化工工藝設(shè)計中的安全風險因素及控制對策

董行(中國聯(lián)合工程有限公司，浙江 杭州 310052)

0 引言

當前我國化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，為我國的經(jīng)濟發(fā)展作出了巨大的貢獻。然而，由于在生產(chǎn)過程中，一些工作人員缺乏相應的安全生產(chǎn)設(shè)計意識，或者企業(yè)沒有加強安全管理，導致安全事故時有發(fā)生。這不但損害了企業(yè)的經(jīng)濟效益，更威脅了工作人員的人身安全。因此，如何盡量從源頭上避免化工事故的發(fā)生，做好化工安全設(shè)計，確保化工生產(chǎn)的安全性，成為當前化工行業(yè)必須重視的問題。

1 化工工藝設(shè)計過程中安全風險控制的重要性

化工工藝是通過一系列系統(tǒng)控制的手段，將人們所需的產(chǎn)品生產(chǎn)出來的過程，主要是對化學原材料的加工生產(chǎn)，對生產(chǎn)過程的操作條件進行調(diào)控，通過化學反應、分離提純等步驟得到所需的化工產(chǎn)品，從而達到生產(chǎn)目的。在這個過程中，需要綜合應用多種技術(shù)方法，包括對有毒有害危險化學品以及其他物質(zhì)的生產(chǎn)設(shè)備、工藝流程等環(huán)節(jié)的設(shè)計[1]。由于化工工藝設(shè)計和技術(shù)本身的特殊性，因此在設(shè)計過程中會出現(xiàn)諸多困難與不確定因素，帶來大量安全隱患。對安全風險進行識別與控制，能夠使整個化工生產(chǎn)的效能得到提升，提升公司的經(jīng)濟效益。對工藝流程進行規(guī)范標準化設(shè)計，以此來降低風險，保證化工生產(chǎn)安全性，從而為社會提供更多的優(yōu)質(zhì)化工產(chǎn)品。

2 化工工藝設(shè)計中存在的主要安全風險

2.1 化工原材料方面的安全風險

化工原料是確?；どa(chǎn)能夠順利進行的根本。在進行化工工藝設(shè)計時，要充分考慮化工原料的性質(zhì)及特點。部分化工產(chǎn)品在轉(zhuǎn)化的過程中可能轉(zhuǎn)化成具有危害性的物質(zhì)，這就要技術(shù)人員對各個工序進行把控，對各個環(huán)節(jié)可能產(chǎn)生的危害性物質(zhì)進行安全評價分析，及時對中間產(chǎn)品進行處理并合理存放，確?；どa(chǎn)的正常運行。大部分化工原材料具有易燃易爆的特點，如液體類原料、粉塵類原料等，這些原料在運輸、存儲過程中很容易因為操作不當和靜電效應導致燃燒或爆炸，造成人員傷亡[2]。例如，2015 年天津塘沽發(fā)生的“8.12”重大火災爆炸事故，對社會產(chǎn)生了嚴重的影響。因此，對化工工藝設(shè)計中的化工物料進行分析管控非常重要，通過科學有效的方法識別出其中可能存在的安全隱患，來保證化工工藝安全運行。

2.2 化工設(shè)備方面的安全風險

在實際生產(chǎn)過程中，化學反應往往會產(chǎn)生大量的光、熱和氣體，產(chǎn)生高溫高壓的現(xiàn)象，高溫就可能帶來氫腐蝕、熱膨脹等危害。這對工藝設(shè)備產(chǎn)生了巨大的負荷，金屬的強度剛性也會因為高溫高壓而逐漸降低，在化工反應中存在一定的失控風險。此外，化工生產(chǎn)中經(jīng)常用到各種腐蝕性的物質(zhì)，這些物質(zhì)可能會腐蝕設(shè)備，導致化工設(shè)備的破裂、漏液，甚至造成人員傷亡以及環(huán)境污染。在進行工藝設(shè)計時，要根據(jù)實際的需求，選擇合理的化工工藝設(shè)備，經(jīng)過安全準確計算后，才可投入生產(chǎn)使用。設(shè)備選型若不符合化工工藝，就有可能引發(fā)安全事故，因此應對工藝設(shè)備做好安全危險識別工作。

2.3 化工管道方面的安全風險

管道設(shè)計在化工工藝設(shè)計過程中也是非常重要的一部分。管道主要起到運輸物料的作用，由于化學物料性質(zhì)、特點不同，因此對管道的設(shè)計要求也就不同。比如運輸?shù)幕の锪暇哂懈g性，而設(shè)計的管道規(guī)格無法滿足工藝要求，就有可能導致管道被腐蝕，造成物料泄漏等安全隱患，甚至有可能威脅到人員的生命安全。如何把控好管道設(shè)計的合理性及安全性，也是化工設(shè)計中需要重點考慮的問題之一[3]。

2.4 化工工藝路線設(shè)計方面的安全風險

化工工藝路線的特點是流程復雜以及連續(xù)性強?；すに嚶肪€是否科學、合理、規(guī)范，將對工藝生產(chǎn)的品質(zhì)與效率產(chǎn)生直接影響。在化工工藝路線的設(shè)計過程中，工藝路線往往互相關(guān)聯(lián)，任何一部分出現(xiàn)問題，都有可能產(chǎn)生連鎖影響，影響整體工藝生產(chǎn)的順利進行，對化工企業(yè)的經(jīng)濟效益也產(chǎn)生重大的影響。

3 對工藝設(shè)計安全風險進行控制的對策

3.1 加強對化工原料的管控

在化工生產(chǎn)過程中，對原材料的使用管控至關(guān)重要?；ぴ显谏a(chǎn)應用中的存在形式有很多種，往往以氣、液、固狀態(tài)存在。一般只有在其達到相對穩(wěn)定或者特定的狀態(tài)下，才可以判斷其是否具有危害性。因此，在進行設(shè)計之前，要對原料的危害性進行詳細分析研究，對其各種狀態(tài)以及在該狀態(tài)下的特性進行了解，對其是否具有毒性進行判斷，經(jīng)過科學嚴謹?shù)姆治鲅芯亢螅部梢栽谝欢ǔ潭壬辖档桶踩L險的概率。在采購原料時，要嚴格把控原料的質(zhì)量，必須符合使用標準，充分了解原料的性質(zhì)及特點。根據(jù)設(shè)計要求以及生產(chǎn)需求，對化工原料進行科學性檢測，只有在確認原材料的質(zhì)量符合標準后，才能投入到生產(chǎn)中使用，這樣做可以避免生產(chǎn)中原料因質(zhì)量不符合標準而造成的安全事故[4]。另外，還應做好化工原料的存儲管理，對化工原料存儲需要進行安全風險管控，可定期對化工原料倉儲負責人員進行相關(guān)培訓。同時加強檢查，嚴格管理制度，要確保化工原料的存儲條件穩(wěn)定，能夠達到滿足生產(chǎn)需要的性質(zhì)要求。此外，還要加大對原材料使用的監(jiān)管力度，詳細了解原料的使用情況?；ぴ系倪\輸也是很重要的環(huán)節(jié)，在運輸過程中，要控制好運輸?shù)臏囟扔媺毫Γ瑫r避免原料混合的狀況，從而確保安全運輸。

3.2 對化工設(shè)備的管控

科學選擇化工設(shè)備能使化工生產(chǎn)高效進行，這就需要設(shè)計人員對化工工藝路線進行充分的了解，掌握化工原料的性質(zhì)特點，根據(jù)實際反應特點選擇合適且高性能的化工反應設(shè)備，避免化工安全事故的發(fā)生。在實際生產(chǎn)過程中，由于化工工藝的多樣性，往往需要化工設(shè)備滿足多種不同的反應條件要求，這就要設(shè)計人員明確化工設(shè)備的承受極限以及在不同條件下的操作要求，從而確?；どa(chǎn)的安全性。由于化學品種類規(guī)格繁多且性質(zhì)復雜，在化工生產(chǎn)中需要使用很多特殊設(shè)備，在設(shè)計過程中就需要充分了解工藝過程，確保輸入技術(shù)資料的完整性及準確性。在采購設(shè)備過程中，要對工藝設(shè)備的各項工藝參數(shù)及整體的特性指標進行詳細分析與了解，使化工設(shè)備在生產(chǎn)過程中能夠充分保證化工工藝設(shè)計的順利進行，從而盡量避免施工單位在施工過程中遇到的誤差等問題。另外，考慮到化工原料對化工設(shè)備產(chǎn)生的腐蝕性影響，結(jié)合實際生產(chǎn)情況，加強對化工設(shè)備的維護管理，制定設(shè)備維護措施，確?；ぴO(shè)備處于良好正常的運行狀態(tài)。并且要確保設(shè)備檢修維護的質(zhì)量，確保設(shè)備完好，尤其是對壓力容器，應加大監(jiān)測和維護的力度，可在工藝設(shè)備處設(shè)置檢漏裝置，在易漏處設(shè)置警報裝置，及時對老舊設(shè)備進行更換升級，從而降低因為化工設(shè)備的不穩(wěn)定性引發(fā)的化工安全事故發(fā)生概率。

3.3 對化工管道的管控

在化工工藝設(shè)計過程中，要根據(jù)實際工藝需求選擇合適的管道材料。在生產(chǎn)過程中，由于長期運輸化工物料，管道會受到一定的腐蝕和磨損，因此需要定期對管道進行檢查和維護。特別是對管道彎頭以及管道之間連接處等較為薄弱環(huán)節(jié)的檢查，盡量降低因管道泄漏導致安全事故風險的概率，在確保管道的運行狀態(tài)正常的情況下才能投入生產(chǎn)使用。此外，管道的敷設(shè)需根據(jù)實際工藝需求進行優(yōu)化，這就需要設(shè)計人員熟練掌握物料性質(zhì)，分析物料在運輸過程中可能會與管道發(fā)生的反應或?qū)艿喇a(chǎn)生的影響，從而根據(jù)總體的情況來確定管道的合適的材料。同時，設(shè)計人員還需對管道運輸存在的安全問題進行預判，在設(shè)計過程中考慮如何應對管道爆炸以及腐蝕性的問題。積極使用無毒或者危害程度低的化工物料，以此來減少對工藝設(shè)備以及對管道的腐蝕。當生產(chǎn)過程中化學反應較為強烈時，對管道的設(shè)計應盡可能地考慮容錯的原則[5]。

3.4 對化工工藝流程的管控

化工工藝流程設(shè)計是化工工藝設(shè)計中最重要的環(huán)節(jié)之一，必須進行嚴格管控，主要從以下方面進行：

首先是對工藝流程的優(yōu)化。技術(shù)人員可以優(yōu)先積極考慮使用無毒無害的物料代替?zhèn)鹘y(tǒng)高危物料，使用新技術(shù)、新設(shè)備以及更有效的催化劑等[5]。例如，在丙烯腈的生產(chǎn)工藝中，主要使用的催化劑為鉬酸鹽類、銻酸鹽類以及釩鋁氧氮化物，其中鉬酸鹽類是使用較為廣泛的。傳統(tǒng)的Mo-Bi 系催化劑的催化活性不佳，且脫氫能力相對較差，在替換使用Mo-VNb-Te復合型催化劑后，不僅丙烯腈的收率得到了明顯的提升，還降低了反應的難度，增加了化工生產(chǎn)的安全性與穩(wěn)定性。

其次是對化工生產(chǎn)工藝參數(shù)的控制。在生產(chǎn)過程中，根據(jù)工藝需求以及反應特性設(shè)定了合適的操作參數(shù)，需要確保生產(chǎn)能在這些操作參數(shù)下穩(wěn)定運行。在生產(chǎn)操作過程中需要嚴格注意每一個細節(jié)，對各項操作參數(shù)都要嚴格控制，如控制反應溫度壓力、控制物料流量流速、投料比以及添加物料的順序等，控制好每一個細節(jié)也是保證安全性生產(chǎn)的有效措施。在化工工藝流程設(shè)計中，可以借助PDMS 等三維建模軟件，利用三維建?？梢暬δ埽袛喙艿烙袩o交叉碰撞等問題，從而對工藝路線進行優(yōu)化。

最后，需要對化工工藝設(shè)計方案進行嚴格審查，需要不斷進行科學性評估與優(yōu)化。對化工工藝設(shè)計的各個環(huán)節(jié)都進行嚴格審查校核，這樣能夠使化工項目更加安全有效地推進實施，降低風險發(fā)生的概率?；て髽I(yè)還需建立安全生產(chǎn)管理制度，技術(shù)人員在掌握工藝流程的同時，還需要被定期進行相關(guān)操作的技巧培訓以及安全生產(chǎn)意識培訓，增強安全生產(chǎn)防火防爆意識，加強對火源的管理，比如在生產(chǎn)區(qū)禁止吸煙、禁止明火，以及危險品要按照要求規(guī)范放置到指定位置。

4 結(jié)語

在化工工藝設(shè)計過程中，對安全風險的預判與預防極其重要，不僅對生產(chǎn)過程的生產(chǎn)效率產(chǎn)生影響，同時對生產(chǎn)的安全性也有重大的影響。因此，需要嚴格進行科學規(guī)范化設(shè)計，對化工工藝流程和生產(chǎn)過程的生產(chǎn)操作熟練掌握，嚴格把控化工原料的質(zhì)量，選擇合適的生產(chǎn)設(shè)備，對管道進行定期檢修維護。同時，對工作人員進行定期安全教育培訓，在思想上建立安全風險防范意識，有效提高化工工藝安全設(shè)計水平，及時解決生產(chǎn)過程中遇到的各類問題，結(jié)合實際制定合適的解決方案，從而盡量避免化工生產(chǎn)過程中安全事故的發(fā)生。