(14)-动态模拟化工过程安全

化工过程动态模拟12023/12/297:21化工过程安全22023/12/297:21化工过程安全动态模拟实例动态模拟的定义动态模拟在化工安全中的应用动态模拟的实施动态模拟发展趋势化工过程动态模拟2023/12/297:21化工过程安全3一、化工安全实例案例2007年10月22日下午,丙烯闪蒸槽(V2402)东侧进口管路法兰泄露，施工人员没有采用正确的处理方法。最终,在法兰口处发生爆燃。事故原因2023/12/297:21化工过程安全41、直接原因施工单位十公司违章动火作业，持二级动火证进行一级动火作业，在动火作业前未按规定申请进行动火取样分析就盲目动火施工；本作为动火人的宿×没有动火作业，而是由监火人董××实施动火，动火负责人汪×没有及时制止违章行为，这是造成此次事故的直接原因。2、重要原因丙烯闪蒸槽（V2402）与火炬放空管道未进行可靠的系统隔离，安全阀的根部阀门未关严造成可燃气体泄漏是造成此次事故的重要原因。3、间接原因施工单位十公司未严格执行《动火安全作业证》审批程序；合成车间在《动火安全作业证》审批过程中把关不严，车间主任在没有分析数据的动火证上签字，当班班长没有在动火证上验票签字，车间未派专人到现场进行监火，监管不力，这是此次事故的间接原因。一、化工安全实例52023/12/297:21化工过程安全闪蒸分离过程动态模拟该简单过程的控制方案如下：1）控制阀V1控制进料流率；2）控制阀V2控制罐的液位；3）控制阀V3控制罐的压力。案例分析员工没有发现气体从法兰口冒出，若能通过动态模拟及时发现进料流量及压力变化，可减少此类事故的发生。2023/12/297:21化工过程安全6一、化工安全实例右图中给出了汽相流率V、液相流率L液位和压力P随时间的变化。若过程处于稳态，所有变量保持恒定。若存在某些变化，则该闪蒸分离过程动态变化。2023/12/297:21化工过程安全7过程系统的动态模拟主要针对动态的系统（过程状态变量随时间的变化而变化）进行物料衡算和能量衡算，研究系统动态特性，又称为动态仿真或非稳态仿真。二、化工动态模拟的定义动态模拟的定义82023/12/297:21化工过程安全二、化工动态模拟的定义稳态模拟动态模拟时态稳态动态数学模型主要是代数方程组；物料平衡用代数方程描述；能量平衡用代数方程描述。同时有微分方程和代数方程；物料平衡用微分方程描述；能量平衡用微分方程描述。热力学方法严格的热力学方法严格的热力学方法或简化热力学计算水力学无水力学限制有水力学限制控制无控制系统必需设置控制系统管路可不考虑必需考虑管路配置动态模拟和稳态模拟的主要区别2023/12/297:21化工过程安全9三、动态模拟在化工安全中的应用开停车是装置操作极其重要的环节，这是因为有大量的设备需要开始投入使用或停用，且有大量的物料需要处理。任何疏忽或处理不当都极易产生各种各样的事故，从而导致严重的经济损失或人员的伤亡。动态模拟可以从理论上探讨、分析开停车过程的特性，从而制定合理的开停车方案，有利于开停车过程的安全实施。（1）开停车方案制定与验证：2023/12/297:21化工过程安全10基于过程仿真系统，工程技术人员可在计算机上研究各种复杂的控制方案，观察过程系统的动态行为，整定出最佳控制参数，从而确定合适的复杂控制方案。经仿成熟之后可逐步转入现场实施，可先从常规控制逐步过渡到先进控制，最终在条件成熟时可着手开发更高水平的CIMS控制。三、动态模拟在化工安全中的应用（2）复杂控制方案制定与验证2023/12/297:21化工过程安全11过程操作不当或设备缺陷等可导致灾难性事故，为减少事故造成的损失，需要制定合理的事故处理方案。由于过程仿真模型具有预测性，可以仿真各种事故状态以及事故源扩散影响所造成的损失，因此可在计算机上研究确定事故发生后的各种紧急应对措施，使损失减到最小程度，为及时准确地指挥抢险提供科学依据。三、动态模拟在化工安全中的应用（3）事故处理方案制定与验证122023/12/297:21化工过程安全四、化工动态模拟的实施1)过程说明及稳态模拟液体经阀V1减压后进入闪蒸罐，闪蒸罐操作压力500kPa绝热闪蒸，闪蒸后的气体通过阀VLV-102流出，闪蒸后的液体通过泵和阀VLV-101流出。进料物料摩尔组为：乙烷10％，丙烷20%，异丁烷30%，正丁烷40%70℃5000kPa500kPa2.13m32023/12/297:21化工过程安全13四、化工动态模拟的实施2)管路设置对稳态模拟而言，并不需要设置控制阀，而进行动态模拟是必需的。在进行动态模拟前进行管路的正确设置是良好习惯，否则，HYSYS的“Dynzmicassistant”（动态助手）由稳态向动态转换时会出现警告。V1设计压降为1500kPaV1设计压降为200kPaV1设计压降为200kPa2023/12/297:21化工过程安全14四、化工动态模拟的实施在控制阀数据和开度确定后，双击阀图标进入“Dynamics”（动态）页，可以对其进行设置，如图所示2023/12/297:21化工过程安全153)闪蒸罐尺寸设置四、化工动态模拟的实施2023/12/297:21化工过程安全164)由稳态模拟向动态模拟转换当稳态模拟完成、管路设置完毕，我们可以单击“Dynamics”按钮切换到动态模式。为避免这一初始化问题，在切换到动态模拟前，最好保存到相应的文件。四、化工动态模拟的实施2023/12/297:21化工过程安全175)控制方案与控制器设置该简单过程的控制方案如下：3）控制阀V3控制罐的压力。2）控制阀V2控制罐的液位；1）控制阀V1控制进料流率；四、化工动态模拟的实施2023/12/297:21化工过程安全186)记录仪设置“Tools”（工具）菜单和“DataBook”菜单插入所有需要记录的变量选择要在条型图上记录的变量四、化工动态模拟的实施2023/12/297:21化工过程安全19四、化工动态模拟的实施7)进行动态模拟在完成以上工作后，可以启动积分器进行动态模拟了。点击HYSYS软件工具条上的绿色按钮即可启动积分器。点击“Simulation”（模拟）菜单，选择“Integrator”（积分器）后，出现如右图所示窗口。202023/12/297:21化工过程安全五、化工动态模拟的发展趋势可模拟物系范围不断扩大开发更严格、准确的过程动态模型动态模拟与稳态模拟真正融为一体基于网络的动态模拟发展趋势2023/12/297:21化工过程安全21参考书目田文德，张军，

化工安全分析中的过程故障诊断.冶金工业出版社,2008孙兰义，

过程模拟实训：AspenHYSYS教程.中国石化出版社,2015王晓红，王英龙，化工过