化工工藝設計中安全危險的識別與控制

李麗麗

（山東晟安檢測評價技術有限公司，山東濟南 250000）

化工工藝設計是化工生產的重要環節，通過在工藝設計期間找尋出生產時可能面臨的安全風險因素，能夠切實提升化工生產管控水平，降低化工生產過程中安全事故問題發生概率，實現安全生產目標。要求化工工藝設計過程中，應當嚴格遵循現行國家標準，將生產時的各類潛在危險因素消滅在源頭。

1 化工工藝設計概述

1.1 化工工藝設計內容

化工工藝設計是一項復雜且系統的工作，貫穿于化工生產全過程。在化工工藝設計過程中，應當結合實際生產要求，嚴格遵循生產期間的各項安全規定。現階段化工生產主要包括化學原材料生產、化學條件控制、化學反應以及化工材料提取等環節。此些環節危險性高，在安全管控不當的情況下經常會出現各類事故問題，造成巨大的經濟損失及人員傷亡。

同時，化工工藝設計工作也具有一定的特殊性，先進科技技術的含量較高，存在著很多未知的物理及化學參數，使安全設計環節需要面臨較多的難點與不確定因素。因此化學工藝設計期間，需要重點關注風險識別與安全控制工作，最大限度控制安全事故發生概率。

1.2 化工工藝設計特征

在化工工藝設計期間，各設計流程的技術含量較高。相較于化工生產其他環節，化工工藝設計工作的特征主要體現在以下幾方面：

（1）化工工藝設計對設計資料的完善度要求高。生產期間的各項資料主要包括相關企業測試過的數據、查閱的生產資料等。由于部分資料沒有投入到具體生產環節進行驗證，導致材料的可靠性相對不足。因化工工藝設計環節包括的內容較多，設備體系較為復雜[1]。為從根本上提高化工工藝設計水平，需要重點關注設計資料的收集與核實工作，使此些資料能夠為方案的制定提供重要參考依據。

（2）化工工藝的設計工作量大。在化工生產過程中，涉及到的設備種類多、管線數量大、對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期間的綜合效益，切實增強化工產品市場競爭力，部分化工工藝設計選擇縮短正常設計周期，采用邊開發、邊設計的工作形式，導致實際設計的工作量進一步增長，嚴重影響到化工工藝設計水平。

（3）化工工藝設計規模不同。由于化工生產產品種類較多，化工工藝設計規模有所不同，配套的裝置更為復雜。部分化工企業沒有嚴格遵照建設規范的要求開展工藝設計工作，導致化工工藝設計水平始終處于有待提升階段，難以在保障化工生產安全開展、維護化工生產安全教育中發揮出重要作用。

2 化工工藝設計安全危險識別及控制要點

在化工工藝設計過程中，危險因素主要就是指生產時可能出現的各類事故隱患問題以及可能造成損失的不安全條 件[2]。危險識別與控制工作應當針對化工生產工藝全過程、配套輔助設施生產過程、使用及產出物質、主要設備及操作條件等環節開展。結合化工生產具體要求，選擇安全先進的工藝生產路線，避免在生產時使用落后的生產設備。

由于化工生產裝置種類較多，蘊含的風險因素各不相同。為從根本上保障裝置設計的安全性，應結合不同風險因素制定出專項可行的控制方式。

2.1 生產原材料

在化工生產過程中，生產期間原材料、半成品、中間商品的物料分別以不同形態存在，這些形態會分別對應物理、化學及其他危險性質。為切實保障化工生產期間的安全性，需要對此些化學物品的危險性質進行全面分析、識別與評價。在分析化學原材料性質時，應當從理化性能、穩定性、化學反應活性等方面進行細致評估，制定出科學合理的危險等級管控標準。

2.2 生產路線

化學生產中的一種反應往往包括多種工藝路線，需要對不同路線的技術可行性與經濟適用性進行專項分析。盡量使用無害生產原材料以及高活性催化劑。在生產路線中使用新設備、新技術，降低廢棄物料產出量。

2.3 生產設施

化工生產內部反應器種類復雜，從反應器進出物料情況角度分析，可將反應器分為間歇式與連續式兩種類型。從反應器物料流程角度分析，可將反應器分為單程與循環兩種類型；從反應器結構角度分析，可將其分為管式、固定床、硫化床等類型。此時反應器可以適用于不同化學反應，可以根據物系反應機理反應。

2.4 化學反應條件

化工生產涉及到的化學反應較多，實際控制難度較大。部分化學反應迅速，可以釋放較大的熱量。由于生產空間限制，反應器穩定，操作區域較小，因此需要對化工工藝生產環節進行進一步優化。按實際設計期間減少進料量，控制物料加熱速度。配合使用多段反應方式，增加外循環冷卻裝置的方式提高冷卻能力，對化學化學反應進行全面管控。

2.5 設備結構形式

高壓容器是化工生產期間的重要設備，要求容器結構強度應當符合實際設計要求，防止出現爆裂問題。設備內密封性也好，避免危險物質泄漏。由于化工生產期間的各類物料具有不穩定的化學性質，在發生泄漏時極易引發火災或中毒情況，釀成嚴重危險后果[3]。針對高壓容器設備結構形式的設計工作，需要確保該設備能夠安全可靠運行，在溫度及壓力等各個條件下仍然能夠保障理想的運行效果。壓力容器的設計壓力值需要與化工工藝設計要求相符，遵循標準規范開展壓力實驗工作。在容易出現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行期間的安全性。

2.6 化工管道

在化工生產過程中，管道主要被用于運輸具有易燃、易爆、高腐蝕性的物料。如沒有對管道進行安全危險防控，有害物質泄漏，會嚴重影響到裝置正常運行水平，導致大面積環境污染問題出現。因此在化工管道設計時，需要對發生泄漏的問題進行細致研究，從材料選擇、管道布置、振動及應力分析等方面進行方案優化，避免在管道運行期間出現泄漏問題。

化工管道設計人員需要明確認知化工生產全過程技術要求，認知管道系統在工藝流程中發揮出的積極作用，結合管道操作條件、介質物化特征、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、法蘭結構與密封面形式。

管道布置設計工作也應當嚴格遵循管道儀表流程圖內容，為后續管道安裝及維護工作提供有利條件。管道布置期間還需咨詢安全及環保等方面的法律法規，切實保障管道運行期間的安全性。

2.7 安全防護設施

化工生產需要涉及到的生產設備種類較多，部分設備會受各類因素影響而出現超溫或超壓等情。因此在化工安全防護工作中，需要注重增添壓力控制裝置，如安全閥、放泄閥、防爆板及通風管道；穩定裝置，注入裝置、冷卻裝置；緊急控制裝置，如報警系統、連鎖并用的自動或手動控制裝置。

針對重要生產環節或危險性較高的生產環節，需要配合使用具備更高控制性能的全自動控制系統與程序控制裝置，連鎖機構或聯動機構等。注重考慮實際維修工作的安全性，關注實施期間可能出現的各類問題。例如閥門與管道之間的被檢修部位斷開、防燙及通風等設施消音防噪水平、相應緊急救護手段的完成情況等。

2.8 儀表與控制裝置

在化工生產過程中，儀表主要用于直觀展示各機械設備運行參數中，儀表內部自控系統也是化工設計控制管道的基礎結構。在對儀表與控制裝置進行安全風險識別時，需要重點關注儀表運行時能否充分反映出生產工況，對緊急情況進行報警顯示、在裝置設計過程中能否將安全功能與控制功能保持統一等。

爆炸危險區內儀表及控制裝置需要采用較高等級的防爆材料，火災爆炸危險區域的儀表線纜裝置也需要使用非燃材料或阻燃型材料。對可能在生產期間散發出的危險氣體進行全程監測。將儀表配管、配線等在儀表室內進行集中管控，將儀表配管、配線與電氣配線進行分別敷設。

3 提升化工工藝設計安全危險識別與控制水平的具體措施

1）對化工物料進行全面分析，重點評估物料本身的穩定性、化學活性及毒害性。

2）篩選出最佳工藝生產路線，要求工藝路線估計應當包括生產量以及增強效率，還需要對危險物質進行全程管控。在物化反應過程中，單方向直接控制的難度較大，需要為化學反應提供一個更加平穩的環境，從根本上增強化學反應效果。

3）對化學反應設備進行全程控制。重點關注物料的流動性及流動期間壓力、流量值，對閥門進行合理設置。由于化工生產期間涉及到的材料風險性較大，還需要確保設備具有較強的耐久性與抗腐蝕性。

4 結語

化工行業發展水平與地區經濟增長速率密切相關。為確?；どa環節順利開展，還需要加強化工工藝設計管理力度，分析化工工藝設計期間的安全風險識別要點，制定出專項可行的風險控制對策。針對化工生產期間可能存在的不安全隱患問題，不斷優化現有安全防護管控機制，確?；どa全過程均能夠得到嚴格管控，盡早實現綜合效益最大化目標。