石油化工行業(yè)原指以石油為主要原料的生產(chǎn)工、農(nóng)業(yè),民用油品及化工產(chǎn)品的工業(yè)企業(yè),起源于美國,初期依附于石油煉制工業(yè),后來逐步形成一個獨(dú)立的工業(yè)體系。石油化工產(chǎn)品包羅萬象,是當(dāng)今社會發(fā)展、科技進(jìn)步和人類文明的重要基礎(chǔ)保證。隨著工業(yè)企業(yè)(行業(yè))的迅猛發(fā)展,現(xiàn)今行業(yè)的界限已不再有嚴(yán)格的定義,本書提到的石油化工企業(yè)包括:煉油化工、天然氣化工、煤化工三個行業(yè)。石油化工在我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中有重要作用,是我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一,與其他行業(yè)相比石油化工企業(yè)有著自己的行業(yè)特點(diǎn)。
1. 石油化工企業(yè)裝置技術(shù)密集,資金密集
石油化工企業(yè)生產(chǎn)線長、涉及面廣,工藝技術(shù)復(fù)雜、產(chǎn)品種類多,多數(shù)裝置的工藝包都屬于專利技術(shù)。當(dāng)今的石油化工企業(yè)涵蓋了化工、機(jī)械、電氣、自動化儀表、電信及信息化等多個領(lǐng)域的技術(shù),隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和石油化工深加工的發(fā)展,石油化工企業(yè)已漸漸由早期的勞動密集型企業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)密集型企業(yè),機(jī)械化、自動化程度不斷提高,企業(yè)里技術(shù)人員比例越來越大,計算機(jī)、通信等技術(shù)得到廣泛應(yīng)用,部分石油化工企業(yè)已經(jīng)向智能化石油化工企業(yè)邁進(jìn),當(dāng)今的許多先進(jìn)技術(shù)在石油化工領(lǐng)域都有應(yīng)用。
早期的石油化工裝置規(guī)模較小,工藝流程短,資金投入相對較少,所需勞動力較多。如今石油化工裝置由小型化向大型化發(fā)展,單一化向集群化發(fā)展,石油化工項(xiàng)目的投資越來越大,投資百億以上的石油化工項(xiàng)目已成常態(tài),同時現(xiàn)代石油化工企業(yè)的勞動力與之前相比已大大減少。
2. 生產(chǎn)過程高溫、高壓、易燃易爆
石油化工生產(chǎn)工藝技術(shù)復(fù)雜,生產(chǎn)過程中需要經(jīng)歷很多物理、化學(xué)過程和傳質(zhì)、傳熱單元操作,過程控制條件異常苛刻,許多化學(xué)反應(yīng)是在高溫、高壓下進(jìn)行,如煤氣化裝置氣化爐溫度就高達(dá)1300℃,高壓聚乙烯的聚合壓力達(dá)350MPa。許多加熱溫度都達(dá)到和超過了物質(zhì)的自燃點(diǎn)。另外石油化工物料危險性大,從原料到產(chǎn)品,包括工藝過程中的半成品、中間體、溶劑、添加劑、催化劑及試劑等,絕大多數(shù)屬于易燃易爆物質(zhì),如原油、天然氣、汽油、液態(tài)烴、乙烯、丙烯及合成氣等等,它們又多以氣體和液體狀態(tài)存在,絕大多數(shù)屬易燃、可燃物質(zhì),一旦泄漏,易形成爆炸性混合物發(fā)生燃燒、爆炸,一旦操作失誤或因設(shè)備失修,便極易發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。如:1997年1月21日,位于美國加利福尼亞州Martinez的托斯科埃文(ToscoAvon)煉油廠加裂解單元出現(xiàn)溫度偏離時,沒有按規(guī)定要求使用緊急泄壓系統(tǒng)發(fā)生一起爆炸著火事故,造成1人死亡,46名工人受傷,其中13人重傷;1989年10月4日,韓國幸福公司在麗川的ABS樹脂工廠由于可燃?xì)怏w泄漏發(fā)生火災(zāi)和爆炸事故,造成14人死亡,20多人受傷。
3. 物料毒性大,腐蝕性強(qiáng)
石油化工生產(chǎn),有毒物質(zhì)普遍大量存在于生產(chǎn)過程之中,其種類之多、數(shù)量之大、范圍之廣,超過其他任何行業(yè)。其中,有許多原料和產(chǎn)品本身即為毒物,在生產(chǎn)過程中添加的一些化學(xué)性物質(zhì)也多屬有毒的,在生產(chǎn)過程中因化學(xué)反應(yīng)又生成一些新的有毒性物質(zhì),如化物、氟化物、硫化物、氨氧化物及烴類毒物等。這些毒物有的屬一般性毒物,也有許多高毒和劇毒物質(zhì)。它們以氣體、液體和固體三種狀態(tài)存在,并隨生產(chǎn)條件的變化而不斷改變原來的狀態(tài)。因此石油化工企業(yè)員工對這些有毒有害因素,要有足夠的認(rèn)識,采取相應(yīng)措施,否則不但會造成急性中毒事故,還會隨著時間的增長,即便是在低濃度(劑量)條件下,也會因多種有害因素對人體的聯(lián)合作用,影響職工的身體健康,導(dǎo)致發(fā)生各種職業(yè)性疾病。
石油化工生產(chǎn)過程中的腐蝕性主要來源于:第一,在生產(chǎn)工藝過程中使用一些強(qiáng)腐蝕性物質(zhì),如硫酸、硝酸、鹽酸和燒堿等,它們不但對人有很強(qiáng)的化學(xué)性灼傷作用,而且對金屬設(shè)備也有很強(qiáng)的腐蝕作用;第二,在生產(chǎn)過程中有些原料和產(chǎn)品本身具有較強(qiáng)的腐蝕作用,如原油中含有硫化物,常將設(shè)備管道腐蝕壞,第三,由于生產(chǎn)過程中的化學(xué)反應(yīng),生成許多新的具有不同腐蝕性的物質(zhì),如硫化氫、氯化氫、氮氧化物等,腐蝕的危害不但大大降低設(shè)備使用壽命,縮短開工周期,而且更重要的是可使設(shè)備減薄、變脆,承受不了原設(shè)計壓力而發(fā)生泄或爆炸著火事故。
4. 裝置生產(chǎn)規(guī)模大,連續(xù)性強(qiáng),自動化程度高
1963年,美國凱洛格公司設(shè)計建設(shè)第一套日產(chǎn)540t(即600sh.t)合成氨單系列裝置,是化工生產(chǎn)裝置大型化的標(biāo)志。此后其他化工生產(chǎn)裝置如煉油、乙烯、煤氣化等均向大型化發(fā)展,單套裝置的加工處理能力不斷擴(kuò)大,如常減壓裝置能力已達(dá)1000萬ta,催化裂化裝置能力最大為800萬ta,乙烯裝置能力將達(dá)90萬t/a。
現(xiàn)代石油化工企業(yè),生產(chǎn)的工序多,過程復(fù)雜,裝置之間相互關(guān)聯(lián),物料互供關(guān)系密切,一個裝置的產(chǎn)品往往是另一裝置的原材料。隨著社會對產(chǎn)品的品種和數(shù)量需求日益增大,迫使石油化工企業(yè)向著大型的現(xiàn)代化聯(lián)合企業(yè)方向發(fā)展,以提高加工深度,綜合利用資源,進(jìn)一步擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)效益。其生產(chǎn)具有高度的連續(xù)性,不分晝夜,不分節(jié)假日,長周期的連續(xù)倒班作業(yè),局部的問題往往會影響到全局。只要有某一部位、某一環(huán)節(jié)發(fā)生故或操作失誤,就會牽一發(fā)而動全身。石油化工生產(chǎn)初期自動化水平很低,主要參數(shù)沒有自動調(diào)節(jié)系統(tǒng),全靠人工操作。20世紀(jì)40~50年代以基地式控制器為主的模擬調(diào)節(jié)儀表被大量使用,主要實(shí)現(xiàn)單體設(shè)備的控制,以控制生產(chǎn)過程中各種過程參量,如溫度、壓力、流量、液位等被調(diào)參數(shù)的穩(wěn)定,而各個單體設(shè)備之間基本沒有聯(lián)絡(luò)。這種控制器至今仍有應(yīng)用,并且隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展也在不斷地更新。20世紀(jì)50~60年代,國內(nèi)外開始推廣應(yīng)用電動單元組合儀表、氣動單元組合儀表和巡回檢測裝置,從以基地式控制器為主的分散控制統(tǒng)一到集中控制,實(shí)現(xiàn)了集中監(jiān)控和集中操作,適應(yīng)了工藝設(shè)備大型化和連續(xù)化的需要。從60年代開始,在國內(nèi)廣泛應(yīng)用的代表機(jī)型主要有ddz系列電動單元組合儀表,目前這種控制系統(tǒng)仍有大量應(yīng)用。伴隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,生產(chǎn)過程自動化開始大量使用計算機(jī)控制技術(shù),已逐步取代各種模擬控制器,并且把現(xiàn)代通信技術(shù)、顯示技術(shù)和現(xiàn)代控制理論通過計算機(jī)應(yīng)用到了各個生產(chǎn)過程控制,使工業(yè)自動化技術(shù)發(fā)展到了一個新的階段。20世紀(jì)70年代后,DCS開始廣泛應(yīng)用于石油化工企業(yè)過程控制,經(jīng)歷了三十多年的發(fā)展,DCS功能和性能都得到了巨大的提高,如今的控制系統(tǒng)向下深入到了現(xiàn)場的每臺測量設(shè)備、執(zhí)行機(jī)構(gòu),向上發(fā)展到了生產(chǎn)管理、企業(yè)經(jīng)營的方方面面,自動化程度得到了大大的提高。
5. 石化裝置危險性高,存在較高的火災(zāi)、爆炸、泄漏危險
石油化工企業(yè)具有高溫、高壓、生產(chǎn)工藝復(fù)雜多變、生產(chǎn)裝置大型化、作業(yè)過程連續(xù)化、生產(chǎn)原料及產(chǎn)品易燃易爆、有毒有害和易腐蝕等危險特點(diǎn),極具危險性。此外,石油化工裝置生產(chǎn)的核心是化學(xué)反應(yīng),其中包括氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、聚合反應(yīng)、裂化反應(yīng)、歧化反應(yīng)、重整反應(yīng)及硝化反應(yīng)等,在這些化學(xué)反應(yīng)過程中均存在著不同程度的火災(zāi)、爆炸危險性,并且生產(chǎn)過程中也存在著高危險的操作過程,如采用GE水煤漿高壓氣化技術(shù)的煤化工裝置就是將可燃物(水煤漿)與助燃物(純氧)在1300℃、6.5MPa的設(shè)備內(nèi)直接混合,操作條件異常苛刻,稍有失誤將直接導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。加之日常的設(shè)備檢修又要經(jīng)常動火。這樣就構(gòu)成一個突出的矛盾,既怕火,又要用火,再加之各企業(yè)及裝置的易燃易爆物質(zhì)儲量很大,一旦處理不好,就會發(fā)生事故,其后果不堪設(shè)想,以往所發(fā)生的事故,都充分證明了這一點(diǎn)。
機(jī)構(gòu)介紹:
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