化工工藝設(shè)計(jì)中危險(xiǎn)因素識(shí)別及控制措施

周音，張沅(浙江工程設(shè)計(jì)有限公司，浙江 杭州 310000)

0 引言

在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的21世紀(jì)，我國各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域都得到了一個(gè)顯著的提升，其中化工行業(yè)發(fā)展最為突出。針對于化工工藝設(shè)計(jì)，在具體實(shí)施過程中，存在的不可控因素比較多，危險(xiǎn)因素占據(jù)大半，不確定性非常大，要從多個(gè)方面做好化工工藝設(shè)計(jì)中的危險(xiǎn)識(shí)別工作，利用科學(xué)技術(shù)對化工工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行全面監(jiān)測，采取措施進(jìn)行預(yù)防和管控?；ば袠I(yè)對于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到一個(gè)推動(dòng)作用，在生活的很多方面都會(huì)涉及到化工產(chǎn)品的應(yīng)用，所以在化工工藝安全設(shè)計(jì)中，要注重安全性設(shè)計(jì)規(guī)劃，注重危險(xiǎn)識(shí)別，針對于不同的風(fēng)險(xiǎn)因素采取合適的控制措施，最大程度上保證化工工藝設(shè)計(jì)的有序性和穩(wěn)定性。

1 化工工藝設(shè)計(jì)概述

在化工工藝設(shè)計(jì)中，包含的主體內(nèi)容比較多，需要對化工生產(chǎn)方法進(jìn)行選擇性規(guī)劃，化工工藝種類較為多樣化，不同的化工工藝其性能優(yōu)勢不同，需要進(jìn)行合理的調(diào)控?；すに囋O(shè)計(jì)具有一定的顯性特點(diǎn)，整體的技術(shù)含量水平比較高，化工設(shè)計(jì)指標(biāo)具有唯一性，工藝流程標(biāo)準(zhǔn)化。部分工藝設(shè)計(jì)具有一定的局限性，化工工藝設(shè)計(jì)是從科研機(jī)構(gòu)成果中演化而來，因?yàn)闆]有涉及到工業(yè)化生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)性檢驗(yàn)，單純依靠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)資料，對其進(jìn)行放大以后可能導(dǎo)致達(dá)不到原先的預(yù)期，或穩(wěn)定性存在一定缺陷。我國的化工生產(chǎn)工藝水平與國外化工生產(chǎn)工藝水平偏差比較大，有些化工生產(chǎn)工藝是從國外引進(jìn)的，所以在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料方面上存在一定的限制，數(shù)據(jù)資料并不是完整的，也正是基于這種情況，國產(chǎn)化生產(chǎn)中會(huì)省略一些無用裝置，這種方式可能會(huì)使得設(shè)計(jì)結(jié)果無法達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

化工裝置在運(yùn)行的時(shí)候，都是有流程化指令進(jìn)行控制的，其中設(shè)備種類較為多樣化，不同設(shè)備其規(guī)格不同，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也存在差異性，對于一些特殊設(shè)備有不同的定性要求。在化工生產(chǎn)中，涉及化學(xué)品活性比較強(qiáng)的物質(zhì)，或具有易燃易爆等屬性，工藝操作過程中涉及反應(yīng)有高溫高壓的特點(diǎn)?；すに囋O(shè)計(jì)本身具有一定的復(fù)雜性，在操作過程中，整體設(shè)計(jì)工作量比較大，化工項(xiàng)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(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的方式。也正是因?yàn)榛すに囋O(shè)計(jì)的多樣性，使得化工設(shè)計(jì)存在一些安全隱患，如果在設(shè)計(jì)中沒有做好危險(xiǎn)因素識(shí)別及控制工作，很容易導(dǎo)致安全事故的發(fā)生[1]。

2 化工工藝安全設(shè)計(jì)中的危險(xiǎn)因素識(shí)別

2.1 化學(xué)反應(yīng)裝置中的危險(xiǎn)因素識(shí)別

在化工工藝生產(chǎn)設(shè)計(jì)中，存在的危險(xiǎn)因素比較多，危險(xiǎn)因素種類較為多樣化，這個(gè)過程中需要使用的化學(xué)反應(yīng)裝置比較多，這些化學(xué)反應(yīng)裝置也是存在一定危險(xiǎn)系數(shù)的，我們需要對化學(xué)反應(yīng)裝置中的危險(xiǎn)因素進(jìn)行識(shí)別，判斷反應(yīng)類型，如對照國家安全監(jiān)管總局公布的《重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)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(xué)反應(yīng)裝置其性能指標(biāo)和作用優(yōu)勢是不一樣的，具有較大的差別，所以對于化學(xué)反應(yīng)裝置的危險(xiǎn)識(shí)別，對技術(shù)人員的整體能力指標(biāo)有著較高的要求，從技術(shù)人員的角度出發(fā)，要知道化學(xué)反應(yīng)裝置的組成結(jié)構(gòu)，知道如何從結(jié)構(gòu)化的角度出發(fā)，對其裝置危險(xiǎn)因素進(jìn)行分析。

在化學(xué)工藝流程中，各個(gè)流程之間存在一定的連接關(guān)系，其中需要注意的就是工藝流程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過程，作為設(shè)計(jì)人員，需要對工藝反應(yīng)裝置進(jìn)行全面重點(diǎn)的評判，要從多個(gè)角度出發(fā)，對每一個(gè)環(huán)節(jié)的可能存在的危險(xiǎn)因素進(jìn)行識(shí)別評估，判斷裝置在開停車、實(shí)際生產(chǎn)等過程中運(yùn)行是否穩(wěn)定，從而保證整個(gè)裝置的安全[2]。

2.2 管道中的危險(xiǎn)因素識(shí)別

對于化工工藝設(shè)計(jì)，包含的內(nèi)容比較多，化工工藝流程較為復(fù)雜，存在不同的工藝環(huán)節(jié)，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(jìn)行輸送，大部分化學(xué)物質(zhì)的活潑性比較高，本身具有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的性質(zhì)，裝置長期運(yùn)行后對管道具有腐蝕、沖擊等，對其穩(wěn)定性有著極大的影響。如果管道出現(xiàn)破損的情況，會(huì)導(dǎo)致工藝物料泄漏，可能引起火災(zāi)甚至爆炸事故等，對工藝人員的生命安全和國家和企業(yè)的財(cái)產(chǎn)安全造成威脅，甚至進(jìn)一步污染破壞環(huán)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(shè)計(jì)的危險(xiǎn)因素識(shí)別，要著重考慮管道危險(xiǎn)因素識(shí)別，從多個(gè)方面進(jìn)行管控，管道選擇方面，需要根據(jù)輸送物質(zhì)的性質(zhì)、操作參數(shù)等進(jìn)行區(qū)分，選擇合適的管道材質(zhì)、管徑、壁厚等，并且在設(shè)計(jì)文件中對每一根管道的性能和用途進(jìn)行明確表述，對壓力試驗(yàn)、施工及驗(yàn)收規(guī)范等進(jìn)行約束。

2.3 化工工藝物料中的危險(xiǎn)因素識(shí)別

化工工藝是一個(gè)綜合性的流程，在這個(gè)過程中，不僅包含了多個(gè)操作環(huán)節(jié)，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(yīng)用范圍比較廣，這些化工物料的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，具有很強(qiáng)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(zhì)，有的還涉及重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化學(xué)品。對于化學(xué)物料的危險(xiǎn)識(shí)別要仔細(xì)，對工藝流程中每一種使用到的介質(zhì)，應(yīng)該詳細(xì)查出其理化性質(zhì)，同時(shí)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(zhì)危險(xiǎn)性較高，且在其他項(xiàng)目中使用的情況比較少，則應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注該介質(zhì)，若缺少理化數(shù)據(jù)，應(yīng)委托有資質(zhì)的科研機(jī)構(gòu)等出具相應(yīng)報(bào)告。

2.4 化工工藝路線中的危險(xiǎn)因素識(shí)別

化工工藝設(shè)計(jì)涉及的內(nèi)容非常多，是一個(gè)綜合性的過程，其中化工工藝路線比較多，不同路線之間錯(cuò)綜復(fù)雜，存在一定的連接性，在化工工藝流程規(guī)劃中，設(shè)計(jì)人員需要對每一個(gè)工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行把控，路線規(guī)劃要全面，環(huán)節(jié)銜接要協(xié)調(diào)。每個(gè)工藝環(huán)節(jié)之間都是存在一定聯(lián)系的，要做好各個(gè)環(huán)節(jié)的對接工作，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會(huì)影響化工工藝設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性，引發(fā)一系列的安全事故，給企業(yè)造成嚴(yán)重的危害，其經(jīng)濟(jì)損失是一個(gè)無法預(yù)估的數(shù)值?；诖?，技術(shù)人員必須要對化工工藝路線有一個(gè)直觀的了解，掌握復(fù)雜的化工路線，將每個(gè)細(xì)節(jié)上的處理工作落實(shí)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(xiǎn)系數(shù)。

3 化工工藝設(shè)計(jì)中的危險(xiǎn)因素控制措施分析

3.1 開展危險(xiǎn)與可操作性分析(HAZOP分析)

HAZOP分析是對分析對象存在的危險(xiǎn)因素進(jìn)行全面、系統(tǒng)的評判，通過分析使項(xiàng)目參與者對項(xiàng)目的危險(xiǎn)因素有更加徹底深入的認(rèn)識(shí)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(yè)的儀表及管道流程圖(P&ID圖)，將其劃分成若干節(jié)點(diǎn)，對照節(jié)點(diǎn)、設(shè)計(jì)意圖、操作條件等進(jìn)行討論，并通過使用引導(dǎo)詞和偏差，識(shí)別出造成偏差的所有原因和每個(gè)原因?qū)е碌暮蠊?，最終確定出適用的防范措施。對照HAZOP分析的結(jié)果和建議措施，設(shè)計(jì)人員可以清晰地認(rèn)識(shí)到各個(gè)階段存在的危險(xiǎn)因素，從而在設(shè)計(jì)上合理優(yōu)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(fā)生的概率控制在最小程度[3]。

3.2 完善自動(dòng)化控制系統(tǒng)

化工自動(dòng)化控制系統(tǒng)在化工設(shè)計(jì)中是不可或缺的關(guān)鍵要素。根據(jù)其控制原理不同，主要有DCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)等?；すに嚵鞒讨胁捎每刂苹到y(tǒng)，可以有效調(diào)節(jié)控制工藝參數(shù)，使其穩(wěn)定在工藝要求的安全范圍內(nèi)。如：精餾釜的塔釜設(shè)置溫度集中顯示、高限報(bào)警，塔釜溫度高高聯(lián)鎖切斷加熱物料等，可以防止塔釜溫度過高，產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量發(fā)生變化甚至發(fā)生事故。在精餾的塔中部適當(dāng)位置設(shè)置壓力集中顯示、高限報(bào)警，塔頂、釜壓差設(shè)置集中顯示、高限報(bào)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(shè)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(yù)防參數(shù)異?；蚴鹿拾l(fā)生。

3.3 完善圖紙管理和設(shè)計(jì)變更管理

設(shè)計(jì)單位在日常管理中應(yīng)該建立規(guī)范的圖紙管理流程。設(shè)計(jì)文件根據(jù)不同安全等級分別設(shè)置設(shè)計(jì)、校對、審核、審定等相關(guān)設(shè)計(jì)人員及專業(yè)負(fù)責(zé)人、設(shè)計(jì)經(jīng)理等相關(guān)管理人員的多級簽字，并轉(zhuǎn)由其他相關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)人進(jìn)行會(huì)簽。在設(shè)計(jì)過程中，注重圖紙版次的更新；在設(shè)計(jì)完成后，注重文件整理歸檔等。由于一些項(xiàng)目周期緊張，在施工過程中，往往存在“邊設(shè)計(jì)、邊施工”甚至施工進(jìn)度快于設(shè)計(jì)進(jìn)度的情況，此時(shí)施工情況與設(shè)計(jì)預(yù)期不一致，難免會(huì)出現(xiàn)不可控的安全隱患，這種情形應(yīng)該盡力杜絕。正常狀態(tài)下，需要建立完善的設(shè)計(jì)變更管理體系，施工中產(chǎn)生的所有變更都應(yīng)由原設(shè)計(jì)單位經(jīng)過嚴(yán)格審查，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的，應(yīng)由業(yè)主責(zé)令施工單位重新施工；若確認(rèn)能夠滿足設(shè)計(jì)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(jié)語

化工行業(yè)對于推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，所以在設(shè)計(jì)中對化工工藝的危險(xiǎn)因素要進(jìn)行全面的管控，落實(shí)安全設(shè)計(jì)工作，規(guī)范化操作化工設(shè)計(jì)，在具體實(shí)踐過程中，優(yōu)化和完善工藝設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，提高整體化工裝置運(yùn)行安全性，確保化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。