淺談化工工藝設(shè)計(jì)中安全危險(xiǎn)的識(shí)別與控制

孫振

（山東鴻運(yùn)工程設(shè)計(jì)有限公司寧夏分公司，寧夏 銀川 750000）

前言：就當(dāng)前的化工生產(chǎn)行業(yè)來(lái)看，化工業(yè)依然在國(guó)民經(jīng)濟(jì)總體中占據(jù)了重要地位。為了從根本上提升化工生產(chǎn)水平，有關(guān)的工作人員還需要做好化工工藝設(shè)計(jì)工作，嚴(yán)格遵循法律法規(guī)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)化工工藝設(shè)計(jì)缺陷問(wèn)題，降低化工生產(chǎn)期間安全事故發(fā)生概率，為促進(jìn)化工行業(yè)平穩(wěn)有序發(fā)展進(jìn)程奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。基于此，這就要求在化工工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵循現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，將生產(chǎn)時(shí)的各類潛在危險(xiǎn)因素消滅在源頭。

一、概述化工工藝設(shè)計(jì)

（一）化工工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)述

化工工藝設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，貫穿于化工生產(chǎn)全過(guò)程。在化工工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)要求，嚴(yán)格遵循生產(chǎn)期間的各項(xiàng)安全規(guī)定?，F(xiàn)階段化工生產(chǎn)主要包括化學(xué)原材料生產(chǎn)、化學(xué)條件控制、化學(xué)反應(yīng)以及化工材料提取等環(huán)節(jié)。此些環(huán)節(jié)危險(xiǎn)性高，在安全管控不當(dāng)?shù)那闆r下經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各類事故問(wèn)題，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失及人員傷亡。同時(shí)，化工工藝設(shè)計(jì)工作也具有一定的特殊性，先進(jìn)科技技術(shù)的含量較高，存在著很多未知的物理及化學(xué)參數(shù)，使安全設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要面臨較多的難點(diǎn)與不確定因素。因此化學(xué)工藝設(shè)計(jì)期間，需要重點(diǎn)關(guān)注風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與安全控制工作，最大限度控制安全事故發(fā)生概率。

（二）化工工藝設(shè)計(jì)的主要特征

在化工工藝設(shè)計(jì)期間，各設(shè)計(jì)流程的技術(shù)含量較高。相較于化工生產(chǎn)其他環(huán)節(jié)，化工工藝設(shè)計(jì)工作的特征主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）化工工藝設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)計(jì)資料的完善度要求高。生產(chǎn)期間的各項(xiàng)資料主要包括相關(guān)企業(yè)測(cè)試過(guò)的數(shù)據(jù)、查閱的生產(chǎn)資料等。由于部分資料沒(méi)有投入到具體生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行驗(yàn)證，導(dǎo)致材料的可靠性相對(duì)不足。因化工工藝設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)包括的內(nèi)容較多，設(shè)備體系較為復(fù)雜。為從根本上提高化工工藝設(shè)計(jì)水平，需要重點(diǎn)關(guān)注設(shè)計(jì)資料的收集與核實(shí)工作，使此些資料能夠?yàn)榉桨傅闹贫ㄌ峁┲匾獏⒖家罁?jù)。（2）化工工藝的設(shè)計(jì)工作量大。在化工生產(chǎn)過(guò)程中，涉及到的設(shè)備種類多、管線數(shù)量大、對(duì)原材料及廢料的處理要求高，需要投入巨大的資金。為從根本上提高化工生產(chǎn)期間的綜合效益，切實(shí)增強(qiáng)化工產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，部分化工工藝設(shè)計(jì)選擇縮短正常設(shè)計(jì)周期，采用邊開發(fā)、邊設(shè)計(jì)的工作形式，導(dǎo)致實(shí)際設(shè)計(jì)的工作量進(jìn)一步增長(zhǎng)，嚴(yán)重影響到化工工藝設(shè)計(jì)水平。（3）化工工藝設(shè)計(jì)規(guī)模不同。由于化工生產(chǎn)產(chǎn)品種類較多，化工工藝設(shè)計(jì)規(guī)模有所不同，配套的裝置更為復(fù)雜。部分化工企業(yè)沒(méi)有嚴(yán)格遵照建設(shè)規(guī)范的要求開展工藝設(shè)計(jì)工作，導(dǎo)致化工工藝設(shè)計(jì)水平始終處于有待提升階段，難以在保障化工生產(chǎn)安全開展、維護(hù)化工生產(chǎn)安全教育中發(fā)揮出重要作用。

二、化工工藝設(shè)計(jì)安全危險(xiǎn)識(shí)別與管理控制要點(diǎn)

在化工工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中，危險(xiǎn)因素主要就是指生產(chǎn)時(shí)可能出現(xiàn)的各類事故隱患問(wèn)題以及可能造成損失的不安全條件。危險(xiǎn)識(shí)別與控制工作應(yīng)當(dāng)針對(duì)化工生產(chǎn)工藝全過(guò)程、配套輔助設(shè)施生產(chǎn)過(guò)程、使用及產(chǎn)出物質(zhì)、主要設(shè)備及操作條件等環(huán)節(jié)開展。結(jié)合化工生產(chǎn)具體要求，選擇安全先進(jìn)的工藝生產(chǎn)路線，避免在生產(chǎn)時(shí)使用落后的生產(chǎn)設(shè)備。由于化工生產(chǎn)裝置種類較多，蘊(yùn)含的風(fēng)險(xiǎn)因素各不相同。為從根本上保障裝置設(shè)計(jì)的安全性，應(yīng)結(jié)合不同風(fēng)險(xiǎn)因素制定出專項(xiàng)可行的控制方式。

（一）生產(chǎn)原材料

在化工生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)期間原材料、半成品、中間商品的物料分別以不同形態(tài)存在，這些形態(tài)會(huì)分別對(duì)應(yīng)物理、化學(xué)及其他危險(xiǎn)性質(zhì)。為切實(shí)保障化工生產(chǎn)期間的安全性，需要對(duì)此些化學(xué)物品的危險(xiǎn)性質(zhì)進(jìn)行全面分析、識(shí)別與評(píng)價(jià)。在分析化學(xué)原材料性質(zhì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)從理化性能、穩(wěn)定性、化學(xué)反應(yīng)活性等方面進(jìn)行細(xì)致評(píng)估，制定出科學(xué)合理的危險(xiǎn)等級(jí)管控標(biāo)準(zhǔn)。

（二）生產(chǎn)路線

化學(xué)生產(chǎn)中的一種反應(yīng)往往包括多種工藝路線，需要對(duì)不同路線的技術(shù)可行性與經(jīng)濟(jì)適用性進(jìn)行專項(xiàng)分析。盡量使用無(wú)害生產(chǎn)原材料以及高活性催化劑。在生產(chǎn)路線中使用新設(shè)備、新技術(shù)，降低廢棄物料產(chǎn)出量。

（三）生產(chǎn)設(shè)施

化工生產(chǎn)內(nèi)部反應(yīng)器種類復(fù)雜，從反應(yīng)器進(jìn)出物料情況角度分析，可將反應(yīng)器分為間歇式與連續(xù)式兩種類型。從反應(yīng)器物料流程角度分析，可將反應(yīng)器分為單程與循環(huán)兩種類型；從反應(yīng)器結(jié)構(gòu)角度分析，可將其分為管式、固定床、硫化床等類型。此時(shí)反應(yīng)器可以適用于不同化學(xué)反應(yīng)，可以根據(jù)物系反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)。

（四）化學(xué)反應(yīng)條件

化工生產(chǎn)涉及到的化學(xué)反應(yīng)較多，實(shí)際控制難度較大。部分化學(xué)反應(yīng)迅速，可以釋放較大的熱量。由于生產(chǎn)空間限制，反應(yīng)器穩(wěn)定，操作區(qū)域較小，因此需要對(duì)化工工藝生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。按實(shí)際設(shè)計(jì)期間減少進(jìn)料量，控制物料加熱速度。配合使用多段反應(yīng)方式，增加外循環(huán)冷卻裝置的方式提高冷卻能力，對(duì)化學(xué)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行全面管控。

（五）設(shè)備結(jié)構(gòu)形式

高壓容器是化工生產(chǎn)期間的重要設(shè)備，要求容器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)符合實(shí)際設(shè)計(jì)要求，防止出現(xiàn)爆裂問(wèn)題。設(shè)備內(nèi)密封性也好，避免危險(xiǎn)物質(zhì)泄漏。由于化工生產(chǎn)期間的各類物料具有不穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，在發(fā)生泄漏時(shí)極易引發(fā)火災(zāi)或中毒情況，釀成嚴(yán)重危險(xiǎn)后果。針對(duì)高壓容器設(shè)備結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)工作，需要確保該設(shè)備能夠安全可靠運(yùn)行，在溫度及壓力等各個(gè)條件下仍然能夠保障理想的運(yùn)行效果。壓力容器的設(shè)計(jì)壓力值需要與化工工藝設(shè)計(jì)要求相符，遵循標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范開展壓力實(shí)驗(yàn)工作。在容易出現(xiàn)超壓容器的部位安裝安全釋放裝置，以從根本上保障高壓容器運(yùn)行期間的安全性。

（六）化工管道

在化工生產(chǎn)過(guò)程中，管道主要被用于運(yùn)輸具有易燃、易爆、高腐蝕性的物料。如沒(méi)有對(duì)管道進(jìn)行安全危險(xiǎn)防控，有害物質(zhì)泄漏，會(huì)嚴(yán)重影響到裝置正常運(yùn)行水平，導(dǎo)致大面積環(huán)境污染問(wèn)題出現(xiàn)。因此在化工管道設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)發(fā)生泄漏的問(wèn)題進(jìn)行細(xì)致研究，從材料選擇、管道布置、振動(dòng)及應(yīng)力分析等方面進(jìn)行方案優(yōu)化，避免在管道運(yùn)行期間出現(xiàn)泄漏問(wèn)題?；す艿涝O(shè)計(jì)人員需要明確認(rèn)知化工生產(chǎn)全過(guò)程技術(shù)要求，認(rèn)知管道系統(tǒng)在工藝流程中發(fā)揮出的積極作用，結(jié)合管道操作條件、介質(zhì)物化特征、腐蝕情況及工藝等方面的特殊要求，選擇適宜的管道及閥門材質(zhì)、法蘭結(jié)構(gòu)與密封面形式。管道布置設(shè)計(jì)工作也應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵循管道儀表流程圖內(nèi)容（如下圖1），為后續(xù)管道安裝及維護(hù)工作提供有利條件。管道布置期間還需咨詢安全及環(huán)保等方面的法律法規(guī)，切實(shí)保障管道運(yùn)行期間的安全性。

（七）安全防護(hù)設(shè)施

化工生產(chǎn)需要涉及到的生產(chǎn)設(shè)備種類較多，部分設(shè)備會(huì)受各類因素影響而出現(xiàn)超溫或超壓等情。因此在化工安全防護(hù)工作中，需要注重增添壓力控制裝置，如安全閥、放泄閥、防爆板及通風(fēng)管道；穩(wěn)定裝置，注入裝置、冷卻裝置；緊急控制裝置，如報(bào)警系統(tǒng)、連鎖并用的自動(dòng)或手動(dòng)控制裝置。針對(duì)重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)或危險(xiǎn)性較高的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，需要配合使用具備更高控制性能的全自動(dòng)控制系統(tǒng)與程序控制裝置，連鎖機(jī)構(gòu)或聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)等。注重考慮實(shí)際維修工作的安全性，關(guān)注實(shí)施期間可能出現(xiàn)的各類問(wèn)題。例如閥門與管道之間的被檢修部位斷開、防燙及通風(fēng)等設(shè)施消音防噪水平、相應(yīng)緊急救護(hù)手段的完成情況等。

（八）儀表與控制裝置

在化工生產(chǎn)過(guò)程中，儀表主要用于直觀展示各機(jī)械設(shè)備運(yùn)行參數(shù)中，儀表內(nèi)部自控系統(tǒng)也是化工設(shè)計(jì)控制管道的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。在對(duì)儀表與控制裝置進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別時(shí)，需要重點(diǎn)關(guān)注儀表運(yùn)行時(shí)能否充分反映出生產(chǎn)工況，對(duì)緊急情況進(jìn)行報(bào)警顯示、在裝置設(shè)計(jì)過(guò)程中能否將安全功能與控制功能保持統(tǒng)一等。爆炸危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)儀表及控制裝置需要采用較高等級(jí)的防爆材料，火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的儀表線纜裝置也需要使用非燃材料或阻燃型材料。對(duì)可能在生產(chǎn)期間散發(fā)出的危險(xiǎn)氣體進(jìn)行全程監(jiān)測(cè)。將儀表配管、配線等在儀表室內(nèi)進(jìn)行集中管控，將儀表配管、配線與電氣配線進(jìn)行分別敷設(shè)。

三、關(guān)于提升化工工藝設(shè)計(jì)安全危險(xiǎn)識(shí)別與控制水平的一些措施和建議

首先，工作需要對(duì)化工物料進(jìn)行全面分析，重點(diǎn)評(píng)估物料本身的穩(wěn)定性、化學(xué)活性及毒害性。其次，要篩選出最佳工藝生產(chǎn)路線，要求工藝路線估計(jì)應(yīng)當(dāng)包括生產(chǎn)量以及增強(qiáng)效率，還需要對(duì)危險(xiǎn)物質(zhì)進(jìn)行全程管控。在物化反應(yīng)過(guò)程中，單方向直接控制的難度較大，需要為化學(xué)反應(yīng)提供一個(gè)更加平穩(wěn)的環(huán)境，從根本上增強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)效果。最后，要對(duì)化學(xué)反應(yīng)設(shè)備進(jìn)行全程控制。重點(diǎn)關(guān)注物料的流動(dòng)性及流動(dòng)期間壓力、流量值，對(duì)閥門進(jìn)行合理設(shè)置。由于化工生產(chǎn)期間涉及到的材料風(fēng)險(xiǎn)性較大，還需要確保設(shè)備具有較強(qiáng)的耐久性與抗腐蝕性。

結(jié)束語(yǔ)：

總的來(lái)說(shuō)，化工行業(yè)發(fā)展水平與地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速率密切相關(guān)。為確?；どa(chǎn)環(huán)節(jié)順利開展，工作中還需要加強(qiáng)化工工藝設(shè)計(jì)管理力度，分析化工工藝設(shè)計(jì)期間的安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別要點(diǎn)，制定出專項(xiàng)可行的風(fēng)險(xiǎn)控制對(duì)策。針對(duì)化工生產(chǎn)期間可能存在的不安全隱患問(wèn)題，不斷優(yōu)化現(xiàn)有安全防護(hù)管控機(jī)制，確?；どa(chǎn)全過(guò)程均能夠得到嚴(yán)格管控，盡早實(shí)現(xiàn)綜合效益最大化目標(biāo)。