論化工工藝中的安全設(shè)計(jì)事宜

孫東森

【摘 ?要】化工工程的安全生產(chǎn)對(duì)于社會(huì)發(fā)展來說是一項(xiàng)重要的任務(wù)。當(dāng)前化工工藝設(shè)計(jì)中的安全注意事項(xiàng)很多，下面就一些化工工程中的安全設(shè)計(jì)事宜進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】化工工藝;安全設(shè)計(jì);事宜;探討

化學(xué)安全事故的沖擊波可能對(duì)人、設(shè)備和建筑物造成殺傷和破壞。尤其大量可燃?xì)怏w或油氣泄漏形成的蒸汽云爆炸，往往是毀滅性的。如2001年撫順石化公司的乙烯空分裝置的爆炸、2000年北京燕山石化的高壓聚乙烯裝置的爆炸、1967年大慶石化公司的高壓加氫裝置的氫氣的爆炸這樣的例子還有很多，損失是十分慘重的。因此做好化工工藝安全控制技術(shù)十分重要。

1化工工程的安全事故

1.1反應(yīng)性危險(xiǎn)

化學(xué)反應(yīng)過程分吸熱和放熱兩類。通常，放熱反應(yīng)較吸熱反應(yīng)更具危險(xiǎn)性，特別是使用強(qiáng)氧化劑的氧化反應(yīng);有機(jī)分子上引入鹵原子的鹵化反應(yīng);用硝基取代化合物中氫原子的硝化反應(yīng);一旦失控可能產(chǎn)生嚴(yán)重后果。此外，石油化工過程中使用的某些原材料具有很強(qiáng)的反應(yīng)活性，稍有不慎同樣會(huì)對(duì)安全造成威協(xié)。

1.2負(fù)壓操作

負(fù)壓操作易使空氣和濕氣進(jìn)入系統(tǒng)，或是形成爆炸性氣體混合物，或是空氣中的氧和水蒸汽引發(fā)對(duì)氧、水敏感物料的危險(xiǎn)反應(yīng)。如煉油的常減壓裝置中的減壓塔系統(tǒng)。1.5高溫操作可燃液體操作溫度超過其閃點(diǎn)或沸點(diǎn)，一旦泄漏會(huì)形成爆炸性油氣蒸汽云;可燃液體操作溫度等于或超過其自燃點(diǎn)，一旦泄漏即能自燃著火或成為引燃源;高溫表面也是一個(gè)引燃源，可燃液體濺落其上可能引起火災(zāi)。如茂名焦化裝置2001年由于用錯(cuò)管線材料，高溫渣油沖出形成大火災(zāi)，發(fā)生重大人身傷亡事故。

1.3 低溫操作

沒有按低溫條件設(shè)計(jì)，由于低溫介質(zhì)的竄入，而引起設(shè)備和管道的低溫脆性破壞。如空分的低溫設(shè)備的損壞，大化肥渣油氣化流程的低溫甲醇洗-195℃的低溫脆性斷裂。

1.4 腐??蝕

腐蝕是導(dǎo)致設(shè)備和管道破壞引發(fā)火災(zāi)的常見因素。材料的抗腐蝕性能的重要性，在材料優(yōu)化性能方面，僅次于材料的機(jī)械性能，其耐蝕性多出于經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)，無標(biāo)準(zhǔn)可循（中石化加工高硫油的裝置選材有現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)）。加之腐蝕類型的多樣性和千變?nèi)f化的環(huán)境條件影響又給腐蝕危險(xiǎn)增加了不可預(yù)見性。如：天津石化的油鑵著火，高溫硫腐蝕、低溫硫的腐蝕等。

1.5泄?漏

泄漏是設(shè)備管道內(nèi)危險(xiǎn)介質(zhì)釋放至大氣的重要途徑。設(shè)備管道靜密封和動(dòng)密封失效，尤其溫度壓力周期變化、滲透性腐蝕性介質(zhì)條件更易引起密封破壞。設(shè)備管道上的薄弱環(huán)節(jié)，如波紋管膨脹節(jié)、玻璃液位計(jì)、動(dòng)設(shè)備的動(dòng)密封的失效等，一旦損壞會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的事故。鎮(zhèn)海煉化公司的加氫裝置的機(jī)械密封泄漏引發(fā)的重大火災(zāi)。1996年加氫裂化裝置的高溫高壓螺紋鎖緊環(huán)的管線泄漏的事故等。

1.5 明火源

一個(gè)0.5mm長(zhǎng)的電弧或火花就能將氫氣引燃。裝置明火加熱設(shè)備（加熱爐），高溫表面以及可能出現(xiàn)的電弧、靜電火花、撞擊磨擦火花、煙囪飛火能量都足以引燃爆炸性混合物。如鎮(zhèn)海煉化公司2001年的新電站開工過程中汽輪機(jī)廠房大火。

2、工藝路線選擇的安全考慮

工藝方法安全是裝置設(shè)計(jì)安全的基礎(chǔ)，在項(xiàng)目立項(xiàng)和可行性研究階段，應(yīng)充分注意工藝路線的安全考慮。

2.1 ??盡量選用危險(xiǎn)性小的物料

為獲得某種目的產(chǎn)品，其原料或輔助材料并非都是唯一的。在有條件時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用沒有危險(xiǎn)或危險(xiǎn)性小的物料。

2.2 ?盡量緩和過程條件苛刻度

過程條件的苛刻度也不是不可以改變的。比如，采用催化劑或更好的催化劑，采用稀釋、采用氣相進(jìn)料代替液相進(jìn)料，以緩和反應(yīng)的劇烈程度。

2.3 ?刪繁就簡(jiǎn)避開干擾及本質(zhì)安全

過程事故幾率和影響因素有關(guān)，參數(shù)越多干擾越大。對(duì)一臺(tái)設(shè)備完成多種功能的情況，能否采用多臺(tái)設(shè)備，分別完成一個(gè)功能，以增加生產(chǎn)可靠性。提高設(shè)備、自控、電氣的可靠性及本質(zhì)安全程度。

2.4 ?盡量減少危險(xiǎn)介質(zhì)藏量

危險(xiǎn)介質(zhì)藏量越大，事故時(shí)的損失和影響范圍越大。如用膜式蒸餾代替蒸餾塔、用連續(xù)反應(yīng)代替間歇反應(yīng)、用閃蒸干燥代替盤式干燥塔、用離心抽提代替抽提塔等。2.5 ?減少生產(chǎn)廢料

過程用原料、助劑、溶劑、載體、催化劑等是否必要，是否可減少;是否可回收循環(huán)使用;廢料是否能綜合利用，進(jìn)行無害化處理，減少生產(chǎn)廢料，做到物盡其用，減少對(duì)環(huán)境的污染。

3、工程設(shè)計(jì)的安全

工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)安全的任務(wù)是對(duì)危險(xiǎn)物料和生產(chǎn)全過程進(jìn)行有效控制。

3.1 工程設(shè)計(jì)的安全原則

3.1.1物料危險(xiǎn)性的描述

物料危險(xiǎn)性通常可以用物料安全數(shù)據(jù)表進(jìn)行描述，主要內(nèi)容如下：一般火災(zāi)危險(xiǎn)特性：閃點(diǎn)、引燃溫度、爆炸極限、相對(duì)密度、沸點(diǎn)、熔點(diǎn)、水溶性。火災(zāi)危險(xiǎn)性分類（見GB50160/GBJ16）對(duì)健康的危害性：工作場(chǎng)所有害物質(zhì)最高允許濃度（見TJ36），急性毒性（LC50或LD50）及發(fā)病狀況、慢性中毒患病狀況及后果、致癌性。毒物危害程度分級(jí)（見GB5044）。

反應(yīng)性危險(xiǎn)：環(huán)境條件下的穩(wěn)定性、與水反應(yīng)的劇烈程度、對(duì)熱或機(jī)械沖擊的敏感性。

反應(yīng)性危險(xiǎn)等級(jí)（參考NPPA704）儲(chǔ)運(yùn)要求。事故撲救方法、應(yīng)急措施。

3.1.2 過程條件

正常生產(chǎn)過程的實(shí)質(zhì)是各工藝參數(shù)的相對(duì)平衡。任一參數(shù)超范圍的變化，平衡就被打破，可能導(dǎo)致事故。如何對(duì)過程條件進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，一旦失控如何緊急處置以減少和避免損失。

各種反應(yīng)，包括主反應(yīng)、副反應(yīng)，以及可能發(fā)生的有害反應(yīng)、防止有害反應(yīng)的發(fā)生。采用優(yōu)化軟件對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。

3.1.3 組合操作單元間銜接

石油化工裝置實(shí)際是若干工藝操作單元的組合。如何實(shí)現(xiàn)單元間的安全銜接，避免相互干擾;某單元處理事故或故障時(shí)，如何進(jìn)行隔離，其它單元如何進(jìn)行維持，如何平穩(wěn)停車。聯(lián)合裝置是若干原概念裝置的組合，資產(chǎn)密度相對(duì)加大，尤其要在工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)上處理好銜接。

3.1.4 密封和密封系統(tǒng)

連續(xù)散發(fā)可燃、有毒氣體、粉塵或酸霧的生產(chǎn)系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)計(jì)成密閉的，并設(shè)置除霧、除塵或吸收設(shè)施。低沸點(diǎn)可燃液體、有毒液體或能與空氣中的氧氣、水發(fā)生氧化、分解、自聚反應(yīng)或變質(zhì)時(shí)，應(yīng)采用惰性氣體密封，應(yīng)有防腐的工藝措施。

3.1.5 減少危險(xiǎn)介質(zhì)進(jìn)入火場(chǎng)

在滿足生產(chǎn)平穩(wěn)前提下，盡量縮短物料在設(shè)備內(nèi)的停留時(shí)間，選用存液量少的分餾設(shè)備。對(duì)大型設(shè)備底部、大排量泵、高溫（≥閃點(diǎn)，≥自燃點(diǎn)）泵入口、排量大于8m3/h液化烴泵入口、液化烴鑵出口，均應(yīng)考慮事故隔離閥，事故時(shí)緊急切斷，以減少事故外泄量。

氣體火災(zāi)的最好撲救方法是切斷氣源。因此，氣體加工裝置邊界可燃?xì)怏w管應(yīng)設(shè)事故隔離閥。

4結(jié)語

安全責(zé)任大于天。化工工作在保證正常生產(chǎn)的同時(shí)，一定要嚴(yán)格控制事故的發(fā)生。從化學(xué)工藝的安全因素入手，詳細(xì)分析容易發(fā)生安全事故的原因，從源頭遏制住隱患，相信化工安全工作一定越做越好。

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