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关键词:智能工业;石油化工;技术变革
石油化工工业的转型是当前的一个重要趋势,主要因为石油石化工业受到新能源革命和页岩气技术以及化学反应工程新变化的影响。有关碳链变化的工业是石油化工工业的本质,石油化工就是对新物质和新应用进行创造和发展,石油化工技术的变革真正开启了新能源材料、新结构和功能材料的时代。
1石油与石化工的现状
将原油和天然气从陆地或海洋的油井中进行提取,然后利用各种方法将其运输到炼油厂。之后炼油厂通过各种物理和化学变化对原油和天然气进行处理。蒸馏是整个工业处理过程的核心[1]。CDU和VDU是蒸馏的两个进程,其中将有价值的馏分和汽油从原油原料中提取出来是CDU的主要目的。炼油厂裂解的原料就是石化行业应用的材料:天然气的组成部分就是提取出的石脑油和丁烷。更轻和更宝贵的部分是通过对重油分子进行裂解得到的。蒸汽裂解和催化裂解是两种分解的过程。当前全球提出的100%新能源计划是最大的挑战,石油化工工业传统的框架将会被全电动和太阳能汽车所改变,因此石化可能会被新能源全面代替,新能源将会成为能源新的提供者者,而将在非传统能源方面集中石油化工的主要产品,如经过创新的有机高分子材料。
2技术框架的进步
2.1空间维度的进步
目前从空间上来说。石油化工行业要从人类居住的核心区迁移到非适合人口生活的边缘区域,这是石油化工行业发展的一个重要趋势[2]。同时海上或陆地上的油井要从传统获取原油过度到对原油产品进行制造的方向。石油化工技术进步最直观的反应就是微型化的石化工业生产的过程,这个生产过程也是与地球表面的分布具有联系。反应过程空间尺寸的缩小受到纳米技术对催化反应贡献的影响,这也从侧面说明石化企业要从技术上对自己的工业空间进行重新设计。新石油石化工业空间的形态就是垂直工厂,当前的油井都是将陆地或者海洋内部的原油向陆地表面和海平面上进行提升,但是在未来要在陆地内部和海洋底部直接实验整合石油反应过程的目标,因此石油工厂发展的基本方向在地球表面上是不应该出现的。根据当前的开采技术相应的油气资源乐意在页岩层上进行获取,但是未来相应物质成份的转化可以直接在地下进行。其本质就是将转化与获取的过程融合在一起。
2.2分布式的应用
石油石化工业趋管线化是改变当前油气管线在地球表面遍布的一种必然趋势。所谓的管线就是支撑流体力学服务的系统,如果转化物质的过程在产油区本地进行,则会大大降低对管线的依赖程度[3]。从保护环境的方面来说,输油管线也是一种重要的潜在污染源,所以管线化的实现也是在一定程度上进行环境的保护。
3工艺过程的无线化和无人化
工业自动化技术发展基础结构的主要代表形式就是工业无线化,无人工厂和机器人服务真正意义上的实现都是由无线化来完成的。本文主要是对无线网络如何覆盖全工艺的过程以及普及无线应用如何用创新的商业模式进行促进这两方面进行重点研究。无线网线技术的演进速度对无线网络服务外包有着决定性的影响,这并不是用简单的投资回报问题就可以说明的[4]。传统工业企业自身无法实现运营无线工业网的主要原因是传统工业企业的本质是在有线通讯的基础上进行建立的,其在管理理念和应用创新方面没有积累有关无线化工艺过程的知识,对于处理无线化所产生的数据的能力也不具备。在传统的概念中就存在无人工厂,但是随着智能工业框架的发展对于当前各种技术挑战带来的需求无人工厂的本身已经无法使其得到满足,主要是因为在传统的概念中无人工厂主要是工业过程完成以后预置管理流和过程控制流的总称。但是在智能工业的框架中,需要对面向定制和迅速响应服务的系统进行建立,传统的无人工厂模式对于这种实时的影响过程难以使其实现。在无人工厂模式为未来的发展过程中,其管理平台的策略主要是利用模块化的功能来实现的,其不同工艺过程的安排和实施的共线或则制造平台化主要多是利用人工智能来实现的。
4结语
综上所述,随着我国经济和技术的发展,对新能源的利用越来越重视,而石油化工传统的框架将会受到新能源利用的巨大冲击,因此石油化工的技术框架也要进行变革和进步,如对纳米技术进行利用、对垂直工厂进行建造以及分布式的应用等,另外随着我国技术的不断进步石油化工的工业过程也会逐渐实现无线化和无人化,而且当前的石油石化工业对环境也会造成巨大的压力,这些都加快了石油石化工技术框架的转型,因此石油石化工技术的发展在一定程度上也是由环境决定的。
参考文献:
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[2]郑前贺.新疆石油管理局化工延伸加工的战略研究[D].重庆大学,2004,(03).
[3]沈金国.石油化工过程人工介入控制系统的应用研究[D].湘潭大学,2005,(06).
关键词:石油化工 环境影响评价 未来发展 评价概念
中图分类号:U416 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)10(b)-0184-02
1 石油化工产业的环境影响评价概念
石油化工方面的环境影响评价主要是基于在拟定规划石油化工产业的实施项目对于环境影响进行系统的分析,科学的预测以及评价等,提出预防措施或者以最大程度的降低不良环境影响的对策和措施,石化行业环境影响评价的制定与实行,可以合理有效的对石化行业的发展与环境承载的压力做出科学健康的指导,从宏观的意义层面来说,石化产业的环境影响评价对石化行业对环境的所引发的影响以及对于社会经济的稳步发展进行一个科学的评价,从根本上减缓石化行业环境压力的增长态势,以及规划实施中的环境风险,使石化行业既可以实现资源集中利用上的合理配置,同时又可以优化环境配置方面的规划评价,另一方面,从微观的意义层面来说,可以使石化个体企业的发展达到资源的优化配置,减少不必要的支出。
2 石油化工产业环境影响评价的误区
(1)认识上的错误。现在国内很多的小型的能源化工产业甚至很多大型国有化工企业,对于环境影响评价的认识只是单纯的停留在减产减排的基础层面上,认为这样就能从根本上彻底解决环境风险,却忽略了对于所在地的绿化防护措施、人口居住条件、以及对于紧急事件预防措施的考虑,形成了具有隐患的环境风险。
(2)态度的问题。很多企业认为环境影响评价就是一阵子的事情,简单的以为就是走走形式,摆摆过场,因此,只是做做表面的文章,对于以后的应急预案的制定和绿化缓冲带的建设,以及变更选址等问题上从来不考虑,一切从利出发,不顾环境发展的需求,视国家的法律如儿戏。
3 石油化工产业环境影响评价应该从那些方面入手
对于石油化工产业的环境评价,应该依据石油化工产业的发展来看待,随着近几年国内对于石油化工产业的环境影响的不断深入讨论与研究,对石油化工的工艺提升与设计改革作出优化,石油化工产业的项目建设应该依照《中华人民共和国环境评价法》的政策变更,对建设项目的环境影响评价重新作出报批。随着经济的不断迅猛发展,国家对于各大能源产业部门的环境要求也就越来越严格,对于原先基础上的环境影响评价已经不能适应时代的需要,必须在原先的基础上对产业的项目建设进行变更,依照国家规定的排放标准,以及国家对于石油化工产业的规划,技术政策支持等方面入手,以达到满足国家规定的污染物达标排放,生产总量上的控制,清洁生产与环境风险的防控要求,严格的运用法律的武器来保证石油化工产业的健康发展轨迹。
(1)排放标准的变更。石化行业对于环境影响最大的因素就是排放标准的制约,要想从根本上解决排放标准的问题,就应该原先排放的基础上对项目建设实施的排放标准作出一定的变更,以达到国家政策法规规定的合理排放标准,并在原先排放标准的基础之上,对于变更后的环境影响评价,作出合理的分析,2015年,国家出台了关于石化行业的相关政策措施,新建的石油化工企业自建厂成立日起,开始实行,其中着重对于颗粒物以及SO2和氢氧化物(NO2、N2O)的工艺炉加热作了说明,说明在石油化工行业的排放来说,主要是这3种污染物影响环境评价的标准审定,所以,对于变更石油化工行业的排放物标准来说,应该从这几种污染物入手去解决。
(2)石油化工企业的建厂变更问题。对于石油化工企业的选厂建厂决定了环境影响评价的合理性,企业应该明确建厂的环境布局,避免敏感的环境问题,如:对于有重要河流枢纽、水源保护区流经的地方以及人聚集的高密度是否应该建厂,以及全周年的季风走向,以及是否会影响到居民区等等因素,如果要选择建厂,按照国家规定的法规以及保证原生态性的基础上怎样做出详尽的规划布局与解决措施,与此同时,还应该做好环境风险的评估工作,分析其环境风险的范围与影响程度,在原先的基础上重新制定环境风险的评估措施,防患于未然,提前提出解决因环境风险带来问题方案以做预防(应急预案的方案制定应该有预见性,应该综合企业的效益与环境的可持续发展来考虑)。
(3)石油化工工艺的技术变更。对于技艺的变更,应该按照国家法规规定的标准,重新对技术工艺制定新的工程编制,主要从主装置的改革上为主。主装置(主要是产生化学反应的装置)的改进。对于有重要化学反应的或者有连带反应易产生负化学反应式的装置设备进行改良或产率的缩减,当然,应该从产品的主次重新分配产率,运用国外治理的先进经验,对企业的污染物排放标准(排放量和排放的浓度)通过图表的形式展现出来,然后结合之前装置未改进前的数值做一个合理的对比,查明生产设施与排污装置工艺改进后存在的问题,以及制定出合理的解决方案,最后制定出一个符合国家法规规定的排放标准,具体的计划实行,应该有一定的预见性,从设备工艺的工艺改进措施的可行性和使用可靠性入手,通过制定出的工艺设备改进计划措施,对是否影响到企业效益减产的后果做出合理的预算,从而使企业的投资有一个明确的方向,避免因过于注重排放问题所带来的企业效益减产。
4 石油化工产业变更以后的环境影响
(1)避开了因环境敏感带来的环境问题。企业厂址的选择避开了重要的水源保护区和高密度人口集聚地以后,有效的规避了因排放的污染对居民与水源的严重危害,降低了环境风险评估,通过核定企业新厂的环境选址,界定划分出了环境保护的重要地区,主要包括像居民区、医院、学校等等高密度的人口分布地带等等,有效的避开了企业面临的环境风险。
(2)项目变更以后对于大气的污染减轻。对于企业排放项目变更以后的搬迁居民、排放烟囱布局以及污水排放做了实时的调整,环境评价装置调整以后,极大程度改善了高密度人口集聚区的大气环境影响。
(3)对于生态环境带来的利好影响。项目选址变更以后的土地规划,应该按照排放标准与企业效益规模来合理划分,对占地的性质占地数量制定详尽的表格记录详情,避免因变更建厂造成的水土流失问题,结合相关环境保护的法律法规以及标准规范,对于厂址周边的环境进行改造,建立居民区与企业厂址的生态绿化缓冲带,以及推进有利于民众的生态计划的实行,生态绿化计划应制定一个详尽的费用项目报表,将其纳入企业环境影响评价的一个重要费用支出。
5 能源产业环境影响评价的未来发展趋势
随着国家能源战略转型的不断实施,传统的能源产业未来的发展趋势必定也会面临更加严峻的考验,新型能源的出现,如:太阳能、风能等等,对于环境风险的评估几乎可以忽略不计,同时,这些新型能源发展,也为环境问题的开支上剩下了一大笔费用,但是对于传统能源产业来说,这笔费用是省不下来的,也是不可以省下来的,在未来,随着新能源的不断普及,石油化工产业的未来应该朝以预防为主,生产为辅的方向发展,充分保证环境的可持续发展,通过国家政策的扶持,加大传统产业的缓慢转型,由注重产能为主的发展模式转变为以环境为本位的发展需求,同时也深入改革石油化工等能源产业的技术与设备,提升设备对于排污的合理性,完善环境影响评价的政策法规,使其具有法律效应,让能源产业的发展能既保证了环境的前提下,还保证了效益,最终达到“鱼与熊掌兼得”。
参考文献
[1] 史方,唐智和,于景琦.石油化工建设项目变更环境影响管理[J].油气田环境保护,2008(4):31-34,58.
[2] 梁林佐,董晓东.石油化工行业发展规划环境影响评价技术要求浅论[J].油气田环境保护,2007(4):50-52,58.
[3] 阚玉梅,孙卓良.石油化工建设项目环境影响评价中应注意的问题[J].石油化工环境保护,2003(4):5-7.
【关键词】石油化工抗爆建筑 爆炸荷载 蒸汽云爆炸 抗爆设计 单自由度体系
中图分类号:O643.2+21文献标识码: A 文章编号:
1爆炸荷载的由来、概念及指标
爆炸荷载属于偶然荷载,一旦出现,其值很大且持续时间短,在空气冲击波传播过程中强度衰减的很快。通常人们用TNT当量来描述一个特定爆炸的大小。在石油化工工业中,人们通过测量特定爆炸的冲击波性质,确定多少TNT数量可以产生同样的冲击波。石油化工装置中的爆炸,可分为蒸汽云爆炸(Vapor Cloud Explode,简称VCE)、压力容器爆炸、浓缩相物质爆炸以及粉尘爆炸。现在的趋势是,TNT当量应用在减少。通过蒸汽云计算机模型研究以及对真实爆炸的观测表明,冲击波的大小和持续时间随距离、爆炸能量以及爆炸形式的变化而变化。蒸汽云爆炸是一个很复杂的过程,没有理论模型能精确的模拟蒸汽云的爆炸过程,在国外,一般由专业咨询公司结合石油化工装置性质等因素,运用安全模拟分析软件,模拟计算建筑物的爆炸冲击波参数进行安全分析综合评估确定。首先引入三个重要概念如下:
超压:冲击波通过时产生的超过大气压的空气压力
反射压:冲击波在传播方向上遇到障碍物时反射的超压增量。
正压作用时间:超压(或反射压)作用在建筑物上的时间。作用时间越长,建筑物反应越大。
当未进行评估时或者其他方法确定爆炸荷载时,可按下列规定确定。
a.冲击波峰值入射超压10 psi (69kPa),正压作用时间20ms;
b.冲击波峰值入射超压3 psi (21kPa),正压作用时间100ms;
不管采用何种方法确定设计爆炸荷载,在详细设计前都应该得到业主的确认。
对于蒸汽云爆炸,设计计算时采用冲击波超压为20 KPa、持续时间为100ms的冲击波。它近似相当于直径60m,高4m包含6%乙烷的气体爆炸,距中心距离75m处产生的冲击波超压。
2 抗爆建筑物的结构形式及传力途径
2.1结构形式
石油化工工程设计中,对于承受爆炸荷载的建筑物,一般要求建筑物层数为一层,其平面、立面尽量简单,外墙不得设置普通雨篷、挑沿等附属装饰物,女儿墙高度应在满足屋面泛水构造要求的同时取最小值,建筑平面成矩形建筑物最为理想,且为钢筋混凝土结构。也可采用钢结构,根据当地的经济影响、劳动力和原材料供应情况,抗爆建筑物还可以采用其他结构形式。
通常,石化装置内的抗爆建筑物主要就是控制室,一般为箱形剪力墙结构。直接曝露在冲击波下的外表面全部为钢筋混凝土结构以抵抗爆炸物的冲击。由于外墙在侧向荷载下可能丧失支撑力,因此由独立的钢筋混凝土或钢结构框架来支撑屋顶。
2.2传力途径
当爆炸发生时,爆炸载荷主要作用于外墙和屋顶,通过各个结构的抗侧力构件(如:剪力墙、屋面板)和抗垂直力构件(如:梁、柱)把爆炸荷载传给基础。对于封闭的矩形房屋,爆炸产生的荷载是按照如下设计路径传给基础的,即:正面面对爆炸荷载的前墙把受到的爆炸荷载传给屋面板及基础,屋面板再把受到的荷载传给剪力墙,剪力墙再把荷载传给基础,屋面板及剪力墙在传递爆炸荷载时也承受着超压荷载,被外墙及屋面板包围的梁、柱中承受垂直荷载。按照这样的荷载传递路径、房屋的抗爆分析也可以按前墙、屋面板、剪力墙、后墙及梁、柱的顺序,对这些结果构件逐个进行抗爆设计。爆炸能量通过结构的弹性变形,更为重要的是结构的塑性变形而被吸收。没有被结构吸收的爆炸能量部分传至基础。
3抗震设计的设计准则
确定合适的结构形式用来抵抗爆炸空气冲击波荷载,主要采用防止连续性倒塌能力较强的结构形式(延性较好和多余赘余度的结构形式)。由于爆炸所产生的冲击波超压其性质和破坏力具有不确定性的特征,因此在力学计算的基础上,抗爆设计过程中应更重视概念设计,从建筑布局,结构选型等多方面综合考虑。
3.1抗爆设计原则
1)在爆炸荷载作用下,直接或者间接地保证人员生命安全;
2)当单个或者局部破坏后,不至于引起建筑物的连续倒塌;简单修复后可以重新使用;3)由于设备昂贵,要求对主要设备进行保护,尽快恢复装置操作,使经济损失降至最低。
3.2设计步骤
在爆炸动荷载作用下, 允许结构构件进入弹塑性状态。抗爆结构设计中只限于结构构件直接承受爆炸动荷载作用,对内墙、与结构脱开的柱及中间楼板等一般不考虑由于结构振动引起的动力作用,仅在构造上予以适当加强。对单个构件在空气爆炸冲击波荷载作用下进行受力分析,可以采用等效单自由体系进行弹塑性分析;
计算步骤如下:
建筑体态特征:了解建筑物在总平面的布置及方位,建筑尺寸、设计基本条件;
爆炸荷载取值:根据评估报告提供的超压Pso及作用时间td,按照规范给出的公式计算爆炸冲击波参数;
a.前墙:峰值反射压力Pr ,前墙正压等效作用时间te ;
b.侧墙及屋面:有效冲击波超压Pa ,有效冲击波超压升压时间tr侧墙计算时,取单位墙宽;屋面计算时,分别取屋面板的跨度或单位板宽、屋面梁的跨度等; 后墙计算时,取H(m);
c.后墙:有效冲击波超压Pb、冲击波到达后墙时间ta、有效冲击波超压升压时间trb;
3)估算截面:根据材料参数、建筑物层高,依据规范确定前墙墙厚;
4)截面核算:取1m宽的板,按照底部简支在刚性地坪处,上部简支在屋面板的单梁考虑。根据假定的前墙截面及配筋,计算其抗弯、抗剪承载力,比较后确定构件的最大抗力Ru。
4小结
在石油化工行业中,化工装置发生爆炸事故虽然是小概率事件,一旦发生后果是灾难性的惨剧。目前,在国内建筑物材料在爆炸冲击波荷载作用下的特性和动态以及爆炸结构模型还有待研究。在抗爆结构设计的中,化工设备的多样化,设计中荷载值得单一性,可能会影响实际的抗爆效果,只有更加深入的研究建筑结构抗爆设计和抗爆的加固的方法,才能满足主体结构和附属结构的目标性能要求,从而更有效的保证生命安危和财产安全。
参考文献:
1.《石油化工控制室抗爆设计规范》(SH/T 3160-2009)
关键词仪表控制;石油化工;应用现状;发展趋势
一、仪表控制系统简介
(一)仪表控制系统概念
仪表控制系统是一种工业控制系统,通常是分为仪表和控制系统来讲。仪表是指现在大规模使用为人所熟知的一种测量性仪表,如温度、压力、物位和流量等;而控制系统也就是人们所说的DCS,是分布式控制系统的英文缩写。在国内一些相关行业其又被称之为集散控制系统,简而言之也就是集中管理分散控制。仪表控制系统,它实际上就是一套工业计算机,仪表和控制系统之间相互配合,相互工作,仪表测量的结果决定控制系统策略,运算结果发给执行元件。比如说:调节阀、电动机等,进而控制工业过程的自动化生产。
(二)仪表控制系统的分类
1、如果按照控制原理不同来分类的话分为开环控制系统和闭环控制系统。开环控制系统它一般只受输入的来控制,基于按时序进行逻辑控制的称为顺序控制系统。但是由于开环控制系统的控制精度和抑制干扰的特性都比较差,目前主要是应用于机械、化工、物料装卸运输等过程的控制以及生产自动线和机械手。2、如果按照给定信号分类的话,它可以分恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统三种。恒值控制系统,顾名思义,就是要保持恒值,给定的一个值不变,也可以说是要求系统输出量以一定精度接近给定希望值的系统。随动控制系统,是相对于恒值控制系统的,也就是给定值按照未知的时间函数变化,要求输出跟随给定值的变化。程序控制系统则是给定值按一定时间上的函数变化着。
(三)自动控制系统的工作原理
因为自动控制系统是在石油化工行业应用较为广泛的,所以我们也必须要了解自动控制系统它的工作原理。首先,它先监测被控制量的实际值,然后将它与输入量进行一些比较得出偏差,最后用偏差值产生控制调解作用去消除这个偏差,能够使被控制量有效的维持期望的输出。
二、仪表控制系统在石油化工中的应用分析
(一)控制系统的应用领域
近些年我国的科技取得了明显的进步,在仪表控制系统的发展上,更是取得了一些可观的成绩。同时它也在实际中被广泛的应用,比如说工业方面和军事方面等都应用着仪表控制系统。在工业方面,以石油化工行业最为突出,还对于冶金和机械制造上有重要的作用。因为这些工业在生产过程中会遇到各种的物理量,一些方面还需要用到监控检测,所以必须用到仪表控制系统。在军事方面一些的火力控制系统和弹道导弹技术等方面,还有航空航海方面,都需要自动控制系统。在现代化农业方面也需要自动控制系统来解放人力,可以在水位、温度等相关农业工作中实现自动化控制。
(二)仪表控制系统在石油化工中应用现状
1、普遍都采取计算机控制系统。现在在石油化工行业应用仪表控制系统,普遍都是计算机为主导。以计算机控制系统,这样不仅能够方便操作人员的操作,也可以有效的出色的进行各项工作,现在甚至可以说计算机系统的相关硬件软件处理处于整个控制体系的核心地位。2、注重实际工作性。在科学技术发展的今天,技术的导向指引作用无需多言,在仪表控制系统和各项工作设备的结合中,都普遍更新新技术。在安全问题上,因为现在的石油化工行业装置规模较大、工作设备较为复杂且危险,所以仪表控制首先就要采取安全性控制监测功能来工作以保证工作安全。目前仪表控制系统普遍采用先进控制和优化装置来确保工作的效率和产品的质量,还有大多数石油化工行业会采取现场总线控制系统,使得仪表控制系统能够有效的提高控制性,保证工作的正常运作。总得来说,现在仪表控制系统上,越来越重视实际的工作性,重视工作的效率和产品的质量,从而又促使了仪表控制系统的进步。3、DCS与FCS共同存在。DCS在上文中提到过,而FCS它也是一个控制系统,只不过是集中式控制系统,是近些年发展起来的一种控制系统,比起分布式控制系统来说,它起步较晚,技术上仍然存在着不足,但是发展较快,功能相对更多,就目前而言,人们普遍将分布式控制系统和集中式控制系统相结合,优势互补,共同工作,所以就出现了二者共存的现象。
(三)仪表控制系统在石油化工行业应用的影响
近些年来我国工业快速发展着,尤其是在人们的需要下石油化工的发展,使得各项生产工作越来越多,越来越复杂,难度越来越大。所以,仪表控制系统以其特有的优势应用在石油化工行业,极大的解放了人力,方便了工作人员的工作,更是保证了生产效率的提高和产品的质量,还有生产中更重要的安全问题,也得到了有效的保障。
三、仪表控制系统在石油化工中应用发展趋势
(一)越来越趋于人性化
仪表控制系统近些年来虽然取得了长足的发展,但是鉴于科学技术的原因,很多功能还是不能够很人性化。在未来几年中,智能和数字的发展是标杆性的,必定会取得明显的进步。因而在仪表控制系统上,必定也会搭上智能与数字的科技列车,使得仪表控制系统能够更加便捷的为人们服务,而且使用中更会体现出人性化的特点,这对石油化工行业解放人力是突破性的,而且能够有效的提高劳动生产效率。
(二)功能更加完善
集中式控制系统就分布式控制系统而言,优越性是明显的,可却仍然处于发展阶段。目前分布式控制系统在石油化工行业还是有很大的市场,但是其功能的不完整和不适应越来越快生产节奏等一些缺点,对工作效率难以再有突破性的提高。因此在未来中将会大力发展集中式控制系统,使得集中式控制系统功能更加完善,使用更加成熟,让其在石油化工行业能够更广泛的应用,为人们带来便利。
(三)精确度越来越高
精确度的问题是一个不可被忽视的重要问题,因为一旦出现失误,失之毫厘差之千里,将不仅会对生产工作带来不利的影响,更是有可能出现工程安全事故。结合近些年仪表控制系统在石油化工行业应用的发展来说,精确度问题虽说没有什么重大问题,可是也很受其他相关因素的影响,比如说仪器的老化、设备的陈旧、不及时清理等现象都有可能影响仪表控制系统的精确度。在未来发展中,精确度问题也是肯定会被重视的一个问题。因此,仪表控制系统的精确度也会越来越高,以满足石油化工行业生产的要求。(四)与石油化工行业结合越来越紧密石油化工行业不敢说一直都是国民工业中的重点,最起码近百年来还是离不开石油化工行业的贡献,而仪表控制系统在石油化工行业中的重要性无需多言。因此未来几年中,仪表控制系统和石油化工行业的结合只能是更加紧密。一方面,仪表控制系统以其自身的特点和优势为石油化工行业带来高效的生产效率和生产安全保障;另一方面,石油化工行业为更高的生产效率和优秀产品会努力突破创新,使仪表控制系统能够更好的与适应时代的发展,更好的服务于行业。
结束语
石油化工行业为我国做出的贡献毋庸置疑,但是为了能够更好的适应时展的潮流,实现可持续发展战略,就务必要集中力量突破更新相关技术。尤其是对石油化工行业发挥巨大作用的仪表控制系统,必须要插上科技的翅膀,努力去发展。要以数字化和智能化方面为导向,使仪表控制系统更加的人性化;完善仪表控制系统的各种功能,使得它能够更好的胜任石油化工行业的相关工作;努力提高其精确度,而且精确度必须不受外来因素干扰,具有准确性和可靠性。如此一来,才能让仪表控制系统更好的服务于石油化工行业。
参考文献
[1]林敏,刘虎.浅谈石油化工仪表控制系统的应用及发展[J].化工管理,2014,09(17):180-181.
[关键词]安全仪表系统石油炼化系统运用安全仪表
中图分类号:TE967 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)44-0326-01
1.石油炼化的概念
石油炼化的工业步骤主要包括以下几个方面:常压和减压蒸馏――原油脱盐、脱水――催化裂化――催化重整――加氢裂化――延迟焦化――炼厂气加工。在原油一次和二次加工过程中,各个生产的装置均为产生气体,将其总体称为炼厂气,其组成部分主要有甲烷、氢、两个碳原子组成的乙烯基乙烷、三个碳原子组成的丙烯和丙烷以及有四个碳原子组成的定西和丁烷等。它们的用途主要是用来生产石油化工的原料、汽油原料以及氢气和氨等。炼油厂气加工最主要的前提在于对炼厂气的分离和利用。炼厂气分离成化工原料后比重会随之而增加;而分离出纯度较高的丙烯时可作聚丙烯;分离出纯度较高的乙烯时可作乙苯。
2.安全仪表系统在石油炼化中的应用
石油化工工业属于典型流程工业,生产过程中所使用的大部分物料均属于易燃易爆物,操作条件为高温高压,易发生安全事故。随着石油化工装置规模的日趋大型化,设计操作指标离安全临界点越来越近,造成发生危险的可能性也在增加,人们对安全系统的认识也在提高,这就对安全系统提出了新的要求。由于过程的复杂性、原料的变化、最终产品的质量要求、装置规模以及设备,人身,环境的保护等因素,适当的过程控制以及安全系统的设置尤其显得十分必要。
因此,增加安全系统的安全性和可靠性已势在必行。此外,在设计安全仪表系统过程中,同时还应考虑石油化工工业生产的原料变化、过程复杂性,最终产品质量要求、装置及其设备规模、环境等各个方面的因素,这对于降低石油炼化系统风险、提升系统安全性和可用性,显得尤为重要。由此可见,一套合理的SIS系统能够有效降低整个系统的风险,能够提高系统装置的可用性,在石化等行业,SIS系统已经成为保障企业安全可靠运行的必备方法之一。
3.安全完整性等级的确定及基于SIL的应用原则
安全完整性等级是指在一定时间、一定条件下,安全相关系统执行其所规定的安全功能的可能性。选择安全仪表系统时,需要确定安全仪表系统的安全完整性等级。危险发生的概率为危险事件发生概率与安全仪表系统的失效概率的乘积,而 SIL与失效概率有着对应关系。因此,SIL反映了安全功能对整体风险水平降低的作用程度。在评估和确定安全完整性等级时,根据生产装置的特点、工艺的危险性、国家和企业相关法规所要求达到的安全等级,由具有资质的专门机构进行,也可由企业根据自己实践经验分析确定,通常大型化工、石化和电力行业所需的安全等级为 SIL3级。因此,采用SIL确保石油炼化系统中安全仪表系统操作的安全以及危险识别,显得尤为重要。
典型的炼化装置为安全所设置的层层保护包括:工艺过程设计;基本调节;过程报警及操作员监视;紧急报警;操作员监视并且手动干预:安全仪表系统 SIS;物理保护(爆破膜,安全阀);工厂紧急响应;所在社区紧急响应等。从第 2层到第 4层的保护都是由仪表及其控制系统来实现的。尤其仪表系统的最后一层保护―SFS更是至关重要。目前许多装置的设计中增加了工厂危害和可操作性研究 HAZOP和仪表保护功能研究 JPF Study,其中包括仪表安全度等级确定。这使得仪表安全保护系统的设计更加科学与完善,有助于避免在设计中发生安全性能达不到要求或采取过多安全保护的现象。SIL是用来描述安全仪表系统安全综合评价的等级,指在规定的条件及时间内,安全系统成功实现所要求的安全功能的概率。SlL越高,安全系统实现所要求的安全功能失败的可能性就越低。SIL的划分与 HAZOP(危险与可操作性分析)的研究结果有着密切的联系,HAZOP的研究结果为 SIS的设置提供坚实的基础。通过从工艺流程、状态及参数、操作顺序、安全措施等方面着手,分析生产运行过程中工艺状态参数的变动,操作控制中可能出现的偏差,以及这些变动与偏差对系统的影响及可能导致的后果,找出出现变动和偏差的原因,明确装置或系统内及生产过程中存在的主要危险、危害因素,找出装置在工艺设计、设备运行、操作以及安全措施等方面存在的不足,并针对变动与偏差的后果提出应采取的措施,为装置的安全运行与安全隐患整改提供指导。HAZOP研究对装置所有的报警和联锁都进行相应的 SIL评级。SIL的确定是比较复杂的,需要由一支多方面的、专业的、熟练的技术队伍对装置的各种危险性及关键风险等进行分析计算,最后才能确定系统应采用的SIL。
4.执行元件设计安全仪表系统检测
①为减少检测元件自身的故障率,安全仪表系统的检测元件应选用高性能高质量的产品,特别是智能产品、安全水平认证产品。近来世界著名的自动化公司都推出了具有安全水平认证的变送器产品,相关产品达到了 IEC61508 SILl~4 安全等级并获得 TUV认证。使得部分检测元件产品的安全等级有了明确的认定。
②在执行元件的设置上,SIL2以上等级的安全仪表系统宜采用独立或冗余配置的执行元件。在独立单台执行元件和冗余元件两种方法都有效时,采用高可靠度执行元件通常比执行元件冗余更好,执行元件应优先选用符合IEC61 508安全度等级并取得相关认证的产品(如电磁阀、智能阀门定位器等)。
5.安全仪表系统发展趋势
安全仪表系统的实现经历了从气动系统,继电器系统,固态继电器系统至1 PLC系统几个发展阶段。从新推出的安全系统可以看出,安全仪表系统将力求具备更高的过程可用性及更低的维护成本,作为一个系统,本身也存在出现故障的可能性,但是未来的安全仪表系统将借助自身的故障诊断系统在线监视设备及过程状态,并同时能够向操作人员发出包括可能或适当应对措施在内的警报,从而提高系统的可用率。
结语
近几年,安全仪表系统在石油炼化系统中的应用得到越来越多的重视。在石油炼化生产中,这些系统将为工业的安全生产提供更为安全的保障。安全仪表系统是非常重要的特殊控制系统,企业需要结合自身的实际情况,综合采取多种安全可靠性措施,确保系统功能安全的实现,使企业的人身设备安全和环境安全得到充分可靠的保障。
参考文献
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关键词:石油化工技术;专业群构建;课程结构;课程体系;实践教学平台
专业是高校人才培养的载体,是高校推进教育教学改革、提高教育教学质量的立足点,其建设水平和绩效决定着高校的人才培养质量和特色。高职院校开展重点专业群建设,是其结合实际,科学定位,优化结构,彰显特色的主要手段。通过积极探索有效的专业群建设机制,可以促进高职院校逐步形成服务方向明确、社会效益明显、具有自身特色和优势的人才培养结构,满足经济社会发展对多样化、多类型和紧缺型人才的需求。
扬州工业职业技术学院是江苏省内目前规模较大、在专业结构布局上具有覆盖石油化工上中下游产业链(采、炼、制、检、销)独特优势的工科类高职院校,肩负为扬州及长三角区域经济和石油化工等行业培养高端技能型专门人才的历史重任。该院现有石油化工类专业情况见表1。
从表1中可看出,该院目前石油化工类专业有7个,但各专业发展还不平衡,应用化工技术、石油化工生产技术两个专业规模较大,基础扎实,实力较强,而其它专业服务也面向明确,发展潜力巨大。
如何在坚持以满足经济社会发展需求为导向的前提下,按照“发挥优势、强化特色,优化结构、提高效益,重点突破、示范共享”的要求,以实现人、财、物统筹为手段,提升专业人才培养质量为目的,依托核心专业与相关专业的优势资源,从专业群建设的视角,进行综合改革,强化内涵建设,以重点专业建设带动相关专业建设,最终达到专业群建设水平整体提升的目的,是值得着力研究的课题。近年来,我们以石油化工技术专业群为建设目标,进行了许多有益的探索与实践,取得了显著的成效。
一、以石化产业链为引领构建石油化工技术专业群
石油化工是国民经济的重要支柱产业,资源资金技术密集、产业链长、关联度高、带动性强、经济总量大,关系到国家经济安全与国民经济命脉,在促进相关产业升级和拉动经济增长中发挥着重要作用。进入新世纪以来,江苏省石化产业保持快速增长,主要指标均居全国前列。“十二五”期间,江苏省石油化工产业进一步明确了以基础石化产业为龙头,向新领域精细化学品、通用和专用高分子合成材料、化学制药等产业延伸的发展方向。
优越的地理位置,促进了我院石化相关专业的发展。石油化工生产技术、应用化工技术、精细化学品生产技术、高分子材料应用技术和化学制药技术等专业主要是针对石油炼制、大宗化工原材料生产及其产品深加工领域培养生产经营一线高端技能型人才,在长期办学过程中,各专业已经形成了以石油化工产业链为服务对向,具有相同的专业基础、相近的专业技能、许多教学资源互为共享的特点。
根据上述专业的特点及其面向的产业链地位与布局,我们将上述五个专业组建成石油化工技术专业群。本专业群将以中央财政支持的石油化工生产技术国家重点专业和江苏省特色专业及江苏省示范建设专业应用化工技术这两个专业为核心专业,吸收精细化学品生产技术、高分子材料技术和化学制药技术专业形成专业集合。如此形成的石油化工技术专业群以共同的石化产业链为引领,并且具有基础理论相同、基本技能相近、专项技能有别、专业优势互补的特点。本专业群与石化产业链关系如图1所示:
二、分层设置“平台”与“模块”专业群课程结构体系
石油化工技术专业群以石油炼制、大宗化工原材料生产及其产品深加工领域为服务目标,目标岗位群紧紧围绕生产操作、产品分析、工艺管理、产品开发、技术改造、生产调度、安全管理等。我们依照基础知识相同、专项技能有别的特点,将专业群课程体系按照“平台”+“模块”课程结构进行设置。“平台”课程是针对专业群对高端技能型专门人才所必备的共同基础知识和基本技能,以及专业群中各专业技术的共性发展和学科特征要求而设置的,由公共课、专业基础课及共性发展课程组成。“模块”课程是根据不同的专业专项技能要求而设置,由体现专业特色的专业核心课程组成。
学生在修完“平台”课程后,将具备在行业内从事专业群所包含岗位的基本职业能力和适应职业变化的能力,然后再分别进行各专业模块课程的学习,实现按不同职业方向进行人才分流培养,较好地解决了专业群内各专业的针对性问题。通过课程群的底层共享、中层分立、高层互选的课程设置,凸显专业群的适应性,发挥专业群的集群优势。石油化工技术专业群课程结构体系如图2所示。
与“模块”课程结构体系
在此基础上,我们深入周边各类型石化企业,紧紧围绕本专业群目标岗位(群)进行调研,全方位分析各岗位(群)的工作任务、工作过程和必备的知识、能力、素养,归纳出典型工作任务和工作过程,并由此归并出各专业职业能力行动领域。进而根据知识点的属性,解构并重构专业知识、技能要素,将职业行动领域转化为专业学习领域,结合职业素质与职业成长规律,构建形成了石油化工技术专业群系统完善的“基于工作过程导向”的新课程体系(表2)。
表2中前面的公共课和专业基础课为“平台”课程,后面的专业核心课和专业拓展课则是打造专业专项能力的“模块”课程。整个课程体系体现了石化产业链岗位要求和工作过程系统化要求。
三、针对共享与专用,精心打造“平台化”与“项目化”专业群实践教学平台
在石油化工技术专业群“平台”与“模块”分层课程体系结构及“工作过程导向”新课程体系改革的同时,相配套的课程教学和专业技能培养实践教学平台载体的设立必须同步跟上。近年来,本专业群投入巨资建设并完善了众多校内外实践教学设施,建成了15个校内实训基地、80多个实训室和20多个稳定的校外实习基地,总资产近2000万元。
在此基础上,我们按照专业群共享型“平台化”和各专业专项技能专用型“项目化”的原则,通过充实完善、分类整合和资源共享,最终将这些实践教学平台精心打造成了石油化工技术专业群“平台化”+“项目化”+“综合化”三层次实践教学体系,充分体现“宽基础,共平台,多方向”的专业群特色,详见图3。
这些实践教学平台功能齐全,许多都是校企合作,自行开发的产物,富有特色。例如:
化工单元技术实训基地内含包括流体输送、传热、过滤、精馏、吸收、萃取、干燥和反应器等8个化工单元操作实训室,“生产型、职场化”特色浓郁;
应用化工技术综合实训基地建有一套完全工业化DCS自动控制的产品生产工艺流程实训装置,可进行低成本全循环化工生产运行综合实训操作。
石化生产技术实体仿真实训基地是一座占地500m2,高10m,投资400多万元的工业化规模的石油加工炼制生产技术实体仿真实训基地,采用仿真与实物互动的方式进行石油炼制加工专项技能的综合训练。
整个实践教学平台构建从基础到专业,从单元到系统,从单一到综合,从校内到校外,虚实结合、理实一体、工学交替,有效地满足了本专业群的教学实施和技能培养需要。
四、基于岗位工作任务和工作过程加强专业群人才培养配套改革
1.校企共建体制机制创新
专业群的建设与发展必须立足行业、企业实际,为此,我们充分依托扬州及周边骨干石化企业,建立健全了专业群校企共建委员会,完善委员会工作章程、运行机制、议事规则及工作制度。定期召开专业建设委员会会议,研究地方产业结构特点和石化产业链对人才的需求情况,及时进行本专业群人才培养目标的调整,按照职业岗位要求修改并完善专业群内各专业人才培养方案,共同制定专业教学标准、课程标准、教材建设规划、师资建设规划、实训基地建设方案、人才培养质量评价体系、专业文化建设等重大课题。同时,加强校企合作、引进企业智力、共同进行课程改革、实训基地建设。在企业中建立“厂中校”等实习基地,推行“订单式”人才培养。
2.“项目导向、任务驱动”专业课程改革
对专业群课程体系中各专业课程按照“项目导向、任务驱动”的理念进行改革。具体做法是依照目标岗位(群)的实际工作过程设立各学习情境,每个情境均依据岗位中的典型工作任务采用具体的项目或任务作为情境内容,并按照完成该项目或任务的工作过程来编排教学内容,充分融入职业标准,在完成项目或任务的过程中将所需的知识和技能传授给学生,增强学生学习的目的性、针对性和兴趣性。重视对学生创新精神、实践能力和创业能力的培养。
3.专业群信息化教学资源库建设
围绕石油化工技术专业群内“平台”+“模块”课程体系,按照教学标准和实践技能培养综合要求,与相关单位合作共同整合并开发数字化媒体教学资源,资源库内容涵盖专业标准、人才培养方案、课程标准、教学内容、教学设计、教学实施、教学评价、实践教学、文献资料、案例共享、网络课程、校企互动、师生交流等方面,形式包括课件、动画、视频、录相、影视、题库、问题解答等。
4.遵循“四互”模式,加强“双师”型教学团队建设
走校企合作之路,按照“师资互聘,人员互兼,任务互担,能力互提”等“四互”模式,切实加强专业群“双师”团队建设。坚持培养与引进相结合、技能训练与理论提高相结合、教学与科研相结合的原则,采用新老教师结对、企业挂职培养、校企合作科研、教师赴外深造等手段,分别从专业带头人、骨干教师、青年教师等不同层次方面加强师资队伍培养建设,切实提高教学团队素质与水平。
5.强化实践教学,多种教学方法并用
教学计划制定中,我们特别注重教学环节中实践性课时的比例和理论实践一体化教学安排,将各类实践教学环节课时比例提高到51%,分布安排在每个学年各个学期之中实施,形成项目化课程能力训练、校内综合实训、校外生产实习、校外顶岗实习、工学结合等有机结合、层层递进的实践体系。教、学、做一体,在巩固理论知识的同时,提高了动手能力与分析问题的能力。
在教学过程中,引导和鼓励各课程任课教师广泛采用学生主体法、引导文法、案例法、头脑风暴法、任务驱动法、工学交替法、网络法等多种教学方法,切实推行学生主体、教师主导的教学方式,努力促进专业能力、方法能力与社会能力培养并进提升。
6.实施多元化质量评价
近年来,我们不断推进人才质量的多元考核评价方式改革,在考核内容的选择上,结合职业资格要求,做到既考知识,又考能力(技能)和素质,体现应知、应会;在考核方法的选择上,采取多样化的考核评价方法,如闭卷、开卷、笔试、口试、技能操作、撰写调研报告、答辩相结合的方式;重视过程性评价,着重工作态度、团队合作、与人交流沟通评价;考核主体的变化,要求学生利用业余时间完成的工作任务考核,主要由学生完成相互考核,要求在课堂完成的工作考核由专业教师完成,两者的合成构成整个任务完成情况的考核。
通过不断的探索与实践,建立了以扬州及周边石化产业链为引领,以岗位群需求为先导,“平台”与“模块”分层设置课程结构体系为特点,“平台化”与“项目化”多层次实践教学体系为支撑,且具有先进的校企合作共建体制机制,“项目导向、任务驱动”专业核心课程,高水平“双师”教学团队,“理实一体、工学结合”教学方式,多元化考核机制的石油化工技术专业群,建设与改革取得了显著的成效。近年来,本专业群毕业生能力强、素质高,得到了用人单位的充分认可和欢迎,我院已成为苏中及长三角地区高素质化工技能型专门人才不可或缺的培养基地。
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关键词:石油化工 安全仪表 设计
目前来看,大多数的海洋平台在生产发展的过程中,越来越重视安全仪表的设计。石油化工安全仪表是控制海洋类平台安全的重要因素,基于此,目前,石油化工安全仪表已经在国内范围内得以广泛开展。
一、安全仪表设计的内涵
从理论上来说,安全仪表设计系统主要是相关的研究人员根据实际的化工设备的运转情况,为了更好地确保设备安全运转,通过一定科学构造原理将传感器、逻辑控制器等联系在一起,达到能够应用在一项或者多项设备上的一种安全仪表系统。安全仪表设计是一项较为复杂的工作,为了进一步提高安全控制能力,安全仪表设计工作需要经过设计、实施、运行、测试以及维修等阶段。
二、安全仪表设计系统的优化
安全仪表设计系统的优化是其在发展过程中的重要内容。只有不断优化安全仪表设计,才能够提高其安全控制能力,更好地应用于生产之中。下面,笔者就结合自身工作经验,就安全仪表设计系统的优化问题进行具体介绍。
1.优化安全仪表设计的选型
优化安全仪表设计的选型至关重要,可以说这是其设计水平高低的基础性因素之一。就笔者的研究来看,在安全仪表设计的选型方面,我们需要从两方面入手:
第一,所选的安全仪表设计系统需要经过国际认证,在具体的级别选取的过程中,其系统必须符合安全仪表设计的相关标准,确保不出现任何质量问题。
第二,需要注意安全仪表设计系统的软件问题和硬件问题。一般来说,无论软件还是硬件都需要有自行诊断、自行测试、自行记录和自行报警的功能。这有利于安全仪表设计系统更好地开展安全诊断和控制工作。
另外,对于安全仪表设计系统中的核心零件——控制器的选型也至关重要。从实践的角度来看,我们一般都是选用具有双重化功能以上的、具有质量保证的控制器。
2.优化安全仪表设计的配置
优化安全仪表设计的配置从某种程度上来说是优化整个系统的重要部分。从这个角度来看,我们应该重视安全仪表设计的配置。
首先,是安全仪表优化系统的配置。就笔者的工作经验来看,在执行安全仪表设计的元件上,需要根据实际的具体情况进行独立配置,不能够混淆为一体。举一个简单的例子来说,四台安全仪表设计系统中的传感器必须经过四台信号分配器将信息送达中心系统进行分析和表决。而不能说四台传感器经过一台或者两台信号分配器进行传递。还需要注意的是,当出现故障的时候,需要针对性打开故障安全定位仪器,以便更好地查找问题。
其次,是对安全仪表优化系统传感器的使用方面。从理论上来说,我们一般都是使用安全系数高的传感器。目前,海洋平台安全仪表设计方面经常用到的传感器一般分为三种:安全完整性3级的安全仪表优化系统应当安装的冗余传感器、安全完整性l级符合安全仪表优化系统的单一传感器以及安全完整性2级的符合安全仪表优化系统的冗余传感器等。经过实践证明,这些传感器能够更好地发挥其功能,效果较为理想。
再次,是对系统电磁阀的冗余设置。就笔者的工作经验来看,一般我们都会将电磁阀根据实际的生产情况装在阀门定位器上,在这种情况下,我们可以根据海洋平台车间的实际运作情况将两个相近电磁阀形成一种选用一种的配置。如果一旦实际运作中,断电阀门出现问题,依然可以确保另外的一个仍可以进行测试,不耽误正常的安全仪表设计系统的工作。
3.优化安全仪表设计的逻辑设计
优化安全仪表设计的逻辑设计是优化设计的关键性内容。逻辑设计更多地是开展更为贴近实际的工作。下面,笔者就优化安全仪表设计的逻辑设计内容进行介绍:
首先,在对安全仪表设计系统的逻辑进行优化之前,需要确保其逻辑设计的优化与最初的安全仪表设计系统的可用性和目的性一致。只有从本质上确保其可用性和目的性一致,那么优化逻辑设计之后的安全仪表设计系统才能够继续得以使用。
其次,是需要进一步优化逻辑设计中的监视设计。目前来看,安全仪表设计系统中,不是所有的信息都能够及时反映在界面中,个别时候,查询相关的资料不是很方便。因此,需要优化逻辑设计中的监视设计,能够让我们更清楚地查询需要知道的信息,确保能够呈现出一种清晰友好的人机界面。
再次,在加强安全仪表设计的维护旁路逻辑设计时,需要进一步提高其科技水平。从当前发展科技来看,由于计算机发展而导致的控制水平不断提高,通信水平也不断提高,因此,在进行安全仪表设计优化系统的维护时,可以充分利用这些高科技因素,使其能够更为精准地判断安全仪表设计的维护和测试。在安全仪表设计系统出现问题时,能够第一时间内发出警报,更好地发挥安全仪表设计功能。
三、结语
随着我国科学技术的发展,安全仪表设计的发展以及优化会逐步成为一个重要而独立的课题,安全仪表设计的应用也会越来越普及。为了进一步研究安全仪表设计问题,上文中,笔者主要从优化安全仪表设计的选型、优化安全仪表设计的配置以及优化安全仪表设计的逻辑设计等三方面进行了具体阐述。在今后的工作中,我们要进一步重视安全仪表设计问题,认真做好其研究,充分发挥安全仪表对于海洋平台的安全控制作用,同时,进一步研发出高质量、高水平的安全仪表设计,使其能够更加精准地应用于海洋平台中去,为海洋平台行业的安全工作做出贡献。
参考文献
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[4]张志檩;安全仪表系统技术与应用进展[J];自动化博览;2009(06)
作者简介:姓名:吴洋 性别:男 籍贯:天津 出生年月:1983.6,工作单位:海洋石油工程股份有限公司,职务职称或学历:助理工程师/本科 研究方向:海洋平台过程仪表控制。
2010年,其与中石化股份公司石油化工科学研究院(石科院)合作完成的项目―“催化氧化新材料―空心钛硅分子筛”获国家技术发明二等奖,此前的2009年,“石脑油催化重整成套技术的开发与应用”获国家科学技术进步一等奖。
空心钛硅分子筛的第一发明人石科院教授级高工林民博士提起自己与湖南建长的合作,语带恳切:“湖南建长是中国新型催化材料和催化剂生产的技术脊梁,没有他们在中试和工业生产中的良好合作,就不会有催化氧化新材料空心钛硅分子筛产品的成功开发。”作为高科技产品新催化材料的开发和生产的重要企业,湖南建长不仅代表了企业,也代表了国家的催化技术发展水平。
催化剂的主要作用是降低化学反应的活化能,加快反应速度,因此被广泛应用于炼油、化工、制药、环保等行业。催化剂的技术进展是推动这些行业发展最有效的动力之一。
林民博士说:“我们不应该只看到做应用的人,而应该把他们(做催化剂的人)推向前台。他们是默默做事的人,正是他们使技术得以完成,使工业化得以实现。”“别看这个企业规模不是很大,但他们挺起了技术的脊梁!”
林民博士口中的“技术脊梁”并不是那么好当的,除上述两个奖项外,湖南建长还曾获国家技术进步一等奖一项,国家科技进步二等奖两项,其他奖励和荣誉更是不胜枚举。
李国繁,湖南建长总经理,总结自己这个团队成功的经验,认为这些归功于科学的企业理念,归功于良好的创新合作模式。
谋略篇―眼界决定方向
“上兵伐谋”,做企业亦是如此。
我们日常生活中要用到大量的化学品。在化工领域,催化剂是核心,反应工程是基础。开发利用适宜的催化剂可以通过提高反应速度和目标产品的收率,提升生产企业经济效益。此外,催化剂的发展对促进石油化工等支柱产业及保护人类生存环境等都有极其重要的作用。
相关统计显示,全世界石油加工的产值为940多亿美元,基本有机化工和精细化工分别为520亿和480亿美元左右,虽然在产量上,后二者之和低于前者,但是其产值已超过石油加工,而且呈上升趋势。新型催化剂、高效催化反应技术和催化新材料及催化反应制备技术的创新是推动这些产业发展的核心。其中,环保用催化工艺及相应的新型催化材料及催化剂制备精细化的发展是关键,也是今后催化剂技术的主要发展方向。这一点显然已成为业界共识。
湖南建长近年来此类产品销售量、销售额和利润等指标逐年增长,对公司经营活动的贡献比重逐渐增加,也有力地印证了这一推断。预计到“十二五”末期,公司超过90%以上的营业收入将来源于此。
在催化剂市场竞争领域,目前,国际上的大催化剂公司已经没有地域的概念,他们采取兼并、合作或合资建厂的方式广泛拓展在世界各地的业务,达到占领市场的目的。
世界主要催化剂公司大都集中在欧美地区,其中有相当一部分是世界500强跨国公司的下属公司,其中典型的是埃克森研究与工程公司、UOP公司、巴斯夫公司。它们的母公司是世界石油化工的巨头,母公司还开展炼油新工艺开发、工艺设计、成套设备提供等业务。近年来,国外催化剂依赖其优良的性能大举进入中国市场,相当部分催化剂是与炼油新工艺一起推出的。
基于对行业前景的判断和对市场竞争的预期,湖南建长决定利用现有的独特技术和生产体系,联合科研力量,角力催化剂市场。
攻伐篇―团结才是力量
研发与生产互为衔接,不可偏废。俗话说,“兄弟同心,其利断金”,技术与生产一旦结合,其效果往往是无往而不利的。
用李国繁的话说,湖南建长在工业应用和推广上、在工程技术经验上极具自身优势,整个团队又具有一种蓬勃向上的朝气,责任心强,爱岗敬业。湖南建长剖析自身优势,联合技术力量,在催化剂产业化方面进行了尝试和探索。他们与石科院、国防科技大学、浙江大学、湖南师范大学等高校、科研院所有着长期的合作关系。
李国繁将这种合作模式用四个字概括为“相辅相成”。
实践证明,这种模式真正将科研出成果、产品出效益落到了实处,其中尤以湖南建长与林民博士的合作最为典型。
李国繁说:“林民博士等研究人员与我们既有合作又有分工,我们侧重于技术转化过程中的工程技术解决方案方面的研究开发。”首先,为如石科院等研究单位搭建技术转化的平台,提供良好的实验设施。在进行生产的同时,还为院所科研人员准备了从实验室小试、到中试放大和工业实验的设施,并不断完善,每年均投入相当规模的资金添置实验设备;其次,对技术成果的判断不以短期是否见效为目的,不追求“短平快”,不搞短期行为,而是注重前瞻性,从实验室基础研究即开始关注,并开展各项合作工作。例如每年均与石科院一起开展大量的技术探索性实验等;再次,是对技术和科研人员高度尊重、高度负责,特别注重对技术的保密。在技术转化中发挥拥有设备、电器、仪表、工艺等专业人员比较齐全的优势,与研究单位一起配合技术成果转化进行工程技术开发工作,加快了技术成果的转化进度。
在管理理念上,明确生产是完成“今天”效益、科研是实现“明天”发展;明确科研工作不仅仅是“花钱”的事,也是“创效益”的最佳方式,因此公司每年优先保障的是科研资金;重视人才队伍的建设和科技人员的激励,立足自身的资源有目的和针对性的培养人才,给专业技术人员提供了成长通道,使其安心科研技术工作。
相关统计显示,我国的科技成果转化率十分低下,而湖南建长与石科院的合作,可以说是科研成果产业化方面的成功典范。
建长石化将这一合作模式的特点总结为:一是互相充分信任,企业相信研究院所技术实力能够帮助企业解决问题,研究院所相信企业能够帮助其将实验室的科研成果转化为产品。在信任的前提下,双方有了坚定的信心,能够克服一切困难险阻;二是优势互补,企业的优势是成果转化中的工程技术能力强,工业生产经验多,研究院所研究工作扎实,两者结合加快了成果转化的速度,也使双方人员在不同领域都增长了知识,更加有利今后的工作;三是双方沟通密切,方式形式多样,使得互相了解对方的需要,有的放矢。
收获篇―合作带来共赢
湖南建长是中石化股份公司催化剂分公司下属的控股子公司,1992年为实现国产新一代连续重整催化剂工业化生产,由石科院和中石化长岭炼化等几家单位出资成立。之后在不断的创新和技术进步中,将钛硅分子筛、择形分子筛、烷基化催化剂、非晶态合金催化剂、异构化催化剂、异构降凝催化剂等等新产品推向市场,企业规模不断地扩大。
经过近20年的发展,通过与石科院紧密合作,湖南建长已经形成科研―生产―市场一体化的催化剂技术创新和市场营销体系,拥有一批国内一流、国际领先水平的产品。其中:“PS系列连续重整催化剂(PS―IV、PS―V、PS―VI、PS―VII)和特种催化材料(RPSA分子筛、ZRP―5系列分子筛、ZHP系列分子筛、β分子筛、HTS分子筛)两个系列新产品,达到了国际先进水平,经专家组评审认定为高新技术产品;2002年公司开发的新产品PS―IV催化剂和HTS分子筛产品通过部委鉴定,分别认定为:“国际领先”和“国际首创”。2001年,SRNA非晶微晶合金加氢催化剂被科技部确定为“2001年国家重点新产品计划”,“非晶微晶合金加氢催化剂生产装置”分别被科技部和湖南省确定为“火炬计划项目”、“湖南省重点火炬计划项目”和“湖南省产业化开发项目”;同时“特种催化材料产业化”项目被湖南省确定为省高新技术产业化引导资金资助项目。公司近年来取得了一系列在国内外有重大影响的科研成果,先后获得过2003年度国家科技进步二等奖、2009年度国家科技进步一等奖、2010年度国家技术发明二等奖、以及中石化科技进步一等奖2项、发明一等奖1项,拥有授权专利10项,其中发明专利2项。
以林民博士的HTS分子筛为例,随着市场对含氧有机化合物的需求日益增多,烃类选择氧化在石油化工中已占有极其重要的地位。传统的氧化体系和氧化工艺过程,存在工艺过程复杂,反应条件苛刻,对环境污染严重等缺陷,限制了含氧有机化合物的生产和应用,催化氧化催化剂的开发是氧化工艺开发的重要核心。
林民博士解决了HTS分子筛工业生产六大核心技术:设计建成了钛硅分子筛水解成胶设备,解决了水解速度匹配难度大和热效应大的问题;开发了低温成胶、高温晶化技术,解决了HTS合成重复性问题;在分子筛生产中首次提出膜分离技术的应用,解决了亚纳米超小颗粒分子筛材料的过滤问题;首次开发出分子筛微波干燥新技术,解决了亚纳米分子筛干燥问题,大幅度提高了生产效率和自动化水平;研究并提出了HTS脱模板剂焙烧新概念,设计建成了相应装置,避免了HTS焙烧过程中的“飞温”问题;优化了二次改性技术,突破了现有钛硅分子筛合成Ti含量上限,保证了稳定性和选择性。
石科院利用独特的合成技术,创造性地开发了具有空心构型钛硅分子筛(HTS分子筛),并实现了工业化生产。产品具有良好的催化氧化性能,同时兼具优异的稳定择形效果,解决了现有钛硅分子筛活性低和制备重复性差的问题。HTS分子筛具有催化氧化活性高、选择性好,性能稳定等特点。在开发这种新颖的空心结构钛硅分子筛过程中,获得了六个中国发明制备专利和一项中国发明产品专利,并获得美国、欧洲和日本的产品发明专利授权。
2001年中石化股份公司巴陵分公司建立了一套采用HTS分子筛的500t/a环己酮氨肟化中试装置,2003年建成了50000t/a环己酮氨肟化工业实验装置。2002年6月,“钛硅分子筛的研制与开发”通过中国石油化工股份公司科学技术鉴定,鉴定意见为:“HTS分子筛可直接作为催化剂用于催化环己酮氨氧化、苯酚羟基化和丙烯环氧化等反应过程,目的产物收率高,选择性好,可使用低浓度双氧水作氧化剂,在温和条件下进行催化氧化,简化了传统氧化工艺过程,可实现清洁生产。该空心结构钛硅分子筛催化剂属国际首创,处于国际先进水平。具有良好的经济效益和社会效益。”项目于2010年获得国家发明二等奖。
2003年1月25t/aHTS分子筛(试验)生产线建成投产,2007年在原有的基础上扩建成50t/aHTS分子筛(工业)生产线。通过近9年的生产,形成了一套先进的工业生产技术。在HTS分子筛的生产中,建长于2004年获得“梭式电加热焙烧炉”实用新型专利(专利号:ZL200420113828.X),2007年获得“一种分子筛催化剂微波干燥处理的方法和装置”发明专利(专利号:2007102000082),2011年申请了“一种分子筛催化剂微波焙烧的方法和装置”发明专利。
HTS分子筛在工业生产中不仅仅要求计量准确、要防物料堵塞,而且要防污染,防止工序之间混杂。通过近6年的生产研究,这些难点都得到了解决,在生产的不同工序过程采用不同材质的工艺设备,确保HTS分子筛制备中不被污染;采用独特的硅、钛水解方法,合理控制水解的进程,实现硅羟基和钛羟基的有效结合,在组成中尽量增加钛的含量,提高分子筛的活性,在对分子筛进行两次改性处理,提高分子筛的活性中心利用率、调整结构、增强稳定性。
钛硅分子筛的发明是烃类选择氧化的重大突破,HTS分子筛的工业制备是钛硅分子筛制备技术的巨大进步。
石科院开发的HTS分子筛制备工艺具有重复性好、性能稳定、制造成本相对较低等优点,与国外同类产品对比,转化率高10%,选择性高11%,寿命高49%,稳定处理量约是其1.7倍,售价只有其60%,综合指标远超过国外同类产品。
此外,新型连续重整催化剂开发与应用彻底解决了进口催化剂“水土不服”的问题,攻克了芳烃重整装置扩能后再生能力受限制的难题,仅从催化剂的芳烃产率、液体收率、氢气产率的增加值来计算,每年就可新增利润上千万元。用国产催化剂替代进口还能大大降低成本。真正将科研出成果,产品出效益落到了实处,成为湖南“十一五”期间依靠科技创新做大做强现代工业的一个缩影。
远望篇―催化技术脊梁
时下,新的催化工艺正在改变传统大规模化工的面貌。
李国繁说,“应该在满足国民经济发展的需求的同时,在节能减排、环境治理等方面下功夫。‘十二五’期间,我们规划做精做强催化材料产业,特别是实现催化氧化反应‘绿色化’的钛硅分子筛……”
“十一五”期间,建长石化已经建设投产“1000t/a连续重整催化剂生产装置”,项目建成后年产销连续重整催化剂有望达1000吨以上,将占领国内连续重整催化剂80%以上的市场,并扩大海外市场的份额;预计每年将新增产值1.54亿元,新增利润2309万元,新增税收762万元。
“十二五”期间建长公司还将建设“200t/a HTS分子筛生产装置”、“100 t/a RBS催化剂生产装置”、“1000t/a化工催化剂生产装置”、“2000t/a重整催化剂载体生产装置”、“500t/a固体超强酸烷基化催化剂装置”等。
“十二五”规划项目投产后,预计能满足相应石油化工领域发展对催化剂的需求,为相应的催化剂使用企业创造良好的效益。如仅中石化系统内的己内酰胺生产厂家改用环己酮肟贝克曼重排工艺后,每年均能节省生产成本上亿元;而苯乙烯生产装置和二甲苯异构化生产装置的投产,均能给生产企业带来可观利润,成为石油化工又好又快发展的“催化剂”。
2007年~2020年,建长公司发展的总体战略是:以稳固炼油化工催化剂为主,重点发展特种催化材料和重整催化剂;做精做强烷基化、异构化、催化氧化、非晶态合金加氢、贝克曼重排等特种催化剂;加速发展甲醇转化、天然气合成油及煤化工等替代石油生产催化剂。争取到2020年左右发展成为世界一流的特种催化材料和特种催化剂的制造商和供应商。实现年产值8亿元,利润约1亿元。
壳牌统一(北京)石油化工有限公司总经理。1987年供职于北京市规划局;1990年,担任北京统益油脂有限公司销售部经理;1993年,参加北京统一石油化工有限公司创建工作,任公司副总经理兼总工程师;1997年正式担任统一油公司总经理。
前瞻观点:
2007年我们要做离消费者最近的品牌,我们的愿景是,做中国车用油的领导品牌。
2006年影响力:
2006年9月22日,壳牌中国控股私有有限公司购买“北京统一石油化工有限公司”和“统一石油化工(咸阳)有限公司”75%的股份。
专注性是最好的品牌
2006年对“统一”来说是个分水岭,因为这一年实现了与壳牌的合资,全面完成国际化进程。我们把这个分水岭看作是“二次腾飞”的新起点,合资之后我们还会延续合资以前保持13年的持续成功。对统一来说,合资之前的13年之所以成功,是因为我们专注,专注性就是最好的品牌。
合资之后我们的第一个愿景就是做车用油的领导品牌,这个信息非常明确。在过去的13年里,我们树立了车用油的专业形象,成为车用油的领导者,无论现在还是将来,我们都会继续强化这种优势,并且要在消费者心目中形成这种印象。车用油就是我们专注性的具体体现。
专注的同时,我们还强调社会责任。在节约能源、节能降耗以及环保方面,取得了长足发展,我们专注并强调行业中最领先的技术和产品。我们率先推出了节省汽油的油,省汽油的概念大家都用,但只有“统一”拥有交通部的认可,交通部给“统一”颁发了中国唯一的节能证书。
专注性是为了更好地服务于消费者,而通过产品与服务,我们拉近了与消费者的距离。我们还率先推出合成油的专属品牌――“合能”,这一新品牌系列产品在投向市场后得到了消费者的广泛认同。
用增值服务诠释第一品牌
说到服务,这么多年来统一油围绕消费者的产品服务在不断加强。例如,我们在中国开设的汽车养护中心最多,而且能提供很好的服务。如果消费者到我们的换油中心可以免费享受21项专项检查,给消费者的汽车做一个诊断,并根据结果给消费者建议。这些增值服务的卖点,给“统一”未来形成的领导品牌做了很好的注解。
其实我们做的所有事情都围绕着“统一”是中国车用油第一品牌的战略来实施的。同时“统一”还得到最多汽车厂商的认可,包括宝马、奔驰、保时捷、大众、沃尔沃、现代、尼桑、上海大众等等。这些都在明白无误地告诉消费者,“统一”是车用油的专家,无论是造车的人还是修车的人都认可“统一”这个牌子。中国百家维修厂还一致推荐“统一”为车用油首选推荐品牌。
为更好地贴近消费者,给消费者提供便捷服务,去年我们启动了“千店计划”。到目前,我们开设油专卖店890家,这样大规模地做专卖店在全国是非常少见的。我们的计划是汽车油、摩托车油大概做2000家,工程机械油大概做200~300家。
为了实现这个目标,我们的行动是立体化的。现在我们正在制作全新的广告,打造合资之后的“新统一”形象。从高空广告到平面广告再到专卖店,从经销商的活动到媒体的配合,一个整合立体的方案会告诉大家“新统一”的形象。当然,主题还是紧扣我们是车用油领导品牌这一主题。
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