化工工藝安全設(shè)計(jì)中危險(xiǎn)識(shí)別和控制策略

陳翔（天津?yàn)I海東方科技有限公司，天津 300450）

0 引言

化工行業(yè)是當(dāng)代中國(guó)的一大支柱產(chǎn)業(yè)，化學(xué)原料制品的加工不僅在工業(yè)發(fā)展中有著巨大的經(jīng)濟(jì)主導(dǎo)作用，對(duì)當(dāng)代民生建設(shè)也有著巨大的宏觀社會(huì)經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)。然而，化工行業(yè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)中具備較大安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，重大化工行業(yè)安全事故的發(fā)生，不僅會(huì)造成直接經(jīng)濟(jì)損失造成人員損傷，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)整體發(fā)展方式也是十分不利的。在化工工藝生產(chǎn)過程中諸多的風(fēng)險(xiǎn)因素體現(xiàn)在技術(shù)環(huán)節(jié)，安全技術(shù)設(shè)計(jì)能夠把化工生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過程中潛在的不安全影響因素通過系統(tǒng)地分析辨識(shí)，并制定針對(duì)性的政策予以避免，確保其安全危險(xiǎn)生產(chǎn)識(shí)別和安全控制的工作規(guī)范性和工作實(shí)效性?；すに嚢踩O(shè)計(jì)中危險(xiǎn)識(shí)別和控制策略的研究，對(duì)于生產(chǎn)實(shí)踐中對(duì)工業(yè)相關(guān)安全裝置設(shè)備的全面設(shè)計(jì)優(yōu)化、降低現(xiàn)有化工制品生產(chǎn)中的安全事故、提高目前我國(guó)現(xiàn)有化工制品工業(yè)安全危險(xiǎn)生產(chǎn)管理能力、促進(jìn)推動(dòng)綠色化工制品工業(yè)的長(zhǎng)期健康發(fā)展有著十分積極的意義。

1 化工工藝設(shè)計(jì)概況

化工工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容既包含將單一或數(shù)個(gè)新的現(xiàn)有化學(xué)反應(yīng)（或舊的化學(xué)生產(chǎn)過程），設(shè)計(jì)生產(chǎn)開發(fā)轉(zhuǎn)變成一個(gè)全新的滿足生產(chǎn)需求的組織環(huán)節(jié)，也包含對(duì)整個(gè)專業(yè)生產(chǎn)流程進(jìn)行優(yōu)化和總結(jié)設(shè)計(jì)，根據(jù)整個(gè)專業(yè)生產(chǎn)流程以及廠內(nèi)環(huán)境變化條件，選擇適當(dāng)?shù)囊惶着浜险麄€(gè)生產(chǎn)廠區(qū)內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備、管線、儀器等的基礎(chǔ)配套設(shè)施，并同時(shí)自行設(shè)計(jì)一套配合整個(gè)生產(chǎn)工廠的現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)修建以及改造配套工程，將整個(gè)生產(chǎn)廠內(nèi)的現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)最終合理化與廠內(nèi)環(huán)境最終舒適化，最終結(jié)果可以保證使整個(gè)生產(chǎn)工廠如期圓滿完工順利完成投產(chǎn)。因此整個(gè)工藝設(shè)計(jì)具備經(jīng)濟(jì)性、操作性、合理性、可靠性與安全性。

化工工藝設(shè)計(jì)的過程中會(huì)把化工火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)性要素分為五個(gè)基本層次，層次劃分的依據(jù)在于化學(xué)原料、產(chǎn)品數(shù)量、危險(xiǎn)群體問題、材料使用特性等，目的在于保障國(guó)內(nèi)化工企業(yè)和各種產(chǎn)品廠商合理使用各種化學(xué)測(cè)試儀器設(shè)備，同時(shí)便于專業(yè)技術(shù)人員準(zhǔn)確掌握工業(yè)化工生產(chǎn)材料使用性質(zhì)以及與其對(duì)應(yīng)危險(xiǎn)要素等級(jí)以提高化工防范火災(zāi)意識(shí)。就化工工藝設(shè)計(jì)本身而言，許多工序環(huán)節(jié)存在著重大的技術(shù)復(fù)雜性，且危險(xiǎn)設(shè)計(jì)要求指標(biāo)高系數(shù)多。以化學(xué)介質(zhì)為例，其在使用的過程中不僅存在易燃易爆特性，且對(duì)化學(xué)反應(yīng)溫度、壓強(qiáng)等各種技術(shù)參數(shù)也存在著一定的特殊要求，尤其在危險(xiǎn)性要求系數(shù)很大的工業(yè)化學(xué)設(shè)計(jì)制造中，此類安全設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)引發(fā)的重大化學(xué)安全事故問題尤其明顯。

2 化工制造工藝產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的各種危險(xiǎn)物質(zhì)識(shí)別問題分析

化工工程技術(shù)工藝材料產(chǎn)品設(shè)計(jì)是化工工藝生產(chǎn)的基礎(chǔ)，能夠促進(jìn)化工企業(yè)在不斷地開展各種化工危險(xiǎn)品的檢測(cè)識(shí)別以及質(zhì)量控制的監(jiān)督管理工作的同時(shí)，保證其各種各類工藝材料產(chǎn)品設(shè)計(jì)的安全以及質(zhì)量得以完全保障。并盡可能地降低其對(duì)化工企業(yè)以及周圍環(huán)境的不良影響，從而直接投入到實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，提升生產(chǎn)效率，提高生產(chǎn)質(zhì)量。

2.1 工藝安全分析

（1）在偏離設(shè)計(jì)條件下的工藝操作條件；

（2）各種操作條件下的動(dòng)態(tài)模擬情況；

（3）正常操作工況時(shí)的動(dòng)態(tài)模擬；

（4）生產(chǎn)運(yùn)行工藝操作條件的確定；

（5）緊急情況發(fā)生時(shí)工藝操作的動(dòng)態(tài)模擬。

2.2 危險(xiǎn)物質(zhì)的幾個(gè)重要參數(shù)和名詞

燃點(diǎn)：可燃物質(zhì)在加溫爐中受熱達(dá)到點(diǎn)燃的最低溫度。

閃點(diǎn)：揮發(fā)性可燃物質(zhì)在特定條件下外加小火焰在空氣中一閃即逝燃燒的最低溫度。

爆炸濃度極限：可燃物質(zhì)氣體、可燃物質(zhì)液體的濃度蒸汽或可燃液體粉塵和空氣及其混合體積發(fā)生自動(dòng)爆炸的濃度極限。

一次危險(xiǎn)：在正常設(shè)備操作安全狀態(tài)下不會(huì)發(fā)生的潛在的重大火災(zāi)或機(jī)械爆炸的危險(xiǎn)。

次生危險(xiǎn)：由一次危險(xiǎn)而間接引起的導(dǎo)致人身安全、機(jī)械設(shè)備建筑物受損的危險(xiǎn)。

2.3 工藝物料

隨著化工產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程的進(jìn)行，諸多工藝流程物料隨之產(chǎn)生，這些工藝流程物料有著種類繁多、物理強(qiáng)度高、易燃易爆、化學(xué)性能指標(biāo)明顯的特征。而這些工藝流程物料是整個(gè)化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中無法避免的一個(gè)危險(xiǎn)源，因而在化學(xué)產(chǎn)品加工生產(chǎn)過程當(dāng)中必須要對(duì)其引起足夠的重視，建立起系統(tǒng)的屬性識(shí)別以及處理控制體系，奠定化工工藝安全生產(chǎn)基礎(chǔ)。

2.4 設(shè)備材質(zhì)

化工生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行選擇的過程中不僅要考慮到生產(chǎn)過程中的積極作用，同時(shí)也要考慮到材料流體本身對(duì)設(shè)備材質(zhì)所產(chǎn)生的影響，因?yàn)榛どa(chǎn)比較特殊，材料流體對(duì)于設(shè)備材質(zhì)的耐腐蝕性以及本身強(qiáng)度有著極高的要求，因此設(shè)備選取時(shí)應(yīng)集中考慮材料流體本身化學(xué)特性以及反應(yīng)過程當(dāng)中產(chǎn)生的全新化學(xué)產(chǎn)品的基本特性。且去除設(shè)備材料本身具有的化學(xué)雜質(zhì)，不乏少數(shù)材質(zhì)物料可以直接參與反應(yīng)到各種化學(xué)反應(yīng)內(nèi)部并產(chǎn)生副化學(xué)反應(yīng)，從而直接影響化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物的速率、溫度等。因而從安全管理層面角度來加以考量，必須要經(jīng)過科學(xué)而合理的綜合因素評(píng)價(jià)，并選取一個(gè)安全且危害物質(zhì)系數(shù)含量最少的化學(xué)反應(yīng)途徑。具體來講，就是在生產(chǎn)設(shè)備原材料的來源選擇種類方面，盡量多地選擇安全無毒或危害物質(zhì)系數(shù)較少的低危害物質(zhì)原材料品種。

2.5 化學(xué)反應(yīng)裝置

化學(xué)反應(yīng)處理裝置種類繁多，規(guī)格不盡相同，而對(duì)于化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程而言必須具備嚴(yán)格的型號(hào)以及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)選擇，一旦設(shè)備沒有合理進(jìn)行設(shè)計(jì)選擇和合理使用，將易造成設(shè)備發(fā)生的各種安全事故。由于化學(xué)物料之間因客觀因素不同，可能發(fā)生反應(yīng)，所以在應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)處理裝置時(shí)必須先要嚴(yán)格保證其充分滿足的設(shè)計(jì)安全性與使用穩(wěn)定性。而在整個(gè)設(shè)計(jì)階段，又必須嚴(yán)格高度考量所有風(fēng)險(xiǎn)影響因素，根據(jù)綜合指標(biāo)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)裝置的配置。

2.6 安全防護(hù)裝置

顧名思義安全防護(hù)裝置的作用在對(duì)整個(gè)化工生產(chǎn)流程進(jìn)行監(jiān)控，并保證其處于一個(gè)安全的生產(chǎn)環(huán)境之內(nèi)。這在化工生產(chǎn)過程當(dāng)中的壓力控制方面表現(xiàn)極為明顯，通常情況下為保證化工生產(chǎn)中壓力設(shè)備的安全平穩(wěn)運(yùn)行自動(dòng)控制、防護(hù)等裝置必不可少，而相應(yīng)的報(bào)警裝置以及緊急輔助裝置也有著至關(guān)重要的作用，相關(guān)安全裝置的使用能夠保證發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的第一時(shí)間內(nèi)緊急啟動(dòng)報(bào)警裝置以及相應(yīng)的預(yù)防措施，從而避免更大的安全事故產(chǎn)生。不過整個(gè)化工生產(chǎn)流程當(dāng)中潛在的安全事故問題比較復(fù)雜，尤其是工業(yè)燃料廢物排放過程當(dāng)中一旦出現(xiàn)泄漏后果不堪設(shè)想，因此，有必要對(duì)其進(jìn)行安全管控，相關(guān)安全防護(hù)裝置的配置和設(shè)計(jì)仍需進(jìn)一步完善。

3 化工工藝安全設(shè)計(jì)的控制策略

3.1 工藝物料的安全管理

在對(duì)工藝物料進(jìn)行安全管理的過程當(dāng)中，首先應(yīng)該建立一個(gè)完善的管理機(jī)制，對(duì)物料的種類以及風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別進(jìn)行確定，根據(jù)其基本特性以及作業(yè)規(guī)范以分門別類的方式實(shí)施科學(xué)管理。例如在對(duì)可燃?xì)怏w等物料進(jìn)行管理時(shí)，首先要保證的就是儲(chǔ)存裝置的密閉性，其次要保證儲(chǔ)存裝置機(jī)殼保護(hù)接地工作，從根本上預(yù)防靜電爆炸事故的發(fā)生。尤其對(duì)于大功率的電器和線路設(shè)備而言，外殼、防雷以及防靜電的工序必不可少。另外在作業(yè)過程當(dāng)中應(yīng)該采取嚴(yán)格的防護(hù)措施，避免雜質(zhì)和可燃?xì)怏w的混合產(chǎn)生不必要的危險(xiǎn)。

化工產(chǎn)品生產(chǎn)流程當(dāng)中需要諸多的大型金屬機(jī)械設(shè)備，但實(shí)際上整個(gè)化工生產(chǎn)環(huán)境比較特殊，易燃易爆風(fēng)險(xiǎn)較大，為保證生產(chǎn)安全首先要對(duì)其外殼防雷以及靜電、防護(hù)接地工作予以重視。其次，化工產(chǎn)品生產(chǎn)流程很多作業(yè)環(huán)境具備高毒性以及腐蝕性氣體的屬性，為有效防止安全事故的產(chǎn)生，應(yīng)進(jìn)行合理的設(shè)備布置，例如利用空氣洗凈機(jī)噴淋處理裝置的有效配置以確保空氣當(dāng)中雜質(zhì)的去除、化學(xué)防護(hù)處理設(shè)備的選用能夠按照生產(chǎn)實(shí)際需求啟動(dòng)安全防護(hù)流程、應(yīng)急事故產(chǎn)生時(shí)所需要的處理設(shè)備和相關(guān)藥物能夠多方位全方位的保證安全管控，防范工藝物料發(fā)生泄漏等安全事故的發(fā)生。

在各種工藝生產(chǎn)路線的施工設(shè)計(jì)控制過程中，可通過自動(dòng)控制工藝反應(yīng)物理?xiàng)l件的變化方式等來控制工藝產(chǎn)物反應(yīng)種類和物料形成反應(yīng)速率。另外，對(duì)于在化工生產(chǎn)過程中所生成的化學(xué)物質(zhì)，也就是應(yīng)當(dāng)在盡量減少可能產(chǎn)生危險(xiǎn)性的副產(chǎn)物、有化學(xué)毒害的副產(chǎn)品的數(shù)量同時(shí)，盡大量的可能進(jìn)行循環(huán)再生和使用。

3.2 化工工藝路線的安全規(guī)劃與控制

工藝路線是基礎(chǔ)，安全生產(chǎn)作業(yè)時(shí)能提供基本保障，但作業(yè)技術(shù)是靈魂，能夠最大限度地避免安全事故的產(chǎn)生。企業(yè)要提高化學(xué)作業(yè)人員的生產(chǎn)安全意識(shí)和化學(xué)綜合職業(yè)素質(zhì)，對(duì)化學(xué)操作作業(yè)過程全面熟悉把握，標(biāo)準(zhǔn)化工作業(yè)過程內(nèi)容，加強(qiáng)化學(xué)作業(yè)安全監(jiān)管管理工作，并嚴(yán)格執(zhí)法查處化學(xué)安全違規(guī)行為。

因此就需要不斷提高人們對(duì)整個(gè)工業(yè)化學(xué)合成工藝產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程的安全關(guān)注，提高人們對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)的重要性，必須采用科學(xué)合理的方法和技術(shù)手段，對(duì)其實(shí)施系統(tǒng)的管理，以防止各種安全隱患問題的發(fā)生，在運(yùn)行過程中，要盡量地使用某些具備相應(yīng)安全條件的工藝技術(shù)方法和手段，要減少高危險(xiǎn)性產(chǎn)品的使用，同時(shí)，在整個(gè)化學(xué)工藝設(shè)計(jì)中也要制定好與其相配套的技術(shù)措施。

3.3 反應(yīng)裝置的安全保護(hù)措施

首先，應(yīng)當(dāng)建立起嚴(yán)格的巡回檢查制度以及了解設(shè)備運(yùn)行情況，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，及時(shí)上報(bào)及時(shí)反饋，根據(jù)問題存在的原因予以整改和預(yù)防。在設(shè)備停運(yùn)期間，也應(yīng)該進(jìn)行防潮、防凍、防腐蝕檢查，時(shí)刻保證設(shè)備處于良好的狀態(tài)；其次，在對(duì)其進(jìn)行操作的過程當(dāng)中，嚴(yán)格執(zhí)行工藝生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)以廠家提供的說明標(biāo)準(zhǔn)為參考，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，同時(shí)，對(duì)操作人員的素質(zhì)應(yīng)予以重視，防止誤差性操作造成的安全風(fēng)險(xiǎn)。而且在操作過程當(dāng)中注意各部件的連接保證無漏油、無油垢，保證設(shè)備的靈活運(yùn)轉(zhuǎn)。最后，建立起嚴(yán)格的預(yù)警機(jī)制，通過防護(hù)裝置的使用最大限度地避免風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)生。且所有安全反應(yīng)報(bào)警設(shè)備具有連鎖性和關(guān)系性，一旦發(fā)生異常，自動(dòng)開啟網(wǎng)絡(luò)連鎖軟件，實(shí)施報(bào)警保護(hù)計(jì)劃。對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)較大設(shè)備機(jī)械已損壞的裝置而言，要保證安全的生產(chǎn)運(yùn)行距離，同時(shí)，在醒目的部位設(shè)置自動(dòng)應(yīng)急裝置和緊急制動(dòng)按鈕。

3.4 工廠選址安全問題

化工廠區(qū)的場(chǎng)地位置選擇要避免鬧市，盡量設(shè)置在人煙稀少的地方。各化工廠區(qū)與倉庫中間，要注意保持最合適的安全使用間距，同時(shí)與周圍區(qū)域環(huán)境管理要求充分進(jìn)行融合，并對(duì)周圍區(qū)域環(huán)境因子的風(fēng)向管理問題深度加以研究，并把附近的工廠廠址建立在廠房下風(fēng)朝向周圍區(qū)域的最高方位上。對(duì)附近廠房?jī)?nèi)建筑物和附近的高層大型廠房?jī)?nèi)建筑等周圍區(qū)域環(huán)境管理要求也認(rèn)為應(yīng)該有效實(shí)施高度風(fēng)向管理，以保證最佳的安全合理使用方位距離，防止對(duì)化工廠區(qū)以及周邊大型工廠內(nèi)部建筑設(shè)施中的環(huán)境要素產(chǎn)生較大量的環(huán)境負(fù)面影響。

4 結(jié)語

化工工藝生產(chǎn)過程當(dāng)中涉及到的反應(yīng)物眾多、流程比較復(fù)雜、風(fēng)險(xiǎn)性較大，想要保證整個(gè)生產(chǎn)過程當(dāng)中的安全性，應(yīng)該以行業(yè)規(guī)章制度和操作標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)、以化學(xué)危害影響原因?yàn)楦?、以生產(chǎn)流程合理控制為手段，從化工工藝安全設(shè)計(jì)危險(xiǎn)識(shí)別入手，針對(duì)性地采取有效的控制策略，建立起科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)幕瘜W(xué)品生產(chǎn)工藝安全設(shè)計(jì)，在保證生產(chǎn)職工人身安全生產(chǎn)安全的同時(shí)，提高企業(yè)生產(chǎn)效益，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。