化工工藝設(shè)計風(fēng)險的防范措施

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

1 化工工藝設(shè)計相關(guān)概述

1.1 化工工藝設(shè)計概念

在化工工藝的設(shè)計中，主要包括了三方面的內(nèi)容，首先是工藝的流程；其次是設(shè)備的布置；之后是管道的布置。在化工工藝的設(shè)計中，相關(guān)的設(shè)計人員需要對相關(guān)的物料工藝參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的計算和分析，并且還要根據(jù)物料的平穩(wěn)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(guān)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)計匯總，發(fā)放到相關(guān)人員的手中。此外，還需要提供化工工藝設(shè)計中所有相關(guān)的數(shù)據(jù)和參數(shù)，來進(jìn)行自控專業(yè)儀表的選擇。設(shè)計人員需要按照化工工藝的設(shè)計流程來進(jìn)行設(shè)備的布置、管道布置等工作。

1.2 化工工藝設(shè)計的特點(diǎn)

化工工藝設(shè)計的危險性比較高，因此在化工工藝設(shè)計的過程中應(yīng)該嚴(yán)格的按照相關(guān)的配比和標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行設(shè)計，通過靈活使用不同的設(shè)計方法來讓化工工藝設(shè)計符合化工生產(chǎn)的要求，從而推動化工生產(chǎn)高效、穩(wěn)定、安全的運(yùn)行?；すに囋O(shè)計要根據(jù)化工生產(chǎn)中的存儲、產(chǎn)生、使用的原料、中間品以及使用成品的化學(xué)性質(zhì)、生產(chǎn)性質(zhì)、物理性質(zhì)和火災(zāi)爆炸危險程序等把化工物品按照危險等級進(jìn)行劃分，并根據(jù)化工物品的危險等級來對化工工藝設(shè)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(shè)備儀表以及操作方式可以把風(fēng)險的破壞性減少到最低。

1.3 化工工藝設(shè)計風(fēng)險防范的重要意義

化工工藝設(shè)計風(fēng)險防范中需要對化工工藝設(shè)計中可能存在的風(fēng)險進(jìn)行識別和控制，主要是指在化工工藝項(xiàng)目的設(shè)計過程中，對相關(guān)的配套設(shè)備設(shè)施、生產(chǎn)、使用以及生產(chǎn)物質(zhì)和設(shè)備操作的環(huán)境和流程等進(jìn)行深入的分析和研究，并根據(jù)分析和研究的結(jié)果來對化工工藝生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險性問題進(jìn)行預(yù)判，根據(jù)預(yù)判的結(jié)果來采取相應(yīng)的措施進(jìn)行防范，選擇科學(xué)合適的方法來把風(fēng)險排除掉，并為化工工藝的后期生產(chǎn)提供一個安全穩(wěn)定的環(huán)境。

對于化工行業(yè)來說，其本身存在著一定的毒性、腐蝕性、易燃易爆性等特點(diǎn)，在化工工業(yè)生產(chǎn)的過程中需要在高壓、高溫的環(huán)境中工作，而這樣再結(jié)合化工生產(chǎn)自身的特點(diǎn)，其風(fēng)險性非常高。這就需要從化工工業(yè)生產(chǎn)的最開始環(huán)節(jié)進(jìn)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(shè)計是化工生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)和關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，因此在化工工藝設(shè)計階段應(yīng)該嚴(yán)格的根據(jù)化工行業(yè)的安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和要求來進(jìn)行設(shè)計，對設(shè)計過程中的各個流程和步驟進(jìn)行嚴(yán)格的控制，確保工藝設(shè)計符合安全標(biāo)準(zhǔn)，保障化工工業(yè)生產(chǎn)的安全性和可靠性，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的雙贏。

2 化工工藝設(shè)計風(fēng)險的影響因素

影響化工工藝設(shè)計風(fēng)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(shè)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(jìn)行加工，之后讓其在密閉的空間中發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，把原材料通過化學(xué)反應(yīng)變成半成品，之后在通過二次加工變?yōu)槭袌錾纤枰漠a(chǎn)品。但是在這個過程中因物料本身的性質(zhì)各不相同，差異比較大，因此在加工的環(huán)節(jié)中如果出現(xiàn)偏差就會存在很大的安全事故。此外在進(jìn)行加工的過程中，化工物料會經(jīng)過物理和化學(xué)的反映，但是如果化學(xué)物料本身的質(zhì)量出現(xiàn)問題那么就會造成不可估量的安全性問題。

在化工生產(chǎn)中，化工設(shè)備的質(zhì)量和規(guī)格等都有著比較嚴(yán)格的要求，此外，再加上，化學(xué)反應(yīng)會對化學(xué)設(shè)備產(chǎn)生一定的沖擊，如果化學(xué)設(shè)備質(zhì)量存在問題那么在化學(xué)反應(yīng)的過程中出現(xiàn)安全問題的幾率會比較大，會引發(fā)一些安全事故。

化工工藝的設(shè)計要求非常的嚴(yán)格，并且對外界環(huán)境也有著比較高的要求，所以在化工生產(chǎn)的過程中應(yīng)該對化工生產(chǎn)的環(huán)境等進(jìn)行嚴(yán)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(shè)計的時候應(yīng)該對化工工藝路線進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計，對工藝環(huán)節(jié)中的工藝路線要及時的進(jìn)行排查和檢測，從而保障工藝路線的科學(xué)合理，保障化工生產(chǎn)的安全性。

3 化工工藝設(shè)計風(fēng)險因素及控制

3.1 化工工藝設(shè)計控制原則

在進(jìn)行化工工藝設(shè)計的過程中要嚴(yán)格的按照國家對危險工藝控制的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來進(jìn)行設(shè)計，不觸碰底線，在滿足國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范以及相關(guān)的法律法規(guī)的基礎(chǔ)上來進(jìn)行化工工藝設(shè)計，保障化工設(shè)計產(chǎn)品的質(zhì)量和安全，保障化工企業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益。如化工企業(yè)要按照相關(guān)的要求對采用的危險化工工藝及特點(diǎn)進(jìn)行分析，明確重點(diǎn)監(jiān)控的工藝參數(shù)、裝備以及完善自動控制系統(tǒng)，大型和高度危險的化工裝置需要按照相關(guān)的推薦控制方案來進(jìn)行控制。此外，在《重點(diǎn)監(jiān)管的危險化工工藝安全控制要求、重點(diǎn)監(jiān)控參數(shù)及推薦的控制方案》要求中還規(guī)定要采用危險化工工藝的新建生產(chǎn)裝置原則，并要以甲級資質(zhì)化工設(shè)計單位來進(jìn)行設(shè)計。

3.2 化工工藝設(shè)計風(fēng)險識別和控制

3.2.1 物料控制

在化工工業(yè)生產(chǎn)中原材料的使用種類非常的多，并且各種原料在化工生產(chǎn)的過程中會出現(xiàn)快速的變化和反應(yīng)，化工原材料在原材料—材料—半成品—中間產(chǎn)品—副產(chǎn)品—成品等環(huán)節(jié)中都會出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)，在這個發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程中，原材料會改變其原來的物理性狀和化學(xué)性狀，因此，化工物料的保管不恰當(dāng)，處理不恰當(dāng)都會引發(fā)化工物料的化學(xué)反應(yīng)，引發(fā)一些安全事故，所以，在化工工藝設(shè)計風(fēng)險識別中，應(yīng)該針對不同的物料性能在某個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中會出現(xiàn)的不同風(fēng)險要提前做好相應(yīng)的應(yīng)急準(zhǔn)備工作，全面的掌握物料的屬性特點(diǎn)，如穩(wěn)定性特點(diǎn)、化學(xué)反應(yīng)活性特點(diǎn)、毒性特點(diǎn)、燃燒性特點(diǎn)、爆炸性特點(diǎn)以及腐蝕性特點(diǎn)等，針對這些特點(diǎn)來提供相應(yīng)的處理措施。

3.2.2 工藝控制

化工工藝控制的內(nèi)容比較多，如壓力控制、反應(yīng)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(chǎn)的基本參數(shù)之一，在化工生產(chǎn)中需要一定的壓力才可以進(jìn)行，但是壓力過大會出現(xiàn)爆炸等風(fēng)險，因此需要采用加壓的方法來加快發(fā)應(yīng)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(jìn)行加壓控制。在壓力系統(tǒng)中所有設(shè)備和管道都需要按照相關(guān)的設(shè)計要求來實(shí)施，保障其抗壓強(qiáng)度和氣密性；同時還要保障加壓容器有安全閥等泄壓設(shè)備；保障裝備中具備靈敏性、準(zhǔn)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(guān)的規(guī)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(jìn)料的速度進(jìn)行控制；在進(jìn)行投料的過程中投料的速度不能超過設(shè)備的散熱能力，否則物料就會因?yàn)闇囟鹊纳咭l(fā)物料分解，產(chǎn)生爆炸的風(fēng)險；如果投放物料的速度比較慢，因溫度過低會造成反應(yīng)不完全的積聚效應(yīng)。一旦達(dá)到反應(yīng)的溫度就會出現(xiàn)反應(yīng)過快，溫度升高產(chǎn)生爆炸的風(fēng)險。

在進(jìn)料配比方面；反應(yīng)物料的配比也需要嚴(yán)格的控制，要對其連續(xù)化程度高、危險性大的生產(chǎn)進(jìn)行重視，如環(huán)氧乙烷生產(chǎn)中，反應(yīng)物料乙烯和氧的濃度比較接近于爆炸的極限范圍，需要進(jìn)行嚴(yán)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(xiàn)反應(yīng)器出口氧的濃度過高。為了確保安全性，應(yīng)該設(shè)置連鎖裝置，并核對循環(huán)氣的構(gòu)成，盡可能的減少開停的次數(shù)。

3.2.3 裝置控制

在化工生產(chǎn)的過程中，原材料的化學(xué)反應(yīng)都是在一些反應(yīng)裝置中實(shí)現(xiàn)的。反應(yīng)裝置的選擇也是化工工藝設(shè)計中風(fēng)險因素聚集地，要根據(jù)工藝的設(shè)計，在開始階段對化學(xué)工藝鏈中容易引發(fā)安全事故風(fēng)險的情況進(jìn)行分析，并根據(jù)分析結(jié)果來選擇合適的反應(yīng)裝置，從而優(yōu)化化工工藝設(shè)計，降低化工生產(chǎn)過程中風(fēng)險。

3.2.4 管道設(shè)計

在化學(xué)生產(chǎn)的過程中，管道很容易被腐蝕，出現(xiàn)斷裂，之后化工物料就會發(fā)生泄漏，不僅會對環(huán)境造成危險，同時還有引發(fā)爆炸和中毒，所以，在化工工藝設(shè)計的過程中應(yīng) 該對管道做好控制和設(shè)計，根據(jù)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(chǎn)品生產(chǎn)的安全性。另外，化工工藝設(shè)計人員還需要對管道的布置進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計，針對活塞式壓縮機(jī)管道布置要進(jìn)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(fā)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(chǎn)的要求，減少管道出現(xiàn)泄漏問題。

3.3 防火、防爆措施

按照化工物料的特點(diǎn)和屬性，需要根據(jù)《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》(GB 50058—2014)中對化工廠區(qū)來進(jìn)行危險區(qū)域的劃分。對化工生產(chǎn)的裝置、裝卸、罐裝區(qū)域中的爆炸危險區(qū)域進(jìn)行劃分，在爆炸區(qū)域中的各種電氣設(shè)備需要使用相應(yīng)的具有一定防爆等級的產(chǎn)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(qū)的總平面布置和各種裝置區(qū)域平面圖的布置中要嚴(yán)格的按照《化工企業(yè)總圖運(yùn)輸設(shè)計規(guī)范防火規(guī)范GB 50489—2018》來設(shè)計。

3.4 防塵、防毒措施

在化學(xué)生產(chǎn)裝置中大部分的設(shè)備都是在露天的環(huán)境下布置的，這樣可以讓化學(xué)裝置中的有害氣體便于流動和擴(kuò)散。但是如果把裝置設(shè)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(fēng)，并且還要和可燃?xì)怏w的檢測裝置進(jìn)行連鎖的控制。用于化學(xué)生產(chǎn)的物料在日常的儲放過程中應(yīng)該放在密閉性比較好的設(shè)備和管道中，而各個管道連接的地方也應(yīng)該保障其封閉性，避免和外界的人員進(jìn)行接觸，減少對化工廠中工作人員的健康影響。在生產(chǎn)的過程中，如果工作人員會接觸到有毒、有害的物質(zhì)，工作人員應(yīng)該做好防護(hù)措施，減少中毒事件的發(fā)生。

4 結(jié)語

為了更好的完善化工工藝設(shè)計，防范化工工藝設(shè)計中的風(fēng)險，確?；どa(chǎn)中的生產(chǎn)安全，減少安全事故的發(fā)生概率，提高化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，推動化工企業(yè)的快速健康發(fā)展，應(yīng)該重視化工工藝設(shè)計中風(fēng)險控制和防范，這就需要先了解化工工藝設(shè)計風(fēng)險影響因素和化工工藝設(shè)計應(yīng)該遵循的原則，以及國家針對化工工藝設(shè)計出臺的相關(guān)規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，在這個基礎(chǔ)上進(jìn)行化工生產(chǎn)原材料的合理選擇，優(yōu)化工藝設(shè)計路線，選擇合適的化工反應(yīng)裝置，合理布置化工管道設(shè)計等，從而提高化工工藝設(shè)計水平，保障化工生產(chǎn)中的安全性和可靠性，為化工業(yè)的發(fā)展提供重要的保障。