化工裝置設(shè)計(jì)運(yùn)行中的安全問題及控制措施

劉小新，劉力魁，劉洋(恒力石化(大連)有限公司，遼寧 大連 116317)

0 引言

化工裝置不同于普通的裝置設(shè)備，其設(shè)計(jì)要求高，制約因素多，設(shè)計(jì)制造過程復(fù)雜，在進(jìn)行設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、操作的具體過程中都需要重視，綜合分析各方面影響因素。一般情況下，化工設(shè)備有較多的影響因素，包括前期設(shè)計(jì)制造問題和人員操作不當(dāng)?shù)龋@些安全隱患因素在一定條件下都會(huì)導(dǎo)致化工裝置在運(yùn)行生產(chǎn)過程中出現(xiàn)各種安全問題。對此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)高度重視，強(qiáng)化設(shè)計(jì)理念，在進(jìn)行化工設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合分析考量裝置在應(yīng)用過程中的基本要求和工藝過程中的重要參數(shù)，制定科學(xué)的設(shè)計(jì)方案和對策，確保裝置性能良好，滿足相關(guān)要求。

1 化工裝置設(shè)計(jì)、運(yùn)行中的安全問題

1.1 化工裝置物料問題

在化工裝置設(shè)計(jì)中需要用到大量的物料和設(shè)備，對此需要加強(qiáng)對物料和設(shè)備的管理?；の锪媳旧砭途哂幸欢ǖ囊兹夹浴⒁妆?、有毒性等危險(xiǎn)特性，在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)、應(yīng)用的過程中容易出現(xiàn)各類安全問題，需要重視物料的存放環(huán)境和運(yùn)輸條件。在具體進(jìn)行化工裝置物料管理時(shí)會(huì)存在以下安全問題，如發(fā)生有毒有害氣體泄漏會(huì)造成嚴(yán)重的后果，尤其是對二甲苯、氫氣等涉及“兩重點(diǎn)一重大”的危險(xiǎn)化學(xué)品，因具有特殊的化學(xué)性質(zhì)，在特定的環(huán)境溫度和濕度影響下極易發(fā)生各種變化，或者直接和空氣接觸發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生有毒有害氣體。這些氣體如泄漏會(huì)對人體及周邊環(huán)境造成較大的影響，并產(chǎn)生一系列社會(huì)影響[1]。故需要慎重選擇專門的存儲(chǔ)方法和地點(diǎn)，更需要在平時(shí)加強(qiáng)科學(xué)管理與管控。

1.2 化工設(shè)備管理問題

在化工裝置中會(huì)涉及很多的動(dòng)靜設(shè)備，這些設(shè)備管理和控制的好壞直接關(guān)系著化工裝置的穩(wěn)定、安全、高效運(yùn)行。在化工裝置在正常運(yùn)行中也會(huì)發(fā)生一些變化，故需實(shí)時(shí)監(jiān)控和強(qiáng)化對化工設(shè)備的管控。每一個(gè)化學(xué)反應(yīng)都有一定的反應(yīng)條件、環(huán)境要求，如果設(shè)備管理不到位會(huì)導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)條件發(fā)生突變，無法生產(chǎn)出預(yù)期的化學(xué)反應(yīng)物，意外條件發(fā)生時(shí)會(huì)出現(xiàn)具備危害性的化學(xué)反應(yīng)。對此在具體設(shè)計(jì)時(shí)需要制定防范對策，設(shè)備運(yùn)行時(shí)要加強(qiáng)控制，做好預(yù)防性檢測與維護(hù)工作，消除安全隱患，避免安全事故的發(fā)生。

1.3 化工線路問題

在化工裝置中需要配合用到大量的線路，包括提供電源的電力線路和操作設(shè)備的控制、信號電路，氣動(dòng)裝置用的配氣氣路等。這些線路的走向直接關(guān)系著裝置的設(shè)計(jì)，關(guān)系著化工裝置控制性能和設(shè)備質(zhì)量的好壞，不同的化工線路對于裝置有不同的要求，在當(dāng)前化工裝置線路中存在的安全問題主要有：化工線路方案設(shè)計(jì)存在偏差，影響化學(xué)反應(yīng)條件，導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)過程無法有效控制，容易出現(xiàn)裝置操作失誤的問題，最終引發(fā)設(shè)備故障；在線路設(shè)計(jì)中會(huì)出現(xiàn)各種問題，線路易破損，無法滿足安全生產(chǎn)要求。其主要原因是設(shè)計(jì)人員沒有科學(xué)分析線路的特點(diǎn)，沒有進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。

1.4 化工管道問題

在化工裝置的運(yùn)行需要多重專用管道，包括高壓蒸汽、生產(chǎn)用水的輸送管道，用于生產(chǎn)原料、半成品、催化劑、添加劑及產(chǎn)品輸送的化學(xué)品專用管線等。高壓蒸汽和化學(xué)品的輸送均具有一定危害性，輸送技術(shù)要求高、難度大、危險(xiǎn)性大。如果管道出現(xiàn)各種跑冒滴漏的問題，會(huì)導(dǎo)致管道內(nèi)部的各種物料產(chǎn)品擴(kuò)散到外部環(huán)境中，最終導(dǎo)致出現(xiàn)各種安全事故，需要在設(shè)計(jì)時(shí)特別注意。一般情況下，化工生產(chǎn)用管道在企業(yè)內(nèi)呈平行并列和彎曲形狀使用，在管道彎頭連接處、法蘭連接處都是容易發(fā)生各種安全隱患的薄弱處，對此需要格外重視[2]。

1.5 其他危險(xiǎn)因素

化工裝置類型多，危險(xiǎn)隱患也較多。當(dāng)前化工裝置中的危險(xiǎn)因素主要包括：第一，中毒危險(xiǎn)。化工原材料具有一定的毒性和危害性，如果長期接觸對人體產(chǎn)生較大的危害性；第二，火災(zāi)及爆炸危險(xiǎn)?；馂?zāi)及爆炸會(huì)造成企業(yè)重大損失、人員傷亡，是危害化工生產(chǎn)的重要災(zāi)害性風(fēng)險(xiǎn)；第三，化學(xué)反應(yīng)危險(xiǎn)；第四，負(fù)壓及超高壓操作風(fēng)險(xiǎn)；第五，高溫操作風(fēng)險(xiǎn)；第六，低溫操作風(fēng)險(xiǎn)；第七，腐蝕風(fēng)險(xiǎn)；第八，泄漏風(fēng)險(xiǎn)。

2 化工裝置設(shè)計(jì)、運(yùn)行中對安全問題的控制措施

2.1 加強(qiáng)裝置設(shè)計(jì)技術(shù)管理

裝置科學(xué)合理設(shè)計(jì)，是裝置安全運(yùn)行的第一保障，故首先要做到。(1)做好日常設(shè)計(jì)技術(shù)管理，優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，制定設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)規(guī)范要求，制定崗位操作規(guī)程，編制工藝卡片，整理技術(shù)文件；(2)加強(qiáng)現(xiàn)場紀(jì)律的檢查，制定考核方案，對紀(jì)律執(zhí)行進(jìn)行檢查，加強(qiáng)對生產(chǎn)崗位基礎(chǔ)資料的管理，做好崗位操作數(shù)據(jù)的記錄，編寫交接班日記、做好技術(shù)臺賬，加強(qiáng)相關(guān)工藝技術(shù)資料的管理；(3)組織技術(shù)分析，編制設(shè)計(jì)日報(bào)周報(bào)月報(bào)季報(bào)等報(bào)表，加強(qiáng)組織技術(shù)的測試、裝置工藝的標(biāo)定；(4)做好技術(shù)分析和技術(shù)難題處理，發(fā)現(xiàn)問題，制定對策，確保生產(chǎn)裝置和儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行；(5)對比和分析、采集國內(nèi)外技術(shù)設(shè)計(jì)資料、技術(shù)發(fā)展資料，根據(jù)化工企業(yè)實(shí)際情況，推廣、應(yīng)用最新的技術(shù)、材料；(6)設(shè)計(jì)者學(xué)習(xí)、研究、借鑒國內(nèi)外先進(jìn)的工藝技術(shù)管理經(jīng)驗(yàn)、方法等，采用現(xiàn)代化的方法和手段，通過信息資源的共享和利用，提高技術(shù)操作和管理水平；(7)定期組織開展技術(shù)例會(huì)、設(shè)計(jì)大會(huì)，分析技術(shù)管理過程中的各種弊端問題，動(dòng)員設(shè)計(jì)人員交流、分享、學(xué)習(xí)技術(shù)管理經(jīng)驗(yàn)，滿足技術(shù)管理基本要求[4]。

2.2 加強(qiáng)裝置條件分析

為了確保化工裝置運(yùn)行條件符合設(shè)計(jì)要求，保障充足，需要做好以下幾方面工作：(1)在化工裝置生產(chǎn)運(yùn)行和工序投料過程中都需要使用外供物料，需加強(qiáng)對外供物料的檢查，在下游裝置和后期工序預(yù)處理時(shí)禁止采用未進(jìn)行安全認(rèn)證的相似物料和替代料；(2)對后期裝置設(shè)備安裝進(jìn)度需要提前，確保其安裝時(shí)間充足，便于和此工序產(chǎn)出物料存儲(chǔ)處理系統(tǒng)保持一致；(3)可將試車計(jì)劃網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵線路供需工序引入到一般線路中，以此提高試車效率，縮短時(shí)間；(4)加強(qiáng)對新裝置的外觀分析，加強(qiáng)缺陷分析，對裝置設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝、調(diào)試、操作各個(gè)環(huán)節(jié)中的問題及時(shí)解決，將隱患排查并消除在化工投料之前；(5)加強(qiáng)對操作人員的崗前培訓(xùn)和測試，并控制化工投料、安全生產(chǎn)時(shí)間，減少化工投料過程中的原料和燃料的消耗，提高安全和經(jīng)濟(jì)性保障[3]。

2.3 明確化工裝置生產(chǎn)開、停車的條件

設(shè)備開、停車是設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的重大轉(zhuǎn)變，容易造成意外和事故出現(xiàn)。為此需特別注意以下幾點(diǎn)：(1)根據(jù)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者和管理者的要求、日常生產(chǎn)方案下達(dá)指令，執(zhí)行命令；(2)處理好上游裝置和下游裝置與系統(tǒng)之間的位置關(guān)系、作用關(guān)系；(3)確保裝置內(nèi)蒸汽、氮?dú)狻⒖諝?、循環(huán)水等介質(zhì)的使用平衡和消耗平衡；(4)分析裝置的特點(diǎn)和性能，定期對設(shè)備進(jìn)行檢修，制定檢維修管理制度；(5)科學(xué)分析事故發(fā)生率，在危險(xiǎn)狀態(tài)下需要做好安全預(yù)警和應(yīng)急指揮處理；(6)加強(qiáng)信息反饋和傳遞；(7)科學(xué)安裝裝置，有效發(fā)揮裝置的作用和功能；(8)制定降本增效方法措施；(9)連接裝置開停車網(wǎng)絡(luò)；(10)確保蒸汽、瓦斯、氮?dú)獾钠胶猓?11)制定裝置用汽消耗指標(biāo)；(12)明確開停車流程；(13)安排污水處理；(14)及時(shí)識別和分析裝置開停車過程中的危險(xiǎn)因素和環(huán)境變化因素。

2.4 及時(shí)處理化工裝置日常生產(chǎn)停車問題

日常生產(chǎn)停車是指在化工裝置在試車過程中，因?yàn)檠b置檢修、預(yù)見公共工程供應(yīng)可能不正常、工序發(fā)生變化等問題引起的主動(dòng)停車和意外停車，對于該問題的處理需要采取以下幾點(diǎn)方法：

(1)編制停車方案，加強(qiáng)對停車操作人員的培訓(xùn)和管理，確保每一個(gè)人都了解方案；

(2)加強(qiáng)對停車操作票證、工藝操作票證等檢查和落實(shí)，及時(shí)下發(fā)到相應(yīng)的崗位中；

(3)準(zhǔn)備好停車用具、勞動(dòng)防護(hù)用品、專用停車工具、對講機(jī)等通信工具、安全防護(hù)服等；

(4)編制停車后的衛(wèi)生清潔方案，繪制停車閥位圖；

(5)編制停車記錄表。

2.5 做好化工裝置平面布置設(shè)計(jì)

明確布置設(shè)計(jì)任務(wù)，主要對廠房平面圖和立體圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，明確設(shè)計(jì)要求，生產(chǎn)設(shè)備選擇要求、電氣儀表設(shè)施等安裝要求，滿足生產(chǎn)流程要求，在平面上和空間上進(jìn)行組合、配置，確保布局良好合規(guī)，滿足生產(chǎn)工藝、操作、維修、安裝要求，以此保證經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，并縮減空間范圍。對車間廠房布置設(shè)計(jì)，具體包括車間工段、設(shè)施、車間場地范圍的平面布置；對車間設(shè)備布置設(shè)計(jì)，具體包括生產(chǎn)設(shè)備、電氣儀表設(shè)施的布置。在具體進(jìn)行車間布置設(shè)計(jì)時(shí)需要做好以下幾點(diǎn)工作：

(1)繪制廠區(qū)總平面布置圖；

(2)把握各裝置之間的作用關(guān)系，把握輔助車間、生活設(shè)施、車間和外道路、鐵路、碼頭、輸電、消防之間的關(guān)系，并把握車間防火、防雷、防爆、防毒、衛(wèi)生等設(shè)計(jì)要求和國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)規(guī)范；

(3)了解車間裝置生產(chǎn)工藝，繪制管道圖和儀表流程圖，了解相關(guān)裝置數(shù)據(jù)信息，原材料和成品、半成品數(shù)據(jù)信息、運(yùn)輸要求、存儲(chǔ)要求等；

(4)了解車間各種設(shè)備的特點(diǎn)和要求，后期安裝、維修、檢查、使用、操作需要的時(shí)間和空間、位置等。比如人們可以根據(jù)設(shè)備操作和設(shè)計(jì)要求選擇設(shè)備裝置是否需要進(jìn)行露天安裝、是否需要定期檢修、是否需要更換；

(5)了解車間裝置操作的配電、儀表控制和辦公、生產(chǎn)、生活設(shè)施之間的關(guān)系；

(6)了解車間設(shè)備表和車間成員表[5]。

2.6 確保裝置運(yùn)行符合安全要求

(1)減少投進(jìn)物料數(shù)量。為了更好地在化學(xué)反應(yīng)過程中精準(zhǔn)控制反應(yīng)速率，提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，需要控制和調(diào)節(jié)化學(xué)反應(yīng)需要的時(shí)間，以此減少各種副產(chǎn)物的產(chǎn)生，確保化工生產(chǎn)的安全和穩(wěn)定。

(2)在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)設(shè)備本身的安全與反應(yīng)過程的控制有著直接的關(guān)系，如果在化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生了各種超溫、超壓的問題會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障問題，導(dǎo)致安全事件、事故的發(fā)生。故在化學(xué)反應(yīng)中需要及時(shí)調(diào)整反應(yīng)參數(shù)信息，避免反應(yīng)裝置出現(xiàn)各種超溫、超壓的問題。

(3)及時(shí)合規(guī)處理三廢。在化學(xué)反應(yīng)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的副產(chǎn)品和廢棄物，這些物料的科學(xué)處置和利用直接關(guān)系著化工企業(yè)生產(chǎn)效益的提升。同時(shí)一些廢物不僅不具備在生產(chǎn)價(jià)值，還具備危害性，對環(huán)境會(huì)產(chǎn)生污染且和環(huán)境發(fā)生作用后也會(huì)產(chǎn)生危害性。對此，在化工裝置設(shè)計(jì)的過程中人們還需要處理好廢棄物的排放和利用問題，需要根據(jù)相關(guān)指標(biāo)在處理后進(jìn)行規(guī)范排放，在保護(hù)現(xiàn)場環(huán)境的同時(shí)也可以確?，F(xiàn)場化工裝置設(shè)計(jì)的安全與可靠。

(4)確保裝置的安全和穩(wěn)定?；ぱb置設(shè)計(jì)的目的是保證化工設(shè)備的安全，在設(shè)備操作中會(huì)涉及很多的工藝流程，需要保證設(shè)備的安全。很多化工裝置在制造的過程要針對性地選擇具備防腐性能、抗氧化性能的材料，確保設(shè)備的安全與可靠。

(5)根據(jù)化工設(shè)備操作要求，優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，對于設(shè)備的型號、安全等級、參數(shù)等信息加強(qiáng)控制，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求設(shè)計(jì)，保證設(shè)備質(zhì)量符合要求[6]。

2.7 明確安裝設(shè)計(jì)順序

在化工裝置設(shè)計(jì)制造完成后，需要進(jìn)行設(shè)備安裝。在具體安裝時(shí)需要遵循化工裝置生產(chǎn)線設(shè)計(jì)原則，綜合分析各種設(shè)備之間銜接的可靠性、可操作性，一般先需要安裝操作要求高、安裝難度大、設(shè)備規(guī)模大的設(shè)備，后安裝操作要求低、難度小、設(shè)備規(guī)模小的設(shè)備，便于為大型設(shè)備預(yù)留充足的吊裝操作空間[7]。

2.8 加強(qiáng)對安裝焊接質(zhì)量的控制

化工設(shè)備焊接質(zhì)量不但直接關(guān)系著化工設(shè)備制造質(zhì)量，也直接關(guān)系到設(shè)備的安裝與設(shè)備后期的運(yùn)行安全。為了打造化工設(shè)備精品，避免發(fā)生生產(chǎn)安全事故，需在設(shè)備制造和安裝全過程和全周期加強(qiáng)對焊接工藝質(zhì)量進(jìn)行專門的監(jiān)控。在具體進(jìn)行產(chǎn)品焊接的過程中需要嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)工序進(jìn)行，加強(qiáng)環(huán)節(jié)控制，做好質(zhì)量測試工作，通過層層控制及時(shí)消除焊接隱患。在此過程中要通過自檢、互檢、專檢的多重檢測對焊接質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)鑒定、識別和分析。在檢驗(yàn)完成進(jìn)行產(chǎn)品安裝時(shí)也需要制定可靠的方案，根據(jù)安裝焊接工藝方案制定工藝操作的細(xì)節(jié)要求，進(jìn)行焊接安裝，確保降低焊接風(fēng)險(xiǎn)，焊接操作符合工藝要求，確保焊接安裝的質(zhì)量。

2.9 科學(xué)制定化工裝置運(yùn)行安全技術(shù)要求

化工裝置操作、試行流程復(fù)雜，涉及危險(xiǎn)因素多，工藝參數(shù)選擇要求高、高溫高溫、過程控制難度大、安全隱患大、控制要點(diǎn)多，對此在化工裝置設(shè)計(jì)完成后，在正式開車運(yùn)行前，需要加強(qiáng)對化工裝置的檢查，對化工生產(chǎn)裝置進(jìn)行安全測試和驗(yàn)收，以此確?；どa(chǎn)裝置各方面都符合化工生產(chǎn)安全運(yùn)行條件。通過安全測試后，才可確保設(shè)備具備安全、規(guī)范運(yùn)行的質(zhì)量條件。具體可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：

(1)在具體測試和運(yùn)行裝置時(shí)需要明確安全檢查基本內(nèi)容和要求，了解試壓測試應(yīng)用方法、化工設(shè)備相關(guān)知識和化工生產(chǎn)專項(xiàng)技能要求；

(2)了解化工裝置試運(yùn)行方法和內(nèi)容，了解化工投料運(yùn)行的要求，了解化工裝置安全生命周期管理和驗(yàn)收要求；

(3)學(xué)習(xí)試壓測試技能，進(jìn)行設(shè)備單機(jī)測試、化工單元操作運(yùn)行測試、系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)試車；

(4)編寫化工裝置操作規(guī)程、安全規(guī)程、制作生產(chǎn)運(yùn)行方案，確定化工裝置現(xiàn)場管理細(xì)則。

2.10 加強(qiáng)設(shè)備安全檢查

裝置開車前也需要對設(shè)計(jì)效果，試行情況進(jìn)行檢查，確?；ぱb置符合安全生產(chǎn)和操作要求，一般需要檢查以下幾方面工作：

(1)檢查設(shè)計(jì)詳圖、安裝記錄、產(chǎn)品質(zhì)量控制等資料的完整性、及時(shí)性；

(2)檢查安裝和試運(yùn)行完成情況。檢查裝置是否全部安裝施工完成，施工現(xiàn)場是否存在安全隱患，廢棄物是否清理完成；

(3)根據(jù)設(shè)計(jì)要求對施工進(jìn)行預(yù)檢查，根據(jù)安全運(yùn)行要求設(shè)計(jì)安全預(yù)檢查表，規(guī)范性的開展檢查工作；

(4)提高試車檢驗(yàn)裝置檢修的可靠性。試車的目的是對檢修后的設(shè)備功能和性能進(jìn)行再測試，當(dāng)前試車常用的方法包括單體試車、分段試車、聯(lián)動(dòng)試車[8]。

3 結(jié)語

綜上所述，在化工裝置設(shè)計(jì)的過程中會(huì)遇到多種安全問題，故此在進(jìn)行裝置設(shè)計(jì)時(shí)需要提高重視，要準(zhǔn)確把握產(chǎn)品生產(chǎn)特點(diǎn)和要求，做好相關(guān)設(shè)計(jì)；從整體出發(fā)，重視各個(gè)設(shè)備操作過程中的危害性，制定防范措施，及時(shí)處理隱患，降低安全事件、事故的發(fā)生率；在選擇不同的反應(yīng)裝置和化工路線時(shí)也需要加強(qiáng)重視，制定科學(xué)的設(shè)計(jì)方案，提高設(shè)備的安全性能，為化工生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。