化工工藝設(shè)計中的安全問題分析

張彥文，周 峰

（武漢有機實業(yè)有限公司，湖北武漢 430080）

近年來，我國加大安全生產(chǎn)管控力度，獲得了不錯成效。然而安全生產(chǎn)事故依舊很多，根據(jù)公開數(shù)據(jù)顯示，2020年總計發(fā)生3.8萬起安全事件，造成2.74萬人死亡?；儆诟呶Ｐ袠I(yè)領(lǐng)域，潛在的風(fēng)險很多且點多面廣，因此加大化工生產(chǎn)安全管理，提出有效的安全風(fēng)險防范與應(yīng)對措施，有著重要的意義。從化工生產(chǎn)安全事故的發(fā)生情況來說，由于化工工藝設(shè)計因素引發(fā)的事故很多，提高工藝設(shè)計的安全性，有著重要的意義。

1 化工生產(chǎn)安全現(xiàn)狀

目前來說，化工安全生產(chǎn)存在著很多突出的問題，例如安全生產(chǎn)水平的安全管理工作落實不到位及安全生產(chǎn)基礎(chǔ)薄弱等，使得應(yīng)對安全事故的能力比較低，難以實現(xiàn)對化工生產(chǎn)安全的有效防范與控制。具體來說，部分企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)條件比較簡陋，而且技術(shù)和裝備等水平不高。部分化工企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)裝置和設(shè)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(xì)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(yè)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(chǎn)管理的角度來說，存在著責(zé)任落實不到位的情況，未能層層壓實安全生產(chǎn)責(zé)任，使得化工工藝的運用存在著很多的薄弱點，影響著生產(chǎn)的安全性。

2 化工工藝設(shè)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(yīng)是放熱反應(yīng)，需要做好對光氣化反應(yīng)釜以及光氣儲運單元的安全運行監(jiān)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(chǎn)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(huán)節(jié)均有發(fā)生泄漏的風(fēng)險，如果發(fā)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(yīng)介質(zhì)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(chǎn)生的副產(chǎn)品氯化氫也具有很強的腐蝕性，極易使得設(shè)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(yīng)釜溫度等技術(shù)指標(biāo)的監(jiān)控，實現(xiàn)對整個安全生產(chǎn)運行情況的全面掌握。根據(jù)安全生產(chǎn)的要求，在進(jìn)行化學(xué)工藝的設(shè)計時，需要配置事故緊急切斷閥以及緊急冷卻系統(tǒng)和反應(yīng)釜溫度壓力報警聯(lián)鎖裝置等。通過實現(xiàn)對技術(shù)參數(shù)的有效監(jiān)控，同時配套有效的安全事故應(yīng)對措施，最大程度上減少安全事故的發(fā)生。

通常來說，常用的控制方式主要是針對異常情況的發(fā)生，或者出現(xiàn)光氣和劇毒產(chǎn)品泄漏情況時，利用自控聯(lián)鎖裝置，通過啟動緊急停車以及自動切斷操作，實現(xiàn)對整個物料進(jìn)出情況的控制，并且將反應(yīng)裝置快速冷卻到一定溫度。除此之外，將發(fā)生安全事故設(shè)備內(nèi)存在的劇毒物通過疏導(dǎo)導(dǎo)入到事故槽內(nèi)，啟動氨水和稀堿液進(jìn)行噴淋處理。利用排毒系統(tǒng)實現(xiàn)對事故產(chǎn)生的有毒氣體，由具體的處理系統(tǒng)進(jìn)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(yīng)類型為吸熱反應(yīng)，安全監(jiān)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(jīng)過電解質(zhì)溶液或者熔融電解質(zhì)時，正負(fù)極會引起化學(xué)變化，也就是電解反應(yīng)。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(huán)節(jié)會產(chǎn)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(xiàn)氧化性的劇毒氣體，如果二者混合，那么很容易發(fā)生爆炸。如果氯氣中的含氫量達(dá)到5%之上，且遇到光照或者受熱，那么極易產(chǎn)生爆炸事故。若鹽水中含有的氨鹽超出了安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)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(zhì)，如果和部分有機物接觸或者被加熱到一定程度，則會產(chǎn)生很劇烈的分解反應(yīng)，最終發(fā)生爆炸[1]。

使用的液氮在生產(chǎn)和存儲以及包裝等多個環(huán)節(jié)都可能出現(xiàn)安全問題，因此要做好嚴(yán)格地把控。在進(jìn)行安全設(shè)計時，需要做好電解槽溫度壓力以及液位等參數(shù)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(lián)鎖裝置。通過實時全面嚴(yán)格的安全控制措施，最大程度上保證生產(chǎn)的安全效益目標(biāo)實現(xiàn)。一般來說，可以將電解槽內(nèi)部壓力和槽電壓等形成聯(lián)鎖關(guān)系，通過構(gòu)建聯(lián)鎖停車系統(tǒng)，達(dá)到保障安全的效果。常用的安全設(shè)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(yīng)類型為放熱反應(yīng)。在安全生產(chǎn)監(jiān)控方面要圍繞氯化反應(yīng)釜和氯化儲運單元，實施嚴(yán)格地把控。在工藝危險方面，因為氯化反應(yīng)屬于一個放熱的過程。如果處于高溫狀態(tài)下實施氯化反應(yīng)，那么反應(yīng)會更加劇烈，且速度會比較快，產(chǎn)生的熱量也會比較大。整個反應(yīng)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(chǎn)。在具體操作時先進(jìn)行氣化之后再進(jìn)行氯化，若存在泄漏風(fēng)險，則會潛在很大的危險。氯氣中所含有的雜質(zhì)，例如水和氫氣等，在具體應(yīng)用方面很容易出現(xiàn)危險，尤其是三氯化氮經(jīng)過積累后面臨著很大的爆炸風(fēng)險。在安全控制方面，主要是針對氯化反應(yīng)釜溫度和壓力以及攪拌速率等指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，實現(xiàn)對整個生產(chǎn)情況的有效掌握，進(jìn)而分析安全風(fēng)險與問題，提出優(yōu)化與改進(jìn)的措施，以免化工安全事故的發(fā)生。常采用的安全控制措施，主要是通過對生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。通過配置反應(yīng)釜溫度和壓力報警裝置以及反應(yīng)物料的比例控制聯(lián)鎖裝置等，實現(xiàn)對生產(chǎn)作業(yè)安全的有效控制。根據(jù)安全生產(chǎn)管理需求，可以采取的安全措施有很多。在企業(yè)方面，可以通過配置安全閥和高壓閥等裝置，實現(xiàn)對溫度和壓力等參數(shù)的有效監(jiān)測，進(jìn)而提出有效的安全管控措施，保障整個生產(chǎn)作業(yè)的有序性[3]。

2.4 硝化工藝

從硝化工藝的應(yīng)用角度來說，其屬于放熱反應(yīng)。安全生產(chǎn)監(jiān)控主要圍繞硝化反應(yīng)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(yīng)，較為常見的是取代反應(yīng)[4]。在安全生產(chǎn)方面，此工藝的主要危險是反應(yīng)速度快，而且放熱量大。整個反應(yīng)過程中，反應(yīng)組分存在著不均勻分布的特點，很容易造成局部過熱，引發(fā)安全危險。使用的反應(yīng)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(xué)工藝設(shè)計方面采取的安全控制措施主要是配置反應(yīng)釜溫度報警和聯(lián)鎖裝置以及自動盡量控制裝置等，實現(xiàn)對整個生產(chǎn)系統(tǒng)的有效監(jiān)控，進(jìn)而掌握安全風(fēng)險和隱患，保障作業(yè)的安全性。通過將溫度裝置和攪拌裝置以及流量監(jiān)測裝置等進(jìn)行優(yōu)化配置，使其能夠形成連鎖關(guān)系，進(jìn)而當(dāng)安全隱患和問題出現(xiàn)時，能夠及時響應(yīng)，采取有效的控制措施，例如當(dāng)溫度超標(biāo)或者攪拌系統(tǒng)運行故障時，可以實現(xiàn)自動化報警，并且能夠自動化停止運行，達(dá)到控制的目的[5]。

3 化工工藝設(shè)計中的安全策略總結(jié)

3.1 做好安全影響因素的控制

化工工藝的安全設(shè)計必須要圍繞原材料做好嚴(yán)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(fā)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(shè)備，也需要做好全面的分析，尤其是反應(yīng)器，做好安全風(fēng)險評估，提出有效的安全應(yīng)對措施，結(jié)合以往使用的情況，分析常見的故障與問題[6]。從設(shè)計階段做好嚴(yán)格把控，以免因為設(shè)備問題引發(fā)安全事故。對于化工工藝路線的設(shè)計，則要結(jié)合生產(chǎn)的產(chǎn)品的特點以及生產(chǎn)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(shè)計的合理性，保障整個作業(yè)的有序開展。在工藝設(shè)計環(huán)節(jié)，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(shè)計人員需要面向當(dāng)前化工企業(yè)發(fā)展實際，積極推廣運用新技術(shù)和新工藝，滿足化工生產(chǎn)的需求，同時提高化工生產(chǎn)安全水平，最大程度上保障生產(chǎn)作業(yè)的安全有序開展，創(chuàng)造更多的價值。

3.2 引入現(xiàn)代化技術(shù)

從化工安全的角度來說，在工藝設(shè)計方面，必須要積極引入現(xiàn)代化技術(shù)，提高工藝運行，系統(tǒng)控制的智能化水平，最大程度上實現(xiàn)對各項安全因素的有效控制，同時做到實時化監(jiān)測工藝運行的安全性。依托現(xiàn)代化裝置和措施，實現(xiàn)對整個工藝運行全面化控制，通過采集數(shù)據(jù)信息進(jìn)行深度分析，掌握整個生產(chǎn)作業(yè)的情況。不斷提高安全監(jiān)控的能力，實現(xiàn)對工藝管理水平的提高。利用現(xiàn)代化裝置替代人員進(jìn)行巡視監(jiān)督檢查，及時掌握整個化工生產(chǎn)過程中的情況，做好全面有效地控制，促使生產(chǎn)效益目標(biāo)得以實現(xiàn)。作為設(shè)計人員，必須要有較強的安全意識，能夠在整個工藝設(shè)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(huán)節(jié)出現(xiàn)隱患和問題，影響整個生產(chǎn)作業(yè)的安全性。對于采用的各類安全設(shè)施，要做好全面的分析，切實保障工藝設(shè)計的合理性，指導(dǎo)整個作業(yè)的有效開展。

4 結(jié)語

化工工藝設(shè)計中的安全問題控制到位，對保障生產(chǎn)效益目標(biāo)的實現(xiàn)，起到積極的作用。結(jié)合化工生產(chǎn)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(shè)備以及工藝路線等的科學(xué)合理把控，防范安全生產(chǎn)事故與隱患，最大程度上保障化工生產(chǎn)效益目標(biāo)的實現(xiàn)，促進(jìn)企業(yè)持續(xù)化發(fā)展。