1.2 过程关键装置风险评估技术
        石油化工过程安全稳定运行与安全保障技术、设备完整性保障技术密切相关。一些重要关键装置的平稳运行是确保安全生产的根本。风险是衡量危险性的指标，是某一有害事故发生的可能性与事故后果的组合。而风险评估是以将事故率和损失程度减少到最低为目的，采用科学的分析方法来确认装置或生产系统存在的危险性，并根据形成事故的风险大小，提出相应的安全措施。风险评价技术是伴随着系统安全工程的发展而发展起来的独立的系统安全工程学科。各种系统安全工程方法形成了安全评价的各个流派，如危险指数法、英国蒙德公司方法、日本冈山县方法等。
        石油化工的大部分装置都处于长期连续运行状态，为此对装置长周期安全运行的安全评估显得尤为重要。运行装置所面临的风险主要是装置在事故状态下发生爆炸、着火、泄漏、中毒及其设备损坏等。[2]总体来看，针对生产过程长周期的风险评估主要分析装置的固有风险，即不考虑人为的操作失误，因此研究的对象是装备，风险的表述用事故的损失和事故失效概率来表示。而事故的损失可用造成的经济损失来度量，事故的概率可用设备的故障率来表示。目前确定设备失效率的方法用的最多的是基于风险的检测(risk based inspection，RBI)方法。RBI追求系统安全性与经济性统一，对系统中固有的或潜在的危险的可能性与后果进行科学分析，给出风险排序，找出薄弱环节，以确保安全和减少运行费用，从而优化检验策略。石化装置风险评估技术包括：设计阶段(HAZOP、PHA)、施工阶段(SCL、LEC)、开车阶段、运行阶段、工艺变更等各个阶段的风险评估。[3]近年来，国内外风险技术评估的应用主要集中在压力容器安全性、工艺管线泄漏、HAZOP、石化安全技术与环境风险评估等方面。此外，石油化工过程系统自愈调控技术也是保障石油化工安全运行的一个保障，故障白愈技术可为安全监控提供新的超前预防、消患治本的科学手段，并为研制具有自愈功能的新一代装备和装置，实现节约型流程制造提供关键技术。
        1.3 化工过程柔性设计
        化工过程常遇到不确定参数的影响，不确定参数包括进料质量、产品要求、进料量、环境温度、传热系数、反应速率常数和设备物理性质等随着时间推移而变化。此变化要求化工过程系统具有一定的柔性，即化工过程系统不仅能适应于特定的正常操作状态，也适应于一定范围的变化(即不确定参数的可能变化区域)情况。化工系统进行柔性分析，首先将化工过程系统由操作单元尺寸有关的设计向量d、调节控制变量的向量集z、过程系统的状态变量x以及不确定参数p等进行描述；从而将柔性分析问题转化成最大最小的优化问题进行处理。化工过程系统设计阶段已有的柔性分析研究成果成功地解决了两个方面的内容：①给定设计变量，分析在不确定参数的变化范围内是否存在可行区，这方面的内容称做可行性问题或者是柔性检验问题；②在给定设计变量的条件下，确定系统能承受不确定参数的最大变化范围。对于这类问题，国外不少研究者提出不同的求解方法。Swaney等应用分枝界定策略成功解决了凸性系统的柔性分析问题。
        此外，Pistikopoulos等将柔性分析应用于化工过程的改造，研究表明对于固定柔性指数的过程设计，可有效地降低系统的成本；对柔性不够的系统，可成功地提高其柔性。化工运行过程的调节量的调节作用，往往会改变不确定参数带来的影响，也会影响系统的柔性。为此，文献将柔性分析与可控性分析相结合的思想应用于化工设计中；通过研究表明，通过柔性与可控性的理论相结合的方法应用于化工过程的合成与设计，产生的系统将既具有较好的柔性，同时还将展示很好的动态性能。Dimitriadis等采用正交配置的方法对描述动态系统的微分方程进行处理，得到动态系统的柔性分析方法。本文作者利用化工系统动态柔性分析的结果，得出过程运行状态是否安全的一种判别方法，并将该方法应用于问歇反应过程。[4]
        1.4 化工过程的本质安全技术
        本质安全(inherent safety)的概念首先由Kletz提出。消除事故的最佳方法不是依靠附加的安全设施，而是通过在设计中消除危险或降低危险程度以取代这些安全装置，从而降低事故发生的可能性和严重性。陈丙珍强调本质安全设计是从保障化工过程安全的源头，为此需要在设计中消除与过程系统有关危害的隐患。Sanders唧]利用历史上的事故案例分析证明了化工过程设计中考虑本质安全的重要性。此后，本质安全的思想在化工过程设计中产生较大的影响，文献阐述了化工过程本质安全设计的基本策略，从危害物质最小(minimize)、低危害的物质取代高危害物质的替代化(substitute)、反应温和化(moderate)以及过程工艺从简化(simplify)4个方面推进。本质安全设计问题的实行需要从化工过程的概念设计开始入手，结合化工过程全生命周期的思想引，利用已有的经验，使得化工生产更加和谐、环保以及节能。对于已经存在的过程系统，对其实行本质安全设计的难度较大，耗费的资金量大，Hendershot等已将本质安全设计技术推展到已有装置进行改造。在过去的20多年中，本质安全设计的方法与理论得到了较大的发展，Hendershot等进行了全面的总结和回顾。[5]
            为评价化工过程本质安全，对本质安全的工艺过程有一个量化的认识，不少的研究者提出了不同的指标。如Gupta等提出采用一种图解的方法对化工过程的本质安全进行测量的方法；文献利用模糊逻辑的思想建立一种本质安全指数，采用规则进行描述，并用化学物质的储罐为案例验证该指数的有效性；Khan等提出12SI的本质安全评估指数。为更好地利用本质安全评估指数，文献对本质安全设计中可用的指数作了全面的评价。[6]
        2. 石化及化工过程安全生产关键技术展望
        现有石化及化工过程安全技术已经取得了较大的进展，随着资源紧缺、环境恶化等状况，对石油化工过程的安全生产与事故预防等关键技术的要求也越来越高。根据目前的现状，结合国内外技术研究的发展，安全生产和事故预测预防技术的发展趋势可能有以下几个方面。
        2.1 过程监测与故障诊断
        过程监测与故障诊断技术将由简单和单一监测诊断向精密和综合检测诊断方向发展。未来几年内监测诊断在指明或预报系统和设备的状态信息的基础上，准确定位故障的性质、原因及发展趋势，并采取消除故障的相应措施，提供消除故障的决策。诊断技术向模块化、高灵活性、非线性系统、高智能化发展。[7]开发同一功能适用于多种工艺故障监测与诊断的通用模块将是近几年可以实现的。故障预警方法的研究成果将应用于工业过程，对于某些特定的缓变型故障提前预警具有重大意义。过程历史数据的累积对于生产过程来说非常重要，采用新的数学理论将数据转化为知识，能解决专家系统知识获取的瓶颈问题，更加有效地发挥历史数据所蕴含宝贵知识的作用，这将会是该领域研究的一个重要发展方向。
        2.2 本质安全与柔性分析相结合的化工过程设计
        化工过程装置设计伊始，就必须充分考虑系统柔性的问题，对生产操作过程中发生的波动有足够的认识。利用系统的本质安全性思想、结合柔性分析理论，从而来指导化工过程设计，将大大增强化工过程的安全性。此外，化工过程设计阶段需考虑系统运行时的控制作用，从而需从系统的动态柔性分析入手，使得已存在的化工系统与新设计的系统运行更加安全、经济。为此，化工系统的动态柔性分析将是化工运行安全的一个前沿课题，动态柔性分析与本质安全设计相结合的方法将可能成为化工运行安全研究领域的一个重大分支。
        2.3 灾害事故仿真培训系统
        石油化工过程的安全生产离不开工艺的本质安全设计、运行过程的监测与故障诊断、关键设备的风险评估与自愈调控技术以及先进传感器技术的应用，然而主导整个过程的具有专业技能的人才输送也是非常重要的环节。[8]为此，开发灾害事故仿真培训系统将是一个重要的领域。工业过程海量历史数据的挖掘产生的知识对过程的操作运行具有非常重要的指导意义。结合工厂现有专家的经验以及现有的计算机技术，预计不久的将来，石油化工行业关键装置仿真培训系统的应用将得以实现，为石油化工行业安全运行培养更多具有专业技能的人才。
        参考文献
        [1] Venkatasubramanian V，Rengaswamy R，Yin K，et a1．A review of process fault detection and diagnosis(Part I)：Quantitative model-based methods[J],Computers and Chemical Engineering，2003(27)：293-311．
        [2] 中国石油化工集团公司印发《安全生产禁令(试行) 》,安全、健康和环境,2007,7(8)
        [3] 钱宇.石油化工行业安全生产分析[J],当代化工,2007,36(2)
        [4] Hendershot D C．An overview of inherently safer design[J],Process Safety Progress,2006,25(2)：98-107．
        [5] 周华，李秀喜，钱宇．过程系统运行安全性的动态柔性分析[J],计算机与应用化学，2007，24(10)：1307-1310．
        [6] 何华刚，裴先明．化工安全评价探讨[J],安全与环境工程，2003，10(1)：56-59．
        [7] 高金吉.工程安全科学与自愈调控技术[C],全国石油化工生产安全与控制学术交流会，北京，2006．
        [8] 陈丽珍.石化企业开展"我要安全"主题活动的几点思考[J],石油化工管理干部学院学报,2009,11(3)