化學(xué)工藝的設(shè)計與化工設(shè)備安全性的評價探析

胡文海

（河南中咨安全工程師事務(wù)所有限公司，河南 鄭州 450000）

1 化學(xué)工藝安全性評價體系構(gòu)建的意義

化學(xué)工藝的技術(shù)提升在很大的程度上直接影響以及干預(yù)化學(xué)企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)水平積極對應(yīng)質(zhì)量，企業(yè)在追求化工技術(shù)的不斷提升的過程中，還要同時注意化學(xué)工藝以及對應(yīng)的設(shè)備安全問題構(gòu)建。一個化工產(chǎn)品從構(gòu)想到出場這個過程中，建立高質(zhì)量的科學(xué)評價體系發(fā)揮了重要作用，同時，建設(shè)安全可靠的生產(chǎn)工藝流程也非常關(guān)鍵，但這個過程中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是對生產(chǎn)的監(jiān)督。這些都是建立企業(yè)信譽和良好形象的必要工作。對于生產(chǎn)技術(shù)人員的生命安全要讓多個主體，如同事，企業(yè)自身共同來保障，并規(guī)定他們按照按安全生產(chǎn)的體系進行對應(yīng)生產(chǎn)操作，避免出現(xiàn)重大的安全事故。

2 化學(xué)工藝設(shè)計的設(shè)計理念和類別

2.1 化學(xué)工藝設(shè)計的設(shè)計理念

1）環(huán)保綠色的設(shè)計理念：在現(xiàn)實的設(shè)計和生產(chǎn)過程中，人們在計算成本時往往會著重考慮能源成本的占比，其實這種做法是不恰當(dāng)?shù)?。從實踐中可以看出，減少資金投入，增加經(jīng)濟收益的最佳途徑是解決能源消耗量大和基建投入多兩個問題。最好的例子就是超臨界流體被運用在許多大型的分離裝置上。根據(jù)一系列的資料和調(diào)查研究可以得出一個結(jié)論：常用的技術(shù)花費往往要高于一些系統(tǒng)能源費用。最明顯的例子就是恒沸蒸餾和獲取蒸餾。所以，在整個工藝的設(shè)計與構(gòu)建中必須始終考慮能耗量。

2）設(shè)秉持減少基本建設(shè)投資的理念：化學(xué)生產(chǎn)歸屬于密集型產(chǎn)業(yè)的范疇，提高主要產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝水平往往是依靠化學(xué)研究過程中產(chǎn)生的優(yōu)秀成果。所以，改進現(xiàn)有的裝置設(shè)備，增大產(chǎn)能和克服固有問題弊端，是改進和提升生產(chǎn)工藝的三大主要途徑，也是降低基本投資的有效方式。

2.2 化學(xué)工藝設(shè)計的類別

化學(xué)工藝設(shè)計主要包括五個環(huán)節(jié)。從開始到最后分別是概念設(shè)計、中試設(shè)計、基礎(chǔ)設(shè)計、初步設(shè)計和施工圖設(shè)計。可以說每一個設(shè)計都對整個生產(chǎn)工藝的進行產(chǎn)生重要影響。

1）概念設(shè)計。概念設(shè)計是虛擬設(shè)計，它發(fā)生在中試之前，以模擬建造規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)裝置為基礎(chǔ)，用來驗證進生產(chǎn)的基礎(chǔ)條件和流程是否符合規(guī)范，對小試和數(shù)據(jù)的內(nèi)容進行完善，甚至有需要時可以完成中試的目的和規(guī)模

2）中試設(shè)計。中試的對象主要是經(jīng)過小試驗證之后的基礎(chǔ)條件和流程。還包括實測產(chǎn)品的使用效果；測試條件和流程的可信賴度；對與工藝相關(guān)的數(shù)據(jù)進行獲取；對放大模型進行進一步的考察和測驗；對雜質(zhì)積累進行計算和控制，分析對最終成品的質(zhì)量影響等功能。但是這些功能在實際實踐中往往是根據(jù)情況選擇使用。

3）基礎(chǔ)設(shè)計?；A(chǔ)設(shè)計可以說是技術(shù)開發(fā)階段的一個結(jié)果匯總，它唯一且重大的作用是為整個建設(shè)生產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)關(guān)鍵的技術(shù)。

4）初步設(shè)計。初步設(shè)計指的是進一步精細化工工程設(shè)計的第一個步驟，主要是依據(jù)初始設(shè)計、已經(jīng)批準下來的設(shè)計任務(wù)書和廠址選擇報告設(shè)計出產(chǎn)品說明書和總概算書并拿出詳細的建設(shè)策劃。

5）施工圖設(shè)計。將之后的建設(shè)平面化的過程。參考基礎(chǔ)是領(lǐng)導(dǎo)審批下來的設(shè)計意見，并且按照初始設(shè)計中的原則和策劃兼顧建筑建設(shè)的行業(yè)標(biāo)準，用圖案和文字的形式將設(shè)備的大小，設(shè)置位置按比例展現(xiàn)在平面圖上，并且詳細具體的標(biāo)明施工方式，還要克服初始設(shè)計中待預(yù)測的各種問題。

3 化工設(shè)備安全性評價的內(nèi)容

3.1 工藝的安全性評價

在評價工藝安全時，最為關(guān)鍵的因素是對工藝參數(shù)的評價。常見的工藝參數(shù)主要包括溫度、壓力、料液成分。物料在設(shè)備中的停留時間及料位。這些參數(shù)達到平衡轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)速率、后續(xù)分離和相態(tài)的相關(guān)要求是最基本的要求，與此同時，還要對其安全性進行定性的分析。比如，在高溫下反應(yīng)的過程，是否會發(fā)生反應(yīng)失控的危險，是否會加速設(shè)備的腐蝕：當(dāng)溫度出現(xiàn)巨大波動時，其變化范圍是否在當(dāng)前設(shè)備的承受范圍之內(nèi)、是否會有靜電的產(chǎn)生等等。在評價工藝流程時，要特別注意對三廢的處理方式的評價，比如，對于含有毒物的氣體在持放藏應(yīng)經(jīng)過凈化處理，或者是經(jīng)環(huán)保船門許可后排放至高空。通過擴散來降低其濃度；對于含毒物的廢液則必須在經(jīng)過凈化處理，達到律放標(biāo)準后方可排放，而對于含有毒物的固體廢棄物，應(yīng)該采用毒物分解后在排斥的方式，否則應(yīng)該在環(huán)保部門批準后進行掩埋處理。通過對其處理固液氣度棄物處理方式的評價來進一步評價設(shè)備的安全性能，是設(shè)備的安全評價更具有針對性。

3.2 設(shè)備的安全性評價

對于不同的工藝條件下該選擇何種材料來作為設(shè)備的設(shè)計材料，這是我們對設(shè)備安全進行評價的最關(guān)鍵的內(nèi)容之一。在我們對設(shè)備的選材進行評價后，下一步就是要根據(jù)工藝參數(shù)來評價設(shè)備的設(shè)計是否合理，分別從曙板填料的材料、形狀等多個方面進行合理性的評價。再比如對換熱器進行評價時，如果過料液中就離子含量過高，那沒采用管式換熱器發(fā)生滑露的幾本就大大地超過使用板式換熱器的概率。以設(shè)備的爆炸為例，除了上段所寫內(nèi)容外，還應(yīng)包括以下幾個方面：有易燃，易爆等危險物質(zhì)參與反應(yīng)的設(shè)備，禁止使用玻璃材質(zhì)的設(shè)備，退一步說，實在沒辦法那么必須有高效的事故防范舉措；在設(shè)計設(shè)備時，應(yīng)該根據(jù)料液的估算情況，保證有足夠的腐蝕裕度，充分考慮到容器或管酒內(nèi)存在的最大壓力；在高溫條件下運行的設(shè)備，應(yīng)該設(shè)計相配套的溫控系統(tǒng)、報警系統(tǒng)和聯(lián)鎖切斷控制。

3.3 設(shè)備操作及維護的安全性評價

在對化工設(shè)備進行安全評價時，設(shè)備的操作和維護是一個極易被忽略的因素，但其對設(shè)備安全性能的影響卻是極其重要的。在化工廠一次停車所造成的損失都在幾十萬、上百萬。對設(shè)備的操作要求很高，必須嚴格按原操作規(guī)范進行操作，任何一個極小的誤操作或忽視任何一個微小的反?，F(xiàn)象都可能造成驗證的后果。因此，評價設(shè)備的安全性能時，技術(shù)人員的技術(shù)水平因素也必須考慮，鑒于這一因素的不確定性，模擬計算過程中應(yīng)該賦予它相對多的權(quán)重系數(shù)。

設(shè)備維護的目的就是要把各種陷患消滅在萌芽之中，完整的維護方案應(yīng)該是根據(jù)設(shè)備中各組成部件的重要程度及損壞周期來設(shè)計出日維護、周維護、月維護、季維護和年維護，并及時、認真的給予執(zhí)行。設(shè)備維護與設(shè)備操作同為涉及人為因素的二個不確定因素，同樣應(yīng)該給予足夠的重視。評價化工設(shè)備的安全性能對技術(shù)要求很高，必須要綜合多種技術(shù)，涉獵多個學(xué)科的知識，包括工藝、機械設(shè)備、操作和管理各個方面，對實施者具有極高的要求，博學(xué)廣聞，高度的責(zé)任心、以及極強的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)能力。評價結(jié)果的準確程度決定了是否能夠確?；馂?zāi)，煙炸，毒性事故風(fēng)險定量結(jié)論的準確性和可信度。

4 化學(xué)工程與工藝設(shè)備安全性的管理對策

4.1 加強化學(xué)工程與工藝設(shè)備安裝過程安全性管理

確保化學(xué)工程與工藝設(shè)備的安全性，首先要從施工過程開展安全管理。對于化學(xué)工程的設(shè)計階段，要充分結(jié)合實際的化工生產(chǎn)需要和生產(chǎn)環(huán)境情況，利用專業(yè)的工程技術(shù)知識和設(shè)計知識對化學(xué)工程進行設(shè)計，其中需注重工程設(shè)計的安全性，確保所設(shè)計工程符合化工行業(yè)的相關(guān)安全標(biāo)準。對于化工工藝設(shè)備，則需從最初的招標(biāo)工作一直到最終的使用環(huán)節(jié)都強化安全管理，即在招投標(biāo)階段嚴格審查工藝設(shè)備生產(chǎn)廠商的資質(zhì)、標(biāo)準，保證設(shè)備的合規(guī)性；在運輸階段對一些高精度設(shè)備進行認真的防護，避免運輸途中受到磕碰損傷；在正式投入使用之前，需由專業(yè)的技術(shù)人員對工藝設(shè)備進行功能測試，在確定其各項功能調(diào)試好之后才能繼續(xù)使用，全面保障化學(xué)工程與工藝設(shè)備的安全性，切實減少化工生產(chǎn)活動安全事故的發(fā)生，為化工企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展提供有力保障。

4.2 提升化學(xué)工程與工藝設(shè)備安全因素的識別控制

化工企業(yè)在生產(chǎn)活動中應(yīng)積極提升化學(xué)工程與工藝設(shè)備安全因素的識別控制，及時發(fā)現(xiàn)安全問題處理問題，才能夠確?；瘜W(xué)工程與工藝設(shè)備應(yīng)用的安全性，進而才可以為化工企業(yè)生產(chǎn)活動的有序開展創(chuàng)造條件。對于安全因素的識別與控制，要對化學(xué)工程的設(shè)計原理和工藝設(shè)備的運行原理進行深入分析，明確各種可能出現(xiàn)的問題，制定相應(yīng)的問題解決對策，一－旦發(fā)現(xiàn)安全問題時可以在短時間找到有效地應(yīng)對方法，從而防止安全事故的發(fā)生。如對化工原材料的性質(zhì)、生產(chǎn)方式等進行分析，結(jié)合工藝設(shè)備的功能，判斷其是否可以適應(yīng)設(shè)備的生產(chǎn)要求，以及可能對設(shè)備造成的腐蝕等風(fēng)險，然后定期開展對設(shè)備的檢修與維護，確保設(shè)備性能不被損壞，保證化工生產(chǎn)活動的安全質(zhì)量。

4.3 完善化工自動化體系的安全性管理

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促使化工企業(yè)的生產(chǎn)活動中應(yīng)用了越來越多的自動化技術(shù)，并形成了相對完整的自動化體系，其智能控制著化工企業(yè)的各種生產(chǎn)活動，極大程度上提升了化工企業(yè)的生產(chǎn)效率，因此，對自動化體系的安全性管理也是不可缺少的。自動化體系的構(gòu)建基于網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)而實現(xiàn)，其面臨著諸多信息網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險，對此，化工企業(yè)要積極強化對自動化體系的安全檢查頻率，發(fā)現(xiàn)隱藏的各種安全問題及時處理。另外，也可以通過設(shè)置安裝安全防護軟件以及安全預(yù)警機制等，快速、準確地掌握化學(xué)工程的運行情況，對于一些技術(shù)性的操作數(shù)據(jù)資料以及核心信息進行有效保護，避免受到網(wǎng)絡(luò)攻擊，防止自動化體系受損，確?；瘜W(xué)工程和工藝設(shè)備的安全性。

4.4 增強化工工作人員的安全意識

化工企業(yè)需要不斷增強化工工作人員的安全意識，在日常工作中不定期組織員工進行安全培訓(xùn)，幫助工作人員了解化學(xué)工程運行的安全知識，深化工作人員對工藝設(shè)備操作流程、規(guī)范和標(biāo)準的理解，從而促使員工在設(shè)備操作中能夠更加規(guī)范的生產(chǎn)。另外，為了更進－步強化員工的安全意識，還要對其實施責(zé)任機制，明確不同崗位上員工的職責(zé)，督促員工在化工生產(chǎn)中以認真、嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，主動積極地面對化學(xué)工程和工藝設(shè)備的安全管理。

綜上所述，化工企業(yè)是當(dāng)前社會經(jīng)濟發(fā)展中的重要組成部分，其生產(chǎn)活動中存在較多的安全問題，影響著化工企業(yè)的發(fā)展質(zhì)量和穩(wěn)定性，因此必須加強對化學(xué)工程與工藝設(shè)備的安全管理，全面了解安全問題發(fā)生的原因，找到更有效的安全問題處理方式。若想實現(xiàn)對化學(xué)工程與工藝設(shè)備安全性的提升，化工企業(yè)應(yīng)該基于化學(xué)工程和工藝設(shè)備的安裝過程建立合理的安全管理機制，提高辨識和及時監(jiān)督控制的能力，完善化工自動化體系的安全性管理，增強工作人員的安全意識，促進化工企業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。