化工工藝安全設計中的危險識別與控制

王小強(湖北宜化集團化工機械設備制造安裝有限公司，湖北 宜昌 443007)

0 引言

近年來我國的化工工藝設計技術大大提高，但因為精細化工業起步較晚，與發達國家相比還存在差距。同時，由于我國的化工基礎設施與當今的先進技術不匹配，越來越多的化工設計問題被暴露出來。作為促進我國經濟發展的重要支柱之一，化工行業的設計環節不僅影響著項目的順利進行，而且直接關系化工設計的安全作業。

從化工工藝設計的角度出發，概述當前的化學工業設計中的危險識別，安全管理和流程改進，以提升相關單位對安全設計的重視程度。

1 化工工藝設計概述

1.1 定義

化工工藝設計是指化學工程師遵循化學反應原理或化學反應方程式，通過設計一個可以將原材料轉換為消費者所需的化工產品的生產步驟。化工工藝設計非常復雜，包含許多環節，例如：化學材料的初步處理，原材料的化學響應設計等(如果有)。任何不科學的設計內容都會降低化學品生產過程中的整體安全性能，并且無法滿足用戶對產品的需求。

1.2 化工工藝設計的特征

首先，化工設計條件復雜多樣。用于生產化學產品的化學設備由于會受到多種因素的影響，例如外部環境和內部環境等，要求必須在所有環境下完成相應的試驗并滿足安全設計要求后，才可用于化工生產過程中，控制生產要素，提高產品產量，在保證安全生產的前提下最大限度地提高化學產品的生產質量。其次，化工設計成本高，工程規模大。化工工藝設計所需的原材料大多時工業專用材料，市場強大的競爭壓力導致所有的化學公司都擴大了對化工設計環節的財務支持，并提出了很多要求，還需要設有科研基金的投資，這導致了化工工藝設計的巨大成本投入。此外，化工工藝設計需要基于化學原理，化學工程師只有在確定每種化學原理的獨特功能后，才能有效地設計下一步反應程序，因此化工工藝設計的工程量非常大。

2 化工工藝安全設計的重要性

化工工藝設計與施工計劃密切相關，需要在規定時間內完成相對應的任務，不僅可以按時按質量的完成化工設計任務，而且還保證了資金成本的管理和施工人員的安全。科學合理的化工工業設計可以確保原材料在一個良好的環境中完成化學反應并確保產品質量，避免在化學過程中出現一些有害于設計工程師的危險產物，對其身體健康構成威脅。另外，在項目實施的后期，工藝污染也是化工企業需要關注的主要問題。化工工業設計往往涉及許多類型的化學產品，這些化學品大多具有易燃、易爆、有毒和強腐蝕等危險屬性。在這種情況下，如果化工工業設計中存在缺陷，很可能對后續的施工和生產環節造成影響，進而導致各類安全事故的發生。為了實現化工企業的安全設計，讓企業生產更加科學，危險識別與控制應在化工設計階段進行，做到提前識別并預測潛在的安全風險，以便在實際的設計中有效避免和預防風險。作為設計人員，必須在設計環節的早期階段對影響產品安全的施工因素進行評析，針對一些潛在的風險及時叫停，確保化工工業設計和生產的順利進行。因此，化工企業應格外重視化工工業設計階段的安全管理和風險識別，綜合考慮相關因素。

3 化工工藝設計中存在的問題

(1)在化工工藝設計過程中需要準備很多基礎數據資料，但是，當前許多化工企業在進行化工設計中的準備數據不完整。通常情況下，有關化工工業設計的基本信息是由相關科研單位或其他機構提供的，或是通過員工對現有的實驗數據和相關材料相結合再添加相關內容后完成的，因此一些基本材料數據尚未通過工業化的審查，尚未經過測試和改進，相關數據的準確性仍然有待商榷。

(2)在進行化工工藝設計的過程中，需要在較短的時間內完成大量工作。為盡快搶占市場，需要大幅度縮減工業設計環節的時間，從而也大大減少了總的產品生產時間，以獲得更大的經濟利益。此時工作中引起的其他問題，需要設計人員在設計階段時刻關注，還必須考慮解決問題的方法，由此導致了化工工業設計環節的工作壓力大大增加，成本投資也將增加。因此，化工企業在開發新產品時，需要協調好化工工業設計和其他環節，從這一角度合理安排進度。

(3)化工工藝設計過程時，許多設備的尺寸不一樣，導致早期制定的計劃無法完全適應該項目。為節省設計成本和施工時間，設計人員往往會將選擇一些反應環節少、時間短的流程，保證了所有原材料均可以適用反應設備。為了更好地保證化工產品地質量，需要保證基礎數據信息地準確度，這就需要展開大量地化學分析與設計工作。

4 化工工業設計中的危險因素

4.1 物料因素

材料是化學生產的基礎。如果原材料的質量不符合化工生產的需求，那批量生產也就無從可談。此外，化工工業設計所需的基本原材料類型和數量很多。不同材料的物理和化學性質會有所不同。如果沒有適當的存儲和管理措施，就有可能出現安全隱患，進而影響后續生產并導致安全事故的發生。特別是對于某些危險性極強的化工產品，如果不能合理的進行控制管理，則可能導致嚴重的安全事故。

4.2 管道因素

化工工業設計的實現離不開管道的支撐。管道的分布設計是化工工業設計的重要組成部分。如果管道的質量不合格，可能會被化學物質腐蝕，從而使管道出現泄漏。如果管道的設計不合理，出現彎曲或重疊太多的問題，就可能使得物料的傳輸出現問題，影響了正常的反應時間，對企業的經濟效益造成了損害，嚴重的還會導致所設定的化學反應不能正常繼續，進而引起安全事故。所以，為了確保有效的物料傳輸，應進行合理的管道設計，需要結合物料本身，深入分析物料的性能差異，以選擇最佳性能和質量的管道[1]。

4.3 線路因素

化工生產線路是化工生產的基本保證。通常情況下，每條工業生產線路的作用和特點不同。如果化工反應線路設計不合理，有可能造成化工產品的質量問題甚至安全問題。因此，在化工工業設計選擇反應線路時，必須充分考慮各種影響因素，確保化學生產線的完整性，特別是要進行設計線路的安全性分析。

4.4 裝置因素

化工工藝設計中使用的各種設備均基于實際的反應和材料特性進行設計的。如果設計裝置時，未全面考慮各種影響因素，可能會留下潛在的安全隱患，從而可能導致發生諸如泄漏和爆炸之類的安全事件。例如，設備沒有足夠的密封性，可能會導致材料泄漏，從而使化學反應失控，并引發安全事故。所以，在化工工藝設計中必須充分考慮裝置因素引起的危害，并且提前采取措施進行預防和控制。

5 化工工藝安全設計的危險識別和控制措施

5.1 工廠選址

工廠的選址是化工工藝設計的第一步，也是進行危險識別和控制的關鍵。科學合理的工廠選址，以確保生產設備和設施的安全安裝。在化工生產和運營過程中，存在多種可能影響甚至破壞人體和周圍環境的風險因素。同時，化工工藝設計需要各類大型高溫高壓裝置設備，工廠選址最好是選在遠離市中心，人煙稀少的郊區。化工工廠選址時，設計人員應充分考慮到以上因素，對于現場是否開放、安全條件是充足、工廠發出的噪音是否會影響周圍的居民等，最好選擇遠離城市的偏遠地區，避免影響居民的正常生活。工廠選址應充分考慮周圍的氣候因素，例如風向是否有助于污染物的擴散，物料運輸是否方便等[2]。

5.2 工藝設計方案的安全校對

化學工藝設計的安全校對是在化學設計階段識別安全隱患的關鍵。化工設計人員需要對諸如工廠選址，設計線路等因素進行全面了解，但是化學過程很復雜，涉及多種高溫的大型化學設備，同時化學原材料的耐用性也不穩定，可能會在設計環節中出現問題和不足，導致后續安全事故的發生。所以，相關部門必須進行化工工藝設計方案的安全校對，具體過程如下：首先，校對人員必須審查并校對原始數據，識別并分析原始設計數據是否存在問題；其次，應對化學原材料的安全性和耐用性做出反復測試，及時找出潛在的危險，對可能發生的危險事故做出預先判斷。所有相關人員應從整體上考慮化工工業設計流程，方案以及所需的人員等因素，合理管控化工生產過程中的各項因素[3]。

5.3 加強對化工工業管道的安全管控

在化工工藝設計過程時，尤其是在設計管道時，設計人員應分析先前管道泄漏的案例。結合項目實際情況，在設計階段對泄漏案例嘗試進行彌補，并提出相關解決方案。對于管道材料的選擇，應充分考慮化工設計所需的原材料是否對管道有影響，科學地選擇管道類型，精確計算管道長度，減少管道運輸安裝的風險。設計工程師應考慮管道內的運輸介質，應考慮包括氣液共存等相關問題，確保諸如活塞流等問題的解決，以確保化學管道的安全運輸，不會受到外部因素的干擾或腐蝕。再者，提高閥門和泵的安全控制。在化學過程中，閥門和泵的安全必須嚴格遵守安全法規展開搭配，并且需要設計安全高度并特別注意泵的氣穴現象。在選擇泵型號的過程中，需要研究泵的性能，材料特性和流量值，根據實際要求選擇。閥門是驅動裝置，它是壓力系統的核心部分。閥門的功能是介質的流量和壓力值的調整，必須根據化學反應所處的區域選擇科學的閥門[4]。

6 結語

綜上所述，隨著我國化工行業的不斷發展，需要確保化工工藝設計中的安全識別和控制。雖然目前我國的化工工藝設計仍存在著一些問題，但仍需要我們做好化工產品生產中的安全管理。設計人員應針對化工工藝設計過程中涉及的線路選擇，管道設計，裝置和物料選用進行合理管控，全面分析化工反應過程中可能會出現的一些問題并盡量規避。此外，化工企業還應合理選擇工廠地質，盡量選擇人煙稀少的區域，避免工業生產對周邊居民和生態環境的影響，做好化工工藝設計的安全進行，保證我國化工行業的順利發展[5]。