化工工藝設(shè)計(jì)中的安全問題分析

唐文龍

（紅寶麗集團(tuán)泰興化學(xué)有限公司，江蘇泰興 211400）

近年來，人們對(duì)安全問題的興趣日益增加，并且安全意識(shí)繼續(xù)滲透到各個(gè)行業(yè)。在設(shè)計(jì)過程中，安全問題已成為中心問題，并且正在關(guān)注安全隱患。因此，為降低安全問題的風(fēng)險(xiǎn)，在化學(xué)過程設(shè)計(jì)中建立一種監(jiān)控機(jī)制，并在監(jiān)控路線，原材料，電力，管道，閥門和整個(gè)園區(qū)方面提供全面有效的安全性。在解決安全風(fēng)險(xiǎn)方面，現(xiàn)有的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別需要采取措施避免風(fēng)險(xiǎn)并有效控制交付風(fēng)險(xiǎn)，以確?；す镜陌踩a(chǎn)?；瘜W(xué)過程設(shè)計(jì)必須考慮到生產(chǎn)和安全需求，確保過程設(shè)計(jì)的完整性，防止并消除安全風(fēng)險(xiǎn)。

1 化工工藝設(shè)計(jì)的概念和特點(diǎn)

1.1 概念

化學(xué)過程設(shè)計(jì)是一種基于化學(xué)反應(yīng)材料，過程流程和反應(yīng)條件設(shè)計(jì)化工廠安全設(shè)備，過程管道，自動(dòng)化設(shè)備和其他產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法。通常，在設(shè)計(jì)化學(xué)過程的安全性時(shí)，公司設(shè)計(jì)人員必須遵循特定的設(shè)計(jì)原則，并根據(jù)產(chǎn)品的過程要求選擇適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)化學(xué)產(chǎn)品時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要充分考慮與這些特殊化學(xué)品的生產(chǎn)和運(yùn)輸有關(guān)的安全問題，并采取必要的安全措施以促進(jìn)公司的工業(yè)生產(chǎn)。

1.2 化工工藝設(shè)計(jì)過程中的特點(diǎn)

①化學(xué)過程的設(shè)計(jì)是系統(tǒng)復(fù)雜的設(shè)計(jì)，包括化學(xué)生產(chǎn)的各個(gè)方面。②化學(xué)工藝設(shè)計(jì)的規(guī)模各不相同。制造化學(xué)產(chǎn)品的不同方法具有不同的過程設(shè)計(jì)，例如化學(xué)原料，化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)產(chǎn)品。③化學(xué)工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)不全面?；瘜W(xué)過程本身是一個(gè)特別高級(jí)的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，設(shè)計(jì)中沒有太多的參考經(jīng)驗(yàn)。

2 化工工藝設(shè)計(jì)中存在的安全問題

2.1 化工工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料不夠完全

在編譯期間，生產(chǎn)部門尚未對(duì)其進(jìn)行檢查或完成，并且相關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容的完整性長(zhǎng)期以來無法與受安全影響的成熟設(shè)備相比?；ぎa(chǎn)品的生產(chǎn)非常廣泛，所需的設(shè)備類型相對(duì)復(fù)雜，設(shè)備的規(guī)格也相對(duì)多樣。設(shè)備功能對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)和選擇設(shè)備尺寸有很高的要求。如果數(shù)據(jù)內(nèi)容不完整且不清楚，則會(huì)對(duì)詳細(xì)的過程要求和設(shè)備不匹配的知識(shí)構(gòu)成安全問題。

2.2 化工物料方面出現(xiàn)的安全問題

在化學(xué)產(chǎn)品的整個(gè)制造過程中，主要通過特定的化學(xué)反應(yīng)和提純工藝使用化學(xué)原料來制造具有許多物理和化學(xué)反應(yīng)的工業(yè)產(chǎn)品，但是這種反應(yīng)本身是不穩(wěn)定且安全的。因此，在化學(xué)工藝設(shè)計(jì)中，公司主管對(duì)化學(xué)原料進(jìn)行全面檢查，發(fā)布安全評(píng)估報(bào)告，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患和危害。有必要采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣韯?chuàng)造一個(gè)適合化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)的環(huán)境。

2.3 化工設(shè)備方面的安全問題

在化學(xué)過程的制造中，許多化學(xué)反應(yīng)需要通過化學(xué)設(shè)備進(jìn)行。上述設(shè)備可以有效地控制化學(xué)反應(yīng)過程中可能出現(xiàn)的任何安全問題。因此，設(shè)備的選擇和配置對(duì)于化學(xué)過程非常重要。如果設(shè)備的設(shè)計(jì)參數(shù)未標(biāo)準(zhǔn)化，則會(huì)對(duì)化學(xué)設(shè)備造成安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，有必要在化工過程設(shè)計(jì)中重視化工設(shè)備的應(yīng)用，同時(shí)要全面控制設(shè)備的運(yùn)行條件，科學(xué)控制設(shè)備的過載、超壓等問題，最大限度地防止事故發(fā)生。

2.4 化工反應(yīng)裝置方面的安全問題

化學(xué)反應(yīng)是化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)的核心，化學(xué)反應(yīng)過程中存在許多安全問題，甚至可能導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。特別是在反應(yīng)器中，有許多不可控因素需要嚴(yán)格的科學(xué)設(shè)計(jì)。在實(shí)際的制造過程中，反應(yīng)器經(jīng)常會(huì)因過熱和超壓而變形，從而引起安全事故，因此有必要在反應(yīng)器中安裝泄壓裝置。

2.5 化工工藝路線方面的安全問題

典型的化學(xué)工藝設(shè)計(jì)涉及多個(gè)工藝路線?；瘜W(xué)設(shè)計(jì)過程應(yīng)考慮這些路線的安全問題，以減少危害。化工生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)還可以最大限度地減少污染物排放并減少環(huán)境污染。

2.6 管道方面的安全問題

在化學(xué)產(chǎn)品的制造過程中，所有通過管道運(yùn)輸?shù)牟牧暇鶠橐兹?，易爆和腐蝕性物品。在制造過程中管道部件的泄漏會(huì)導(dǎo)致有毒物質(zhì)逸出，污染環(huán)境和化學(xué)產(chǎn)品本身。安全問題也很重要，因此在管道設(shè)計(jì)中必須仔細(xì)考慮可能導(dǎo)致管道泄漏的管道材料和應(yīng)力分析等因素。這里需要強(qiáng)調(diào)的是選擇管道連接處和彎頭處的材料和管道直徑，這些位置是管道中容易泄漏有害物質(zhì)的部分，在這些位置選擇材料和管道直徑時(shí)，應(yīng)格外小心。

3 化工工藝設(shè)計(jì)中安全危險(xiǎn)問題控制對(duì)策探討

3.1 安全問題識(shí)別方法

為了確保化學(xué)過程設(shè)計(jì)的安全性，主動(dòng)識(shí)別安全問題非常重要。此過程要求設(shè)計(jì)者闡明風(fēng)險(xiǎn)因素的定義。一般而言，風(fēng)險(xiǎn)因素主要是指制造過程中的潛在事故，甚至特定于可能導(dǎo)致事故或損失的所有危險(xiǎn)情況。同時(shí)，在安全驗(yàn)證過程中，設(shè)計(jì)人員需要仔細(xì)檢查項(xiàng)目的整個(gè)制造過程以及支持公共和輔助設(shè)施并執(zhí)行分析工作的制造過程。然后，在此基礎(chǔ)上，明確危險(xiǎn)因素，在后續(xù)工作中采取保護(hù)措施，以確保化學(xué)工藝設(shè)計(jì)的安全性。

3.2 提高防護(hù)設(shè)備性能

在化學(xué)工藝設(shè)計(jì)過程中，有必要確保防護(hù)設(shè)計(jì)的正常運(yùn)行，這是確保操作人員安全的重要措施，使生產(chǎn)環(huán)境得到充分整合和針對(duì)性安全。例如，在高溫地區(qū)，必須保證散熱器的正常運(yùn)行，以達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。

3.3 控制化學(xué)反應(yīng)裝置

在化學(xué)過程設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中，正確控制化學(xué)反應(yīng)器非常重要。在控制化學(xué)反應(yīng)器的過程中，過程工程師需要充分意識(shí)到化學(xué)反應(yīng)的重要性，并同時(shí)掌握其風(fēng)險(xiǎn)因素。另外，化學(xué)反應(yīng)的類型很多，反應(yīng)速度非?？?，因此當(dāng)發(fā)生不可控制的反應(yīng)時(shí)，必須積極降低反應(yīng)速度，提高反應(yīng)器的應(yīng)用水平。

3.4 強(qiáng)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)控制

科研單位根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和相關(guān)材料對(duì)化學(xué)過程設(shè)計(jì)的大多數(shù)基本材料進(jìn)行了編輯?；瘜W(xué)過程的設(shè)計(jì)具有工作量大，投資大，管道種類繁多和工業(yè)材料的特點(diǎn)。但是，在開發(fā)過程中進(jìn)行設(shè)計(jì)和修改以更快地占領(lǐng)市場(chǎng)的方法大大增加了安全風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。在這種情況下，在制造化學(xué)品的過程中，設(shè)計(jì)人員必須積極做好識(shí)別和管理危害的工作，而在糾正過程中，必須建立一個(gè)完整的反饋系統(tǒng)，以便及時(shí)溝通和反饋現(xiàn)有問題，減少安全問題的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的有效管理。

3.5 加強(qiáng)對(duì)化工工藝路線的安全設(shè)計(jì)

化工產(chǎn)品的生產(chǎn)實(shí)際上是非常連續(xù)的，工藝路線非常復(fù)雜。設(shè)計(jì)化學(xué)過程時(shí)，有必要加強(qiáng)每個(gè)環(huán)節(jié)的安全管理，因?yàn)槿绻粋€(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生設(shè)備故障，會(huì)影響整個(gè)生產(chǎn)路線?？梢詫踩O(shè)計(jì)與化學(xué)反應(yīng)類型結(jié)合起來以選擇適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)過程路線。在設(shè)計(jì)化學(xué)過程時(shí)，有必要盡可能選擇低風(fēng)險(xiǎn)的材料和反應(yīng)方法。當(dāng)選擇多種化學(xué)工藝路線時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須堅(jiān)持本質(zhì)安全和爆炸保護(hù)的概念，并選擇包含危害最小的產(chǎn)品的工藝路線以進(jìn)行有效改進(jìn)。

3.6 化工反應(yīng)過程的安全控制

化學(xué)反應(yīng)是化學(xué)生產(chǎn)的主要過程，當(dāng)化學(xué)原料通過化學(xué)反應(yīng)獲得化學(xué)產(chǎn)品時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生安全問題，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生安全事故。在這方面，在選擇化學(xué)反應(yīng)器的過程中，必須對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理的分析。同時(shí)，與各種化學(xué)原料有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)存在一定差異，因此難以控制化學(xué)反應(yīng)的穩(wěn)定性和安全性，使得反應(yīng)不可控，并引起安全問題。因此，化學(xué)過程的設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格控制相應(yīng)化學(xué)源的熱效應(yīng)和反應(yīng)速率。在設(shè)計(jì)化學(xué)過程時(shí)，執(zhí)行多步化學(xué)反應(yīng)，例如增加冷卻能力或安裝外部循環(huán)冷卻器，嚴(yán)格控制化學(xué)原料的加熱速率以及在某種程度上減少化學(xué)反應(yīng)的供給。另外，化學(xué)反應(yīng)器在運(yùn)行過程中常因超壓而變形，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)損壞，因此有必要在化學(xué)反應(yīng)器中安裝壓力檢測(cè)/報(bào)警裝置。

3.7 加大工藝物料安全控制

化學(xué)過程在制造過程中以固態(tài)，氣態(tài)或液態(tài)存儲(chǔ)原材料，中間產(chǎn)品和其他相關(guān)材料。同時(shí)，這些物質(zhì)具有獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，在某些情況下可能有害。在這方面，考慮這一群體的巨大危險(xiǎn)，應(yīng)不斷提高物質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)的穩(wěn)定性，確定每個(gè)性別群體的意識(shí)，并進(jìn)行科學(xué)的評(píng)估和分析，避免或減少危害的出現(xiàn)。

3.8 加強(qiáng)管道的安全問題控制

在正常情況下，管道輸送的材料易燃，易爆或有毒。對(duì)此，在設(shè)計(jì)管道時(shí)，有必要綜合考慮和分析管道的材料和應(yīng)力的選擇和設(shè)定，如科學(xué)地選擇管道直徑和材料質(zhì)量，以及管道的連接位置。

3.9 化工工藝反應(yīng)裝置的選擇

化學(xué)產(chǎn)品的生產(chǎn)涉及多種化學(xué)反應(yīng)，包括取代反應(yīng)、裂解、聚合、氧化、還原、冷凝等，不同類型的反應(yīng)具有不同的特性，并導(dǎo)致不同的熱效應(yīng)，包括放熱和放熱反應(yīng)。存在吸熱反應(yīng)，需要催化劑的反應(yīng)，需要引發(fā)劑的反應(yīng)，涉及劇烈反應(yīng)過程的反應(yīng)以及相對(duì)較慢的反應(yīng)。在化學(xué)過程的設(shè)計(jì)中，為每種可能的化學(xué)反應(yīng)設(shè)計(jì)或選擇合適的反應(yīng)器，以使反應(yīng)可控，并避免因不可控反應(yīng)引起的過熱，超壓甚至化學(xué)爆炸?；瘜W(xué)過程反應(yīng)器有很多類型，根據(jù)材料的供應(yīng)過程可分為間歇式和連續(xù)式，根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為管式反應(yīng)器和塔式反應(yīng)器。在設(shè)計(jì)或選擇反應(yīng)器時(shí)，必須滿足化學(xué)反應(yīng)的要求，并仔細(xì)考慮制造過程的適用性和安全性，并選擇合適的反應(yīng)器類型。反應(yīng)器的設(shè)計(jì)或選擇需要仔細(xì)考慮各種化學(xué)產(chǎn)品的化學(xué)生產(chǎn)的反應(yīng)條件。對(duì)于具有快速反應(yīng)速率和高放熱的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)器的設(shè)計(jì)必須考慮避免不可控制的反應(yīng)問題。設(shè)計(jì)反應(yīng)器時(shí)，需要設(shè)計(jì)應(yīng)急冷卻系統(tǒng)和反應(yīng)終止系統(tǒng)，以便可以在制造過程中及時(shí)控制化學(xué)反應(yīng)。

3.10 合理控制化工工藝路線

在化學(xué)過程的設(shè)計(jì)中通常有許多過程路線，并且為了有效地降低化學(xué)生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)必須選擇更安全，更可靠的過程路線。在化學(xué)產(chǎn)品的制造中，為了充分考慮化學(xué)設(shè)備的使用，制造條件和材料，綜合考慮化學(xué)物質(zhì)中有害物質(zhì)的使用，優(yōu)化化學(xué)物質(zhì)的制造條件以有效地減少化學(xué)物質(zhì)的使用。此外，應(yīng)盡可能使用低風(fēng)險(xiǎn)或無害的化學(xué)品?；瘜W(xué)品的劇烈化學(xué)反應(yīng)積極引入新技術(shù)和設(shè)備，減少?gòu)U氣，廢液和廢固體的排放，加強(qiáng)三種廢物的收集和再循環(huán)，并污染空氣。

4 結(jié)束語(yǔ)

由于化學(xué)制造過程中包含許多危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)，并且反應(yīng)條件是高溫和高壓，因此化學(xué)制造過程中很可能會(huì)出現(xiàn)安全問題，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)特別注意安全問題的管理，并應(yīng)嚴(yán)格控制化學(xué)品的工藝設(shè)計(jì)。改善生產(chǎn)環(huán)境，結(jié)合過程設(shè)計(jì)理論的研究與實(shí)踐，進(jìn)一步提高化學(xué)過程生產(chǎn)的有效運(yùn)行，促進(jìn)化學(xué)工業(yè)的快速穩(wěn)定發(fā)展，并獲得更多的工業(yè)效益?；瘜W(xué)過程是一個(gè)復(fù)雜的過程，涉及許多方面?；瘜W(xué)過程設(shè)計(jì)過程中的安全問題必須始終得到執(zhí)行，并且必須防止和解決安全問題。