精細化工工藝設計中的安全風險管控措施

陳高奏(寧德時代新能源科技有限公司，福建 寧德 352106)

0 引言

化工生產是一項危險系數較高的工作。尤其發展到現代化工之后，由于經濟成本控制以及相關材料進行化學反應產出等多種因素的共同作用下，使得相關的生產流程變得更加危險。在這樣的背景下，引入精細化工的概念，從源頭處控制化工工藝流程就顯得尤為必要。針對可能出現的危險因素，提前做出合理的規劃、完整的預防方案和高效的突發情況應對措施是保證化工生產在安全狀態下運行的根本。

1 化工工藝設計的含義

化工工藝設計是化學工業生產專業中的一個概念，具體是指將一種原材料經過一系列的化學反應，并配合相關的處理步驟，最終產出為一個或者一系列化工產品的過程。從學科研究的角度進行劃分，將化工工藝主要分為三個階段。第一階段，是對所需原材料的基本處理，主要指通過提純、清洗、凈化、混合以及粉碎等一系列的方法將原材料處理成相關反應所需要的狀態。第二個階段，是化學反應階段，將處理好的原材料產品放置在反應容器中，施加一定的添加劑和輔助試劑，控制整個反應容器處于反應所需的環境條件下，讓原材料進行充分的化學反應，分步控制合成中間體以及最終產品等。第三階段，是成品精細加工階段，將最終反應得到的物質分別進行物理篩去和化學處理，除去其中的雜質成分，并經過提純、萃取等一系列操作進一步處理，最終得到符合設計要求的化工產品。

2 化工安全設計中的危險因素

2.1 化工生產原材料

在現代化工的生產中，所采用的原材料一般在物理性質上或者化學性質上都具備一定的危險性。很多原材料都具備易燃易爆的性質，比如粉塵類的原材料，很容易在存儲倉庫內儲存或者是工業生產的大批量操作過程中，由于靜電效應引起粉塵爆炸，造成非常嚴重人員傷亡和巨大的經濟損失。而粉塵類原材料又是化工生產中最常見的原材料存儲狀態，由此可見化工生產過程中的危險性。除此之外，化工生產原材料本身還可能具備很強的腐蝕性。比如工業生產使用的燒堿等，工業使用的燒堿其腐蝕性要比實驗室使用的腐蝕性更強，在存儲和使用的過程中，都有很大的操作危險性[1]。很多化工原材料從外表上很難區別，這就對相關的原材料存儲分類和標簽管理工作提出了更多的考驗。

具體到精細化工的原材料中，雖然本身對于原材料的需求量并不大，但是不可避免地存在物料儲存過程中仍然有極多的危險因素。特別是精細化工生產中，需要用到很多有毒、有害的原料，對人體的危害程度更高，通常很小的劑量就會造成很大的損傷。因此，在精細化工的原材料存儲過程中，更需要注意藥品儲存的安全性，謹防液體藥品的泄漏問題。

2.2 化工生產流程

精細化工的生產，具有單次生產反應量小，但反應流程復雜，最終產品精度高、類型多的特點。特別是諸多反應都需要在非常苛刻的反應條件下進行，不同的反應步驟生成的反應中間體，在轉移的過程中存在一定的麻煩。通常情況下，一個化工生產基地中，其工藝流程是比較明確的，相關的輸送流程也是在規定的順序下進行的。但是，有兩種情況是值得注意的問題：一是有部分反應或者處理操作由于所需要的反應條件比較苛刻，需要單獨放置；二是化工基地在生產的過程中，出于自身發展考量接收一批全新的訂單，其工業流程需要臨時發生改變時，臨時使用的備用管道連接，可能存在安全性問題。此外，化工生產過程中的運輸管道，采用的是金屬構件拼接的形式搭建起來的通道。金屬部件之間的連接密閉性問題，管道接縫處的腐蝕性問題，都會在很大程度上造成管道的泄漏[2]。

2.3 化工生產裝置

在現代化工生產的過程中，反應裝置是非常重要的組成部分，也有重要的危險因素。現代化工的生產設備以巨大的體積、厚實的反應外壁和強大的反應動力為主要特點[3]。在精細化工的生產中，極為苛刻的反應條件使得這些設備一旦出現質量問題或者維護缺失問題時，其造成的破壞性后果特別嚴重。很多化工反應，都需要在高溫高壓的環境下進行，特別是化工生產的過程中持續的時間非常長，整個生產線的啟動和關閉都需要消耗巨量的能源和一定的經濟成本。這就使得相關設備需要在高強度的環境下維持長時間的運行，對于設備材料的質量提出了極大的挑戰。而設備自身的質量問題，或者由于維護工作不到位引發設備失控的話，其結果不亞于一次大當量的炮彈原地爆炸。

3 精細化工工藝設計中的安全應對措施

3.1 加強化工生產原材料的控制

化工生產過程中，原材料的日常管理和使用問題是最需要進行精細化管理的部分。化工生產原材料本身就具備非常危險的物理性質和化學性質，無論是在存儲、取用、運輸和添加的過程中，都要保持警惕。原材料的倉儲管理，必須實行專人負責制度，其管理的內容必須以細化的方式形成工作管理手冊，并且制定嚴格的日常檢查和記錄手冊，進行嚴格的個人和集體責任制監管。相關的存儲環境必須保持高度的整潔，尤其是對于明火的管理更需要注意。原材料的擺放必須分類、分區域整齊規制，嚴禁出現堆積或者在原材料周邊堆積其他雜物。除此之外，原材料的標簽管理也非常重要。化學物質，尤其粉塵或者晶體物質，僅憑肉眼是很難分辨的，必須將所有的原材料進行明確的分類和標簽管理，以免用錯，造成不可挽回的嚴重后果。

除此之外，更重要的問題在于對于材料的生產添加和中間過程中的處理方式。一般來說，國內化工企業生產過程中，對于物料的添加普遍由人工填裝完成，這樣的生產方式對于精細化工而言是一項重大的工作漏洞。人工填料會不可避免地帶來人員安全性問題，而且人工添加的物質量是很難得到有效保證的。精細化工是時代發展的產物，由于相關行業對于化工產品的純度要求越來越高，化工產品生產中的物料質量發生任何偏差都會造成最終的純度問題。因此，應該以機械化運輸、稱重和填裝代替人工操作，實現更為精準化的物料稱量與添加工作。

3.2 加強管道輸送安全的控制

管道運輸的安全性問題，也是一項需要重點注意的問題。化工生產過程中，管道的輸送功能是不可或缺的。但是管道的材料選擇、架設布局以及相關的檢修工作必須嚴格執行。一方面，并不是所有的產品都適合使用金屬材質的管道進行運輸，尤其是管道運輸的過程中也需要進行相關條件的選擇，比如：邊運輸邊冷卻、半封閉管道運輸等。這些問題需要在具體的生產工藝中結合現實情況進行改良；另一方面，管道的拼接問題以及長期使用后的磨損、物料腐蝕、物料堆積問題應該得到重視，必須定期進行檢查和維護。

3.3 加強化工生產裝置的控制

化工生產裝置的控制是一項非常細致，且需要以發展性的眼光去思考的一項采購工作。化工設備的種類繁多，每種生產設備也都有自己的型號，對應不同的生產需要。化工生產企業在采購設備之前，應該詳細規劃好自身的主營業務，根據主營業務的需要進行相關設備的選擇和型號的采購工作[4]。雖然從理論上，化工設備具備多種反應條件的生產能力，但是相關的工藝流程設計人員必須先清楚在用設備的使用規范和承受極限。尤其對于不同的生產需求進行設備的預熱和啟動操作的設計，應該充分考量自身設備的運行情況和維護情況后，謹慎做出選擇，并且將整體規劃和重點注意事項向一線操作技工進行詳細闡述。除此之外，還需要對生產設備進行定期的維護，特別是對于關鍵零件和整體外保護殼的維護必須得到重點關注。

具體到生產操作環節上，應該更加注重對于中間體運輸的管理工作。一般來說，中間體的產出對于下一項加工而言就是新的物料。而一些中間體產物受自身化學性質活潑等因素的影響存儲困難，更需要考慮對于這些物質的存儲和準確稱量問題，以確保最終產品的純度問題。

3.4 優化化工工藝線路

化工生產過程中，不可避免接到多種訂單需求，其產品生產的工藝也存在一定程度上的差異。因此，在進行化工工藝設計的過程中，更應該從本化工廠的實際設計考慮，選擇最優的化工工藝線路進行生產。主要需要考慮在生產原材料的儲備位置、生產設備的連接順序和相關設備的反應條件調整角度著手，綜合評價并規劃相關的產品生產方案，優化化工工藝實施線路，有效解決工業生產過程中可能遇到的問題。

4 結語

綜上所述，現代化化工生產過程中，存在諸多引發安全風險問題的客觀因素。無論是原材料、中間體、反應條件、運輸條件以及整體環境，都有發生安全事故的可能因素。因此，必須在化工工藝設計中引入精細化管理的概念，對于可能發生危險的環節和因素嚴加控制，并且配合完善的應急預案，確保化工生產運行安全。