探索原料藥合成工藝設(shè)計(jì)的安全性能

田蕊（陜西漢江藥業(yè)集團(tuán)股份有限公司，陜西漢中723000）

0 引言

原料藥是指用于生產(chǎn)合成藥劑，且將其作為相應(yīng)藥品的活性成份或相關(guān)混合物質(zhì)?；瘜W(xué)合成原料藥主要采用合成形式將配比完成的藥品進(jìn)行融合的原料藥[1]。在原料藥合成工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中，其具有的優(yōu)勢(shì)主要分為三個(gè)方面內(nèi)容：一是大部分化學(xué)原料均屬于易燃易爆，腐蝕性產(chǎn)品；二是大多數(shù)化工產(chǎn)品制造均為“液-液”和“液-固”的間接模式；三是化學(xué)合成原料藥的基本操作步驟相對(duì)復(fù)雜，其中包括萃取、脫色、過(guò)濾、結(jié)晶等。因此，在原料藥合成工藝設(shè)計(jì)層面上有必要詳細(xì)分析整個(gè)工藝流程的安全性能，有效的保障原料藥工藝設(shè)計(jì)符合安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)[2]。

1 原料藥合成工藝設(shè)計(jì)安全分析

在原料藥合成工藝設(shè)計(jì)安全分析過(guò)程中，需要針對(duì)藥品合成時(shí)可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)或由于外在化學(xué)反應(yīng)造成的事故進(jìn)行預(yù)防，根據(jù)預(yù)防的基本情況對(duì)內(nèi)在的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行合理化的評(píng)估，從而在一定程度上保證原料藥合成的安全性[3]。

對(duì)于原料藥合成工藝設(shè)計(jì)的安全分析而言，主要采取的基本模式是檢查表法，HAZOP等。檢查表法主要應(yīng)用工業(yè)場(chǎng)所布局或相關(guān)的安全指標(biāo)評(píng)比的量值分析。保護(hù)層法主要應(yīng)用在評(píng)估已識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)事故中，且能夠根據(jù)實(shí)際情況確定是否需要增設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置，降低原料藥合成造成的風(fēng)險(xiǎn)。在原料藥合成工藝設(shè)計(jì)的初期層面上，由于整體的設(shè)計(jì)較為繁瑣，步驟相對(duì)較多，因此一般會(huì)采用HAZOP分析法。若合成過(guò)程中遇到高風(fēng)險(xiǎn)的危機(jī)事件時(shí)，HAZOP能夠根據(jù)實(shí)際狀況提供最佳的保護(hù)層，本文將針對(duì)HAZOP分析法進(jìn)行深入的分析和研究，為今后的原料藥合成工藝設(shè)計(jì)提供借鑒。

2 HAZOP 分析法在工藝設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

目前，原料藥的合成過(guò)程具有時(shí)效性強(qiáng)、人工操作多、切換復(fù)雜等基本特點(diǎn)，其在詳細(xì)分析過(guò)程中主要包括準(zhǔn)備層次、分析層次、報(bào)告層次等。因此，本文應(yīng)用HAZOP基本分析模式對(duì)原料藥合成工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中，有必要更加深入的評(píng)價(jià)對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別。

2.1 節(jié)點(diǎn)分配步驟

原料藥相關(guān)節(jié)點(diǎn)的分配原則，其主要是根據(jù)材料的整體變化趨勢(shì)，針對(duì)原料藥合成過(guò)程間斷的基本模式選擇不同的應(yīng)用節(jié)點(diǎn)，如混合操作、過(guò)濾操作、分離操作等。

2.2 節(jié)點(diǎn)偏離分析與確定

確定節(jié)點(diǎn)偏差相對(duì)較為簡(jiǎn)便，在一般應(yīng)用狀況下，工藝量值參數(shù)將會(huì)與實(shí)際情況存在顯著差異性，在對(duì)原料藥合成工藝設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)分析與確定過(guò)程中，需要對(duì)其中產(chǎn)生偏差的具體原因進(jìn)行深入的研究，確保不會(huì)對(duì)最終結(jié)果造成影響。

2.3 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估步驟

HAZOP分析法是整個(gè)合成過(guò)程中關(guān)鍵之處，其主要是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)量值偏差產(chǎn)生的結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估，然后根據(jù)原料藥合成工藝評(píng)估不同結(jié)果應(yīng)對(duì)措施有效性，以及同等條件下設(shè)備是否能夠?qū)⑷课C(jī)降低到最低可控區(qū)域范圍內(nèi)。根據(jù)目前的基本應(yīng)用方式分析，采用更多的評(píng)估形式主要是二維平面矩陣法，當(dāng)遇到緊急危機(jī)事故時(shí)將會(huì)通過(guò)保護(hù)層形成最佳的應(yīng)對(duì)措施。

3 原料藥合成工藝中的三個(gè)重要步驟案例分析

一般情況下，對(duì)于原料藥合成工藝的基本設(shè)計(jì)形式而言，其主要是通過(guò)將固體與水溶液混合得到物質(zhì)A，再與油質(zhì)混合得到物質(zhì)B，同時(shí)由均相器均勻分布的反應(yīng)單體作用得到油和水，其分別在“高-低”濃度的反應(yīng)制劑影響下得到物質(zhì)C，此時(shí)需要將物質(zhì)C與消泡劑進(jìn)行相應(yīng)的混合，運(yùn)輸至儲(chǔ)物裝置內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的操作步驟，最終獲取商品。

3.1 合成過(guò)程中的節(jié)點(diǎn)分配

根據(jù)原料藥合成工藝的間歇性特質(zhì)，按合成過(guò)程操作步驟進(jìn)行合理配比，如固液相混合反應(yīng)和物質(zhì)A、油混合的兩個(gè)預(yù)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)兩者在機(jī)械作用下油水分布均勻的均質(zhì)節(jié)點(diǎn)模式；“高-低”濃度反應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行最佳配比過(guò)程中，需要充分考慮到混合、同質(zhì)操作相似性、過(guò)程間歇等外界影響因素。

3.2 產(chǎn)生偏離

通過(guò)HAZOP法對(duì)原料藥合成工藝配比進(jìn)行敘述，需要假定相應(yīng)的量值參數(shù)和影響因子。指導(dǎo)詞可以根據(jù)實(shí)際情況包括“無(wú)、太多、太少、其他”等，量值參數(shù)可以包括“濃度、流量、壓力、時(shí)間”等。當(dāng)引導(dǎo)詞與流程量值之間存在交集時(shí)，可以說(shuō)明兩者之間存在較為直接的量值差。由于量值設(shè)計(jì)情況為“濃度”（無(wú)添加劑、高濃度和低濃度）和指導(dǎo)詞間相互組合，從而在一定程度上能夠引發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)量值偏差。由于量值設(shè)計(jì)情況為“流量”與指導(dǎo)詞間相互組合，從而在一定程度上能夠引發(fā)相應(yīng)的無(wú)流量、流量過(guò)大、流量過(guò)小等差量值；由于量值設(shè)計(jì)情況為“手動(dòng)操作”與指導(dǎo)詞間相互組合，從而在一定程度上能夠引發(fā)相應(yīng)的缺步、提前操作等差量值；

原料藥合成中的偏差主要有配方誤差、人工操作、濃度高、流速慢相關(guān)影響因素，對(duì)于其中的配方誤差而言，造成該結(jié)果的主要因素在于人工操作失誤，危險(xiǎn)在于相互發(fā)生反映的不同物質(zhì)類型、溫度不匹配，最終結(jié)果是無(wú)法獲得所需的制劑，此時(shí)針對(duì)該問(wèn)題的有效應(yīng)對(duì)策略主要是對(duì)員工進(jìn)行培訓(xùn)，嚴(yán)格按程序管理。對(duì)于其中的人工操作而言，造成該結(jié)果的主要因素在于操作不合規(guī)，危險(xiǎn)在于采樣和清洗觸及的物質(zhì)存在毒性，最終結(jié)果是觸碰到有毒物質(zhì)，此時(shí)針對(duì)該問(wèn)題的有效應(yīng)對(duì)策略主要是完善安全物質(zhì)管理機(jī)制體系結(jié)構(gòu)。對(duì)于其中的過(guò)早喂食而言，造成該結(jié)果的主要因素在于氮?dú)廪D(zhuǎn)化時(shí)間不當(dāng)，危險(xiǎn)在于氮?dú)鈨?chǔ)存罐內(nèi)氣體未完全排泄而引入反應(yīng)物質(zhì)，最終結(jié)果是阻礙整個(gè)生產(chǎn)流程的預(yù)測(cè)完成時(shí)間，此時(shí)針對(duì)該問(wèn)題的有效應(yīng)對(duì)策略主要是提高相關(guān)人員的工作態(tài)度和謹(jǐn)慎程度。對(duì)于其中的流量過(guò)小而言，造成該結(jié)果的主要因素在于DCS控制系統(tǒng)操作不合規(guī)，危險(xiǎn)在于原料藥反應(yīng)過(guò)程中氮?dú)饬髁科酰罱K結(jié)果是反應(yīng)容器內(nèi)殘留未發(fā)生任何操作形式的反應(yīng)物質(zhì)，此時(shí)針對(duì)該問(wèn)題的有效應(yīng)對(duì)策略主要是完善DCS 控制系統(tǒng)實(shí)際操作流程。對(duì)于其中的原液位偏低而言，造成該結(jié)果的主要因素在于DCS控制系統(tǒng)操作不合規(guī)，危險(xiǎn)在于攪拌裝置處于長(zhǎng)時(shí)間的空轉(zhuǎn)狀態(tài)，最終結(jié)果是攪拌裝置由于長(zhǎng)時(shí)間未參與到真正反映過(guò)程中將會(huì)出現(xiàn)破損的情況，此時(shí)針對(duì)該問(wèn)題的有效應(yīng)對(duì)策略主要是完善DCS控制系統(tǒng)實(shí)際操作形式。

3.3 評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

由于原料藥在合成設(shè)計(jì)過(guò)程中具有間斷特征，由此可知原料藥的合成裝置在相應(yīng)條件下具有不同的工作模式。雖然在一定程度上可能由于DCS 系統(tǒng)的故障而造成數(shù)據(jù)存在嚴(yán)重的偏差，但是在該種情況下可以考慮通過(guò)控制儀表報(bào)警的形式進(jìn)行管理，但其并不是全部事故的安全響應(yīng)。如在主反應(yīng)層面上，詳細(xì)分析了反應(yīng)釜在無(wú)物料、物料反應(yīng)、排放等條件下存在的不同狀態(tài)，確保系統(tǒng)控制在允許區(qū)域范圍內(nèi)。

對(duì)于不同事件風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率，其主要是來(lái)源于文獻(xiàn)庫(kù)、行業(yè)經(jīng)驗(yàn)、設(shè)備或儀表供應(yīng)商等相關(guān)量值信息。在評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)過(guò)程中，可以采用美國(guó)化工A、B、C、D 四個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，其中A代表嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)，B代表高風(fēng)險(xiǎn)，C代表中等風(fēng)險(xiǎn)，D代表可承受范圍風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)過(guò)詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息測(cè)算，DCS系統(tǒng)實(shí)際發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的情況可以設(shè)置為P4；反應(yīng)器失控壓力低于設(shè)計(jì)壓力，風(fēng)險(xiǎn)的情況可以設(shè)置為S2。外部火災(zāi)與保護(hù)層相結(jié)合量值數(shù)據(jù)分析中，風(fēng)險(xiǎn)的情況可以設(shè)置為D級(jí)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著化工行業(yè)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，原料藥合成工藝設(shè)計(jì)的安全性能需要時(shí)刻引起人們的重點(diǎn)關(guān)注。本文詳細(xì)介紹了HAZOP法的基本分析模式及步驟，并在深入分析過(guò)程中結(jié)合實(shí)際案例對(duì)工藝流程中的重點(diǎn)步驟進(jìn)行闡述。HAZOP法不僅能夠根據(jù)實(shí)際情況有效的識(shí)別出原料藥合成工藝中存在的風(fēng)險(xiǎn)，還能夠?qū)ζ渲写嬖诘娘L(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行合理的評(píng)估，針對(duì)評(píng)估的結(jié)果提出最佳的應(yīng)對(duì)措施。