化工工藝設計中的危險識別與控制探討

李斌

摘 要：在化工生產(chǎn)中需要在化工工藝設計環(huán)節(jié)中對整個裝置中存在的危險源進行辨識并提出控制措施，以避免安全事故發(fā)生，保障化工生產(chǎn)安全穩(wěn)定的開展。本文重點從危險物料、反應裝置、管道設備中存在的重要危險源進行辨識并提出了控制措施。

關鍵詞：化工設計;危險源;安全;控制

1 前言

大多數(shù)化工生產(chǎn)中都會涉及到高溫、高壓、深冷、超真空的反應體系，涉及到的反應器、機械設備也多屬于特種設備。此外，很多化工反應涉及到的原料、中間產(chǎn)物等也多屬于有毒有害、易燃易爆危險化學品，屬于典型的安全危險源，一旦發(fā)生泄漏會對裝置現(xiàn)場造成嚴重的破壞。如何準確的對化工生產(chǎn)過程中涉及到的各種危險源進行辨識，并對危險源進行等級劃分，制定實施有效的危險源分級管控制度和應急措施是控制化工工藝安全事故的重要手段。

2 化工工藝設計概述

所謂的化工工藝設計就是利用化學反應原理將化工原料轉變目標所需要的化工產(chǎn)品。從工藝環(huán)節(jié)上劃分整個流程涉及到原料預處理系統(tǒng)、反應系統(tǒng)以及產(chǎn)品分離提純系統(tǒng)，從設備組成單元劃分整個工藝涉及到原料投放、設備優(yōu)化、管道設計等幾個方面：①原料預處理系統(tǒng)就是通過一系列物理作用使得原料性質達到反應所需的條件，例如提高原料壓力、溫度、黏度、純度、乳化程度等，經(jīng)過預處理后的原料在滿足化學反應發(fā)生活性或者提高反應傳質效果都起到促進作用;②化學反應系統(tǒng)基于化學反應機理，在反應容器內(nèi)將各種反應原料混合，同時利用自動化控制系統(tǒng)對反應體系的溫度、壓力等影響要素進行控制以實現(xiàn)對反應轉化效果和選擇性的控制，是整個化工工藝設計的核心環(huán)節(jié);③由于工業(yè)化工原料純度不足以及很多化學反應涉及到多種平行反應，因此反應系統(tǒng)得到的目標產(chǎn)品中很有一定比例的非目標副產(chǎn)物，這時就需要配套產(chǎn)物分離純化系統(tǒng)，利用各種分離手段（如常減壓蒸餾、汽提、離心、溶劑萃取等）除去產(chǎn)物中的雜質，實現(xiàn)產(chǎn)品的純化。

3 危險源辨識及控制措施

3.1 危險物料辨識

設計人員要根據(jù)化工工藝中所涉及到所有物料性質進行全方位統(tǒng)計，對每種物料的自然性、燃燒性、氧化性、爆炸閾值、毒性進行辨識、等級劃分和分類，形成技術工作手冊，在物料儲存、運輸和使用時工作人員要嚴格按照手冊指南進行作業(yè)。需要注意的是：危險物料的不僅僅來源于化工工藝反應原料或者中間產(chǎn)物，還包括分離提純涉及到溶劑類物料、在線分析檢測系統(tǒng)使用的化學品。

3.2 反應裝置危險源辨識

化工工藝設計人員要根據(jù)化學反應的各個要素設計不同的反應裝置，例如反應壓力、反應溫度、反應空速、進料管線數(shù)量等都是影響反應裝置大小、材質選擇的重要因素。不同的反應裝置對應的操作條件和使用環(huán)境也不同，對應的危險源不僅不相同。在對反應裝置進行危險源辨識時，要根據(jù)裝置作業(yè)環(huán)境、材質型號、前后管線閥門以及裝置適應性等原則進行辨識。除了反應裝置以外，整個化工工藝流程中在分離系統(tǒng)中也會涉及到各種各樣的危險性容器，如高壓分離器、高溫分離器、真空減壓塔、高溫氣體塔等，設計人員要有針對性的對分離裝置進行危險源辨識。

3.3 管道設備危險源辨識

化工機械設備和管道經(jīng)常會涉及到一些氣相或液相物質的傳遞，甚至有些傳遞過程是在高溫、高壓條件下進行的，因此這類機械設備和管道的密封性必須非常強。一旦氣相或者液相化學物質發(fā)生泄漏，則會發(fā)生一系列安全事故，不僅會造成生產(chǎn)裝置的非正常停車，還會嚴重危害到現(xiàn)場操作人員的生命安全，造成嚴重的經(jīng)濟損失。例如，一些化工生產(chǎn)中會使用硫化氫氣體或者產(chǎn)生硫化氫氣體，而硫化氫氣體屬于劇毒物質，一旦運輸或者儲存硫化氫氣體的機械設備發(fā)生泄漏，則會導致現(xiàn)場人員瞬間中毒死亡，且泄漏的硫化氫氣體隨著大氣氣流擴散到廠區(qū)及廠區(qū)周邊區(qū)域，也會帶來嚴重的大氣污染和人身生理危害。再比如，在石油化工領域的產(chǎn)品油加工中，其工藝條件為高溫、高壓條件，使用高壓進料泵實現(xiàn)燃料油的高壓輸送，一旦進料泵發(fā)生泄漏，泄漏的高溫燃料油接觸到空氣后會瞬間燃燒，引發(fā)安全事故。因此設計人員要根據(jù)管道和機械設備輸送的介質特點，在重要連接點設置危險源泄漏報警儀器，并根據(jù)介質特點制定合理的應急預案和操作規(guī)章制度。

4 危險源控制措施

①在物料選擇上盡可能選擇危險程度低的物料，避免使用有毒有害催化劑。這一方面離不開工藝設計和技術研發(fā)人員的經(jīng)驗，也依賴于科研水平的不斷進步。例如早期的烷基化反應使用的催化劑強酸，隨著科研技術發(fā)展，科研人員逐漸開發(fā)出了離子液體綠色環(huán)保催化劑;②對于工藝設計的各種機械設備和工藝管道要建立嚴格的安全巡檢制度，對工藝管道連接點進行泄漏檢查，定期對機械設備進行潤滑、密封等保養(yǎng);③設計化學反應裝置時，要根據(jù)化學工藝條件、反應特點選擇合適的材質，既要保證材質的耐溫、耐壓等級合格，還要保障裝置材質不會參與化學反應引發(fā)化學腐蝕。

5 結論

化工工藝設計時系統(tǒng)的對工藝生產(chǎn)流程中存在的安全隱患進行辨識，提出控制措施和應急預案，可有效的避免生產(chǎn)過程中安全事故的發(fā)生，提高化工生產(chǎn)穩(wěn)定性和可靠性。

參考文獻：

[1]李鑫.化工工藝設計中安全危險的識別與控制探討[J].化工管理，2014（20）.

[2]王曉東.化工工藝設計中安全危險的識別與控制[J].化工管理，2019（17）.