淺談化工工藝設計對設備安全的影響

石芳

（陽煤平原化工有限公司，山東 德州 253100）

化工設備是化工廠生產(chǎn)過程中必不可少的硬件設備。因此，化工設備的安裝是否正確、合理，關系到化工產(chǎn)品生產(chǎn)的安全。目前生產(chǎn)自動化、智能化技術在化工裝置中的推廣應用越來越普遍，所以企業(yè)對化工過程設備的安裝和設計要求越來越高，檢驗也越來越嚴格。化工過程設備的安裝與設計對生產(chǎn)運行的各個方面，如生產(chǎn)成本、產(chǎn)品數(shù)量、環(huán)境保護乃至生產(chǎn)工人的積極性都有很大的影響。

一、化工工藝中的設備安裝設計的重要性

化學工業(yè)涉及許多易燃易爆的化學品。因此，為了保證化工生產(chǎn)的安全，有必要對化工設備的安裝工藝進行科學、全面的設計，以避免在實際生產(chǎn)過程中發(fā)生化工設備問題，導致生產(chǎn)事故的發(fā)生。目前，隨著我國化學工業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的粗放式生產(chǎn)方式已被時代淘汰?；どa(chǎn)的安全與環(huán)境保護越來越受到人們的重視。為了避免化工原料的生產(chǎn)，有必要對化工生產(chǎn)過程中的設備安裝進行設計。滲漏?；ぴO備的合理安裝提高了生產(chǎn)效率。研究表明，化工工藝設備的安裝是影響化工產(chǎn)品質量的關鍵因素。例如，反應堆安裝。科學合理的反應器安裝可以降低化學反應的風險。同時減少了物料的輸送路徑，避免了物料的浪費，大大提高了化工生產(chǎn)的反應速度。此外，工藝設備的安裝設計可以優(yōu)化生產(chǎn)原料、萃取劑、溶劑的管道分布，提高管理設計的合理性。最后，對化工設備的安裝設計進行優(yōu)化，可以有效提高化工企業(yè)設備的性能和使用壽命。由于化工產(chǎn)品的腐蝕性，設備在使用過程中會發(fā)生不同程度的腐蝕。優(yōu)化設備安裝設計可以提高設備的焊接質量、氣密性、耐腐蝕性等性能，實現(xiàn)化工設備的長期無故障運行，在一定程度上提高生產(chǎn)效率和安全性[1]。

二、化工工藝中影響設備安全的因素分析

根據(jù)我的工作經(jīng)驗，我獲得了很多相關信息。通過對國內(nèi)外一些化工生產(chǎn)企業(yè)事故案例的分析，發(fā)現(xiàn)化工設備設計過程中存在幾個突出的、常見的安全問題。

（一）化學物料的問題

在化工企業(yè)的生產(chǎn)過程中，不可避免地會涉及許多化工原料。這些物質可能是高風險的化學品、添加劑、中間產(chǎn)品、最終產(chǎn)品或有毒或有害的副產(chǎn)品。根據(jù)這些化學反應材料的不同物理化學性質，大致可分為以下幾類：1易燃易爆氣體，如氫氣、甲烷、一氧化碳等。腐蝕性化學試劑，如硫酸、氫氟酸、硝酸等。（3）有毒有害的有機化學品，例如工業(yè)上常用的基本化學品，例如萘、苯等。設計人員在設計化工設備時，必須充分了解和掌握涉及化學反應的各種化學品的化學性質，以便在設計過程中充分考慮化學性質對設備安全的影響[2]。

（二）反應條件的因素

在許多化學反應中，由于常溫常壓下反應物轉化率低，需要對目標產(chǎn)物的產(chǎn)率或選擇性進行優(yōu)化。通過設置高溫高壓反應條件，可有效地解決原料轉化率低、選擇性差的問題。然而，高溫高壓的反應條件對化工設備的材料提出了更嚴格的要求。因此，設計人員必須將化學反應條件對化工設備安全性的影響納入化工設備的整個設計過程，以選擇合理的化工設備材料[3]。

（三）工藝路線因素

在化學工業(yè)中，許多反應的反應機理和反應途徑仍有很大的爭議。有些反應常常伴隨著許多副反應并產(chǎn)生各種副產(chǎn)物?；瘜W反應本身的復雜性對化學反應器的設計提出了更高的要求。如果想要通過化工設備設計來提高化工設備操作和操作的安全性，就需要綜合考慮各種不確定因素和未知情況。一些化學反應在開始時可能會表現(xiàn)出相對穩(wěn)定的化學反應特性，但隨著反應的進行和不斷產(chǎn)生新的物質，反應器內(nèi)的情況會發(fā)生劇烈的變化。此外，外界環(huán)境的物理化學特性也會影響化學反應的安全性，這也是化工設備安全設計中不可忽視的重要因素[4]。

（四）化工設備腐蝕問題

一些化工設備的原材料是金屬設備，如鐵和銅。氧化反應常常發(fā)生在潮濕的環(huán)境中，導致設備表面的電化學腐蝕。反應中使用的強酸、強堿性物質也會對化工設備造成化學腐蝕，降低化工設備的性能和使用壽命。

三、化工設備安全設計有效措施

（一）厘清化學反應的特點

在化工設備的設計和制造之前，有必要事先了解具體應用在化工設備、化學反應中的特點，包括：原料、反應目標產(chǎn)物、反應條件、反應副產(chǎn)物、用于催化劑等工廠生產(chǎn)環(huán)境，考慮到以上條件，可以保證化工設備在實際生產(chǎn)過程中不會發(fā)生安全事故或安全隱患。

（二）做好化工設備材料的防腐蝕保護措施

一般來說，化學設備的腐蝕大多發(fā)生在金屬設備上?；ぴO備的防腐措施主要集中在兩個方面：一是使用耐腐蝕材料。目前，常用的耐腐蝕材料有合金材料和高分子材料。當然，一些非金屬材料也具有較強的物理和化學性能，抗強酸、強堿化學腐蝕。這是提高化工設備安全性，延長其使用壽命的發(fā)展研究方向。從經(jīng)濟效益的角度來看，耐腐蝕材料在化工設備中的應用必然導致化工企業(yè)生產(chǎn)成本的增加，但可以大大延長化工設備的使用壽命，降低化工設備更換和維護的頻率。第二，在化工設備中加入緩蝕劑，以減低化工設備受化學物質腐蝕的程度?；どa(chǎn)中會使用大量的水，化工設備在長期潮濕的環(huán)境中，會導致設備和氧氣在空氣中電化學腐蝕。合理使用緩蝕劑可有效防止循環(huán)冷卻水的電腐蝕，避免對化工設備造成不良影響。此外，企業(yè)在使用此類設備時，應當按照國家有關行業(yè)標準對檢測不合格的設備進行檢修或更換[5]。

（三）科學合理地選用化工設備制造材料

在化工設備的設計和制造中，經(jīng)常使用大量的金屬和非金屬材料。金屬材料主要包括碳鋼、不銹鋼、金屬合金等；非金屬材料主要包括石墨、搪瓷玻璃、玻璃鋼、塑料等金屬材料會因腐蝕而降低設備的使用壽命，而非金屬材料則不能承受苛刻的工藝反應條件。因此，在選擇化工設備和材料時，必須綜合考慮車間生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)工藝、使用壽命、制造和維修費用等因素[6]。

由于化工生產(chǎn)中存在許多危險因素和不確定的未知條件，化工設備的安全穩(wěn)定運行對降低化工企業(yè)安全事故發(fā)生的概率至關重要。因此，化工設計人員必須充分考慮各種因素對化工設備安全性能的影響。這不僅是對自己的工作負責，也是對化工企業(yè)的安全生產(chǎn)，也是對公司員工的人身安全負責[7]。

結語

化工過程設備安裝過程中的設備安裝為化工生產(chǎn)的設計提供了有效地保障，安全可靠的設備安裝使用了科學的方法，并結合設計方案和設計標準對設備進行監(jiān)督和質量控制，努力避免化工生產(chǎn)過程中的安全事故，確?；て髽I(yè)的可持續(xù)發(fā)展。