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首页 > 化工论文 > > 化工行业 绿色变身
化工行业 绿色变身
>2023-11-14 09:00:00

骷髅下一个红色叉子―这是高危物品最为醒目与代表性的标志,化工行业就曾被贴上了这样的印记。“高危”二字不仅仅意味着是对个体生命的伤害,更体现了事故发生后对整个人类生存环境的威胁,“毒害”以分子扩散的形式顷刻间可吞噬农田、河流抑或海洋。化工行业如何为自己与环境与生命间修建绿色屏障迫在眉睫,而在这其中,IT技术又发挥着不可小觑的作用。


巨大的钢架凌乱地伸向天空,有如残臂。瓦砾碎石之间,浓烟四起,这就是广西宜州8?26爆炸事故的现场。所幸附近的几十米高的乙炔库和储量逾千吨的酒精库未被引爆,使厂区其余地方得以保存。
三年前, “11?13”爆炸事故以及由此引发的松花江水污染事件震惊全国。之后,化工行业大大小小的安全事件不绝于耳,危险潜伏四周。
当绿色浪潮席卷世界时,作为国民经济支柱的化工行业也正在努力寻求绿色变身。

“绿色化工”在哪里?

“化工行业的污染有两部分: 产品本身与事故影响。”中国化工信息中心副主任李中一语道破化工行业的“老大难”。
化工行业本身具有其特殊性,化工产品是在进行化学反应后打破分子结构而形成的非天然物质。既然是非天然,那其中的污染和危害性绝对不可避免。
李中认为,在工艺流程中产生的废水废气也应归在化学品本身。据国家环境保护部公布的废气、废水污染源国家重点监控企业,其中石油和化工企业分别有482家和803家,占13.4%和25.8%。
记者了解到,石化协会配合国家标准委员会组织制定了合成氨、烧碱、电石、黄磷4个高耗能产品的能耗限额国家标准。从2008年6月起已在氮肥、纯碱、烧碱、电石、黄磷等高排放行业淘汰了一大批污染严重的企业。“‘关停企业’的强制做法能够起到杀一儆百的效果。若要长效,最终需要依靠技术的革新,从根源上治疗。”李中告诉记者,“要节能减排,科技要挑起担子。”
而化工行业的安全更多是与生产运行操作,流程控制有关,与产品本身相比、事故是最可消减的。“在存储、加工、运输、生产过程中由于各种事故造成了无意或偶发性的泄漏,以至环境污染。”李中说,“如果能有有效的预警措施或者监控系统,各种悲剧便不会发生。”
李中相信解决问题的关键是怎么样把事故减少,“对于事故的分析,通过信息化手段,积累大量的数据库,从而进行数据资料比对; 通过建模的方法,形成多元数据分析; 建立预警系统,一旦某地方发生变化,将会自动采取措施进行优化,无论 MES或是PCL都是在通过信息化的手段进行优化。”
除了加强信息系统控制机器是着力点外,人工的操作是另一支点。李中通过电脑向记者演示了化工行业仿真培训系统(OTS): 在虚拟的工厂内,一氯气灌出现泄露,工作人员通过鼠标控制,按照程序设置一步步解决突发事故,最后通过电脑评分,这样寓教于乐的形式在化工企业里相当普遍,大大提高了员工应对突发事件的能力。

挖掘安全通道

不难看出,与其他行业相比,化工行业的节能减排更讲究系统性,不能局限在某一个环节上,而是有赖于整个流程中的环环相扣,让安全与节能相辅相成。在这一工程背后,信息化的身影随处可见。“虽然现在还是辅助作用,但却功不可没。”李中说。
中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司(以下简称“镇海炼化”)是中国石化旗下的骨干企业。目前,镇海炼化拥有2000万吨/年原油综合加工能力、60万吨/年尿素、100万吨/年芳烃、20万吨/年聚丙烯生产能力,4500万吨/年吞吐能力的深水海运码头,以及超过280万立方米的储存能力,是中国最大的原油加工基地、进口原油加工基地、含硫原油加工基地、成品油出口基地和重要的原油集散基地。国际著名的所罗门咨询公司绩效评估报告显示,镇海炼化竞争能力居亚太地区72个炼厂第一组群。据美国《油气杂志》统计,镇海炼化2007年炼油能力居世界炼厂第18位。
镇海炼化有一套强大而完备的“一二三”信息化构架―一个数据平台: 实时数据库; 两个网络: 过程控制网和管理信息网; 三个层次: 生产操作控制层(PCS)、生产运行管理层(MES)、生产经营管理层(ERP)。
镇海炼化的MES系统包括了生产计划优化软件(PIMS和PPIMS)、生产调度管理系统(ORION)、实验室信息管理系统(LIMS)、炼厂罐区管理系统、油品移动管理系统(ATOMS)、MIS生产信息管理系统、应用数据调理软件(ADVISOR)。
除此之外,工作人员告诉记者,镇海炼化正在筹建设备管理系统二期、ASPEN ONE、设计量管理系统、瓦斯平衡和调度优化等信息化项目。
据了解,原油品种繁多、处理量大(镇海炼化实际加工时量达到1950万吨/年)、后处理流程长是镇海炼化长久的困扰。实际处理的原油性质变化,对整个炼厂的稳定、优化生产影响很大。相关工作人员介绍,正是基于这一问题,通过原油管道调和优化的ASPEN ONE项目正在积极建设中,计划将从码头直接输送原油到常减压装置,使装置生产平稳,减少事故发生。未来,另外的ASPEN OM将会成为镇海炼化的主要信息系统,生产、经营、管理通过一个平台集中展示,挖掘信息以达到效益最大化。
随着油价高涨,各阶层对环境日益重视,加油站油气回收技术已经受到广泛重视。加油站的油气泄漏主要出现在卸油过程、加油过程和其他情况下,例如温度变化产生的地下油罐呼吸或溅油、汽油工艺系统泄漏。油气回收系统的作用是将加油站在卸油、储油和加油过程中产生的油气,通过密闭收集、储存和送入油罐汽车的罐内,运送到储油库集中回收变成汽油。
中国石油销售分公司成都104油库为保障油库安全,在油气回收装置上频频出招。104油库采用小鹤管进行铁路、公路装卸成品油作业,在进行铁路、公路装卸工作时,槽车管内原有油气及装车过程中的油气极易挥发,不仅造成环境污染同时存在巨大的安全隐患。因此在油气回收装置上,104油库决定以PLC控制器作为系统监测。通过计算机对现场控制设备的运行状态、运行参数自动控制,并根据状态及参数实现装置的自动启停和运行监测,实现多种连锁保护,保证系统安全运行。

抓住节能关键

其实,对于“绿色化工”来说,废水废气的处理是任何一个化工企业都不可避免的问题,治理的成败在于是否抓住节能减排的关键。
据李中介绍,过去化工行业产生的废水、废气、废物三种污染物,要经过三次回收,而每一次回收都用新鲜水,造成巨大的浪费。
近年来,化工行业广泛采用夹点技术破解“废水废气”的难题。据李中介绍,自1994年“废水最小化”理论出现,提出了直接计算最小新鲜水用量的目标值方法后,夹点技术日趋成熟并在20世纪末风靡制造业。
以夹点技术为核心建立的质量交换网络通过数学建模与计算机控制,发展到氢夹点、水夹点、热夹点以及性质夹点。
通过最佳的新鲜水补充、废水再生、再循环和再利用流程达到清洁水耗量最少,污水排放最少是水夹点技术的目标。“夹点技术应用于废水综合过程可以大大减少新鲜水的用量,这是一种基于热力学分析的过程集成技术。夹点是指传热或传质中的最小推动力处,也就是限制进一步热交换或质交换的热力学瓶颈。”
将水夹点技术应用到一般化工厂、炼油厂和聚合工厂,分别节省新鲜水用量30%、30%和60%,同时还显著地减少了污水排放量。
据了解,大庆石化在采用水夹点技术后,吨氨耗水量由12.2吨水/吨NH3降低到10.5吨水/吨NH3,即吨氨耗水量节省1.7 吨水/吨NH3(按2003年1~8月计),节水率约13.9%。2002年氨产量为35.3431万吨/年,照此计算每年该改造部分节水为60.1万吨; 若水的价格按1.2元/吨,则每年节省新水费用约72万元。若考虑治理费用,按大庆污水处理费用为3元/吨计算,则减排节省操作费约为180.3万元/年。两项共计经济效益为 252.3万元/年

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