绿氢产业链安全风险与防控技术研究进展

发展大规模绿氢产业是推动我国能源结构转型和实现“双碳”目标的战略选择。利用可再生能源制备绿氢,将规模性替代化石能源制氢,有效降低能源生产消费过程碳排放,支撑构筑新型能源体系。绿氢产业链主要包括上游绿氢制取、中游绿氢储运和下游绿氢应用。通过分析绿氢制取、储存、运输及应用过程的技术发展现状,总结了绿氢生产各环节存在的安全风险;并基于系统安全及保护层安全防护理念,从技术、标准、政策法规、创新平台等方面提出了相应的风险防控建议,为筑牢大规模绿氢利用安全基础,保障绿氢产业安全高质量发展提供参考思路。

实验室危险分级管控及安全水平评估研究

近年高校和科研院所实验室安全事故频发,实验室安全管理形势严峻,但缺少实验室安全管理和技术措施是否满足风险管控要求的有效评估方法。通过基于固有危险源的实验室危险分级方法,针对不同危险级别的实验室,策划对应的管理要求、技术措施、人员培训和检查频次要求。为减少人员对于实验室安全水平评估的主观性,综合管理要素评估和安全技术保护措施评估,利用量化评估的方法来定量评估实验室风险管控的有效性。

基于改进CMB的石化企业VOCs源解析技术研究

石化企业是挥发性有机物(VOCs)的重点排放源,研究适用于石化企业复杂环境的VOCs源解析技术对开展针对性的污染治理具有重要意义。研究开发了基于特征组分的加权CMB改进算法,通过识别偏差平方和贡献度最大的若干特征组分并增加权重系数,实现源解析误差的有效控制,为证明算法效果,设计开展了模拟数据验证与企业现场溯源实验。结果表明:加权CMB改进算法具有更好的误差抑制效果,较常规CMB模型,贡献度解析结果的相对误差降低率达67.2%。

石化企业气体泄漏红外成像检测技术实验研究与分析

针对石化企业气体泄漏红外成像检测技术应用问题,对常见气体甲烷、乙烯等开展实验研究,系统性地研究了气体红外吸收特性、气体浓度、背景温度、探测器灵敏度影响因素并分析了气体红外热成像技术与红外光谱成像技术特点。在实验研究分析的基础上,对企业提出使用建议,为石化企业应用气体泄漏红外成像检测技术提供技术参考。

风险容忍度对员工不安全行为的影响研究

为识别不安全状态下风险容忍度关键影响因素,降低不安全行为发生概率,研究建立风险容忍度影响因素综合评价指标体系,采用李克特量表设计调查问卷并开展相关性统计分析,在此基础上构建多变量交互作用分析的结构方程模型,识别关键指标并挖掘指标体系中决策层与风险容忍度的关联关系。结果显示:员工心理和工作性质与风险容忍度相关性显著,对不安全行为发生概率影响较大;生理因素、心理状态、工作性质、安全文化和外部环境与风险容忍度正向关联,关键决策层指标分别为员工体力、员工情绪、工作强度、作业过程监督和行业标准;个人安全素质和安全资源与风险容忍度负向关联,关键决策层指标分别为安全技能水平和现场防护措施。

CCUS工程中二氧化碳输送管道的HALOPA分析研究

由于CO_(2)长距离大规模运输技术刚起步,存在诸如泄漏风险等的挑战。应用复合式风险评估分析方法(HALOPA),采用“HAZOP+LOPA+HSE风险矩阵”的形式,对CCUS项目中CO_(2)输送管道的风险进行辨识与评估,对可能的事故场景与后果进行等级定级,根据分析定级结果,针对性地提出了可以降低现有风险等级的防范措施。结果表明:CO_(2)输送管道最主要的风险集中在管线泄漏,未来需重点关注增压泵出口温度、压力以及换热器管程出口温度等指标。

基于模糊推理的油气储罐安全生产风险预警技术研究

针对油气储罐安全生产风险高及量化表征难、预警及时性难以保证、历史数据难以得到有效利用的问题,构建了一种基于改进EWMA的关键运行参数波动率和历史报警率计算方法,提出了基于模糊推理方法的油气储罐安全生产风险预警技术,有效提升了油气储罐安全风险预警的科学性、及时性和准确性。实验表明,提出的油气储罐安全生产风险预警技术能够将各关键运行参数实时监测数据及历史数据进行融合利用,并对风险进行合理量化及超前预警。

面向石化厂区安全风险防控的异常场景图像识别技术研究

针对石化厂区安全风险防控的需求,提出了一种基于卷积神经网络的单分类图像识别算法。为了构建识别模型,首先创建了一个带标签的厂区火灾、烟雾图像数据集用于模型的训练。其次,通过特征提取及分类器模块,实现了对视频监控异常场景的识别。此外,设计了一种全新的损失函数,以增强异常场景识别能力。该算法采用端到端的网络架构,解决了传统目标检测方法的结构臃肿、计算复杂等问题,减少了模型的复杂程度,弥补了现有视频监控资源利用场景的不足,进一步提高了厂区风险识别能力。实验结果表明,所提出的单分类视频监控图像识别算法在准确率等方面优于现有算法。

CO_(2)-环氧丙烷合成碳酸丙烯酯:氢键供体效应研究

“双碳”背景下,CO_(2)的综合利用迎来了挑战与机遇,将CO_(2)转化为高附加值化学品对于节能减排和碳循环利用具有重要意义。其中,将CO_(2)与环氧化合物经过环加成反应转化为环状碳酸酯是碳资源循环利用的重要方式之一。研究了环氧丙烷(PO)在以四丁基溴化铵(TBABr)为催化剂的均相体系中氢键供体效应对环加成反应的影响,探究了不同碳数醇类以及酚类极性对反应的影响。研究发现,在温和条件(100℃、2 h、1.5 MPa)下,以邻苯二酚为氢键供体时,PO的转化率可以达到99.8%,碳酸丙烯酯(PC)选择性可以达到99.51%,性能远远高于无氢键供体体系。此外,通过建立线性溶剂化能关系式以及Kamlet-Taft表达式,定量描述了氢键供体(醇类、酚类)极性参数对反应性能的影响,阐明了氢键供体对提高CO_(2)-PO环加成反应效率的影响。

硝酸铵溶液的爆炸危险性及储运安全条件研究

为确定硝酸铵溶液的爆炸危险性及温度、浓度等储运安全条件,采用克南试验、绝热量热试验、联合国隔板试验及析晶特性试验等研究了热分解和殉爆两种情况下硝酸铵溶液的爆炸危险性及安全控制条件。结果表明:140℃时,硝酸铵溶液含水质量分数小于4%,为爆炸物;含水质量分数为4%10%时,则具有爆炸性;含水质量分数大于10%时,不具有爆炸性。硝酸铵质量分数为90%以上时,硝酸铵溶液的起始放热温度在210230℃范围内,T D24最低为151℃。110140℃区间内,高温硝酸铵溶液的冲击波感度与溶液析晶状态有关,大量析晶会发生殉爆。因此,硝酸铵溶液中硝酸铵的质量分数应控制在93%以内;温度上限应控制在140℃以内;温度控制下限应根据硝酸铵溶液的析晶温度确定。

土壤微塑料污染及微生物降解研究进展

微塑料已成为国家重点关注新污染物,但目前仍缺乏防范其环境风险的有效技术手段。本文综述了微塑料的土壤污染危害、微塑料与其他污染物的主要耦合机制,以及聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯4类微塑料的土壤微生物降解研究进展,提出石油石化企业防范微塑料环境风险应重点关注的3个方面,即行业微塑料污染特征、微塑料-有机物相互作用机制和微生物降解微塑料技术。

横向滑坡作用下埋地管道参数敏感性研究

为研究横向滑坡作用下管道的参数敏感性,通过有限元模拟研究了不同滑坡、管道和土体参数下管道位移和轴向应变的变化特征。研究结果表明:管道力学响应随着滑坡位移和倾角的增大而显著增大,尤其是滑坡倾角大于40°时;埋地管道横向滑坡中受影响的管道长度和位移随滑坡宽度的增大而增大,但当滑坡宽度大于20 m后,管道轴向应变在滑坡区明显减小,管道危险性显著降低;管径、壁厚、管材与埋地管道力学响应呈负相关,内压、埋深、土体弹性模量、黏聚力与埋地管道力学响应呈正相关。研究探明了横向滑坡灾害下埋地管道的参数敏感性,对于保障横向滑坡下的埋地管道安全具有重要意义。

基于信息安全与功能安全融合的安全控制系统设计方案研究

随着工业控制系统网络走向开放性,亟需推出信息安全与功能安全“两安”融合一体化技术方案。针对信息安全措施与原有的功能安全措施可能产生矛盾和冲突的问题,以SIL3安全控制系统为例,首先确定功能安全措施,通过定义系统边界识别出系统的威胁与脆弱性,得到信息安全防护措施,最后综合分析两种措施的可同时实现性,提出基于“两安”融合技术的控制系统设计方案。该方案以系统功能安全的可用性为目标和约束,通过考虑信息安全实现迭代优化设计,实现工业系统的“两安”融合。

石化企业有毒有害气体环境预警体系建设研究

结合石化企业的实际情况和国内化工园区大气风险预警体系建设经验,从体系设计思路、风险预警因子、分级预警策略、扩散与溯源模型4方面对有毒有害气体环境预警体系建设进行探讨,为石化企业开展有毒有害气体环境预警工作提供借鉴。

基于环己酮路线制备ε-己内酯工艺研究进展及工艺安全分析

为进一步推进ε-己内酯合成工业化进程,针对环己酮氧化制备ε-己内酯工艺路线存在的副产物多、燃爆风险高、催化剂稳定性差等问题,系统综述了国内外以环己酮为原料制备ε-己内酯工艺路线的研究进展,并分别阐述了过氧酸氧化法、双氧水氧化法、氧气氧化法及生物氧化法在该工艺应用的优势及存在问题。结果表明,过氧酸氧化法是当前工业化大规模生产ε-己内酯的方法,但该法存在副产有机酸及燃爆风险;从原子经济性角度考量,过氧化氢及氧气替代过氧酸作为氧化剂是绿色化工的发展方向;研发高效稳定的催化剂,弥补过氧化氢和氧气氧化能力弱的缺限,是双氧水氧化法及氧气氧化法能否工业化生产的关键,也是ε-己内酯合成领域未来的重要研究方向。

基于场景频率的石化装置气体探测覆盖率评估

为解决现有评估方法未能定量分析泄漏场景发生频率在石化过程模块中的分布不均匀性,提出1种基于场景频率的石化装置气体探测覆盖率评估方法,包括典型泄漏场景库构建、基于计算流体动力学(CFD)的气体泄漏扩散行为仿真以及基于场景频率的探测覆盖率计算3个步骤;提出1种定量筛选方法以选择更具代表性的高频泄漏场景,在表征装置泄漏场景特点的同时节约计算资源。研究结果表明:通过引入泄漏场景频率对覆盖率评估计算公式进行升级,案例分析结果显示该计算方法能够更加真实准确地对气体探测系统有效性进行评估。研究结果可提高石化装置气体探测覆盖率评估工作的效率及准确性。

埋地天然气管道泄漏振动信号传播特性研究

埋地天然气管道泄漏引起的气流会推动周边土壤产生振动。通过测量加速度可对振动信号在土壤中的衰减进行测量,从而判断有无泄漏。通过模拟埋地管道气体泄漏,使用加速度传感器测量泄漏孔径2、4、6 mm,泄漏压力1.5、2.5、3.5 MPa工况下的加速度信号,分析了不同泄漏压力条件下的加速度信号在不同土壤介质的传播特性。结合ABAQUS软件对不同土壤介质的加速度衰减规律进行了仿真。研究结果表明,峰值加速度信号在土壤中呈指数衰减特性,试验结果与仿真结果符合较好。研究结果可指导埋地天然气管道泄漏监测传感器的选型敷设和天然气管道的施工,防止事故的发生。

开关型微乳液研究及其在危废处理中的应用进展

总结了CO_(2)响应型、温度响应型和氧化还原响应型微乳液的开关机理,介绍了开关型微乳液体系构建方面的研究进展,探讨了开关微乳液在含油危废油-固分离和金属离子萃取等危废处理领域的应用,讨论了当前开关型微乳液存在的问题并展望了其发展前景。

烷基化工艺泄漏油气混合物气液分离及回收特性的实验研究

烷基化工艺为重点监管危险工艺,其泄漏后的危险物料极易引发火灾、爆炸等二次事故。对泄漏的气、液多相态混合物料进行分离、回收对于降低事故危险,预防事故升级具有重要意义。设计了新型的套筒式气液分离器,并研究了不同物性的浅液层和纯液体泄漏物在不同风机频率、充液高度下的回收量、分离效率,还对气液分离关键组件进行性能分析和优化。结果表明,浅液层与纯液体泄漏回收量随黏度的增加而下降,最大降低55%和20%,最大回收量分别为25 kg/min和98.5 kg/min。对于难挥发液体,分离效率接近100%,对于中高黏度液体,总体效率均超过80%。优化后的向上旋液气液分离器对高黏度的液体回收量提升了约20%,压降降低约10%。

健康度驱动的炼油设备动态风险评价方法研究

针对传统的设备健康状态评价是基于振动烈度等单一性能指标表征,未全面描述设备性能状态并归一化,以及传统的设备风险评价取决于失效后果和基于历史数据概率统计获得的失效概率,属于静态风险模型,难以评价设备的运行风险,提出一种实时监测数据健康度驱动的设备动态风险评价模型和方法。创新构建了振动信号谱距离指标/互相关/凝聚系数的转动设备、基于失效敏感特征参数的承压设备的健康度模型,首创实时监测数据健康度驱动的设备动态风险评价方法,依据健康度及风险状况指导企业及时开展设备预知性维修。最后,采用工程案例验证了本文提出的模型和方法,并在试点企业93台设备上开展工业应用,表明本模型比传统的固定阈值限报警提前不低于28 h,预警准确率92.98%,避免了多次非计划停机。