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以炼油装置为例,生产过程中会伴有危险气体产生,如果没有一套可靠的危险气体探测系统作为安全保障,一旦发生泄漏,后果不堪设想。探测器的优化布置对保障炼油厂人员安全和减少事故损失起到重要的作用。本文结合山东省自然科学基金课题（ZR2012EEQ026）“高硫原油加工装置硫化氢泄漏检测优化研究”以及中央高校基本科研业务经费专项资金资助项目（13CX02079A）“化工装置气体检测报警仪布置优化方法研究”,系统开展基于风险及收益的气体探测器优化布置研究,为提高炼化装置安全生产保障能力和风险管理水提供理论支撑和技术保障。具体研究内容如下:基于蒙特卡洛方法的完全事故场景构建:基于风险辨识的结果,对泄漏事故涉及的风险变量进行识别并分析其不确定性;经过分析确定风险系统的4个风险变量,得到4个风险变量的概率密度函数分布;利用蒙特卡洛方法对4个不确定性变量的概率密度函数进行随机抽样,以各抽样参数组合构建炼油装置硫化氢泄漏完全事故场景;并结合操作工艺参数,利用LEAK软件构建装置H2S泄漏风险模型,计算得到16个H2S泄漏设备的泄漏概率。基于CFD模拟的炼油装置硫化氢中毒风险评价:建立柴油加氢精制装置H2S泄漏三维精细模型,并根据标准设置预测硫化氢浓度分布的监测点;通过对Monte Carlo方法构建的硫化氢泄漏场景进行CFD仿真模拟,得到硫化氢在计算域内的浓度空间分布规律;借助特定化学品毒性剂量-反应及人员中毒死亡概率的标准,将CFD模拟的浓度结果转化为人体健康效应,计算研究区域内人员中毒累积风险;划分出硫化氢泄漏扩散后人员中毒的不可接受风险、灰色风险、可忽略风险等区域,以此表征风险受体暴露在特定风险场内的风险大小。基于风险及收益的炼油装置气体探测器优化布置:利用蒙特卡洛方法与CFD模拟仿真得到炼油装置中毒个人风险区域,针对风险的不可接受区域和灰色区域,构建基于“成本-收益”的优化数学模型,以控制个人风险最小为目标函数,以成本收益比最小为约束条件,建立数学优化模型并进行函数求解最终得到最优探测器布置方案,以达到控制整体泄漏风险,节省设备投资的效果。