化工工藝安全設(shè)計(jì)中的危險(xiǎn)因素及消除途徑

趙隆顥 (青海煤礦設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，青海 西寧 810008)

1 化工工藝設(shè)計(jì)的特殊性

化工工藝設(shè)計(jì)的服務(wù)對象是化工廠，設(shè)計(jì)師會根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)來合理制定工藝流程，遵循設(shè)計(jì)原則來選擇物料和生產(chǎn)方案。為了能夠保證化工工藝的設(shè)計(jì)質(zhì)量，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對產(chǎn)品的實(shí)際特性進(jìn)行全面了解，從整體角度出發(fā)來展開系統(tǒng)化分析分析。其中，尤其要加大對高腐蝕性和易燃易爆材料的檢驗(yàn)力度，從根本上入手來消除安全隱患，避免風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)。

歸根結(jié)底，造成化工工藝安全事故的主要原因有以下三點(diǎn)：第一是在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中沒有對設(shè)計(jì)方案的內(nèi)容進(jìn)行全面審查，導(dǎo)致其中存在安全隱患；第二，由于工作量過大而造成不同程度上的工作失誤；第三，化工產(chǎn)品本身帶有著較高的危險(xiǎn)性，在缺乏完善安全制度的情況下，容易引發(fā)安全事故。在具體的化工工藝設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)方案的內(nèi)容如果缺乏科學(xué)性與可行性，不僅會大幅度降低產(chǎn)品本身的可信度，同時(shí)還會對產(chǎn)品的后期使用留下安全隱患。相比較來說，化學(xué)工藝的設(shè)計(jì)工作具有十分復(fù)雜的程序，因此在生產(chǎn)過程中，為了能夠符合設(shè)計(jì)要求標(biāo)準(zhǔn)，會應(yīng)用到很多先進(jìn)設(shè)備，這在無形當(dāng)中會增加設(shè)計(jì)師的工作壓力和設(shè)計(jì)難度，稍有疏忽就會造成安全隱患[1]。

2 化工工藝的設(shè)計(jì)分類

2.1 概念設(shè)計(jì)

概念設(shè)計(jì)又可以被理解為假象設(shè)計(jì)。簡單解釋，概念設(shè)計(jì)主要是根據(jù)實(shí)際需求來擬建生產(chǎn)裝置，通常情況下被安排在中試前開展。概念設(shè)計(jì)的目的是檢驗(yàn)化工工藝的生產(chǎn)條件與生產(chǎn)路線是否符合方案要求，基于現(xiàn)實(shí)情況來進(jìn)一步確定數(shù)據(jù)參數(shù)，為后續(xù)的環(huán)節(jié)打好基礎(chǔ)。

2.2 中試設(shè)計(jì)

中式設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)包括如下幾點(diǎn)內(nèi)容：檢驗(yàn)小試所確定出來的設(shè)計(jì)工藝路線與相關(guān)條件；綜合檢驗(yàn)工藝產(chǎn)品的使用性能；了解工藝系統(tǒng)在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的可靠度；多方面獲取化工工藝設(shè)計(jì)所需要的相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)；進(jìn)一步考核雜志積累對于產(chǎn)品質(zhì)量所帶來的負(fù)面影響等等。在實(shí)際的中試設(shè)計(jì)中，除去上文中所提到的幾點(diǎn)內(nèi)容以外，設(shè)計(jì)人員還需要根據(jù)實(shí)際情況來靈活制定設(shè)計(jì)方案[2]。

2.3 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是針對化工工藝技術(shù)的開發(fā)階段所開展的?；A(chǔ)設(shè)計(jì)的主要目的是檢驗(yàn)研究成果的可行性，進(jìn)而對后續(xù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行打好基礎(chǔ)。

2.4 初步設(shè)計(jì)

初步設(shè)計(jì)是進(jìn)入到化工工藝設(shè)計(jì)階段后的第一個(gè)步驟，其主要的設(shè)計(jì)目標(biāo)是說明書與總概算書。初步設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)根據(jù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的相關(guān)內(nèi)容來進(jìn)一步批準(zhǔn)任務(wù)書、工廠選址報(bào)告書等，從實(shí)際情況出發(fā)來核對具體的建設(shè)方案環(huán)節(jié)。初步設(shè)計(jì)至關(guān)重要，幾乎涵蓋了與化工項(xiàng)目有關(guān)的各個(gè)環(huán)節(jié)，其中包括項(xiàng)目審查、施工準(zhǔn)備、材料購置、設(shè)備訂貨以及項(xiàng)目招標(biāo)等等，進(jìn)而對投資方案的準(zhǔn)確性提供重要的參考依據(jù)。

2.5 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)

圖紙?jiān)O(shè)計(jì)主要是根據(jù)初步設(shè)計(jì)中所提出的審批意見來進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)方案，遵循化工工藝的設(shè)計(jì)要求來進(jìn)一步制定工藝技術(shù)與設(shè)備的管理和使用計(jì)劃。同時(shí)還要明確各個(gè)施工步驟落實(shí)要求，逐一解決此階段中所存在的現(xiàn)實(shí)問題。

3 化工工業(yè)安全設(shè)計(jì)中的危險(xiǎn)因素

3.1 物料

在化工工藝的安全設(shè)計(jì)工作中，物料是引發(fā)安全危險(xiǎn)因素的主要“元兇”。在上文中已經(jīng)有所介紹，由于化工工藝具備著一定的特殊性，如果設(shè)計(jì)人員沒有全面掌握設(shè)計(jì)要求在物料的選擇上存在細(xì)微偏差，就極有可能造成無法彌補(bǔ)的重大生產(chǎn)事故。隨著我國化學(xué)行業(yè)發(fā)展速度的不斷加快，在當(dāng)前的化工市場中涌現(xiàn)出了很多新原料。其中，相同類型的物料有了更加豐富的選擇，這就需要設(shè)計(jì)人員全面掌握市場的發(fā)展動向。不難想象，如果設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平尚未達(dá)到應(yīng)有要求，并且沒有根據(jù)化工工藝的設(shè)計(jì)方案來提前了解市場中相同類型的物料性能，將極有可能出現(xiàn)物料錯誤使用的情況，進(jìn)而為后續(xù)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)埋下安全隱患[3]。

3.2 反應(yīng)容器

目前，在化工工藝安全設(shè)計(jì)中，比較常見的反應(yīng)容器包括化學(xué)反應(yīng)容器、蒸發(fā)加熱反應(yīng)容器、物理混合容器以及多功能分散容器等等。其中，即使是結(jié)構(gòu)十分簡單的蒸發(fā)罐也可以被細(xì)分為多個(gè)種類。設(shè)計(jì)人員務(wù)必要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案中的要求來逐一安排好化工反應(yīng)過程中地中轉(zhuǎn)、運(yùn)輸以及儲存環(huán)節(jié)，從實(shí)際情況出發(fā)來精準(zhǔn)選擇適合的容器設(shè)備，進(jìn)而打造出符合安全等級要求的反應(yīng)系統(tǒng)。反之，如果容器設(shè)備的選擇有誤，同樣也會引發(fā)一系列的安全事故。

3.3 設(shè)備

在化工工藝的設(shè)計(jì)工作中，化工設(shè)備同樣是非常關(guān)鍵的要素之一。設(shè)備的選擇與應(yīng)用是否符合設(shè)計(jì)要求，同樣也會引發(fā)一系列的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而造成安全隱患。由于可被應(yīng)用到化工工藝安全設(shè)計(jì)中的設(shè)備種類非常之多，如果設(shè)計(jì)人員的選擇不當(dāng)，或者沒有提前制定出完善的設(shè)備存儲和養(yǎng)護(hù)方案，輕者會導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)無法達(dá)到應(yīng)有效果，重者則會引發(fā)不同程度上的安全事故。為此，設(shè)計(jì)人員務(wù)必要充分協(xié)調(diào)好化工設(shè)備生產(chǎn)工藝這三者之間的關(guān)系，遵循生產(chǎn)需求來逐步優(yōu)化工藝流程，進(jìn)而準(zhǔn)確選擇反應(yīng)設(shè)備與裝置。

3.4 管道

由于化學(xué)產(chǎn)品有著十分獨(dú)特的特點(diǎn)，例如極強(qiáng)的腐蝕性、含有有毒物質(zhì)以及易燃易爆等等，因此在對化學(xué)產(chǎn)品進(jìn)行運(yùn)輸和存儲的過程中，務(wù)必要做好相應(yīng)的安全防護(hù)工作，杜絕泄露事件的出現(xiàn)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同性能的化學(xué)產(chǎn)品來選擇相應(yīng)的存儲和運(yùn)輸器皿，同時(shí)保證管道的材料和路徑符合運(yùn)輸要求。

4 化工工藝安全設(shè)計(jì)中危險(xiǎn)因素的消除建議

4.1 加強(qiáng)化工物料管理

在化工工藝的安全設(shè)計(jì)工作中，物料是可能導(dǎo)致危險(xiǎn)因素出現(xiàn)的主要原因。因此設(shè)計(jì)人員務(wù)必要進(jìn)一步優(yōu)化安全設(shè)計(jì)方案，加大物料管理力度。

首先，在物料的選擇與采購階段中。需要配備專業(yè)的采購人員深入到市場中，掌握最新的行業(yè)發(fā)展動向，嚴(yán)格遵循化學(xué)工藝的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)來逐一對比同類型的化工原料，深入分析原材料的性能質(zhì)量是否符合設(shè)計(jì)要求，從中挑選出質(zhì)量最優(yōu)且性價(jià)比最高的化工物料。

4.2 加強(qiáng)反應(yīng)容器控制

為了確保化工工藝安全設(shè)計(jì)工作的順利進(jìn)行，則要加強(qiáng)對反應(yīng)容器的控制工作。例如，在進(jìn)行甲醇制取烯烴時(shí)，設(shè)計(jì)人員則要優(yōu)先選擇氣液混合容器，便于觀察在反應(yīng)過程中的液位情況與流量情況，同時(shí)還要提前檢查好容器的密閉性是否符合設(shè)計(jì)要求。此外，為了能夠使化學(xué)反應(yīng)的平穩(wěn)進(jìn)行，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在進(jìn)料泵口處安裝自動化報(bào)警裝置與安全閥門，以此來減少超壓情況的出現(xiàn)。由于反映和報(bào)警器之間存在著連鎖關(guān)系，如果在反應(yīng)過程中發(fā)生異?，F(xiàn)象，設(shè)計(jì)人員需要在第一時(shí)間啟動連鎖裝置。在日常的工作中，務(wù)必要制定出電氣設(shè)備與線路的檢查制度，確保設(shè)備一直處于良好地運(yùn)行狀態(tài)，以此來避免出現(xiàn)短路或漏電現(xiàn)象，影響設(shè)備的使用壽命。

4.3 加強(qiáng)化工設(shè)備管理

除去上文中所提到的幾點(diǎn)因素之外，化工設(shè)備同樣也會導(dǎo)致危險(xiǎn)隱患的出現(xiàn)。因此，設(shè)計(jì)人員務(wù)必要遵循化工工藝設(shè)計(jì)的相關(guān)要求，制定出系統(tǒng)化的管理方法。首先，設(shè)計(jì)人員要保證所選擇的化工設(shè)備完全符合工藝設(shè)計(jì)的要求標(biāo)準(zhǔn)。在化工設(shè)備的選購階段中，應(yīng)當(dāng)綜合判斷相同類型中化工設(shè)備的實(shí)際性能和運(yùn)行狀態(tài)，分別從設(shè)備結(jié)構(gòu)、使用功能以及價(jià)格等多方因素著手考慮，挑選出最具性價(jià)比的化工設(shè)備。其次，在正式進(jìn)入適用階段后，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同類型的化工設(shè)備來制定出相對應(yīng)的檢修與養(yǎng)護(hù)方案，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備在運(yùn)行過程中所存在的潛在問題并予以解決，提高設(shè)備的使用壽命[4]。

4.4 加強(qiáng)管道管理

在上文中提到，管道是化工工藝安全設(shè)計(jì)中的最為主要的連接方式，因此在運(yùn)輸易燃易爆、帶有腐蝕性和有毒物質(zhì)的物料時(shí)，會利用管道進(jìn)行安全防護(hù)。如果管道的密閉性不夠，在運(yùn)輸過程中造成有毒害物質(zhì)的外泄，將會對運(yùn)輸人員與周邊的普通群眾構(gòu)成嚴(yán)重的安全威脅。因此，在對管道進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員務(wù)必要綜合考慮可能出現(xiàn)泄露的情況，從現(xiàn)實(shí)條件出發(fā)來合理選擇管道材料、管道連接方式以及受力方案等等，從根本上杜絕泄漏問題的出現(xiàn)。

5 結(jié)語

綜上所述，化工工藝安全設(shè)計(jì)已經(jīng)被應(yīng)用到了多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，其中存在著很多不容忽視的危險(xiǎn)因素。因此，務(wù)必要從根本上提高安全責(zé)任意識，整合以往經(jīng)驗(yàn)來綜合分析危險(xiǎn)因素的類型，有針對性地制定出相應(yīng)的消除方案。