化工工藝設計中的安全風險及控制策略

王景（新疆維吾爾自治區安全科學技術研究院， 新疆 維吾爾 830002）

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化工工藝設計中的安全風險及控制策略

王景（新疆維吾爾自治區安全科學技術研究院， 新疆 維吾爾 830002）

摘要：化工生產屬于高風險行業，無論是原料的存儲、運輸，還是化學反應的進行過程，都可能發生火災、爆炸、泄露等風險。因此，在化工工藝設計過程中，必須詳細了解不同化學物品的理化性質、生產流程等，準確識別工藝中存在的安全風險，然后制定相應的風險控制策略，以確保化工生產的安全穩定運行。基于此，本文就化工工藝設計中的安全風險及控制策略進行探討，以期對化學工藝設計人員所借鑒和參考。

關鍵詞：化工工藝設計；安全風險；控制策略

近年來，我國化工行業迅猛發展，取得了令人矚目的成就，但化工生產過程的各類安全事故屢屢發生，給社會造成了極大的安全隱患。對于化工生產安全問題，必須從源頭入手，加強化工工藝設計的風險識別與控制，這樣才能最大程度上消除安全隱患，提高化工生產的安全性。

1 化工工藝設計概述

化工工藝設計具體包括三大步驟：一是對化工原料進行預處理。經過簡單的預處理后，可以使原料的反應面積和活性得到大幅提升，從而加快工藝反應速率。二是設計化學反應，需要根據化學反應的基本原理，結合化學反應所需的具體條件如溫度、壓力、濕度等進行優化設計，以提高工藝效率。三是化工成品處理，經化學反應所得到產品仍屬于粗產品，其中含有較多的雜質，需要對其進行進一步的精加工處理，如蒸餾、萃取等，使之最終符合產品出廠的各項指標要求。由此可見，化工工藝設計是一門專業性、系統性較強的工作，在實際設計中必須堅持一定的原則與規律，以確保設計出來的工藝能夠滿足化工生產的實際要求，實現安全、穩定生產。

2 化工工藝設計的特點

（1）設計時間緊張 化工工藝設計所涉及的裝置復雜、物料繁多、管道排布密集，需要投入大量的設計精力。但很多化工企業都將工藝開發和工藝設計同時進行，以加快產品更新的步伐，但這樣就會在化工工藝設計的安全性與設計時間的緊張性之間形成不可調解的矛盾，使得設計人員無法考慮到所有的風險因素，從而給工藝埋下巨大隱患。

（2）設計過程繁雜 化工工藝設計需要用到化工原理、工藝設計等各個方面的專業知識，只有專業的工程設計人員才能勝任此項工作。設計人員須掌握化工工藝、工程安全、機械設備等各方面的知識。同時，化工工藝所需設計人員眾多，要求不同專業的設計人員必須加強溝通和配合，才能保證最終的設計效果和質量。

3 化工工藝設計中的安全風險及其控制策略

（1）工藝物料方面 化工生產涉及各種各樣的原料、半成品、副產品、中間品等，這些物質可能以固、液、氣三種不同的形態存在，每種狀態下的物質分別具有不同的理化性質，其危害程度亦有所不同。只有充分了解各類物質的危險特性，才能準確地進行風險識別與分析。因此，在化工工藝設計之前，設計人員首先要對各物質的風險進行判斷和識別，從理化性質、反應活性、穩定性、燃燒特性、毒性大小等方面進行相應的安全評估，然后結合評估結果，有的放矢地進行各工藝環節的設計工作，這樣就能從源頭上杜絕風險，提高化工工藝設計的科學性、可靠性。

（2）工藝路線方面 工藝路線方面應該從以下方面進行考慮：一是盡可能地采用低毒、無害、安全性較高的物料，以降低對工藝條件的要求；二是選擇合適的催化劑，并對部分危險性較高的物料進行合理稀釋，以免反應過于劇烈而引發失控；三是優先采用新技術、新設備，并盡量減少危險物料的中間貯罐設計，以控制危險介質藏量，減少泄露、爆炸等事故發生的幾率；四是盡可能地采用循環設計，提高物料利用率，減少廢物排放，實現環境友好型生產。

（3）反應裝置方面 化學反應裝置根據物料的進出方式，可將其分為連續型與間歇型兩種；根據裝置的結構形態，可將其分為管式、釜式、塔式、床式幾種，不同類型的裝置所適用的環境有所不同，需要結合反應的具體機理來決定。

設備選型是十分重要的一個方面。在設備選型時，必須充分考慮工藝的適用性、安全性等問題，并結合工藝操作范圍、操作特性等因素，最終決定各設備的具體型式。

在裝置材質方面，需要考慮流體特定、流量大小、物料腐蝕性以及反應的溫度、壓力等問題，然后根據實際情況，選擇具有足夠抗腐蝕能力且符合強度要求的材料，與此同時，也要考慮材料可焊性、可加工性等因素。

化學反應的類型繁多。在反應速率、分解速率和熱效應數據不足的情況下，倘若反應失控，就很可能帶來巨大的安全隱患。因此，在設計時，必須保證溫度、攪拌、加熱等各項反應要素均在裝置可控的范圍之內，以防造成失控現象。

（4）管道方面 對于輸送易燃易爆且具有一定毒性和腐蝕性的原料的工藝管道設計中，要從管道材質、管路排布、環境振動、應力分布等方面進行研究分析，對可能發生泄露的部位進行預判，然后進行針對性的設計和改進。并熟悉各管道在工藝中的具體的操作條件、介質性質、工藝要求等，再來決定所用的管道材質、法蘭結構、密封面形式等。此外，對于運輸易燃物料的管道，要盡可能地減少直角拐彎設計，可以采用內壁光滑、曲徑較大的彎頭；對于架空敷設的管道，必須做好接地處理。

4 結語

綜上所述，化工工藝設計是保證化工安全生產的重要手段，但由于設計時間緊張、設計過程繁雜等原因，導致化工工藝設計中出現了較多的安全隱患。對此，設計人員應該從工藝物料、工藝路線、反應裝置、管道等方面入手，加強優化設計，以提高化工工藝設計的安全性、可靠性，減少化工事故的發生。

參考文獻：

［1］欒智宇.化工工藝設計中安全危險的問題研究［J］.化工管理，2015，（33）.

作者簡介：王景（1984- ），男，漢族，新疆烏魯木齊人，本科，畢業于浙江大學信息學院，研究方向：化工安全。