化工工藝設計中安全問題及控制探討

潘從偉（中泰創新技術研究院有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830026）

在化工工藝的運作流程中，最為重要的一個步驟便是對于工藝的設計。化工工藝設計直接關系著化工生產過程中的整體性與技藝性，具有著重要的意義。因此，在進行化工工藝設計的過程中，要將關注點置于如何優化化工生產模式的同時，還需要處理好化工工藝設計中的安全問題，并最好相關預防與處理措施是化工工藝領域的重中之重，只有保障了化工工藝設計的安全問題，才能不斷推動該領域的良性發展。

1 化工工藝設計的主要內容

化工工藝設計也就是將反應原材料、化學工藝設備、工藝流程以及化學反應條件通過化學反應工程實施科學設計，滿足生產需要最終制成化學成品。以此作為基礎，化學工業設計的主要內容包括三個方面，也就是管道布置、設備布置以及工藝流程設計等。首先，必須制定相應的工藝流程，然后選用使用的儀器和儀表，根據工藝流程對設備進行布置，根據設備布置的具體情況完成管道的配管

2 化工工藝設計中具體安全問題探討

由于化工工藝裝備種類繁多、不同規格型號差異較大，導致其通用性相對較差，從而增加了化工工藝設計的工作量和難度。不少企業為了降低成本，縮短時間，均采用邊開發邊設計的模式，從而導致化工工藝設計方案出現許多安全問題，其主要表現在以下方面：

2.1 化工工藝設計路線方面的安全問題

①在進行化工工藝設計和規劃時，一般都會涉及到多條工藝路線。如何做好工藝路線的設計安全問題，并將相關風險和成本降到最低，是整個化工工藝設計的核心內容。工藝設計的質量高低，直接關系到后續化工生產的安全性、穩定性和企業經濟效益；②化工工藝設計過程中還需要綜合考慮原材料、成本和產品工藝要求等多方面因素，才能確保后續化工工藝生產的順利進行。

2.2 化工反應裝置方面的安全問題

①化工產品的生產核心環節是各種化工反應。特別是對于化工反應裝備來說，必須提前對大量不可控因素在化工工藝設計環節進行細致、嚴謹的分析、推算和綜合評估，使得化工反應的熱效應和速度都在安全可控的范圍之內，這對化工工藝設計的安全性提出了更高的要求。同時，由于壓力釋放裝置的故障而導致化工裝備超溫、超壓從而引起安全事故屢見不鮮，所以在工藝設計環節必須要進行針對性的改進；②針對一些易燃易爆、強酸、強堿和劇毒化工品工藝設計時，必須綜合考慮管道工藝布局和材質的選擇、管網線路的優化和應力、振動等方面。同時，針對關鍵部位的閥門，必須在設計時明確其規格、材質和尺寸要求，以防止物料的泄露，并進行有計劃的檢修管理。

2.3 化工工藝物料管理方面的安全問題

①原料是化工工藝的重要組成部分，原物料的質量對于化工工藝設計起到了重要的保障作用。在嚴苛的化工工況環境中，原物料的細微瑕疵輕則造成化工產品質量問題，重則對化工裝備甚至生產安全造成破壞性影響；②原料管理不善導致其性質、屬性的改變或本身的質量問題都是安全生產的重要隱患。比如，物料的運輸和存放沒有嚴格按照其操作規程作業，導致物料品質出現下降從而造成產品質量問題；部分易揮發、毒害氣體的管理不善，甚至會造成企業的經濟損失以及人員的生命安全。

3 化工工藝設計中安全問題及相關控制探討

3.1 進一步加強對化工工藝路線的安全設計

①必須做好化工工藝設計中的安全識別問題，并明確化工生產過程中可能出現的安全隱患以及給出相應的解決方案；同時，設計人員還必須對化工生產工藝的全過程和配套的輔助設施進行詳細的檢查和分析，從而能進一步確認危險因素和有害因素產生的方式和途徑，從而有效的提升化工工藝設計的安全水平和等級；②設計人員應盡量選擇穩妥、技術成熟的化工工藝設計方案，選擇對壓力和溫度條件要求較低的反應方式，配置相應的安全減壓、降溫裝備，從而提升化工工藝的安全性；③針對容易造成安全隱患的關鍵部位和節點進行雙保險的安全設計，同時應采用最高質量標準的核心設備，從容確保化工生產的不間斷生產。

3.2 化工反應裝備的安全選型和控制

①首先,化工工藝設計應根據不同的化工反應機理，選擇最適合的反應器類型和規格，并從適應性、操作便利性、設備運轉安全可靠性、維護簡便性等方面綜合考慮。同時，從反應裝置的材質上來看，應盡量選擇耐腐蝕、結構強度高且容易加工的材料；②從反應裝備的反應控制條件、裝備內部構造、化工生產安全特性等方面來優化和調整化工工藝設計安全方案。比如，合理的控制化工反應溫度和壓力，并確保控制進料量和加熱速度；③化工反應裝置作為整個化工生產的核心，其本身必將面臨諸多的危險性因素和巨大的破壞性，因此，這就要求化工工藝設計人員應當在反應器的設計和選型上考慮到最嚴重的安全事故因素以及可控制性，盡量設計相應的降低其反應速度的安全保障方案和配套設施，同時制定相應的安全緊急預案，盡可能降低反應器發生安全問題的概率，從而確保企業人員安全和財產安全。

3.3 加強對化工原物料安全的管理和控制

①所有的化工原物料必須根據其物理、化學特性，制定相應的操作規程和存儲條件。比如，建立專業的冷庫，用來存放需要在低溫環境下保管的物料；針對化學特性不穩定的物料，其包裝物必須覆蓋專業的緊固件和泡沫墊，防止在裝卸過程中的碰撞所引發的安全事故；

②加強對化工原物料進出的管理。特別是針對易燃易爆、劇毒等危害性大的原物料，必須建立全過程監管機制，每個環節都要有明確的責任人，所有的進出、耗用記錄都必須詳實、可靠，從而有利于后續問題的追蹤和分析；③在原料投入生產前必須做好危險評估，根據存儲和投料方式，盡可能考慮發生的偏差狀況，建立相應的預防和緊急安全預案機制。

3.4 加強對化工工程設計中管道的安全控制

作為化工工程設計中的重要部分，管道不僅是各種流體的輸送通道，更是連接各設備的橋梁。就一般情況而言，管道中的各種流體介質都具有較強的腐蝕性和可燃性，部分介質還有劇毒，管道的安全與否直接關系著整個化工工程設計的安全。有些管道由于承受力較差，高溫高壓條件下遇到一些腐蝕性較強的介質就會產生不同程度的腐蝕和機械損壞；還有的管道由于常年不進行維護，其密封性較差，介質容易溢出，從而產生安全問題。因此，在進行化工工程的設計時，必須選用合適的管道材料，管道分界時所用的金屬墊其硬度必須合適，同時還要嚴格依據相關規定，對管道可能出現的情況進行準確預估。首先，化學工程師需要對管道泄漏問題的原因進行分析，根據管道泄漏原因針對性制定解決措施。其次，化學工程師需要嚴格分析化工物料對管道的影響，根據所使用化工物料的性質，合理選擇管道材料，針對性進行管道設計，有效降低管道運輸環節的安全隱患。最后，化學工程師還需要進行管道運輸期間氣液共存等問題的考慮，確保所引發的柱塞流問題能夠得到有效解決，提高化工生產工作的安全性。

3.5 改善生活環境

現今，在環境污染的治理過程中，化工污染也是重要的內容，為了對化工污染進行解決，應該采取科學有效的措施進行處理。主要包括兩個方面：第一、利用一定的技術手段對污染的排放進行減少，第二、做好回收和利用工作，在化工工藝生產的過程中，產生的廢物可以有效回收利用，從而控制污染。總之，改善相關的化學反應條件，能夠提升化學反應率，很大程度上減少了資源的損失，還有助于提高生產效率。

4 結語

總之，化工工藝設計是一項長期、復雜、專業性極強的系統性工程，在設計過程中，不僅要考慮其設計方案的科學性、合理性，而且還必須結合實際情況因地制宜的制定相關設計方案，并對具體細節進行調整和優化。