时序数据驱动的化工过程风险动态预警研究

对化工过程进行在线监测与动态风险预警是降低事故发生的有效途径。提出了一种基于深度学习时序预测与模糊数学定量风险评估相结合的预警方法。针对化工过程数据的动态性、时序性、非线性强，且预测周期短等问题，将卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN)与长短期记忆网络(Long Short-Term Memory, LSTM)模型结合形成深度学习时序预测模型，实现过程参数108 min的超前预测。将该方法应用于合成氨过程，对温度、压力、流量、氢氮比等6个风险参数进行预测。结果表明，该预测方法具有较高的预测精度，其线性回归相关系数及均方根误差表明所提出的方法具有非常高的精度。同时利用三角模糊数对时序预测结果进行风险评估，得到时序风险变化曲线，实现了化工过程风险预警。研究对使用人工智能和大数据实现过程控制和风险预警进行了有益探索，为实现化工过程的超前预警提供参考。     

矿井工作面注氮防控采空区自然发火技术应用研究——以告成矿23041工作面为例

在矿井工作面回采期间,上隅角煤自燃指标参数经常出现异常,给工作面采空区防火措施的执行带来难题。注氮防灭火工艺因其可靠性高成为防止工作面采空区发生自燃的有效措施。结合告成矿23041工作面的具体情况,对适用的注氮工艺与参数进行设计：对采空区采用埋管注氮工艺、间歇注氮,注氮流量选择380～500 m3/h,注氮位置为进风侧距离工作面40 m。当工作面出现自燃指标参数异常时,应适时启动注氮防灭火措施,直到煤自燃指标参数恢复正常,可有效构建精准的采空区防控火技术体系。     

多层套管式换热器的传热过程分析计算

在传统套管式换热器的基础上,为了增加换热面积、扩大流量和强化传热,提出一种新型结构的多层套管式换热器,且对其结构、原理和特点进行概述;其次对这种换热器的传热过程进行分析简化,建立物理模型,确定传热过程的关系式;结合工程实际应用,选择冷热流体、结构参数和运行工况进行液-液和气-液换热计算,确定换热器的基本结构和应用场合。最后通过正交试验的方法,对套管表面加装直肋和螺旋翅片进一步结构优化,得到最佳的翅片的厚度、高度和间距,同时比较了在最优结构参数下换热器与传统管壳式换热器的传热特性,可供工程应用提供参考。     

换热器管束泄漏原因分析

某换热器在运行中频繁泄漏,平均每1~2年就需维修或更换。本文结合换热器的结构和工况,对换热管及其腐蚀产物进行了分析讨论,找出了管束泄漏的原因。结果表明:由于工艺参数设计不当,部分换热管管段具备了露点腐蚀的条件,导致介质中的H2S和Cl溶于液态水并在换热管内壁凝聚,进而产生点腐蚀和应力腐蚀开裂而泄漏。     

unipol气相法聚乙烯聚合过程的危险分析与控制

在聚乙烯工业生产中,聚合过程本身存在着一些固有危险因素,如反应过程中热量的移出、聚合原料以及聚合助剂的燃爆危险等,一直都是从事安全工作人员关注的重点。很多相关的技术研发公司均采取的不同的手段,加以应对。其中,美国UCC公司的un ipol气相法聚乙烯工艺,针对这些危险因素采取了一定的控制措施,较好的解决了这些问题。例如,为了解决反应聚合反应热量的问题,采用循环气大量循环,在流化床反应器外消除反应热,同时,在循环气内加诱导冷凝剂的方法吸收聚合反应放出的热量。就此,本文从化工过程安全的角度,对un ipol气相法聚乙烯工艺中,聚合过程存在的固有危险因素产生的原因及其可能导致的结果和在工艺中针对这些问题采取的控制措施及其工作原理加以分析。     

换热器换热管开裂原因分析及对策

针对一台中压换热器换热管在同一部位两次产生多根环向开裂现象,本文通过以下三个方面进行裂纹产生的原因分析:第一是胀管产生的换热管轴向应力计算;第二是工艺过程中热量交换引起的物理腐蚀;第三是工艺介质与换热器的材料及拉应力状态三种条件匹配而产生的不锈钢应力腐蚀,从而认为此现象是由特殊工况同作用时产生的组合腐蚀造成的。同时提出了从胀接的工艺次序、管程介质硫含量的控制、选用其他的换热管材料、换热器结构的改变等四个方面消除开裂的途径,可供同行在类似设备设计和制造时借鉴。     

基于HAZOP方法的加氢工艺自动化安全控制

加氢工艺是国家安全生产监督管理总局首批重点监管的危险化工工艺之一,需要对其进行自动化安全控制。从反应物料、加氢反应等对加氢工艺过程的危险性进行了初步分析。基于HAZOP方法,以加氢反应器为分析对象,深入探讨了反应温度、压力、氢气流量、惰性气体、冷却水、搅拌等方面出现偏差的原因、后果及安全对策措施,这些偏差包括无、多、少。根据加氢工艺HAZOP分析结果,并且在对大量的涉及加氢工艺的化工企业实际调查研究的基础上,结合众多化工安全专家的实践经验,重点从流量、压力、温度等主要偏差提出了安装流量自动控制控制器、超压报警自动控制、超温报警自动控制、可燃气体浓度检测报警探头、搅拌器电流报警等自动化安全控制方案。     

苯硝化工艺HAZOP分析的定量化研究

为提高危险化工工艺过程风险评估的准确性,通过工艺仿真模拟,研究工艺参数波动对生产装置安全性能的影响。以苯硝化工艺为例,采用危险与可操作性分析对该过程进行定性的风险评估;同时利用Aspen Plus建立苯硝化装置的模拟流程。结合HAZOP分析中偏差与模拟中硝化釜的流程变量之间的联系,以进料混酸的流量和1号硝化釜热负荷及出口温度为量化指标,观察混酸流量在正常操作点17.6 m3/h的±100%范围波动下1号硝化釜热负荷及出口温度的变化。研究结果表明,保持1号硝化釜温度为正常值,随着混酸流量的增大,硝化釜热负荷先增大后减小;保持硝化釜热负荷不变,随着混酸流量的增大,硝化釜温度先增大后减小。其中混酸流量值超过22.95 m3/h时,温度超过报警阈值60℃。     

基于数字化设计平台的固定管板换热器三维参数化设计

本文介绍了基于数字化设计平台的固定管板换热器三维参数化设计程序开发及工程应用情况。数字化设计平台通过数据传递与数据链建设,实现正向设计和数据共享,旨在提高压力容器设计质量和效率,并实现压力容器全寿命周期的协同管理。参数化设计通过将设备的计算逻辑、设计方法和标准文件等建立程序关联,通过自主开发的相关子程序,实现从工艺数据到三维模型、三维模型到图纸的智能化设计。本文以固定管板换热器为例,分析了基于数字化设计平台的三维参数化设计的基本思路,明确了基于数字化设计平台的三维参数化设计对于压力容器智能化设计及数字化转型的有效性和良好应用效果。本文对压力容器智能化设计和数字化转型提供一定参考。     

基于传递熵与KELM的炼油化工过程风险传播路径分析方法

基于炼油化工过程复杂,设备众多,某一设备的监测变量发生扰动可能会传播至其相邻设备引发出一系列故障链。现有方法多是针对某一设备进行监测与诊断,以期降低事故后果,而忽视了对过程风险传播路径的预测以防止事故的发生。因此,提出一种基于传递熵与核极限学习机的炼油化工过程风险传播路径分析方法,该方法针对某一工艺扰动,分析其在风险发展过程中的扰动传播过程,基于传递熵分析法建立炼油化工过程风险传播推绎模型;并提出一种基于KELM的风险传播搜索方法,预测风险传播路径;将该方法应用于分馏塔冲塔过程。研究结果表明:该方法可辨识出未来一段时间内风险的可能传播路径,以便操作人员及时采取预防措施,保证过程安全及产品质量。     

加油站定量和定性系统安全评价

论述加油站系统单元划分方法,研究加油站工艺过程,认为事故发生的原因一方面是由于系统各单元危险源的存在和控制措施的不完善,另一方面是由于工艺过程系统节点参数(流量、压力、温度等)发生有效偏差和偏差的传递造成的。针对上述两方面原因,首先从系统安全的角度,将加油站系统划分为5部分,并应用安全检查表方法对各子系统进行了定性安全评价;然后将工艺过程划分为6个节点,应用模糊危险与可操作性研究Fuzzy-HAZOP方法,对各个节点发生有效偏差的原因进行了定量的系统安全分析,并得到半定量化结果;最终从定性和定量两个方面完成了加油站系统安全评价。     

油气分离器裂纹突现问题分析

从宏观检查、材料成分、硬度测试、金相分析、EDS能谱分析、腐蚀介质等方面讨论了油气分离器焊缝开裂的原因,指出主材S、P含量过高,工艺介质含硫量增加是设备氢致开裂的主要原因,并对设计、制造和检验过程提出相应建议。     

基于高压水射流分布特性的清洗参数选择

针对高压水射流清洗参数选择简单盲目的问题 ,通过高压水射流动压和流量分布特性以及水射流清洗机理的分析 ,揭示了水射流清洗过程中存在的水射流冲击压力、持续作用时间和能量散布等临界条件要求 ,明确了从工艺参数选择、射流分布特征到清洗效能之间的相关关系 ,为清洗过程分析提供理论依据 ;并基于临界动压与高压水射流动压分布规律 ,推导了最佳靶距和最大清洗宽度估算公式 ;对清洗工作压力、入射角度、清洗靶距、横移速度等清洗工艺参数的选择进行了分析 ;简化并优化了清洗参数选择方法。     

输油管道清管工艺中硫化氢气提及放散安全性研究

清管是原油输送过程中需要定期进行的重要作业,而工艺参数对其作业过程的安全性影响尚无系统研究.为深入探究当清管器发生意外卡堵时工艺参数对原油中硫化气提过程的影响,采用缩比试验的方法,搭建了一套与实际原油输送管道尺寸为1:6的试验系统,以某含硫原油作为试验油样,研究注气流量及压力对原油中硫化氢的气提效果,并利用ANSYS Fluent软件对回油完毕后的气体放散过程进行了数值模拟.结果表明:总体趋势上,在一定温度和操作压力下,注气流量越大,放散气中硫化氢气体浓度越低;温度和注气流量一定时,操作压力越大,放散气中硫化氢气体浓度越低;在环境风速一定的情况下,当放散作业临近结束、气体进入亚声速流动状态后,高浓度硫化氢的扩散范围较大.     

高压往复式压缩机活塞杆断裂分析

往复式压缩机活塞杆断裂极易造成机组的二次破坏和严重的泄漏、爆炸事故,是化工装置安全生产的重大隐患,本文通过对一起加氢裂化高压压缩机的活塞杆断裂的宏观及微观分析,表明活塞杆断裂失效的主要原因是疲劳断裂和热处理不当;氢腐蚀是促进疲劳裂纹形成和扩展的重要原因,加速了疲劳断裂过程;通过对材料进行光谱分析,表明材料中Si含量严重超标,这对活塞杆的疲劳断裂过程也有一定的影响.并从设计、制造、使用、维护多方面提出相应的改进预防措施.     

活性炭吸附苯过程工艺参数实验和数值模拟研究

吸附法可适用于各种浓度范围VOCs的治理。本文采用实验和数值的方法研究了活性炭吸附苯过程工艺参数。首先采用实验方法得到了一种工况下的穿透时间,然后基于多孔介质模型和组分输运模型建立U型管内活性炭吸附苯过程三维数学模型。数值计算得到的穿透时间和实验结果对比误差为1.41%,证明数学模型可靠。另外,本文对模型进行了网格无关性验证。最后,采用该数学模型研究了入口速度、入口苯质量分数和多孔介质孔隙率对穿透时间、吸附过程最高温度和U型管内温度分布等参数的影响规律。     

环氧乙烷装置工艺技术安全管理系统构建方法

环氧乙烷装置中固定床反应器飞温事故频发,造成装置停工,损失严重。利用危险与可操作性分析方法(HAZOP)分析并建立环氧乙烷装置工艺技术安全管理系统是提高装置安全性和可操作性水平的有效途径。讨论了HAZOP分析建立石化装置工艺技术安全管理系统需要注意的问题,包括原因与后果对应和危险路径模式表达;利用HAZOP分析环氧化反应固定床反应器,建立了固定床反应器的反应模型,验证HAZOP分析结果,并结合工艺安全技术资料分类,给出了环氧乙烷装置工艺技术安全管理系统的构建方法。当装置出现异常工况后,操作员可以利用此系统快速定位和查阅应急处理异常工况时需要的技术资料,以避免事故发生或降低事故后果影响程度。     

火电厂烟气脱硫设施运行工况实时监控系统判定标准的设计与实现

研究基于电力企业多数采用的湿法脱硫和半干法脱硫两种脱硫工艺,确定了电力脱硫设备工况自动监控系统的监控参数,建立了电厂脱硫设施运行状况判定标准,并通过某电厂30万千瓦机组脱硫设施运行过程及末端排放数据加以验证。结果表明,电厂烟气脱硫设施运行工况实时监控系统作为污染源自动监控系统在电力行业脱硫监控方面的具体应用,为污染源自动监控系统的有效运行提供了保障,为各电厂污染物减排、排污收费、脱硫电价的考核提供了有效依据。     

氯乙烯生产过程中的危险源辨识

氯乙烯生产是现代化工企业中常见的工艺,生产过程复杂,涉及参数较多,具有一定的危险性.一旦发生意外事故,将会导致人员伤亡和经济损失.用系统安全的理论和方法对乙炔法制备氯乙烯生产过程中的主要危险物质、生产工艺和危险操作单元进行了危险源辨识,并提出在化工生产危险源辨识的过程中,应进行重大危险源的辨识,能够有针对性采用不同评价方法得到较精确的评价结果.对化工企业的风险评价工作有很大的借鉴意义.     

环氧乙烷存储单元寿命周期动态风险分析与预测

为了保证工艺过程的安全性,工程师们使用多种定量风险评价方法对整个过程进行评估。但定量风险评价方法无法随着化工工艺寿命周期的进行而实时更新数据。基于南京化工园区某公司环氧乙烷存储装置,借助@Risk软件,分别应用确定性概率方法和不确定性概率分布方法对装置进行了风险概率分析。在此基础上,应用贝叶斯理论更新概率分布参数,基于设定的事件累积次数对环氧乙烷存储装置进行了动态风险评估。结果表明,24个终态事件的发生概率是变化的,装置整体的安全状态概率随着运行时间的推移而减小,并逐渐趋近0.612 86,事故概率减小,并逐渐趋近0.023 72,未遂事件概率增加,并逐渐趋近0.334 57。通过Origin拟合得到的事故概率和未遂事件概率函数与海因里希法较为吻合。