淺析模擬仿真技術(shù)在石油化工中的應(yīng)用

在石油化工的生產(chǎn)中，經(jīng)常需要高溫、高壓等環(huán)境，很多化工原料都具有一定毒害，因此石油化工屬于高危險(xiǎn)行業(yè)。隨著近些年經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，石油化工企業(yè)的規(guī)模越來(lái)越多，一旦發(fā)生爆炸或毒害原料的泄漏，就會(huì)造成嚴(yán)重的破壞，引起不良的社會(huì)反應(yīng)。受到技術(shù)水平的限制，我國(guó)石油化工中存在的安全隱患更多，近些年來(lái)興起的虛擬仿真技術(shù)，開(kāi)始在石油化工領(lǐng)域中應(yīng)用，通過(guò)對(duì)工藝過(guò)程和設(shè)備運(yùn)行情況等仿真，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中存在的安全隱患等。

石油化工生產(chǎn)工藝的仿真

目前對(duì)于石油化工生產(chǎn)工藝的仿真，主要可以分成定性和定量仿真兩種。在定量仿真中，利用HYSYS等仿真軟件，可以觀察到工藝的運(yùn)行情況，在實(shí)際生產(chǎn)之前，通常會(huì)設(shè)計(jì)多個(gè)生產(chǎn)方案，在傳統(tǒng)的石油化工生產(chǎn)中，只能利用理論分析的方式得出一個(gè)理論上最佳的生產(chǎn)方案。而利用仿真軟件，就可以觀察每個(gè)方案的實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的安全、效率等參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，最后選擇一個(gè)最佳的方案，這樣方案更加貼近實(shí)際的生產(chǎn)。雖然定量的仿真比較精確，但是受到當(dāng)前技術(shù)水平的限制，定量模型的設(shè)計(jì)比較困難，通常需要很大的工作量，因此在實(shí)際的仿真中，經(jīng)常會(huì)使用定性仿真。定性仿真自身比較簡(jiǎn)單，只要能夠得出定性的結(jié)果即可，但是由于實(shí)際生產(chǎn)中的不確定因素有很多，因此定性仿真結(jié)果沒(méi)有定量仿真那樣精確，只有技術(shù)人員具有足夠的專業(yè)素質(zhì)和經(jīng)驗(yàn)，才能夠很好地完成定性仿真?，F(xiàn)在的石油化工生產(chǎn)工藝仿真中，為了保證仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性，通常會(huì)采用定量加定性仿真結(jié)合的方式。

石油化工生產(chǎn)設(shè)備的仿真

生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行情況，不但會(huì)影響實(shí)際的生產(chǎn)效率，還會(huì)對(duì)安全事故的發(fā)生幾率產(chǎn)生影響。據(jù)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)表明，在設(shè)備斷裂的事故中，超過(guò)九成以上的事故是由于設(shè)備疲勞導(dǎo)致的，由此可以看出，設(shè)備的運(yùn)行情況，對(duì)于生產(chǎn)安全來(lái)說(shuō)，具有非常重要的作用。在傳統(tǒng)的石油化工生產(chǎn)中，只能依靠技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行判斷，這樣的生產(chǎn)方式具有很大的不確定性。模擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)，很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。只要輸入相應(yīng)的設(shè)備參數(shù)，在計(jì)算機(jī)中虛擬出一個(gè)生產(chǎn)環(huán)境，就可以觀察設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)設(shè)備的未來(lái)狀態(tài)進(jìn)行預(yù)判，這樣就可以有效防止設(shè)備故障導(dǎo)致的生產(chǎn)以及安全事故等問(wèn)題。

目前石油化工中常用的設(shè)備模擬仿真軟件，是由英國(guó)軟件公司開(kāi)發(fā)的高級(jí)結(jié)構(gòu)疲勞分析軟件?，F(xiàn)在西方發(fā)達(dá)國(guó)家的石油化工生產(chǎn)中，都會(huì)利用相應(yīng)的模擬仿真軟件，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行仿真，從而優(yōu)化實(shí)際的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，相比之下，我國(guó)的石油化工企業(yè)，受到成本和技術(shù)水平的限制，對(duì)設(shè)備等進(jìn)行模擬仿真的情況較差，在一定程度上影響了實(shí)際的生產(chǎn)效率和安全。

安全事故的仿真

石油化工作為高危險(xiǎn)性的行業(yè)，發(fā)生安全事故的幾率較大，如表1所示我國(guó)2010年到2013年石油化工業(yè)發(fā)生的影響較大的安全事故，從中可以看出，安全事故的發(fā)生頻率正在逐年增加，其中很多影響較小的安全事故還沒(méi)有進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。這些事故的發(fā)生，在造成經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致大量的人員傷亡，造成惡劣的社會(huì)影響。

表1 2010年到2013年我國(guó)石油化工業(yè)安全事故統(tǒng)計(jì)

隨著近些年我國(guó)石油化工產(chǎn)業(yè)安全事故頻發(fā)，政府部門(mén)非常重視生產(chǎn)的安全情況，并制定了相應(yīng)的政策法規(guī)，要求石油化工企業(yè)嚴(yán)格執(zhí)行。企業(yè)從自身的角度出發(fā)，也開(kāi)始采取多種措施來(lái)確保生產(chǎn)的安全。受到自然和人為因素的影響，石油化工生產(chǎn)中的安全事故發(fā)生幾率較大，如果采用傳統(tǒng)的預(yù)防措施，如及時(shí)進(jìn)行設(shè)備維護(hù)和人員巡查以及提高人員的安全意識(shí)等，很難從根本上杜絕安全事故的發(fā)生。如果充分利用模擬仿真技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上虛擬相應(yīng)的安全事故，就可以在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，重點(diǎn)關(guān)注出現(xiàn)問(wèn)題的地方，通過(guò)這樣的仿真，也可以訓(xùn)練應(yīng)對(duì)安全事故的能力。經(jīng)過(guò)實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，每個(gè)石油化工企業(yè)，都會(huì)設(shè)計(jì)自己的緊急事故處理方案，但是這些方案的設(shè)計(jì)都是在理論的情況下，使用價(jià)值較少，真正發(fā)生安全事故時(shí)，很難執(zhí)行這些方案，而利用模擬仿真技術(shù)，對(duì)這些應(yīng)急方案進(jìn)行優(yōu)化，就可以很好地提高企業(yè)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力。

結(jié)語(yǔ)

石油化工生產(chǎn)的安全問(wèn)題，一直都是企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。模擬仿真技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，能夠影響仿真效果的因素有很多，包括計(jì)算機(jī)等硬件設(shè)備的性能及輸入相關(guān)參數(shù)的準(zhǔn)確性等，如果仿真的結(jié)果不夠準(zhǔn)確，那么就失去了仿真的意義，因此應(yīng)用仿真技術(shù)，相關(guān)技術(shù)人員必須具有足夠的專業(yè)素質(zhì)。