化工工藝設計中的安全問題分析

張彥文，周 峰

（武漢有機實業有限公司，湖北武漢 430080）

近年來，我國加大安全生產管控力度，獲得了不錯成效。然而安全生產事故依舊很多，根據公開數據顯示，2020年總計發生3.8萬起安全事件，造成2.74萬人死亡。化工屬于高危行業領域，潛在的風險很多且點多面廣，因此加大化工生產安全管理，提出有效的安全風險防范與應對措施，有著重要的意義。從化工生產安全事故的發生情況來說，由于化工工藝設計因素引發的事故很多，提高工藝設計的安全性，有著重要的意義。

1 化工生產安全現狀

目前來說，化工安全生產存在著很多突出的問題，例如安全生產水平的安全管理工作落實不到位及安全生產基礎薄弱等，使得應對安全事故的能力比較低，難以實現對化工生產安全的有效防范與控制。具體來說，部分企業現有的生產條件比較簡陋，而且技術和裝備等水平不高。部分化工企業現有的生產裝置和設備存在著老化問題。因為維修和更新以及改造工作落實不到位，加之管理的精細化水平不高，使得安全保障能力比較弱。除此之外，還存在著安全管理投入不足的問題，企業管理者的安全意識不足，影響著很多安全管理工作的開展與落實，使得隱患存在。在安全生產管理的角度來說，存在著責任落實不到位的情況，未能層層壓實安全生產責任，使得化工工藝的運用存在著很多的薄弱點，影響著生產的安全性。

2 化工工藝設計中的安全隱患分析

2.1 光氣和光氣化工藝

以光氣和光氣化工藝分析，其主要的反應是放熱反應，需要做好對光氣化反應釜以及光氣儲運單元的安全運行監控。從使用的化工工藝組成來說，主要涉及光氣的制備工藝和以光氣為原料制備光氣化產品的工藝路線。使用的光氣化工藝，具體為氣相與液相。從安全性角度來說，因為光氣屬于劇毒氣體，在儲存和使用整個環節均有發生泄漏的風險，如果發生泄漏，則會造成大面積的污染或者中毒事故。其使用的反應介質也具有一定的燃爆危險性，潛在著很大的安全隱患。除此之外，產生的副產品氯化氫也具有很強的腐蝕性，極易使得設備和管線泄漏，可能造成人員中毒。在實際運行時，必須要做好一氧化碳和氯氣，含水量以及反應釜溫度等技術指標的監控，實現對整個安全生產運行情況的全面掌握。根據安全生產的要求，在進行化學工藝的設計時，需要配置事故緊急切斷閥以及緊急冷卻系統和反應釜溫度壓力報警聯鎖裝置等。通過實現對技術參數的有效監控，同時配套有效的安全事故應對措施，最大程度上減少安全事故的發生。

通常來說，常用的控制方式主要是針對異常情況的發生，或者出現光氣和劇毒產品泄漏情況時，利用自控聯鎖裝置，通過啟動緊急停車以及自動切斷操作，實現對整個物料進出情況的控制，并且將反應裝置快速冷卻到一定溫度。除此之外，將發生安全事故設備內存在的劇毒物通過疏導導入到事故槽內，啟動氨水和稀堿液進行噴淋處理。利用排毒系統實現對事故產生的有毒氣體，由具體的處理系統進行有效排除處理。

2.2 電解工藝-氯堿

采用的電解工藝，其主要反應類型為吸熱反應，安全監控的主要單元為電解槽和氯氣儲運單元。從工藝運行的角度來說，電流經過電解質溶液或者熔融電解質時，正負極會引起化學變化，也就是電解反應。一般來說，氫和氧以及氧等的制備均需要采用到電解工藝。從工藝的危險性分析，因為電解食鹽水的環節會產生很多的氫氣，氫氣屬于極易燃燒的氣體，而氯氣是很容易出現氧化性的劇毒氣體，如果二者混合，那么很容易發生爆炸。如果氯氣中的含氫量達到5%之上，且遇到光照或者受熱，那么極易產生爆炸事故。若鹽水中含有的氨鹽超出了安全生產標準，當處于適合的條件下，銨鹽將會和氯相互作用，會生成氯化氨。同時，濃度較高的氯化氨溶液和氯，還會形成三氯化氮。三氯化氮屬于爆炸性很強的物質，如果和部分有機物接觸或者被加熱到一定程度，則會產生很劇烈的分解反應，最終發生爆炸[1]。

使用的液氮在生產和存儲以及包裝等多個環節都可能出現安全問題，因此要做好嚴格地把控。在進行安全設計時，需要做好電解槽溫度壓力以及液位等參數的有效把控，同時要配置電解供電整流裝置以及電解槽供電的報警和聯鎖裝置。通過實時全面嚴格的安全控制措施，最大程度上保證生產的安全效益目標實現。一般來說，可以將電解槽內部壓力和槽電壓等形成聯鎖關系，通過構建聯鎖停車系統，達到保障安全的效果。常用的安全設施，主要包括安全閥、高壓閥以及緊急排放閥[2]。

2.3 氯化工藝

從氯化工藝的運用角度來說，其主要的反應類型為放熱反應。在安全生產監控方面要圍繞氯化反應釜和氯化儲運單元，實施嚴格地把控。在工藝危險方面，因為氯化反應屬于一個放熱的過程。如果處于高溫狀態下實施氯化反應，那么反應會更加劇烈，且速度會比較快，產生的熱量也會比較大。整個反應使用的原材料很多都具有較強的燃爆危險性。氯氣自身具有很強的劇毒性以及氧化性，而且存儲壓力比較高，很多氯化工藝多采用液氯生產。在具體操作時先進行氣化之后再進行氯化，若存在泄漏風險，則會潛在很大的危險。氯氣中所含有的雜質，例如水和氫氣等，在具體應用方面很容易出現危險，尤其是三氯化氮經過積累后面臨著很大的爆炸風險。在安全控制方面，主要是針對氯化反應釜溫度和壓力以及攪拌速率等指標進行嚴格的監控，實現對整個生產情況的有效掌握，進而分析安全風險與問題，提出優化與改進的措施，以免化工安全事故的發生。常采用的安全控制措施，主要是通過對生產環節進行優化。通過配置反應釜溫度和壓力報警裝置以及反應物料的比例控制聯鎖裝置等，實現對生產作業安全的有效控制。根據安全生產管理需求，可以采取的安全措施有很多。在企業方面，可以通過配置安全閥和高壓閥等裝置，實現對溫度和壓力等參數的有效監測，進而提出有效的安全管控措施，保障整個生產作業的有序性[3]。

2.4 硝化工藝

從硝化工藝的應用角度來說，其屬于放熱反應。安全生產監控主要圍繞硝化反應釜和分離單元實施有力地控制。硝化主要是有機化合物分子中引入硝基的反應，較為常見的是取代反應[4]。在安全生產方面，此工藝的主要危險是反應速度快，而且放熱量大。整個反應過程中，反應組分存在著不均勻分布的特點，很容易造成局部過熱，引發安全危險。使用的反應物料有著很強的燃爆危險；使用的硝化劑腐蝕性很強，而且也有很強的氧化性，如果和其他不安全因素接觸，則會造成爆炸。化學工藝設計方面采取的安全控制措施主要是配置反應釜溫度報警和聯鎖裝置以及自動盡量控制裝置等，實現對整個生產系統的有效監控，進而掌握安全風險和隱患，保障作業的安全性。通過將溫度裝置和攪拌裝置以及流量監測裝置等進行優化配置，使其能夠形成連鎖關系，進而當安全隱患和問題出現時，能夠及時響應，采取有效的控制措施，例如當溫度超標或者攪拌系統運行故障時，可以實現自動化報警，并且能夠自動化停止運行，達到控制的目的[5]。

3 化工工藝設計中的安全策略總結

3.1 做好安全影響因素的控制

化工工藝的安全設計必須要圍繞原材料做好嚴格地把控，因為很多原材料都具有極其危險的特性，如果沒有做好有力的控制，則很容易引發安全事故，因此要圍繞原材料選擇使用和管理等多個方面做好全面的分析，提出有效的控制措施，避免留下安全隱患。對于使用的化工設備，也需要做好全面的分析，尤其是反應器，做好安全風險評估，提出有效的安全應對措施，結合以往使用的情況，分析常見的故障與問題[6]。從設計階段做好嚴格把控，以免因為設備問題引發安全事故。對于化工工藝路線的設計，則要結合生產的產品的特點以及生產所需要具備的條件等做好全面分析，提出污染小且影響范圍比較窄的方案，保證整個工藝路線設計的合理性，保障整個作業的有序開展。在工藝設計環節，通過對各類因素有效的分析與控制，提出安全控制措施。工藝設計人員需要面向當前化工企業發展實際，積極推廣運用新技術和新工藝，滿足化工生產的需求，同時提高化工生產安全水平，最大程度上保障生產作業的安全有序開展，創造更多的價值。

3.2 引入現代化技術

從化工安全的角度來說，在工藝設計方面，必須要積極引入現代化技術，提高工藝運行，系統控制的智能化水平，最大程度上實現對各項安全因素的有效控制，同時做到實時化監測工藝運行的安全性。依托現代化裝置和措施，實現對整個工藝運行全面化控制，通過采集數據信息進行深度分析，掌握整個生產作業的情況。不斷提高安全監控的能力，實現對工藝管理水平的提高。利用現代化裝置替代人員進行巡視監督檢查，及時掌握整個化工生產過程中的情況，做好全面有效地控制，促使生產效益目標得以實現。作為設計人員，必須要有較強的安全意識，能夠在整個工藝設計和運行控制等多個方面去思考，提出有效的安全控制措施，以免在工藝環節出現隱患和問題，影響整個生產作業的安全性。對于采用的各類安全設施，要做好全面的分析，切實保障工藝設計的合理性，指導整個作業的有效開展。

4 結語

化工工藝設計中的安全問題控制到位，對保障生產效益目標的實現，起到積極的作用。結合化工生產實踐，圍繞常用工藝比較常見的安全隱患與問題，做了簡單的論述，提出了安全管理的措施。通過對化工原材料和設備以及工藝路線等的科學合理把控，防范安全生產事故與隱患，最大程度上保障化工生產效益目標的實現，促進企業持續化發展。