
化工工艺设计交其他专业领域的设计具有明显的区别,化工工艺设计工艺流程独特,生产工艺安全性要求严格,技术含量高。尤其是针对化工产业近些年来频发的安全事故,如化工产品原料在加工过程中出现的有毒原料泄漏问题,严重地污染了人们赖以生存的环境,水源的污染,大气的污染、重金属污染土壤等。所以国家的有关部门对化工产业的化工工艺设计提出了更为严格的要求,明确提出在化工工艺设计时要高度重视工艺设计在投入生产中的安全性问题。但实际上,化工工艺流程的十分的复杂,整个工艺流程涉及的专业较多,设备种类繁杂,各种管线管道交织在一起,倘若在设计过程中没有确定科学的布线方案可能会早生产过程中因为线路故障问题,如线路老化搭接引起短路,又因为化工原料多数具有易燃易爆的特性,很容易引发火灾或者更为严重的事故。所以,为了保证化工工艺设计的质量,化工生产的安全稳定性,必须要加强对化工工艺设计危险的识别和控制。
四、危险因素识别与控制
危险因素是指在化工生产过程中虽潜在的不利于安全生产的系列因素,而危险因素的识别和控制是指对化工工艺设计以及设计方案投入到建设中虽体现出来的一些不利于安全生产的特征,如化工设备是否满足生产的需求,设备所处的环境是否满足安全性生产需求,设备及相关附属装置的排布方式及安装方式是否合理等,认真考究危险因素,识别各种不安全因素的风险类别及等级,进而有针对性地提出安全风险控制措施。具体来讲可通过以下措施控制。
(1)物料方面。
化工工艺设计人员应牢固掌握化工原料的物理特性、化学特性、化学反应特征以及燃烧爆炸性等方面的知识,并能准确地辨识各种原料之间的反应原理。
(2)路线布置。
在化工工艺路线设计时,应根据厂房的实际空间位置进行工艺路线的选定,尽可能地做到工艺路线不和其他电力线路相邻,避免因电力线出现安全故障对工艺路线造成一定程度的影响。
(3)严格控制化学反应装置。
现场总线与DCS相结合主要是将现场总线智能仪表与DCS系统衔接在一起,这样不仅可以发挥DCS的独特优势,而且还能扩大现场总线的使用范围,从而有效降低了系统的整体成本,充分发挥了DCS和现场总线的优势。同时,需要不断提高管理监控一体化功能,进而对现场设备进行系统化管理。
2先进控制及优化
随着经济和技术的发展,我国已经掌握了一些先进控制技术,如鲁棒PID控制和多变量预测控制技术等。推动先进控制技术的使用,不仅可以提高产品效率和质量,提高经济收益,降低生产成本,而且还能提高控制系统装置运行的安全性和稳定性,有效地有助于企业的可持续发展。
3安全控制系统的应用
随着经济和科技的发展,石油化工企业的装置规模不断扩大,制作程序趋于复杂化,购买的材料一般具有易爆性和易燃性的特征,因此对各类设备的安全性提出了更高的要求。石油化工企业将安全控制技术推广到仪表控制系统中,能够提高设备运行的安全性和稳定性。加强紧急停车系统ESD的应用,能够减少意外事故和安全事故发生的概率。安全控制系统具体包括紧急停车系统、生产装置健康监控技术以及安全仪表系统等。
4石油化工仪表控制系统的发展
大量的实践研究证明,加强石油化工系统中自动化仪表的推广和应用是发展仪表控制系统的关键。随着经济的发展,人们逐渐意识到自动化技术发展的重要性和必要性,近几年,我国仪表控制系统的发展取得了较大的成绩。加强先进控制系统的应用是发展仪表控制系统的第一步,将先进控制系统安装在石油化工企业的装置上,能够保证装置稳定、安全运行,也降低了装置运行成本,增加了企业的经济收益。模型控制策略是先进控制系统发展的基础,先进控制是其发展的重要方向,比如,智能化控制以及模糊控制。当遇到复杂的多变量过程控制时,经常利用先进控制系统进行处理,先进控制是一种建立在常规单回路控制基础上的动态协调约束控制,促使控制系统在生产过程中能够充分满足动态性以及操作性要求。石油化工系统开始与美国Honeywell公司合作,有效的研发出了催化裂化装置先进控制。如今,自动化技术已经发展成为PCS、ERP和MES三层管理和控制系统。同时石油化工企业的生产、管理和经营过程包括三个层次,即操作控制层次、生产管理层次以及经营管理层次。控制操作层主要是实时更新数据库、安装DCS或FCS;生产管理层是进行油品储存、运输以及生产调度;经营管理层是ERP。近几年,石油化工企业基本都采用ERP、MES和PCS三层管理与控制系统,该系统是一种自动化技术,是控制系统发展的重要方向。
5总结
选择所需要的各单元设备和连接方式;确定需要研究的过程替代方案,列出主要设计变量(如原料配比、反应时间、操作温度、压力等);估计最佳的生产条件;确定最佳的过程方案;在流程图上标出哪些设备应间歇操作,哪些应连续;哪些生产步骤应在一台釜内进行或每一步生产均单独釜进行;为改善装置操作的时间排列,何时采用并联的间歇设备较为有利;需多少台中间贮罐,如何布置;进行工程经济考核决策,如果经济效益不好,存在潜在效益呈负值时,要寻找其他方案或终止项目。
2第二层:确定流程图输入-输出结构(原料-产品)
每一步反应进料在加料前是否需要预处理;副产物是移出还是循环;是否需要采用气体循环和放空;某些反应物是否值得回收并循环;有多少种产品产出;确定输入-输出结构的设计变量(如原料配比、反应时间、操作温度、压力等)以及与之相应的投资变化;进行工程经济考核决策,如果经济效益不好,存在潜在效益呈负值,这时要寻找另外的方案或终止项目。
3第三层:流程图的循环结构
需要多少个反应器系统,反应器系统之间是否涉及分离问题;需要多少物料循环使用;在反应器进料中是否有过量反应物;是否需要气体压缩机和制氮机,费用几何;反应器是绝热操作或用直接加热或冷却,加热或冷却采取何种介质;是否考虑改变平衡转化率,如何改变;反应器费用对经济潜力的影响多大,经济潜力=产品价值-原料费用;最后进行工程经济考核决策,如果经济效益不好,存在潜在效益呈负值,这时要寻找另外的方案或终止项目。
4第四层:分离系统的总体结构
反应器的出料有三种可能:如为液体,需考虑液体分离系统;如为两相混合物,可把化工反应器制成带有相分离功能;如全是蒸汽,需考虑蒸汽回收系统。(1)蒸汽回收系统①确定最佳位置,是在反应器出口直接接冷凝器还是经过一段冷却管路后接冷凝器。②选择最经济的蒸汽回收系统,是依次用循环水冷却—新鲜水冷却—低温水冷却;还是一步到位的直接用低温水冷却。(2)液体分离系统①如果轻组分会污染产品,应该怎样将其去除;②这些轻组分去向应是什么;③是否需要循环与反应物形成共沸物的组分,或是应分割这些共沸物;④蒸馏可以完成哪些分离;⑤采用何种形式的塔,怎样排列顺序;⑥若蒸馏不可行,应怎样完成分离;(3)进行工程经济考核决策,如经济效益不好,存在潜在效益呈负值,这时要寻找其他方案或终止项目。
5第五层:热交换器网络
以能量集成分析为出发点计算换热器网络的最低热量和冷量,热交换器网络其实就是节能设计。使反应系统以最低的加热量和冷却量,并以最低能耗和最少换热器台数来实现最佳的生产目的。其基本过程为:向高于夹点温度的过程供热;向低于夹点温度的过程移出热量;确定换热设备台数;进行工程经济考核决策,如果经济效益不好,存在潜在效益成负值,这时要寻找另外的方案或终止项目。除上述五层分层决策外,还要考虑安全环保方面的制约条件,只有这些全部满足经济考核决策要求,这个项目才是成功的项目。
6结论
1.创新人才培养机制落后
化工企业主要任务是有效组织生产进而创造利润,所以中心工作围绕生产和经营,而对技术创新人才的培养滞后于技术进步的需要。
2.技术创新激励机制不到位
大部分化工企业技术创新激励立足于实际创效,也就是在成果转化成效益后才有激励,激励方式单一,而对创新的过程激励微乎其微,尤其在鼓励试验性的创新和原创方面激励缺陷更为明显。3.缺乏足够的技术创新支撑体系技术创新是一项系统工程。除了参与创新本身所需资源,还需要强有力的后台支撑体系,而化工企业目前普遍缺乏系统的人、财、物的支撑。
二、化工企业技术创新过程划分
技术创新过程根据创新的成果显现可以划分为技术创新准备期、投入期、产出期、后评价期。
1.技术创新准备期
技术创新准备期有两层意思,一是企业确定了明确的技术创新目标,并据此制定具有战略指导意义的技术创新规划,搭建了高效的组织机构。二是科研人员到位,岗位职责明确,科研目标定位准确,科研人员也做好献身科研的准备。
2.技术创新投入期
指技术创新定位,项目明确后,技术创新组织和技术创新人员按照既定方针、目标和要求,实施技术创新的过程。这一过程在技术创新中持续时间最长。创新组织为技术创新人员提供良好的工作平台和创新保障,并在方向和政策上予以指导。技术创新人员付出艰辛努力,在实验中不断总结,不断创新,不断突破自我思维模式,而行为上的付出、思想的创新、方向的多变性都会随时随地考验一个科研人员的意志。
3.技术创新产出期
是整个技术创新的落脚点,有了前期的准备、努力,就有了技术创新成果。技术创新产出期是对准备期和投入期的全面检验和总结。不管是新技术的应用,还是新产品的出世,都使企业和科研人员有了物质鼓励和精神满足,又会产生新的动力,继续推动技术创新。
4.技术创新后评价期
是在技术创新成果鉴定完成并在推广使用后,在追求创新成果转化后的利润过程中的评价过程。由于技术创新成果具有很强的外部性特征,创新利润容易溢出或不足,加强后评价工作,是对整个技术创新过程的总结。
三、化工企业技术创新过程激励及平衡控制
在技术创新中建立过程激励机制,注重从创意提出,到项目实施、成果转化、市场开拓的全过程的技术创新激励机制。具有正面导向作用的技术创新激励机制可以最大限度地激发和调动科技人员的积极性和创造性。企业使命在于追求效益最大化,将效益和技术创新激励机制挂钩需要做好平衡控制。同时平衡控制好技术创新激励机制可以解决好各层面和群体对技术创新的利益诉求。
1.准备期的激励机制
在准备期的激励实质上是对技术创新从源头实施激励,实质是对技术创新“概念”的奖励。主要包括科技创意、市场调研、合理化建议等。其中科技进步创意奖旨在开拓科技人员创新思路、寻求创新课题、保护创新成果、激发创新热情,鼓励原创性建议。市场调研奖作为技术创新激励机制的专类子项,主要奖励对行业、产品、技术具有全局性趋势研究,对技术创新具有指导意义的重大市场调研课题。合理化建议激励目的是对职工提出的合理化建议进行奖励,推进群众性合理化建议的深入开展,因为合理化建议是实施技术创新的源泉和基础。
2.投入期的激励机制
投入期的激励重点在于对技术创新的过程激励。主要包括科技项目过程激励奖,其目的是针对部分持续时间长、实施难度大、参加人员变化多、影响深远的重大科技项目,对关键节点实施激励可以确保其能按照计划节点,稳步推进,并最终取得预期效果。
3.产出期的激励机制
产出期的激励分成果激励和成果转化激励两种。成果激励主要包括科技进步奖,目的是对具有自主创新,能形成知识产权,完成工业化应用,具有良好经济效益或社会效益的科技成果给予的奖励,可以细化为包括科研开发、新产品市场开发、推广应用、论证及重大工程建设等类别。成果转化激励主要包括科技项目利润提成奖、专用产品激励奖,其中科技项目利润提成奖旨在对在开发新品,市场开拓,推广应用新技术、新材料、新设备,提高产品质量,降低物耗能耗,提高生产效率等工作中取得直接新增利润的科技成果。
4.后评价期的激励机制
在注重技术创新激励的同时,同样注意不断巩固技术创新所取得的成果,启动对科技进步获奖成果连续三年及以上后评价工作。企业科技主管部门要跟踪获奖成果,对获奖成果效益、效果进行连续三年评估,向上级科技进步奖评审委员会提出评估报告。构建技术创新的风险分担机制,对效益、效果不能巩固的成果,要采取负激励,通报批评或者必要的责任考核是可以采用的方法,尤其是对直接责任人的负激励,更会促进技术创新的实效。
四、化工企业技术创新支撑体系
在技术创新中,建立系统完善的配套支撑体系和公共服务平台,对促进企业技术创新是必要和有益的。支撑体系也是技术创新的激励的补充和完善,以及为完成这种创新而建立起的保障措施。
1.组建技术智库
大型化工企业在技术创新过程中要有自己的技术智库,有效指导技术创新。从创新方向、领导和组织、成果评审,智库可以发挥重要的作用。
2.充足的资金支持
技术创新需要“下本钱”,要舍得投入。企业技术创新需要紧跟市场需求,更要引领市场需求。在追踪和超越前沿技术时,前期的必要资金投入会很好地促进技术创新。足够的资金投入保证了装备的更新升级、科技实验的材料费用支撑。
3.强有力的人才支持
具体做法包括在人才的引进上注重针对性、适用性和计划性,注重考察引进人员的专业知识和综合素质。注重与大专院校合作培养模式。以学科带头人的培养,带动相关领域的技术创新。加强内部经验交流、论文、对外技术交流,开扩技术人员视野。注重年轻科技人员在实践中锻炼成才。建设仿真培训系统、培训信息化平台,搭建科技人员专业知识培训信息化体系。
4.持续完善的硬件支持
企业在技术创新上要按照总体规划、分步实施、急需优先的原则,加强科研硬件设施的建设,持续提升技术创新手段,为科研人员开展新工艺、新技术研究及新产品开发提供有效的硬件保证。同时编制中长期科技发展规划。
5.信息化的软件支持
适应全球信息化发展的要求,化工企业需要建成高效实用的企业信息化软件体系,为企业技术创新活动提供查找资料、收集信息的方便、快捷通道。完善的管理信息系统可使技术人员方便、及时查询企业内部生产、技术、管理及相关信息,实现企业办公自动化、资源信息化和决策科学化。同时需要建设科技情报信息网络,方便查询相关技术领域的最新信息,收集资料,了解前沿技术的发展趋势,为研发工作提供信息资源。
五、结论
化工论文参考文献有哪些:
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