化工工藝安全設計中危險識別和控制策略

陳翔（天津濱海東方科技有限公司，天津 300450）

0 引言

化工行業是當代中國的一大支柱產業，化學原料制品的加工不僅在工業發展中有著巨大的經濟主導作用，對當代民生建設也有著巨大的宏觀社會經濟貢獻。然而，化工行業關鍵環節中具備較大安全生產風險，重大化工行業安全事故的發生，不僅會造成直接經濟損失造成人員損傷，對經濟社會整體發展方式也是十分不利的。在化工工藝生產過程中諸多的風險因素體現在技術環節，安全技術設計能夠把化工生產經營過程中潛在的不安全影響因素通過系統地分析辨識，并制定針對性的政策予以避免，確保其安全危險生產識別和安全控制的工作規范性和工作實效性。化工工藝安全設計中危險識別和控制策略的研究，對于生產實踐中對工業相關安全裝置設備的全面設計優化、降低現有化工制品生產中的安全事故、提高目前我國現有化工制品工業安全危險生產管理能力、促進推動綠色化工制品工業的長期健康發展有著十分積極的意義。

1 化工工藝設計概況

化工工藝設計的內容既包含將單一或數個新的現有化學反應（或舊的化學生產過程），設計生產開發轉變成一個全新的滿足生產需求的組織環節，也包含對整個專業生產流程進行優化和總結設計，根據整個專業生產流程以及廠內環境變化條件，選擇適當的一套配合整個生產廠區內現有設備、管線、儀器等的基礎配套設施，并同時自行設計一套配合整個生產工廠的現有建筑結構修建以及改造配套工程，將整個生產廠內的現有建筑結構布局設計最終合理化與廠內環境最終舒適化，最終結果可以保證使整個生產工廠如期圓滿完工順利完成投產。因此整個工藝設計具備經濟性、操作性、合理性、可靠性與安全性。

化工工藝設計的過程中會把化工火災發生危險性要素分為五個基本層次，層次劃分的依據在于化學原料、產品數量、危險群體問題、材料使用特性等，目的在于保障國內化工企業和各種產品廠商合理使用各種化學測試儀器設備，同時便于專業技術人員準確掌握工業化工生產材料使用性質以及與其對應危險要素等級以提高化工防范火災意識。就化工工藝設計本身而言，許多工序環節存在著重大的技術復雜性，且危險設計要求指標高系數多。以化學介質為例，其在使用的過程中不僅存在易燃易爆特性，且對化學反應溫度、壓強等各種技術參數也存在著一定的特殊要求，尤其在危險性要求系數很大的工業化學設計制造中，此類安全設計風險引發的重大化學安全事故問題尤其明顯。

2 化工制造工藝產品設計過程中的各種危險物質識別問題分析

化工工程技術工藝材料產品設計是化工工藝生產的基礎，能夠促進化工企業在不斷地開展各種化工危險品的檢測識別以及質量控制的監督管理工作的同時，保證其各種各類工藝材料產品設計的安全以及質量得以完全保障。并盡可能地降低其對化工企業以及周圍環境的不良影響，從而直接投入到實際工業生產當中，提升生產效率，提高生產質量。

2.1 工藝安全分析

（1）在偏離設計條件下的工藝操作條件；

（2）各種操作條件下的動態模擬情況；

（3）正常操作工況時的動態模擬；

（4）生產運行工藝操作條件的確定；

（5）緊急情況發生時工藝操作的動態模擬。

2.2 危險物質的幾個重要參數和名詞

燃點：可燃物質在加溫爐中受熱達到點燃的最低溫度。

閃點：揮發性可燃物質在特定條件下外加小火焰在空氣中一閃即逝燃燒的最低溫度。

爆炸濃度極限：可燃物質氣體、可燃物質液體的濃度蒸汽或可燃液體粉塵和空氣及其混合體積發生自動爆炸的濃度極限。

一次危險：在正常設備操作安全狀態下不會發生的潛在的重大火災或機械爆炸的危險。

次生危險：由一次危險而間接引起的導致人身安全、機械設備建筑物受損的危險。

2.3 工藝物料

隨著化工產品生產工藝流程的進行，諸多工藝流程物料隨之產生，這些工藝流程物料有著種類繁多、物理強度高、易燃易爆、化學性能指標明顯的特征。而這些工藝流程物料是整個化工產品生產過程中無法避免的一個危險源，因而在化學產品加工生產過程當中必須要對其引起足夠的重視，建立起系統的屬性識別以及處理控制體系，奠定化工工藝安全生產基礎。

2.4 設備材質

化工生產設備進行選擇的過程中不僅要考慮到生產過程中的積極作用，同時也要考慮到材料流體本身對設備材質所產生的影響，因為化工生產比較特殊，材料流體對于設備材質的耐腐蝕性以及本身強度有著極高的要求，因此設備選取時應集中考慮材料流體本身化學特性以及反應過程當中產生的全新化學產品的基本特性。且去除設備材料本身具有的化學雜質，不乏少數材質物料可以直接參與反應到各種化學反應內部并產生副化學反應，從而直接影響化學反應產物的速率、溫度等。因而從安全管理層面角度來加以考量，必須要經過科學而合理的綜合因素評價，并選取一個安全且危害物質系數含量最少的化學反應途徑。具體來講，就是在生產設備原材料的來源選擇種類方面，盡量多地選擇安全無毒或危害物質系數較少的低危害物質原材料品種。

2.5 化學反應裝置

化學反應處理裝置種類繁多，規格不盡相同，而對于化工產品生產過程而言必須具備嚴格的型號以及設計標準選擇，一旦設備沒有合理進行設計選擇和合理使用，將易造成設備發生的各種安全事故。由于化學物料之間因客觀因素不同，可能發生反應，所以在應用化學反應處理裝置時必須先要嚴格保證其充分滿足的設計安全性與使用穩定性。而在整個設計階段，又必須嚴格高度考量所有風險影響因素，根據綜合指標進行化學反應裝置的配置。

2.6 安全防護裝置

顧名思義安全防護裝置的作用在對整個化工生產流程進行監控，并保證其處于一個安全的生產環境之內。這在化工生產過程當中的壓力控制方面表現極為明顯，通常情況下為保證化工生產中壓力設備的安全平穩運行自動控制、防護等裝置必不可少，而相應的報警裝置以及緊急輔助裝置也有著至關重要的作用，相關安全裝置的使用能夠保證發生風險的第一時間內緊急啟動報警裝置以及相應的預防措施，從而避免更大的安全事故產生。不過整個化工生產流程當中潛在的安全事故問題比較復雜，尤其是工業燃料廢物排放過程當中一旦出現泄漏后果不堪設想，因此，有必要對其進行安全管控，相關安全防護裝置的配置和設計仍需進一步完善。

3 化工工藝安全設計的控制策略

3.1 工藝物料的安全管理

在對工藝物料進行安全管理的過程當中，首先應該建立一個完善的管理機制，對物料的種類以及風險級別進行確定，根據其基本特性以及作業規范以分門別類的方式實施科學管理。例如在對可燃氣體等物料進行管理時，首先要保證的就是儲存裝置的密閉性，其次要保證儲存裝置機殼保護接地工作，從根本上預防靜電爆炸事故的發生。尤其對于大功率的電器和線路設備而言，外殼、防雷以及防靜電的工序必不可少。另外在作業過程當中應該采取嚴格的防護措施，避免雜質和可燃氣體的混合產生不必要的危險。

化工產品生產流程當中需要諸多的大型金屬機械設備，但實際上整個化工生產環境比較特殊，易燃易爆風險較大，為保證生產安全首先要對其外殼防雷以及靜電、防護接地工作予以重視。其次，化工產品生產流程很多作業環境具備高毒性以及腐蝕性氣體的屬性，為有效防止安全事故的產生，應進行合理的設備布置，例如利用空氣洗凈機噴淋處理裝置的有效配置以確保空氣當中雜質的去除、化學防護處理設備的選用能夠按照生產實際需求啟動安全防護流程、應急事故產生時所需要的處理設備和相關藥物能夠多方位全方位的保證安全管控，防范工藝物料發生泄漏等安全事故的發生。

在各種工藝生產路線的施工設計控制過程中，可通過自動控制工藝反應物理條件的變化方式等來控制工藝產物反應種類和物料形成反應速率。另外，對于在化工生產過程中所生成的化學物質，也就是應當在盡量減少可能產生危險性的副產物、有化學毒害的副產品的數量同時，盡大量的可能進行循環再生和使用。

3.2 化工工藝路線的安全規劃與控制

工藝路線是基礎，安全生產作業時能提供基本保障，但作業技術是靈魂，能夠最大限度地避免安全事故的產生。企業要提高化學作業人員的生產安全意識和化學綜合職業素質，對化學操作作業過程全面熟悉把握，標準化工作業過程內容，加強化學作業安全監管管理工作，并嚴格執法查處化學安全違規行為。

因此就需要不斷提高人們對整個工業化學合成工藝產品設計生產過程的安全關注，提高人們對其風險意識的重要性，必須采用科學合理的方法和技術手段，對其實施系統的管理，以防止各種安全隱患問題的發生，在運行過程中，要盡量地使用某些具備相應安全條件的工藝技術方法和手段，要減少高危險性產品的使用，同時，在整個化學工藝設計中也要制定好與其相配套的技術措施。

3.3 反應裝置的安全保護措施

首先，應當建立起嚴格的巡回檢查制度以及了解設備運行情況，一旦發現設備異常，及時上報及時反饋，根據問題存在的原因予以整改和預防。在設備停運期間，也應該進行防潮、防凍、防腐蝕檢查，時刻保證設備處于良好的狀態；其次，在對其進行操作的過程當中，嚴格執行工藝生產標準以廠家提供的說明標準為參考，根據實際情況進行優化調整，同時，對操作人員的素質應予以重視，防止誤差性操作造成的安全風險。而且在操作過程當中注意各部件的連接保證無漏油、無油垢，保證設備的靈活運轉。最后，建立起嚴格的預警機制，通過防護裝置的使用最大限度地避免風險的產生。且所有安全反應報警設備具有連鎖性和關系性，一旦發生異常，自動開啟網絡連鎖軟件，實施報警保護計劃。對于風險系數較大設備機械已損壞的裝置而言，要保證安全的生產運行距離，同時，在醒目的部位設置自動應急裝置和緊急制動按鈕。

3.4 工廠選址安全問題

化工廠區的場地位置選擇要避免鬧市，盡量設置在人煙稀少的地方。各化工廠區與倉庫中間，要注意保持最合適的安全使用間距，同時與周圍區域環境管理要求充分進行融合，并對周圍區域環境因子的風向管理問題深度加以研究，并把附近的工廠廠址建立在廠房下風朝向周圍區域的最高方位上。對附近廠房內建筑物和附近的高層大型廠房內建筑等周圍區域環境管理要求也認為應該有效實施高度風向管理，以保證最佳的安全合理使用方位距離，防止對化工廠區以及周邊大型工廠內部建筑設施中的環境要素產生較大量的環境負面影響。

4 結語

化工工藝生產過程當中涉及到的反應物眾多、流程比較復雜、風險性較大，想要保證整個生產過程當中的安全性，應該以行業規章制度和操作標準為基礎、以化學危害影響原因為根本、以生產流程合理控制為手段，從化工工藝安全設計危險識別入手，針對性地采取有效的控制策略，建立起科學嚴謹的化學品生產工藝安全設計，在保證生產職工人身安全生產安全的同時，提高企業生產效益，帶動經濟發展。