化工工藝安全設(shè)計(jì)中的危險(xiǎn)識(shí)別與控制

王小強(qiáng)(湖北宜化集團(tuán)化工機(jī)械設(shè)備制造安裝有限公司，湖北 宜昌 443007)

0 引言

近年來(lái)我國(guó)的化工工藝設(shè)計(jì)技術(shù)大大提高，但因?yàn)榫?xì)化工業(yè)起步較晚，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在差距。同時(shí)，由于我國(guó)的化工基礎(chǔ)設(shè)施與當(dāng)今的先進(jìn)技術(shù)不匹配，越來(lái)越多的化工設(shè)計(jì)問題被暴露出來(lái)。作為促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱之一，化工行業(yè)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)不僅影響著項(xiàng)目的順利進(jìn)行，而且直接關(guān)系化工設(shè)計(jì)的安全作業(yè)。

從化工工藝設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，概述當(dāng)前的化學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)中的危險(xiǎn)識(shí)別，安全管理和流程改進(jìn)，以提升相關(guān)單位對(duì)安全設(shè)計(jì)的重視程度。

1 化工工藝設(shè)計(jì)概述

1.1 定義

化工工藝設(shè)計(jì)是指化學(xué)工程師遵循化學(xué)反應(yīng)原理或化學(xué)反應(yīng)方程式，通過設(shè)計(jì)一個(gè)可以將原材料轉(zhuǎn)換為消費(fèi)者所需的化工產(chǎn)品的生產(chǎn)步驟?；すに囋O(shè)計(jì)非常復(fù)雜，包含許多環(huán)節(jié)，例如：化學(xué)材料的初步處理，原材料的化學(xué)響應(yīng)設(shè)計(jì)等(如果有)。任何不科學(xué)的設(shè)計(jì)內(nèi)容都會(huì)降低化學(xué)品生產(chǎn)過程中的整體安全性能，并且無(wú)法滿足用戶對(duì)產(chǎn)品的需求。

1.2 化工工藝設(shè)計(jì)的特征

首先，化工設(shè)計(jì)條件復(fù)雜多樣。用于生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品的化學(xué)設(shè)備由于會(huì)受到多種因素的影響，例如外部環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境等，要求必須在所有環(huán)境下完成相應(yīng)的試驗(yàn)并滿足安全設(shè)計(jì)要求后，才可用于化工生產(chǎn)過程中，控制生產(chǎn)要素，提高產(chǎn)品產(chǎn)量，在保證安全生產(chǎn)的前提下最大限度地提高化學(xué)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。其次，化工設(shè)計(jì)成本高，工程規(guī)模大。化工工藝設(shè)計(jì)所需的原材料大多時(shí)工業(yè)專用材料，市場(chǎng)強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)壓力導(dǎo)致所有的化學(xué)公司都擴(kuò)大了對(duì)化工設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的財(cái)務(wù)支持，并提出了很多要求，還需要設(shè)有科研基金的投資，這導(dǎo)致了化工工藝設(shè)計(jì)的巨大成本投入。此外，化工工藝設(shè)計(jì)需要基于化學(xué)原理，化學(xué)工程師只有在確定每種化學(xué)原理的獨(dú)特功能后，才能有效地設(shè)計(jì)下一步反應(yīng)程序，因此化工工藝設(shè)計(jì)的工程量非常大。

2 化工工藝安全設(shè)計(jì)的重要性

化工工藝設(shè)計(jì)與施工計(jì)劃密切相關(guān)，需要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成相對(duì)應(yīng)的任務(wù)，不僅可以按時(shí)按質(zhì)量的完成化工設(shè)計(jì)任務(wù)，而且還保證了資金成本的管理和施工人員的安全。科學(xué)合理的化工工業(yè)設(shè)計(jì)可以確保原材料在一個(gè)良好的環(huán)境中完成化學(xué)反應(yīng)并確保產(chǎn)品質(zhì)量，避免在化學(xué)過程中出現(xiàn)一些有害于設(shè)計(jì)工程師的危險(xiǎn)產(chǎn)物，對(duì)其身體健康構(gòu)成威脅。另外，在項(xiàng)目實(shí)施的后期，工藝污染也是化工企業(yè)需要關(guān)注的主要問題。化工工業(yè)設(shè)計(jì)往往涉及許多類型的化學(xué)產(chǎn)品，這些化學(xué)品大多具有易燃、易爆、有毒和強(qiáng)腐蝕等危險(xiǎn)屬性。在這種情況下，如果化工工業(yè)設(shè)計(jì)中存在缺陷，很可能對(duì)后續(xù)的施工和生產(chǎn)環(huán)節(jié)造成影響，進(jìn)而導(dǎo)致各類安全事故的發(fā)生。為了實(shí)現(xiàn)化工企業(yè)的安全設(shè)計(jì)，讓企業(yè)生產(chǎn)更加科學(xué)，危險(xiǎn)識(shí)別與控制應(yīng)在化工設(shè)計(jì)階段進(jìn)行，做到提前識(shí)別并預(yù)測(cè)潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，以便在實(shí)際的設(shè)計(jì)中有效避免和預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)。作為設(shè)計(jì)人員，必須在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的早期階段對(duì)影響產(chǎn)品安全的施工因素進(jìn)行評(píng)析，針對(duì)一些潛在的風(fēng)險(xiǎn)及時(shí)叫停，確?；すI(yè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的順利進(jìn)行。因此，化工企業(yè)應(yīng)格外重視化工工業(yè)設(shè)計(jì)階段的安全管理和風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，綜合考慮相關(guān)因素。

3 化工工藝設(shè)計(jì)中存在的問題

(1)在化工工藝設(shè)計(jì)過程中需要準(zhǔn)備很多基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料，但是，當(dāng)前許多化工企業(yè)在進(jìn)行化工設(shè)計(jì)中的準(zhǔn)備數(shù)據(jù)不完整。通常情況下，有關(guān)化工工業(yè)設(shè)計(jì)的基本信息是由相關(guān)科研單位或其他機(jī)構(gòu)提供的，或是通過員工對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和相關(guān)材料相結(jié)合再添加相關(guān)內(nèi)容后完成的，因此一些基本材料數(shù)據(jù)尚未通過工業(yè)化的審查，尚未經(jīng)過測(cè)試和改進(jìn)，相關(guān)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性仍然有待商榷。

(2)在進(jìn)行化工工藝設(shè)計(jì)的過程中，需要在較短的時(shí)間內(nèi)完成大量工作。為盡快搶占市場(chǎng)，需要大幅度縮減工業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的時(shí)間，從而也大大減少了總的產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間，以獲得更大的經(jīng)濟(jì)利益。此時(shí)工作中引起的其他問題，需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)階段時(shí)刻關(guān)注，還必須考慮解決問題的方法，由此導(dǎo)致了化工工業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的工作壓力大大增加，成本投資也將增加。因此，化工企業(yè)在開發(fā)新產(chǎn)品時(shí)，需要協(xié)調(diào)好化工工業(yè)設(shè)計(jì)和其他環(huán)節(jié)，從這一角度合理安排進(jìn)度。

(3)化工工藝設(shè)計(jì)過程時(shí)，許多設(shè)備的尺寸不一樣，導(dǎo)致早期制定的計(jì)劃無(wú)法完全適應(yīng)該項(xiàng)目。為節(jié)省設(shè)計(jì)成本和施工時(shí)間，設(shè)計(jì)人員往往會(huì)將選擇一些反應(yīng)環(huán)節(jié)少、時(shí)間短的流程，保證了所有原材料均可以適用反應(yīng)設(shè)備。為了更好地保證化工產(chǎn)品地質(zhì)量，需要保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息地準(zhǔn)確度，這就需要展開大量地化學(xué)分析與設(shè)計(jì)工作。

4 化工工業(yè)設(shè)計(jì)中的危險(xiǎn)因素

4.1 物料因素

材料是化學(xué)生產(chǎn)的基礎(chǔ)。如果原材料的質(zhì)量不符合化工生產(chǎn)的需求，那批量生產(chǎn)也就無(wú)從可談。此外，化工工業(yè)設(shè)計(jì)所需的基本原材料類型和數(shù)量很多。不同材料的物理和化學(xué)性質(zhì)會(huì)有所不同。如果沒有適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)和管理措施，就有可能出現(xiàn)安全隱患，進(jìn)而影響后續(xù)生產(chǎn)并導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。特別是對(duì)于某些危險(xiǎn)性極強(qiáng)的化工產(chǎn)品，如果不能合理的進(jìn)行控制管理，則可能導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。

4.2 管道因素

化工工業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)離不開管道的支撐。管道的分布設(shè)計(jì)是化工工業(yè)設(shè)計(jì)的重要組成部分。如果管道的質(zhì)量不合格，可能會(huì)被化學(xué)物質(zhì)腐蝕，從而使管道出現(xiàn)泄漏。如果管道的設(shè)計(jì)不合理，出現(xiàn)彎曲或重疊太多的問題，就可能使得物料的傳輸出現(xiàn)問題，影響了正常的反應(yīng)時(shí)間，對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益造成了損害，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致所設(shè)定的化學(xué)反應(yīng)不能正常繼續(xù)，進(jìn)而引起安全事故。所以，為了確保有效的物料傳輸，應(yīng)進(jìn)行合理的管道設(shè)計(jì)，需要結(jié)合物料本身，深入分析物料的性能差異，以選擇最佳性能和質(zhì)量的管道[1]。

4.3 線路因素

化工生產(chǎn)線路是化工生產(chǎn)的基本保證。通常情況下，每條工業(yè)生產(chǎn)線路的作用和特點(diǎn)不同。如果化工反應(yīng)線路設(shè)計(jì)不合理，有可能造成化工產(chǎn)品的質(zhì)量問題甚至安全問題。因此，在化工工業(yè)設(shè)計(jì)選擇反應(yīng)線路時(shí)，必須充分考慮各種影響因素，確保化學(xué)生產(chǎn)線的完整性，特別是要進(jìn)行設(shè)計(jì)線路的安全性分析。

4.4 裝置因素

化工工藝設(shè)計(jì)中使用的各種設(shè)備均基于實(shí)際的反應(yīng)和材料特性進(jìn)行設(shè)計(jì)的。如果設(shè)計(jì)裝置時(shí)，未全面考慮各種影響因素，可能會(huì)留下潛在的安全隱患，從而可能導(dǎo)致發(fā)生諸如泄漏和爆炸之類的安全事件。例如，設(shè)備沒有足夠的密封性，可能會(huì)導(dǎo)致材料泄漏，從而使化學(xué)反應(yīng)失控，并引發(fā)安全事故。所以，在化工工藝設(shè)計(jì)中必須充分考慮裝置因素引起的危害，并且提前采取措施進(jìn)行預(yù)防和控制。

5 化工工藝安全設(shè)計(jì)的危險(xiǎn)識(shí)別和控制措施

5.1 工廠選址

工廠的選址是化工工藝設(shè)計(jì)的第一步，也是進(jìn)行危險(xiǎn)識(shí)別和控制的關(guān)鍵。科學(xué)合理的工廠選址，以確保生產(chǎn)設(shè)備和設(shè)施的安全安裝。在化工生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)過程中，存在多種可能影響甚至破壞人體和周圍環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)因素。同時(shí)，化工工藝設(shè)計(jì)需要各類大型高溫高壓裝置設(shè)備，工廠選址最好是選在遠(yuǎn)離市中心，人煙稀少的郊區(qū)。化工工廠選址時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮到以上因素，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)是否開放、安全條件是充足、工廠發(fā)出的噪音是否會(huì)影響周圍的居民等，最好選擇遠(yuǎn)離城市的偏遠(yuǎn)地區(qū)，避免影響居民的正常生活。工廠選址應(yīng)充分考慮周圍的氣候因素，例如風(fēng)向是否有助于污染物的擴(kuò)散，物料運(yùn)輸是否方便等[2]。

5.2 工藝設(shè)計(jì)方案的安全校對(duì)

化學(xué)工藝設(shè)計(jì)的安全校對(duì)是在化學(xué)設(shè)計(jì)階段識(shí)別安全隱患的關(guān)鍵?；ぴO(shè)計(jì)人員需要對(duì)諸如工廠選址，設(shè)計(jì)線路等因素進(jìn)行全面了解，但是化學(xué)過程很復(fù)雜，涉及多種高溫的大型化學(xué)設(shè)備，同時(shí)化學(xué)原材料的耐用性也不穩(wěn)定，可能會(huì)在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)問題和不足，導(dǎo)致后續(xù)安全事故的發(fā)生。所以，相關(guān)部門必須進(jìn)行化工工藝設(shè)計(jì)方案的安全校對(duì)，具體過程如下：首先，校對(duì)人員必須審查并校對(duì)原始數(shù)據(jù)，識(shí)別并分析原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)是否存在問題；其次，應(yīng)對(duì)化學(xué)原材料的安全性和耐用性做出反復(fù)測(cè)試，及時(shí)找出潛在的危險(xiǎn)，對(duì)可能發(fā)生的危險(xiǎn)事故做出預(yù)先判斷。所有相關(guān)人員應(yīng)從整體上考慮化工工業(yè)設(shè)計(jì)流程，方案以及所需的人員等因素，合理管控化工生產(chǎn)過程中的各項(xiàng)因素[3]。

5.3 加強(qiáng)對(duì)化工工業(yè)管道的安全管控

在化工工藝設(shè)計(jì)過程時(shí)，尤其是在設(shè)計(jì)管道時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)分析先前管道泄漏的案例。結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，在設(shè)計(jì)階段對(duì)泄漏案例嘗試進(jìn)行彌補(bǔ)，并提出相關(guān)解決方案。對(duì)于管道材料的選擇，應(yīng)充分考慮化工設(shè)計(jì)所需的原材料是否對(duì)管道有影響，科學(xué)地選擇管道類型，精確計(jì)算管道長(zhǎng)度，減少管道運(yùn)輸安裝的風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)計(jì)工程師應(yīng)考慮管道內(nèi)的運(yùn)輸介質(zhì)，應(yīng)考慮包括氣液共存等相關(guān)問題，確保諸如活塞流等問題的解決，以確?；瘜W(xué)管道的安全運(yùn)輸，不會(huì)受到外部因素的干擾或腐蝕。再者，提高閥門和泵的安全控制。在化學(xué)過程中，閥門和泵的安全必須嚴(yán)格遵守安全法規(guī)展開搭配，并且需要設(shè)計(jì)安全高度并特別注意泵的氣穴現(xiàn)象。在選擇泵型號(hào)的過程中，需要研究泵的性能，材料特性和流量值，根據(jù)實(shí)際要求選擇。閥門是驅(qū)動(dòng)裝置，它是壓力系統(tǒng)的核心部分。閥門的功能是介質(zhì)的流量和壓力值的調(diào)整，必須根據(jù)化學(xué)反應(yīng)所處的區(qū)域選擇科學(xué)的閥門[4]。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)化工行業(yè)的不斷發(fā)展，需要確?；すに囋O(shè)計(jì)中的安全識(shí)別和控制。雖然目前我國(guó)的化工工藝設(shè)計(jì)仍存在著一些問題，但仍需要我們做好化工產(chǎn)品生產(chǎn)中的安全管理。設(shè)計(jì)人員應(yīng)針對(duì)化工工藝設(shè)計(jì)過程中涉及的線路選擇，管道設(shè)計(jì)，裝置和物料選用進(jìn)行合理管控，全面分析化工反應(yīng)過程中可能會(huì)出現(xiàn)的一些問題并盡量規(guī)避。此外，化工企業(yè)還應(yīng)合理選擇工廠地質(zhì)，盡量選擇人煙稀少的區(qū)域，避免工業(yè)生產(chǎn)對(duì)周邊居民和生態(tài)環(huán)境的影響，做好化工工藝設(shè)計(jì)的安全進(jìn)行，保證我國(guó)化工行業(yè)的順利發(fā)展[5]。