精細化工工藝設(shè)計中的安全風險管控措施

陳高奏(寧德時代新能源科技有限公司，福建 寧德 352106)

0 引言

化工生產(chǎn)是一項危險系數(shù)較高的工作。尤其發(fā)展到現(xiàn)代化工之后，由于經(jīng)濟成本控制以及相關(guān)材料進行化學反應產(chǎn)出等多種因素的共同作用下，使得相關(guān)的生產(chǎn)流程變得更加危險。在這樣的背景下，引入精細化工的概念，從源頭處控制化工工藝流程就顯得尤為必要。針對可能出現(xiàn)的危險因素，提前做出合理的規(guī)劃、完整的預防方案和高效的突發(fā)情況應對措施是保證化工生產(chǎn)在安全狀態(tài)下運行的根本。

1 化工工藝設(shè)計的含義

化工工藝設(shè)計是化學工業(yè)生產(chǎn)專業(yè)中的一個概念，具體是指將一種原材料經(jīng)過一系列的化學反應，并配合相關(guān)的處理步驟，最終產(chǎn)出為一個或者一系列化工產(chǎn)品的過程。從學科研究的角度進行劃分，將化工工藝主要分為三個階段。第一階段，是對所需原材料的基本處理，主要指通過提純、清洗、凈化、混合以及粉碎等一系列的方法將原材料處理成相關(guān)反應所需要的狀態(tài)。第二個階段，是化學反應階段，將處理好的原材料產(chǎn)品放置在反應容器中，施加一定的添加劑和輔助試劑，控制整個反應容器處于反應所需的環(huán)境條件下，讓原材料進行充分的化學反應，分步控制合成中間體以及最終產(chǎn)品等。第三階段，是成品精細加工階段，將最終反應得到的物質(zhì)分別進行物理篩去和化學處理，除去其中的雜質(zhì)成分，并經(jīng)過提純、萃取等一系列操作進一步處理，最終得到符合設(shè)計要求的化工產(chǎn)品。

2 化工安全設(shè)計中的危險因素

2.1 化工生產(chǎn)原材料

在現(xiàn)代化工的生產(chǎn)中，所采用的原材料一般在物理性質(zhì)上或者化學性質(zhì)上都具備一定的危險性。很多原材料都具備易燃易爆的性質(zhì)，比如粉塵類的原材料，很容易在存儲倉庫內(nèi)儲存或者是工業(yè)生產(chǎn)的大批量操作過程中，由于靜電效應引起粉塵爆炸，造成非常嚴重人員傷亡和巨大的經(jīng)濟損失。而粉塵類原材料又是化工生產(chǎn)中最常見的原材料存儲狀態(tài)，由此可見化工生產(chǎn)過程中的危險性。除此之外，化工生產(chǎn)原材料本身還可能具備很強的腐蝕性。比如工業(yè)生產(chǎn)使用的燒堿等，工業(yè)使用的燒堿其腐蝕性要比實驗室使用的腐蝕性更強，在存儲和使用的過程中，都有很大的操作危險性[1]。很多化工原材料從外表上很難區(qū)別，這就對相關(guān)的原材料存儲分類和標簽管理工作提出了更多的考驗。

具體到精細化工的原材料中，雖然本身對于原材料的需求量并不大，但是不可避免地存在物料儲存過程中仍然有極多的危險因素。特別是精細化工生產(chǎn)中，需要用到很多有毒、有害的原料，對人體的危害程度更高，通常很小的劑量就會造成很大的損傷。因此，在精細化工的原材料存儲過程中，更需要注意藥品儲存的安全性，謹防液體藥品的泄漏問題。

2.2 化工生產(chǎn)流程

精細化工的生產(chǎn)，具有單次生產(chǎn)反應量小，但反應流程復雜，最終產(chǎn)品精度高、類型多的特點。特別是諸多反應都需要在非?？量痰姆磻獥l件下進行，不同的反應步驟生成的反應中間體，在轉(zhuǎn)移的過程中存在一定的麻煩。通常情況下，一個化工生產(chǎn)基地中，其工藝流程是比較明確的，相關(guān)的輸送流程也是在規(guī)定的順序下進行的。但是，有兩種情況是值得注意的問題：一是有部分反應或者處理操作由于所需要的反應條件比較苛刻，需要單獨放置；二是化工基地在生產(chǎn)的過程中，出于自身發(fā)展考量接收一批全新的訂單，其工業(yè)流程需要臨時發(fā)生改變時，臨時使用的備用管道連接，可能存在安全性問題。此外，化工生產(chǎn)過程中的運輸管道，采用的是金屬構(gòu)件拼接的形式搭建起來的通道。金屬部件之間的連接密閉性問題，管道接縫處的腐蝕性問題，都會在很大程度上造成管道的泄漏[2]。

2.3 化工生產(chǎn)裝置

在現(xiàn)代化工生產(chǎn)的過程中，反應裝置是非常重要的組成部分，也有重要的危險因素。現(xiàn)代化工的生產(chǎn)設(shè)備以巨大的體積、厚實的反應外壁和強大的反應動力為主要特點[3]。在精細化工的生產(chǎn)中，極為苛刻的反應條件使得這些設(shè)備一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題或者維護缺失問題時，其造成的破壞性后果特別嚴重。很多化工反應，都需要在高溫高壓的環(huán)境下進行，特別是化工生產(chǎn)的過程中持續(xù)的時間非常長，整個生產(chǎn)線的啟動和關(guān)閉都需要消耗巨量的能源和一定的經(jīng)濟成本。這就使得相關(guān)設(shè)備需要在高強度的環(huán)境下維持長時間的運行，對于設(shè)備材料的質(zhì)量提出了極大的挑戰(zhàn)。而設(shè)備自身的質(zhì)量問題，或者由于維護工作不到位引發(fā)設(shè)備失控的話，其結(jié)果不亞于一次大當量的炮彈原地爆炸。

3 精細化工工藝設(shè)計中的安全應對措施

3.1 加強化工生產(chǎn)原材料的控制

化工生產(chǎn)過程中，原材料的日常管理和使用問題是最需要進行精細化管理的部分?；どa(chǎn)原材料本身就具備非常危險的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)，無論是在存儲、取用、運輸和添加的過程中，都要保持警惕。原材料的倉儲管理，必須實行專人負責制度，其管理的內(nèi)容必須以細化的方式形成工作管理手冊，并且制定嚴格的日常檢查和記錄手冊，進行嚴格的個人和集體責任制監(jiān)管。相關(guān)的存儲環(huán)境必須保持高度的整潔，尤其是對于明火的管理更需要注意。原材料的擺放必須分類、分區(qū)域整齊規(guī)制，嚴禁出現(xiàn)堆積或者在原材料周邊堆積其他雜物。除此之外，原材料的標簽管理也非常重要?；瘜W物質(zhì)，尤其粉塵或者晶體物質(zhì)，僅憑肉眼是很難分辨的，必須將所有的原材料進行明確的分類和標簽管理，以免用錯，造成不可挽回的嚴重后果。

除此之外，更重要的問題在于對于材料的生產(chǎn)添加和中間過程中的處理方式。一般來說，國內(nèi)化工企業(yè)生產(chǎn)過程中，對于物料的添加普遍由人工填裝完成，這樣的生產(chǎn)方式對于精細化工而言是一項重大的工作漏洞。人工填料會不可避免地帶來人員安全性問題，而且人工添加的物質(zhì)量是很難得到有效保證的。精細化工是時代發(fā)展的產(chǎn)物，由于相關(guān)行業(yè)對于化工產(chǎn)品的純度要求越來越高，化工產(chǎn)品生產(chǎn)中的物料質(zhì)量發(fā)生任何偏差都會造成最終的純度問題。因此，應該以機械化運輸、稱重和填裝代替人工操作，實現(xiàn)更為精準化的物料稱量與添加工作。

3.2 加強管道輸送安全的控制

管道運輸?shù)陌踩詥栴}，也是一項需要重點注意的問題。化工生產(chǎn)過程中，管道的輸送功能是不可或缺的。但是管道的材料選擇、架設(shè)布局以及相關(guān)的檢修工作必須嚴格執(zhí)行。一方面，并不是所有的產(chǎn)品都適合使用金屬材質(zhì)的管道進行運輸，尤其是管道運輸?shù)倪^程中也需要進行相關(guān)條件的選擇，比如：邊運輸邊冷卻、半封閉管道運輸?shù)?。這些問題需要在具體的生產(chǎn)工藝中結(jié)合現(xiàn)實情況進行改良；另一方面，管道的拼接問題以及長期使用后的磨損、物料腐蝕、物料堆積問題應該得到重視，必須定期進行檢查和維護。

3.3 加強化工生產(chǎn)裝置的控制

化工生產(chǎn)裝置的控制是一項非常細致，且需要以發(fā)展性的眼光去思考的一項采購工作?；ぴO(shè)備的種類繁多，每種生產(chǎn)設(shè)備也都有自己的型號，對應不同的生產(chǎn)需要?；どa(chǎn)企業(yè)在采購設(shè)備之前，應該詳細規(guī)劃好自身的主營業(yè)務(wù)，根據(jù)主營業(yè)務(wù)的需要進行相關(guān)設(shè)備的選擇和型號的采購工作[4]。雖然從理論上，化工設(shè)備具備多種反應條件的生產(chǎn)能力，但是相關(guān)的工藝流程設(shè)計人員必須先清楚在用設(shè)備的使用規(guī)范和承受極限。尤其對于不同的生產(chǎn)需求進行設(shè)備的預熱和啟動操作的設(shè)計，應該充分考量自身設(shè)備的運行情況和維護情況后，謹慎做出選擇，并且將整體規(guī)劃和重點注意事項向一線操作技工進行詳細闡述。除此之外，還需要對生產(chǎn)設(shè)備進行定期的維護，特別是對于關(guān)鍵零件和整體外保護殼的維護必須得到重點關(guān)注。

具體到生產(chǎn)操作環(huán)節(jié)上，應該更加注重對于中間體運輸?shù)墓芾砉ぷ?。一般來說，中間體的產(chǎn)出對于下一項加工而言就是新的物料。而一些中間體產(chǎn)物受自身化學性質(zhì)活潑等因素的影響存儲困難，更需要考慮對于這些物質(zhì)的存儲和準確稱量問題，以確保最終產(chǎn)品的純度問題。

3.4 優(yōu)化化工工藝線路

化工生產(chǎn)過程中，不可避免接到多種訂單需求，其產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝也存在一定程度上的差異。因此，在進行化工工藝設(shè)計的過程中，更應該從本化工廠的實際設(shè)計考慮，選擇最優(yōu)的化工工藝線路進行生產(chǎn)。主要需要考慮在生產(chǎn)原材料的儲備位置、生產(chǎn)設(shè)備的連接順序和相關(guān)設(shè)備的反應條件調(diào)整角度著手，綜合評價并規(guī)劃相關(guān)的產(chǎn)品生產(chǎn)方案，優(yōu)化化工工藝實施線路，有效解決工業(yè)生產(chǎn)過程中可能遇到的問題。

4 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)代化化工生產(chǎn)過程中，存在諸多引發(fā)安全風險問題的客觀因素。無論是原材料、中間體、反應條件、運輸條件以及整體環(huán)境，都有發(fā)生安全事故的可能因素。因此，必須在化工工藝設(shè)計中引入精細化管理的概念，對于可能發(fā)生危險的環(huán)節(jié)和因素嚴加控制，并且配合完善的應急預案，確?；どa(chǎn)運行安全。