化工工藝設計風險的防范措施

喬霜 宋秀美(山東德辰注冊安全工程師事務所有限公司，山東 淄博 255000)

1 化工工藝設計相關概述

1.1 化工工藝設計概念

在化工工藝的設計中，主要包括了三方面的內容，首先是工藝的流程；其次是設備的布置；之后是管道的布置。在化工工藝的設計中，相關的設計人員需要對相關的物料工藝參數進行嚴格的計算和分析，并且還要根據物料的平穩性計算繪制出流程圖；之后通過化工工藝的需求情況把需要的相關設備進行統計匯總，發放到相關人員的手中。此外，還需要提供化工工藝設計中所有相關的數據和參數，來進行自控專業儀表的選擇。設計人員需要按照化工工藝的設計流程來進行設備的布置、管道布置等工作。

1.2 化工工藝設計的特點

化工工藝設計的危險性比較高，因此在化工工藝設計的過程中應該嚴格的按照相關的配比和標準來進行設計，通過靈活使用不同的設計方法來讓化工工藝設計符合化工生產的要求，從而推動化工生產高效、穩定、安全的運行。化工工藝設計要根據化工生產中的存儲、產生、使用的原料、中間品以及使用成品的化學性質、生產性質、物理性質和火災爆炸危險程序等把化工物品按照危險等級進行劃分，并根據化工物品的危險等級來對化工工藝設計防爆等級和防火間距，這樣才可以保障所選擇的消防器材、設備儀表以及操作方式可以把風險的破壞性減少到最低。

1.3 化工工藝設計風險防范的重要意義

化工工藝設計風險防范中需要對化工工藝設計中可能存在的風險進行識別和控制，主要是指在化工工藝項目的設計過程中，對相關的配套設備設施、生產、使用以及生產物質和設備操作的環境和流程等進行深入的分析和研究，并根據分析和研究的結果來對化工工藝生產過程中可能出現的風險性問題進行預判，根據預判的結果來采取相應的措施進行防范，選擇科學合適的方法來把風險排除掉，并為化工工藝的后期生產提供一個安全穩定的環境。

對于化工行業來說，其本身存在著一定的毒性、腐蝕性、易燃易爆性等特點，在化工工業生產的過程中需要在高壓、高溫的環境中工作，而這樣再結合化工生產自身的特點，其風險性非常高。這就需要從化工工業生產的最開始環節進行控制和考量，防患于未然，把可能存在的安全問題盡早的排除。化工工藝設計是化工生產實現安全穩定的基礎和關鍵性環節，因此在化工工藝設計階段應該嚴格的根據化工行業的安全生產標準和要求來進行設計，對設計過程中的各個流程和步驟進行嚴格的控制，確保工藝設計符合安全標準，保障化工工業生產的安全性和可靠性，實現經濟效益和社會效益的雙贏。

2 化工工藝設計風險的影響因素

影響化工工藝設計風險因素比較多，最常見的包括了化工物料因素的影響、化工設備因素的影響以及化工路線因素的影響。其中化工物料因素影響是化工物料本身就具有一定的危險性，化工工藝主要是對化工物料進行加工，之后讓其在密閉的空間中發生一系列的化學反應，把原材料通過化學反應變成半成品，之后在通過二次加工變為市場上所需要的產品。但是在這個過程中因物料本身的性質各不相同，差異比較大，因此在加工的環節中如果出現偏差就會存在很大的安全事故。此外在進行加工的過程中，化工物料會經過物理和化學的反映，但是如果化學物料本身的質量出現問題那么就會造成不可估量的安全性問題。

在化工生產中，化工設備的質量和規格等都有著比較嚴格的要求，此外，再加上，化學反應會對化學設備產生一定的沖擊，如果化學設備質量存在問題那么在化學反應的過程中出現安全問題的幾率會比較大，會引發一些安全事故。

化工工藝的設計要求非常的嚴格，并且對外界環境也有著比較高的要求，所以在化工生產的過程中應該對化工生產的環境等進行嚴格的控制，盡可能的減少一些外界因素的影響。在化工工藝設計的時候應該對化工工藝路線進行重點設計，對工藝環節中的工藝路線要及時的進行排查和檢測，從而保障工藝路線的科學合理，保障化工生產的安全性。

3 化工工藝設計風險因素及控制

3.1 化工工藝設計控制原則

在進行化工工藝設計的過程中要嚴格的按照國家對危險工藝控制的標準和規范來進行設計，不觸碰底線，在滿足國家和行業標準規范以及相關的法律法規的基礎上來進行化工工藝設計，保障化工設計產品的質量和安全，保障化工企業實現經濟利益。如化工企業要按照相關的要求對采用的危險化工工藝及特點進行分析，明確重點監控的工藝參數、裝備以及完善自動控制系統，大型和高度危險的化工裝置需要按照相關的推薦控制方案來進行控制。此外，在《重點監管的危險化工工藝安全控制要求、重點監控參數及推薦的控制方案》要求中還規定要采用危險化工工藝的新建生產裝置原則，并要以甲級資質化工設計單位來進行設計。

3.2 化工工藝設計風險識別和控制

3.2.1 物料控制

在化工工業生產中原材料的使用種類非常的多，并且各種原料在化工生產的過程中會出現快速的變化和反應，化工原材料在原材料—材料—半成品—中間產品—副產品—成品等環節中都會出現化學反應，在這個發生化學反應的過程中，原材料會改變其原來的物理性狀和化學性狀，因此，化工物料的保管不恰當，處理不恰當都會引發化工物料的化學反應，引發一些安全事故，所以，在化工工藝設計風險識別中，應該針對不同的物料性能在某個生產環節中會出現的不同風險要提前做好相應的應急準備工作，全面的掌握物料的屬性特點，如穩定性特點、化學反應活性特點、毒性特點、燃燒性特點、爆炸性特點以及腐蝕性特點等，針對這些特點來提供相應的處理措施。

3.2.2 工藝控制

化工工藝控制的內容比較多，如壓力控制、反應時間控制、投料比例控制等等；首先在壓力控制過程中，壓力是化工生產的基本參數之一，在化工生產中需要一定的壓力才可以進行，但是壓力過大會出現爆炸等風險，因此需要采用加壓的方法來加快發應速度，在加壓的過程中一般會使用塔、罐、器、釜等大型的壓力容器來進行加壓控制。在壓力系統中所有設備和管道都需要按照相關的設計要求來實施，保障其抗壓強度和氣密性；同時還要保障加壓容器有安全閥等泄壓設備；保障裝備中具備靈敏性、準確性的測量壓力儀表—壓力計。在加壓的過程中按照最高的工作壓力和相關的規定來選擇、安裝使用壓力計，并保障其在使用過程中的玩好性。

此外還需要對進料的速度進行控制；在進行投料的過程中投料的速度不能超過設備的散熱能力，否則物料就會因為溫度的升高引發物料分解，產生爆炸的風險；如果投放物料的速度比較慢，因溫度過低會造成反應不完全的積聚效應。一旦達到反應的溫度就會出現反應過快，溫度升高產生爆炸的風險。

在進料配比方面；反應物料的配比也需要嚴格的控制，要對其連續化程度高、危險性大的生產進行重視，如環氧乙烷生產中，反應物料乙烯和氧的濃度比較接近于爆炸的極限范圍，需要進行嚴格的控制。尤其是在開停的過程中催化劑活性比較低，容易出現反應器出口氧的濃度過高。為了確保安全性，應該設置連鎖裝置，并核對循環氣的構成，盡可能的減少開停的次數。

3.2.3 裝置控制

在化工生產的過程中，原材料的化學反應都是在一些反應裝置中實現的。反應裝置的選擇也是化工工藝設計中風險因素聚集地，要根據工藝的設計，在開始階段對化學工藝鏈中容易引發安全事故風險的情況進行分析，并根據分析結果來選擇合適的反應裝置，從而優化化工工藝設計，降低化工生產過程中風險。

3.2.4 管道設計

在化學生產的過程中，管道很容易被腐蝕，出現斷裂，之后化工物料就會發生泄漏，不僅會對環境造成危險，同時還有引發爆炸和中毒，所以，在化工工藝設計的過程中應 該對管道做好控制和設計，根據化工工藝物料的操作特性和操作條件來選擇合適材料的管道，以此來保障化工產品生產的安全性。另外，化工工藝設計人員還需要對管道的布置進行科學的設計，針對活塞式壓縮機管道布置要進行防震措施，針對高溫管道布置要滿足其對柔性的需求，以此來防止管道損傷問題的發生。管道中的閥門需要配備合適的法蘭墊片緊固件，確保閥門法蘭的密封性符合化工生產的要求，減少管道出現泄漏問題。

3.3 防火、防爆措施

按照化工物料的特點和屬性，需要根據《爆炸危險環境電力裝置設計規范》(GB 50058—2014)中對化工廠區來進行危險區域的劃分。對化工生產的裝置、裝卸、罐裝區域中的爆炸危險區域進行劃分，在爆炸區域中的各種電氣設備需要使用相應的具有一定防爆等級的產品，需要的儀表器械需要按照防爆等級來選擇本安型或者是隔爆型的裝置儀表。在化工廠區的總平面布置和各種裝置區域平面圖的布置中要嚴格的按照《化工企業總圖運輸設計規范防火規范GB 50489—2018》來設計。

3.4 防塵、防毒措施

在化學生產裝置中大部分的設備都是在露天的環境下布置的，這樣可以讓化學裝置中的有害氣體便于流動和擴散。但是如果把裝置設備放置在廠房中的時候，必須要保障廠房的24 小時不間斷的通風，并且還要和可燃氣體的檢測裝置進行連鎖的控制。用于化學生產的物料在日常的儲放過程中應該放在密閉性比較好的設備和管道中，而各個管道連接的地方也應該保障其封閉性，避免和外界的人員進行接觸，減少對化工廠中工作人員的健康影響。在生產的過程中，如果工作人員會接觸到有毒、有害的物質，工作人員應該做好防護措施，減少中毒事件的發生。

4 結語

為了更好的完善化工工藝設計，防范化工工藝設計中的風險，確保化工生產中的生產安全，減少安全事故的發生概率，提高化工企業的經濟效益，推動化工企業的快速健康發展，應該重視化工工藝設計中風險控制和防范，這就需要先了解化工工藝設計風險影響因素和化工工藝設計應該遵循的原則，以及國家針對化工工藝設計出臺的相關規則和標準，在這個基礎上進行化工生產原材料的合理選擇，優化工藝設計路線，選擇合適的化工反應裝置，合理布置化工管道設計等，從而提高化工工藝設計水平，保障化工生產中的安全性和可靠性，為化工業的發展提供重要的保障。