化工工藝設計中危險因素識別及控制措施

周音，張沅(浙江工程設計有限公司，浙江 杭州 310000)

0 引言

在經濟快速發展的21世紀，我國各個行業領域都得到了一個顯著的提升，其中化工行業發展最為突出。針對于化工工藝設計，在具體實施過程中，存在的不可控因素比較多，危險因素占據大半，不確定性非常大，要從多個方面做好化工工藝設計中的危險識別工作，利用科學技術對化工工藝設計進行全面監測，采取措施進行預防和管控。化工行業對于我國經濟發展起到一個推動作用，在生活的很多方面都會涉及到化工產品的應用，所以在化工工藝安全設計中，要注重安全性設計規劃，注重危險識別，針對于不同的風險因素采取合適的控制措施，最大程度上保證化工工藝設計的有序性和穩定性。

1 化工工藝設計概述

在化工工藝設計中，包含的主體內容比較多，需要對化工生產方法進行選擇性規劃，化工工藝種類較為多樣化，不同的化工工藝其性能優勢不同，需要進行合理的調控。化工工藝設計具有一定的顯性特點，整體的技術含量水平比較高，化工設計指標具有唯一性，工藝流程標準化。部分工藝設計具有一定的局限性，化工工藝設計是從科研機構成果中演化而來，因為沒有涉及到工業化生產的標準性檢驗，單純依靠實驗數據資料，對其進行放大以后可能導致達不到原先的預期，或穩定性存在一定缺陷。我國的化工生產工藝水平與國外化工生產工藝水平偏差比較大，有些化工生產工藝是從國外引進的，所以在基礎設計資料方面上存在一定的限制，數據資料并不是完整的，也正是基于這種情況，國產化生產中會省略一些無用裝置，這種方式可能會使得設計結果無法達到預期標準。

化工裝置在運行的時候，都是有流程化指令進行控制的，其中設備種類較為多樣化，不同設備其規格不同，設計標準也存在差異性，對于一些特殊設備有不同的定性要求。在化工生產中，涉及化學品活性比較強的物質，或具有易燃易爆等屬性，工藝操作過程中涉及反應有高溫高壓的特點。化工工藝設計本身具有一定的復雜性，在操作過程中，整體設計工作量比較大，化工項目的投資力度比較大，為了更加貼合市場變化需求，一般采用動態設計的方式。也正是因為化工工藝設計的多樣性，使得化工設計存在一些安全隱患，如果在設計中沒有做好危險因素識別及控制工作，很容易導致安全事故的發生[1]。

2 化工工藝安全設計中的危險因素識別

2.1 化學反應裝置中的危險因素識別

在化工工藝生產設計中，存在的危險因素比較多，危險因素種類較為多樣化，這個過程中需要使用的化學反應裝置比較多，這些化學反應裝置也是存在一定危險系數的，我們需要對化學反應裝置中的危險因素進行識別，判斷反應類型，如對照國家安全監管總局公布的《重點監管危險化工工藝目錄》，判斷是否涉及氧化、氟化、重氮化、加氫、硝化等工藝等。不同的化學反應裝置其性能指標和作用優勢是不一樣的，具有較大的差別，所以對于化學反應裝置的危險識別，對技術人員的整體能力指標有著較高的要求，從技術人員的角度出發，要知道化學反應裝置的組成結構，知道如何從結構化的角度出發，對其裝置危險因素進行分析。

在化學工藝流程中，各個流程之間存在一定的連接關系，其中需要注意的就是工藝流程中發生的化學反應。化學反應是一個動態變化的過程，作為設計人員，需要對工藝反應裝置進行全面重點的評判，要從多個角度出發，對每一個環節的可能存在的危險因素進行識別評估，判斷裝置在開停車、實際生產等過程中運行是否穩定，從而保證整個裝置的安全[2]。

2.2 管道中的危險因素識別

對于化工工藝設計，包含的內容比較多，化工工藝流程較為復雜，存在不同的工藝環節，其中管道是主要輸送部件，不管是氣體、液體、固體顆粒等工藝物料都通過管道進行輸送，大部分化學物質的活潑性比較高，本身具有強酸、強堿的性質，裝置長期運行后對管道具有腐蝕、沖擊等，對其穩定性有著極大的影響。如果管道出現破損的情況，會導致工藝物料泄漏，可能引起火災甚至爆炸事故等，對工藝人員的生命安全和國家和企業的財產安全造成威脅，甚至進一步污染破壞環境，影響周邊人口居住生活。也正是基于這種情況，對化工工藝設計的危險因素識別，要著重考慮管道危險因素識別，從多個方面進行管控，管道選擇方面，需要根據輸送物質的性質、操作參數等進行區分，選擇合適的管道材質、管徑、壁厚等，并且在設計文件中對每一根管道的性能和用途進行明確表述，對壓力試驗、施工及驗收規范等進行約束。

2.3 化工工藝物料中的危險因素識別

化工工藝是一個綜合性的流程，在這個過程中，不僅包含了多個操作環節，更是涉及了多種工藝物料，這些工藝物料種類較為多樣化，應用范圍比較廣，這些化工物料的化學性質比較活潑，具有很強的活躍性，危害性比較高，不少物料具有高毒性、易燃易爆的性質，有的還涉及重點監管的危險化學品。對于化學物料的危險識別要仔細，對工藝流程中每一種使用到的介質，應該詳細查出其理化性質，同時通過工藝要求明確其使用的溫度、壓力范圍等。如果某種介質危險性較高，且在其他項目中使用的情況比較少，則應重點關注該介質，若缺少理化數據，應委托有資質的科研機構等出具相應報告。

2.4 化工工藝路線中的危險因素識別

化工工藝設計涉及的內容非常多，是一個綜合性的過程，其中化工工藝路線比較多，不同路線之間錯綜復雜，存在一定的連接性，在化工工藝流程規劃中，設計人員需要對每一個工藝環節進行把控，路線規劃要全面，環節銜接要協調。每個工藝環節之間都是存在一定聯系的，要做好各個環節的對接工作，任何一個環節出現問題，都會影響化工工藝設計的穩定性，引發一系列的安全事故，給企業造成嚴重的危害，其經濟損失是一個無法預估的數值。基于此，技術人員必須要對化工工藝路線有一個直觀的了解，掌握復雜的化工路線，將每個細節上的處理工作落實到位，化工工藝上盡量選擇危害性低的物料和較安全廣泛的工藝路線，有效降低其危險系數。

3 化工工藝設計中的危險因素控制措施分析

3.1 開展危險與可操作性分析(HAZOP分析)

HAZOP分析是對分析對象存在的危險因素進行全面、系統的評判，通過分析使項目參與者對項目的危險因素有更加徹底深入的認識從而使其更具可控性。HAZOP分析的過程一般是：HAZOP分析小組收集工藝專業的儀表及管道流程圖(P&ID圖)，將其劃分成若干節點，對照節點、設計意圖、操作條件等進行討論，并通過使用引導詞和偏差，識別出造成偏差的所有原因和每個原因導致的后果，最終確定出適用的防范措施。對照HAZOP分析的結果和建議措施，設計人員可以清晰地認識到各個階段存在的危險因素，從而在設計上合理優化改善，通過完善安全措施甚至選擇新的工藝路線等，將事故發生的概率控制在最小程度[3]。

3.2 完善自動化控制系統

化工自動化控制系統在化工設計中是不可或缺的關鍵要素。根據其控制原理不同，主要有DCS系統、PLC系統等。化工工藝流程中采用控制化系統，可以有效調節控制工藝參數，使其穩定在工藝要求的安全范圍內。如：精餾釜的塔釜設置溫度集中顯示、高限報警，塔釜溫度高高聯鎖切斷加熱物料等，可以防止塔釜溫度過高，產品質量、產量發生變化甚至發生事故。在精餾的塔中部適當位置設置壓力集中顯示、高限報警，塔頂、釜壓差設置集中顯示、高限報警等，可以有效控制塔壓，防止超壓引起的事故。在塔頂冷凝器的冷卻水管設置控制閥，用物料出口溫度控制冷卻水流量，可以防止物料出口溫度過高，有效預防參數異常或事故發生。

3.3 完善圖紙管理和設計變更管理

設計單位在日常管理中應該建立規范的圖紙管理流程。設計文件根據不同安全等級分別設置設計、校對、審核、審定等相關設計人員及專業負責人、設計經理等相關管理人員的多級簽字，并轉由其他相關專業設計人進行會簽。在設計過程中，注重圖紙版次的更新；在設計完成后，注重文件整理歸檔等。由于一些項目周期緊張，在施工過程中，往往存在“邊設計、邊施工”甚至施工進度快于設計進度的情況，此時施工情況與設計預期不一致，難免會出現不可控的安全隱患，這種情形應該盡力杜絕。正常狀態下，需要建立完善的設計變更管理體系，施工中產生的所有變更都應由原設計單位經過嚴格審查，達不到設計要求的，應由業主責令施工單位重新施工；若確認能夠滿足設計要求后，方可出具正式的變更文件，并做好變更文件的歸檔工作[4]。

4 結語

化工行業對于推動我國經濟發展起著至關重要的作用，所以在設計中對化工工藝的危險因素要進行全面的管控，落實安全設計工作，規范化操作化工設計，在具體實踐過程中，優化和完善工藝設計的各個環節，提高整體化工裝置運行安全性，確保化工行業的可持續發展。