化工工藝安全設(shè)計中的危險識別與控制

王小強(湖北宜化集團化工機械設(shè)備制造安裝有限公司，湖北 宜昌 443007)

0 引言

近年來我國的化工工藝設(shè)計技術(shù)大大提高，但因為精細化工業(yè)起步較晚，與發(fā)達國家相比還存在差距。同時，由于我國的化工基礎(chǔ)設(shè)施與當今的先進技術(shù)不匹配，越來越多的化工設(shè)計問題被暴露出來。作為促進我國經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱之一，化工行業(yè)的設(shè)計環(huán)節(jié)不僅影響著項目的順利進行，而且直接關(guān)系化工設(shè)計的安全作業(yè)。

從化工工藝設(shè)計的角度出發(fā)，概述當前的化學工業(yè)設(shè)計中的危險識別，安全管理和流程改進，以提升相關(guān)單位對安全設(shè)計的重視程度。

1 化工工藝設(shè)計概述

1.1 定義

化工工藝設(shè)計是指化學工程師遵循化學反應原理或化學反應方程式，通過設(shè)計一個可以將原材料轉(zhuǎn)換為消費者所需的化工產(chǎn)品的生產(chǎn)步驟。化工工藝設(shè)計非常復雜，包含許多環(huán)節(jié)，例如：化學材料的初步處理，原材料的化學響應設(shè)計等(如果有)。任何不科學的設(shè)計內(nèi)容都會降低化學品生產(chǎn)過程中的整體安全性能，并且無法滿足用戶對產(chǎn)品的需求。

1.2 化工工藝設(shè)計的特征

首先，化工設(shè)計條件復雜多樣。用于生產(chǎn)化學產(chǎn)品的化學設(shè)備由于會受到多種因素的影響，例如外部環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境等，要求必須在所有環(huán)境下完成相應的試驗并滿足安全設(shè)計要求后，才可用于化工生產(chǎn)過程中，控制生產(chǎn)要素，提高產(chǎn)品產(chǎn)量，在保證安全生產(chǎn)的前提下最大限度地提高化學產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。其次，化工設(shè)計成本高，工程規(guī)模大。化工工藝設(shè)計所需的原材料大多時工業(yè)專用材料，市場強大的競爭壓力導致所有的化學公司都擴大了對化工設(shè)計環(huán)節(jié)的財務(wù)支持，并提出了很多要求，還需要設(shè)有科研基金的投資，這導致了化工工藝設(shè)計的巨大成本投入。此外，化工工藝設(shè)計需要基于化學原理，化學工程師只有在確定每種化學原理的獨特功能后，才能有效地設(shè)計下一步反應程序，因此化工工藝設(shè)計的工程量非常大。

2 化工工藝安全設(shè)計的重要性

化工工藝設(shè)計與施工計劃密切相關(guān)，需要在規(guī)定時間內(nèi)完成相對應的任務(wù)，不僅可以按時按質(zhì)量的完成化工設(shè)計任務(wù)，而且還保證了資金成本的管理和施工人員的安全。科學合理的化工工業(yè)設(shè)計可以確保原材料在一個良好的環(huán)境中完成化學反應并確保產(chǎn)品質(zhì)量，避免在化學過程中出現(xiàn)一些有害于設(shè)計工程師的危險產(chǎn)物，對其身體健康構(gòu)成威脅。另外，在項目實施的后期，工藝污染也是化工企業(yè)需要關(guān)注的主要問題?；すI(yè)設(shè)計往往涉及許多類型的化學產(chǎn)品，這些化學品大多具有易燃、易爆、有毒和強腐蝕等危險屬性。在這種情況下，如果化工工業(yè)設(shè)計中存在缺陷，很可能對后續(xù)的施工和生產(chǎn)環(huán)節(jié)造成影響，進而導致各類安全事故的發(fā)生。為了實現(xiàn)化工企業(yè)的安全設(shè)計，讓企業(yè)生產(chǎn)更加科學，危險識別與控制應在化工設(shè)計階段進行，做到提前識別并預測潛在的安全風險，以便在實際的設(shè)計中有效避免和預防風險。作為設(shè)計人員，必須在設(shè)計環(huán)節(jié)的早期階段對影響產(chǎn)品安全的施工因素進行評析，針對一些潛在的風險及時叫停，確?；すI(yè)設(shè)計和生產(chǎn)的順利進行。因此，化工企業(yè)應格外重視化工工業(yè)設(shè)計階段的安全管理和風險識別，綜合考慮相關(guān)因素。

3 化工工藝設(shè)計中存在的問題

(1)在化工工藝設(shè)計過程中需要準備很多基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料，但是，當前許多化工企業(yè)在進行化工設(shè)計中的準備數(shù)據(jù)不完整。通常情況下，有關(guān)化工工業(yè)設(shè)計的基本信息是由相關(guān)科研單位或其他機構(gòu)提供的，或是通過員工對現(xiàn)有的實驗數(shù)據(jù)和相關(guān)材料相結(jié)合再添加相關(guān)內(nèi)容后完成的，因此一些基本材料數(shù)據(jù)尚未通過工業(yè)化的審查，尚未經(jīng)過測試和改進，相關(guān)數(shù)據(jù)的準確性仍然有待商榷。

(2)在進行化工工藝設(shè)計的過程中，需要在較短的時間內(nèi)完成大量工作。為盡快搶占市場，需要大幅度縮減工業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)的時間，從而也大大減少了總的產(chǎn)品生產(chǎn)時間，以獲得更大的經(jīng)濟利益。此時工作中引起的其他問題，需要設(shè)計人員在設(shè)計階段時刻關(guān)注，還必須考慮解決問題的方法，由此導致了化工工業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)的工作壓力大大增加，成本投資也將增加。因此，化工企業(yè)在開發(fā)新產(chǎn)品時，需要協(xié)調(diào)好化工工業(yè)設(shè)計和其他環(huán)節(jié)，從這一角度合理安排進度。

(3)化工工藝設(shè)計過程時，許多設(shè)備的尺寸不一樣，導致早期制定的計劃無法完全適應該項目。為節(jié)省設(shè)計成本和施工時間，設(shè)計人員往往會將選擇一些反應環(huán)節(jié)少、時間短的流程，保證了所有原材料均可以適用反應設(shè)備。為了更好地保證化工產(chǎn)品地質(zhì)量，需要保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息地準確度，這就需要展開大量地化學分析與設(shè)計工作。

4 化工工業(yè)設(shè)計中的危險因素

4.1 物料因素

材料是化學生產(chǎn)的基礎(chǔ)。如果原材料的質(zhì)量不符合化工生產(chǎn)的需求，那批量生產(chǎn)也就無從可談。此外，化工工業(yè)設(shè)計所需的基本原材料類型和數(shù)量很多。不同材料的物理和化學性質(zhì)會有所不同。如果沒有適當?shù)拇鎯凸芾泶胧陀锌赡艹霈F(xiàn)安全隱患，進而影響后續(xù)生產(chǎn)并導致安全事故的發(fā)生。特別是對于某些危險性極強的化工產(chǎn)品，如果不能合理的進行控制管理，則可能導致嚴重的安全事故。

4.2 管道因素

化工工業(yè)設(shè)計的實現(xiàn)離不開管道的支撐。管道的分布設(shè)計是化工工業(yè)設(shè)計的重要組成部分。如果管道的質(zhì)量不合格，可能會被化學物質(zhì)腐蝕，從而使管道出現(xiàn)泄漏。如果管道的設(shè)計不合理，出現(xiàn)彎曲或重疊太多的問題，就可能使得物料的傳輸出現(xiàn)問題，影響了正常的反應時間，對企業(yè)的經(jīng)濟效益造成了損害，嚴重的還會導致所設(shè)定的化學反應不能正常繼續(xù)，進而引起安全事故。所以，為了確保有效的物料傳輸，應進行合理的管道設(shè)計，需要結(jié)合物料本身，深入分析物料的性能差異，以選擇最佳性能和質(zhì)量的管道[1]。

4.3 線路因素

化工生產(chǎn)線路是化工生產(chǎn)的基本保證。通常情況下，每條工業(yè)生產(chǎn)線路的作用和特點不同。如果化工反應線路設(shè)計不合理，有可能造成化工產(chǎn)品的質(zhì)量問題甚至安全問題。因此，在化工工業(yè)設(shè)計選擇反應線路時，必須充分考慮各種影響因素，確?；瘜W生產(chǎn)線的完整性，特別是要進行設(shè)計線路的安全性分析。

4.4 裝置因素

化工工藝設(shè)計中使用的各種設(shè)備均基于實際的反應和材料特性進行設(shè)計的。如果設(shè)計裝置時，未全面考慮各種影響因素，可能會留下潛在的安全隱患，從而可能導致發(fā)生諸如泄漏和爆炸之類的安全事件。例如，設(shè)備沒有足夠的密封性，可能會導致材料泄漏，從而使化學反應失控，并引發(fā)安全事故。所以，在化工工藝設(shè)計中必須充分考慮裝置因素引起的危害，并且提前采取措施進行預防和控制。

5 化工工藝安全設(shè)計的危險識別和控制措施

5.1 工廠選址

工廠的選址是化工工藝設(shè)計的第一步，也是進行危險識別和控制的關(guān)鍵。科學合理的工廠選址，以確保生產(chǎn)設(shè)備和設(shè)施的安全安裝。在化工生產(chǎn)和運營過程中，存在多種可能影響甚至破壞人體和周圍環(huán)境的風險因素。同時，化工工藝設(shè)計需要各類大型高溫高壓裝置設(shè)備，工廠選址最好是選在遠離市中心，人煙稀少的郊區(qū)。化工工廠選址時，設(shè)計人員應充分考慮到以上因素，對于現(xiàn)場是否開放、安全條件是充足、工廠發(fā)出的噪音是否會影響周圍的居民等，最好選擇遠離城市的偏遠地區(qū)，避免影響居民的正常生活。工廠選址應充分考慮周圍的氣候因素，例如風向是否有助于污染物的擴散，物料運輸是否方便等[2]。

5.2 工藝設(shè)計方案的安全校對

化學工藝設(shè)計的安全校對是在化學設(shè)計階段識別安全隱患的關(guān)鍵?；ぴO(shè)計人員需要對諸如工廠選址，設(shè)計線路等因素進行全面了解，但是化學過程很復雜，涉及多種高溫的大型化學設(shè)備，同時化學原材料的耐用性也不穩(wěn)定，可能會在設(shè)計環(huán)節(jié)中出現(xiàn)問題和不足，導致后續(xù)安全事故的發(fā)生。所以，相關(guān)部門必須進行化工工藝設(shè)計方案的安全校對，具體過程如下：首先，校對人員必須審查并校對原始數(shù)據(jù)，識別并分析原始設(shè)計數(shù)據(jù)是否存在問題；其次，應對化學原材料的安全性和耐用性做出反復測試，及時找出潛在的危險，對可能發(fā)生的危險事故做出預先判斷。所有相關(guān)人員應從整體上考慮化工工業(yè)設(shè)計流程，方案以及所需的人員等因素，合理管控化工生產(chǎn)過程中的各項因素[3]。

5.3 加強對化工工業(yè)管道的安全管控

在化工工藝設(shè)計過程時，尤其是在設(shè)計管道時，設(shè)計人員應分析先前管道泄漏的案例。結(jié)合項目實際情況，在設(shè)計階段對泄漏案例嘗試進行彌補，并提出相關(guān)解決方案。對于管道材料的選擇，應充分考慮化工設(shè)計所需的原材料是否對管道有影響，科學地選擇管道類型，精確計算管道長度，減少管道運輸安裝的風險。設(shè)計工程師應考慮管道內(nèi)的運輸介質(zhì)，應考慮包括氣液共存等相關(guān)問題，確保諸如活塞流等問題的解決，以確保化學管道的安全運輸，不會受到外部因素的干擾或腐蝕。再者，提高閥門和泵的安全控制。在化學過程中，閥門和泵的安全必須嚴格遵守安全法規(guī)展開搭配，并且需要設(shè)計安全高度并特別注意泵的氣穴現(xiàn)象。在選擇泵型號的過程中，需要研究泵的性能，材料特性和流量值，根據(jù)實際要求選擇。閥門是驅(qū)動裝置，它是壓力系統(tǒng)的核心部分。閥門的功能是介質(zhì)的流量和壓力值的調(diào)整，必須根據(jù)化學反應所處的區(qū)域選擇科學的閥門[4]。

6 結(jié)語

綜上所述，隨著我國化工行業(yè)的不斷發(fā)展，需要確保化工工藝設(shè)計中的安全識別和控制。雖然目前我國的化工工藝設(shè)計仍存在著一些問題，但仍需要我們做好化工產(chǎn)品生產(chǎn)中的安全管理。設(shè)計人員應針對化工工藝設(shè)計過程中涉及的線路選擇，管道設(shè)計，裝置和物料選用進行合理管控，全面分析化工反應過程中可能會出現(xiàn)的一些問題并盡量規(guī)避。此外，化工企業(yè)還應合理選擇工廠地質(zhì)，盡量選擇人煙稀少的區(qū)域，避免工業(yè)生產(chǎn)對周邊居民和生態(tài)環(huán)境的影響，做好化工工藝設(shè)計的安全進行，保證我國化工行業(yè)的順利發(fā)展[5]。