化工工藝設(shè)計中安全危險的識別與控制

李麗麗

（山東晟安檢測評價技術(shù)有限公司，山東濟南 250000）

化工工藝設(shè)計是化工生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，通過在工藝設(shè)計期間找尋出生產(chǎn)時可能面臨的安全風(fēng)險因素，能夠切實提升化工生產(chǎn)管控水平，降低化工生產(chǎn)過程中安全事故問題發(fā)生概率，實現(xiàn)安全生產(chǎn)目標(biāo)。要求化工工藝設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)嚴格遵循現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)，將生產(chǎn)時的各類潛在危險因素消滅在源頭。

1 化工工藝設(shè)計概述

1.1 化工工藝設(shè)計內(nèi)容

化工工藝設(shè)計是一項復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，貫穿于化工生產(chǎn)全過程。在化工工藝設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實際生產(chǎn)要求，嚴格遵循生產(chǎn)期間的各項安全規(guī)定。現(xiàn)階段化工生產(chǎn)主要包括化學(xué)原材料生產(chǎn)、化學(xué)條件控制、化學(xué)反應(yīng)以及化工材料提取等環(huán)節(jié)。此些環(huán)節(jié)危險性高，在安全管控不當(dāng)?shù)那闆r下經(jīng)常會出現(xiàn)各類事故問題，造成巨大的經(jīng)濟損失及人員傷亡。

同時，化工工藝設(shè)計工作也具有一定的特殊性，先進科技技術(shù)的含量較高，存在著很多未知的物理及化學(xué)參數(shù)，使安全設(shè)計環(huán)節(jié)需要面臨較多的難點與不確定因素。因此化學(xué)工藝設(shè)計期間，需要重點關(guān)注風(fēng)險識別與安全控制工作，最大限度控制安全事故發(fā)生概率。

1.2 化工工藝設(shè)計特征

在化工工藝設(shè)計期間，各設(shè)計流程的技術(shù)含量較高。相較于化工生產(chǎn)其他環(huán)節(jié)，化工工藝設(shè)計工作的特征主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）化工工藝設(shè)計對設(shè)計資料的完善度要求高。生產(chǎn)期間的各項資料主要包括相關(guān)企業(yè)測試過的數(shù)據(jù)、查閱的生產(chǎn)資料等。由于部分資料沒有投入到具體生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行驗證，導(dǎo)致材料的可靠性相對不足。因化工工藝設(shè)計環(huán)節(jié)包括的內(nèi)容較多，設(shè)備體系較為復(fù)雜[1]。為從根本上提高化工工藝設(shè)計水平，需要重點關(guān)注設(shè)計資料的收集與核實工作，使此些資料能夠為方案的制定提供重要參考依據(jù)。

（2）化工工藝的設(shè)計工作量大。在化工生產(chǎn)過程中，涉及到的設(shè)備種類多、管線數(shù)量大、對原材料及廢料的處理要求高，需要投入巨大的資金。為從根本上提高化工生產(chǎn)期間的綜合效益，切實增強化工產(chǎn)品市場競爭力，部分化工工藝設(shè)計選擇縮短正常設(shè)計周期，采用邊開發(fā)、邊設(shè)計的工作形式，導(dǎo)致實際設(shè)計的工作量進一步增長，嚴重影響到化工工藝設(shè)計水平。

（3）化工工藝設(shè)計規(guī)模不同。由于化工生產(chǎn)產(chǎn)品種類較多，化工工藝設(shè)計規(guī)模有所不同，配套的裝置更為復(fù)雜。部分化工企業(yè)沒有嚴格遵照建設(shè)規(guī)范的要求開展工藝設(shè)計工作，導(dǎo)致化工工藝設(shè)計水平始終處于有待提升階段，難以在保障化工生產(chǎn)安全開展、維護化工生產(chǎn)安全教育中發(fā)揮出重要作用。

2 化工工藝設(shè)計安全危險識別及控制要點

在化工工藝設(shè)計過程中，危險因素主要就是指生產(chǎn)時可能出現(xiàn)的各類事故隱患問題以及可能造成損失的不安全條 件[2]。危險識別與控制工作應(yīng)當(dāng)針對化工生產(chǎn)工藝全過程、配套輔助設(shè)施生產(chǎn)過程、使用及產(chǎn)出物質(zhì)、主要設(shè)備及操作條件等環(huán)節(jié)開展。結(jié)合化工生產(chǎn)具體要求，選擇安全先進的工藝生產(chǎn)路線，避免在生產(chǎn)時使用落后的生產(chǎn)設(shè)備。

由于化工生產(chǎn)裝置種類較多，蘊含的風(fēng)險因素各不相同。為從根本上保障裝置設(shè)計的安全性，應(yīng)結(jié)合不同風(fēng)險因素制定出專項可行的控制方式。

2.1 生產(chǎn)原材料

在化工生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)期間原材料、半成品、中間商品的物料分別以不同形態(tài)存在，這些形態(tài)會分別對應(yīng)物理、化學(xué)及其他危險性質(zhì)。為切實保障化工生產(chǎn)期間的安全性，需要對此些化學(xué)物品的危險性質(zhì)進行全面分析、識別與評價。在分析化學(xué)原材料性質(zhì)時，應(yīng)當(dāng)從理化性能、穩(wěn)定性、化學(xué)反應(yīng)活性等方面進行細致評估，制定出科學(xué)合理的危險等級管控標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 生產(chǎn)路線

化學(xué)生產(chǎn)中的一種反應(yīng)往往包括多種工藝路線，需要對不同路線的技術(shù)可行性與經(jīng)濟適用性進行專項分析。盡量使用無害生產(chǎn)原材料以及高活性催化劑。在生產(chǎn)路線中使用新設(shè)備、新技術(shù)，降低廢棄物料產(chǎn)出量。

2.3 生產(chǎn)設(shè)施

化工生產(chǎn)內(nèi)部反應(yīng)器種類復(fù)雜，從反應(yīng)器進出物料情況角度分析，可將反應(yīng)器分為間歇式與連續(xù)式兩種類型。從反應(yīng)器物料流程角度分析，可將反應(yīng)器分為單程與循環(huán)兩種類型；從反應(yīng)器結(jié)構(gòu)角度分析，可將其分為管式、固定床、硫化床等類型。此時反應(yīng)器可以適用于不同化學(xué)反應(yīng)，可以根據(jù)物系反應(yīng)機理反應(yīng)。

2.4 化學(xué)反應(yīng)條件

化工生產(chǎn)涉及到的化學(xué)反應(yīng)較多，實際控制難度較大。部分化學(xué)反應(yīng)迅速，可以釋放較大的熱量。由于生產(chǎn)空間限制，反應(yīng)器穩(wěn)定，操作區(qū)域較小，因此需要對化工工藝生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行進一步優(yōu)化。按實際設(shè)計期間減少進料量，控制物料加熱速度。配合使用多段反應(yīng)方式，增加外循環(huán)冷卻裝置的方式提高冷卻能力，對化學(xué)化學(xué)反應(yīng)進行全面管控。

2.5 設(shè)備結(jié)構(gòu)形式

高壓容器是化工生產(chǎn)期間的重要設(shè)備，要求容器結(jié)構(gòu)強度應(yīng)當(dāng)符合實際設(shè)計要求，防止出現(xiàn)爆裂問題。設(shè)備內(nèi)密封性也好，避免危險物質(zhì)泄漏。由于化工生產(chǎn)期間的各類物料具有不穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，在發(fā)生泄漏時極易引發(fā)火災(zāi)或中毒情況，釀成嚴重危險后果[3]。針對高壓容器設(shè)備結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計工作，需要確保該設(shè)備能夠安全可靠運行，在溫度及壓力等各個條件下仍然能夠保障理想的運行效果。壓力容器的設(shè)計壓力值需要與化工工藝設(shè)計要求相符，遵循標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范開展壓力實驗工作。在容易出現(xiàn)超壓容器的部位安裝安全釋放裝置，以從根本上保障高壓容器運行期間的安全性。

2.6 化工管道

在化工生產(chǎn)過程中，管道主要被用于運輸具有易燃、易爆、高腐蝕性的物料。如沒有對管道進行安全危險防控，有害物質(zhì)泄漏，會嚴重影響到裝置正常運行水平，導(dǎo)致大面積環(huán)境污染問題出現(xiàn)。因此在化工管道設(shè)計時，需要對發(fā)生泄漏的問題進行細致研究，從材料選擇、管道布置、振動及應(yīng)力分析等方面進行方案優(yōu)化，避免在管道運行期間出現(xiàn)泄漏問題。

化工管道設(shè)計人員需要明確認知化工生產(chǎn)全過程技術(shù)要求，認知管道系統(tǒng)在工藝流程中發(fā)揮出的積極作用，結(jié)合管道操作條件、介質(zhì)物化特征、腐蝕情況及工藝等方面的特殊要求，選擇適宜的管道及閥門材質(zhì)、法蘭結(jié)構(gòu)與密封面形式。

管道布置設(shè)計工作也應(yīng)當(dāng)嚴格遵循管道儀表流程圖內(nèi)容，為后續(xù)管道安裝及維護工作提供有利條件。管道布置期間還需咨詢安全及環(huán)保等方面的法律法規(guī)，切實保障管道運行期間的安全性。

2.7 安全防護設(shè)施

化工生產(chǎn)需要涉及到的生產(chǎn)設(shè)備種類較多，部分設(shè)備會受各類因素影響而出現(xiàn)超溫或超壓等情。因此在化工安全防護工作中，需要注重增添壓力控制裝置，如安全閥、放泄閥、防爆板及通風(fēng)管道；穩(wěn)定裝置，注入裝置、冷卻裝置；緊急控制裝置，如報警系統(tǒng)、連鎖并用的自動或手動控制裝置。

針對重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)或危險性較高的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，需要配合使用具備更高控制性能的全自動控制系統(tǒng)與程序控制裝置，連鎖機構(gòu)或聯(lián)動機構(gòu)等。注重考慮實際維修工作的安全性，關(guān)注實施期間可能出現(xiàn)的各類問題。例如閥門與管道之間的被檢修部位斷開、防燙及通風(fēng)等設(shè)施消音防噪水平、相應(yīng)緊急救護手段的完成情況等。

2.8 儀表與控制裝置

在化工生產(chǎn)過程中，儀表主要用于直觀展示各機械設(shè)備運行參數(shù)中，儀表內(nèi)部自控系統(tǒng)也是化工設(shè)計控制管道的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。在對儀表與控制裝置進行安全風(fēng)險識別時，需要重點關(guān)注儀表運行時能否充分反映出生產(chǎn)工況，對緊急情況進行報警顯示、在裝置設(shè)計過程中能否將安全功能與控制功能保持統(tǒng)一等。

爆炸危險區(qū)內(nèi)儀表及控制裝置需要采用較高等級的防爆材料，火災(zāi)爆炸危險區(qū)域的儀表線纜裝置也需要使用非燃材料或阻燃型材料。對可能在生產(chǎn)期間散發(fā)出的危險氣體進行全程監(jiān)測。將儀表配管、配線等在儀表室內(nèi)進行集中管控，將儀表配管、配線與電氣配線進行分別敷設(shè)。

3 提升化工工藝設(shè)計安全危險識別與控制水平的具體措施

1）對化工物料進行全面分析，重點評估物料本身的穩(wěn)定性、化學(xué)活性及毒害性。

2）篩選出最佳工藝生產(chǎn)路線，要求工藝路線估計應(yīng)當(dāng)包括生產(chǎn)量以及增強效率，還需要對危險物質(zhì)進行全程管控。在物化反應(yīng)過程中，單方向直接控制的難度較大，需要為化學(xué)反應(yīng)提供一個更加平穩(wěn)的環(huán)境，從根本上增強化學(xué)反應(yīng)效果。

3）對化學(xué)反應(yīng)設(shè)備進行全程控制。重點關(guān)注物料的流動性及流動期間壓力、流量值，對閥門進行合理設(shè)置。由于化工生產(chǎn)期間涉及到的材料風(fēng)險性較大，還需要確保設(shè)備具有較強的耐久性與抗腐蝕性。

4 結(jié)語

化工行業(yè)發(fā)展水平與地區(qū)經(jīng)濟增長速率密切相關(guān)。為確保化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)順利開展，還需要加強化工工藝設(shè)計管理力度，分析化工工藝設(shè)計期間的安全風(fēng)險識別要點，制定出專項可行的風(fēng)險控制對策。針對化工生產(chǎn)期間可能存在的不安全隱患問題，不斷優(yōu)化現(xiàn)有安全防護管控機制，確保化工生產(chǎn)全過程均能夠得到嚴格管控，盡早實現(xiàn)綜合效益最大化目標(biāo)。