化工工藝設計危險識別及安全管理控制

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摘要：根據目前的經濟發展形式，化工工業在我國經濟建設中占有很大的比重，但是傳統的化工工業中存在諸多問題，這些問題一直是整個化工生產中的隱患。為此很多國家都在為完成調整化學工業結構、提升化學工業產業能級和優化化工工藝設計的戰略，而大力發展和研究化工工藝設計中的安全管理問題。安全管理危險的識別及其控制關乎整個工藝的安全生產問題，是從業人員所必須研究和克服的問題，主要就此展開討論和探究。

關鍵詞：化工工藝設計；安全管理；識別；控制 

化工工業品具有非常高的經濟價值和重要的工業地位。化工工業分為大化工和精細化工。大化工包括石油裂解、石油裂化和煤化工等。精細化工品包含醫藥中間體、催化劑和各種助劑、農藥、染料、涂料（包括油漆和油墨）、顏料、試劑和高純物、信息用化學品（包括感光材料、磁性材料等能接受電磁波的化學品）、食品和飼料添加劑、黏合劑、日用化學品等。化學在工業和日常生活中都扮演著重要角色，致使化工品合成的化工工藝成為很多化工行業工作者探究的問題，探究如何讓化工工藝設計更好地提高國家經濟和人民生活的水平。

1化工工藝設計的概論

1.1化工工藝設計

化工工藝設計是為了完成目標產品及產量，在運用現有的技術和條件或者對現有的技術和設備進行升級然后組成的一條完整生產工藝路線。化工工藝設計是全面的、完整的一條生產路徑。但是化工工藝設計中也存在很大差別，主要分為兩種：大化工工藝設計和精細化工工藝設計，二者的區別在以下幾個方面，①精細化工產品生產量小，大化工產量大，例如：生活中常見的化工廠，年產量通常在幾十萬噸，一些大的化工廠年產甚至能達到千萬噸級別；而精細化工品合成的產品年產多在百噸千噸左右。②精細化工生產存在間歇性，大化工生產具有持續性，例如：煉油廠可能會幾年如一日的不間斷進行石油煉化，而精細化工品合成因其產量小、技術更新換代快、產品種類繁多等因素所以生產會存在間歇性。③精細化工的工藝路線長，大化工的工藝步驟相對較短，例如：像煤化工中的水煤氣生產，只要經過脫硫→脫碳→制氣三個步驟就可以得到水煤氣，而精細化工品合成一般都有十幾步合成步驟，一條工藝路線做完至少需要一兩個月的時間。④精細化工產品的附加值高，大化工的產品附加值相對較低，例如：化肥廠的產品就是化肥，而化肥只能用來提高糧食產量，但精細化學合成的產品會被添加到醫藥、化妝品和各種助劑中，這樣就會使其具有更高的附加值。精細化工品合成主要就具備這幾種特點，歸納這些特點的目的是為精細化工品合成達成化學應用這一目標做準備。

1.2化工工藝設計中的安全管理

化工工藝設計中的安全管理是對生產過程中各個環節的安全進行管控和治理，從而確保生產的安全進行，這其中就包括：物料安全管理、用電設備安全管理、管道及輸送設施安全管理和反應發生裝置安全管理等。物料安全管理包含：原料和產品存儲、易燃易爆存儲及使用、有和腐蝕品的存儲及使用；用電設備的安全管理包括：電動機、攪拌器、排氣扇和干燥器等；管道及輸送設施的安全管理包括：流體輸送管道、氣力輸送管道和公用工程管道等。反應發生裝置包括：反應釜、精餾塔、攪拌釜等。

2化工工藝設計中安全管理危險的識別

2.1化工工藝設計中工藝路線的危險因素識別

化工工藝設計中的工藝路線是整個設計的指導思想，所以在進行工藝路線的設計和推導時必須確保路線符合化工科學理論，同時路線必須具有可操作性，路線中的各個步驟必須安全可靠，同時具有良好的適應性，只有確立良好的科學的工藝路線才能確保整個工藝的成功。目前主流的做法是在項目立項初期，由化工行業協會組織專家，與建設方、設計方共同進行“項目工藝安全可靠性論證”，在論證過程中，識別工藝路線的危險因素。根據論證建議，修改工藝設計，最終獲得“工藝技術安全可靠，生產過程安全風險可控，可以按照核準規模進行項目建設和工業化生產”的論證結論。依據《重點監管危險化工工藝目錄》與《第二批重點監管危險化工工藝目錄和調整首批重點監管危險化工工藝中部份典型工藝的通知》，也可以辨識工藝路線是否屬于重點監管的危險化工工藝，從而根據“通知”中的具體工藝，辨識工藝路線中的危險因素。

2.2化工工藝設計中物料的危險因素識別

化工工藝中的物料品類多樣，數量多少不一，幾公斤到幾十噸不等，但是這些物料在存儲和使用時都要做到安全第一，物料的安全管理危險因素要根據物料的本身性質可以確定為以下幾點。狀態：對于固體穩定物料可以進行合理的疊放，液態物料則不可以進行疊放；易燃易爆：此類物料必須單獨存儲，同時控制存儲數量和密度，適量降低存儲密度，注意不與禁忌物同庫存儲，注意建構筑物的泄爆，從而確保安全；有：存儲時必須遠離廠前區，取用時必須做到雙人管理，帳、卡、物一致，確保使用安全；腐蝕品：包裝是否符合存儲條件，取用時防護用具必須佩帶整齊。除此外，整個存儲區需配備專業安全人員管理，備齊消防設施，做好日常巡查，為此才能做好物料安全存儲。根據《國家安全監管總局關于公布<首批重點監管的危險化學品名錄>的通知》（安監總管三〔2011〕95號）、《國家安全監管總局關于公布第二批重點監管危險化學品名錄的通知》（安監總管三〔2013〕12號）辨識危險化學品，并按照“通知”中的要求，對重點監管的危險化學品進行辨識，采取相應的安全措施和設施。

2.3化工工藝設計中用電安全的危險因素識別

用電安全是化工工藝設計中必須考慮的問題，用電安全的危險因素主要有用電設備、電源開關和輸電線路三方面。用電設備：配備的設備要符合國家規定的生產使用標準，保證設備的防靜電、防水等性能正常；電源開關：電源開關選擇疏通性能好，符合安全要求，不會產生電火花等危險；輸電線路：工業用電的線路必須符合國家規定，確保線路不會過載過熱，及時檢查線路老化等。同時，需確保在爆炸危險區域內（氣體或粉塵）的用電設備，根據爆炸危險介質的情況，選用符合的防爆電機或防爆電器。

2.4化工工藝設計中管道及輸送設施的危險因素識別

化工工藝設計中物料的主要運送方式為管道運輸；管道運輸過程中的危險因素有：管道材質無法滿足物料的腐蝕要求、管道壁厚無法滿足物料的輸送壓力、管道尺寸無法滿足物料的流量要求、高溫或低溫管道的柔性設計、管道的振動或脈動、蒸汽管道的水錘現象等。所有的輸送設施必須配備專業技術人員進行巡檢，確保生產現場的輸送設施運轉正常。壓力管道必須滿足國家規范，并按照要求進行報備報檢報驗、定期維護等工作。

2.5化工工藝設計中反應發生裝置的危險因素識別

化工工藝設計中反應發生裝置是核心設施，反應發生裝置的危險程度也最高，因為化學反應伴隨著能量的吸收和放出，這對反應發生裝置也是一種考驗，反應發生裝置的危險因素識別包括：反應器所能承受的最大壓力、溫度；反應器的耐腐蝕性；反應器的供熱或冷卻能力；反應器的溫度、壓力、液位等的監控設施；反應中催化劑添加過程的監控與急停；反應中止劑的緊急添加等。這些都是識別反應發生裝置的一些危險因素，所以為了化工工藝的順利進行必須確保反應發生裝置的安全。

3化工工藝設計中安全管理危險的控制

傳統的化工工藝設計中對安全管理的控制主要體現在化工生產環節的安全控制、化工生產中對危險因素的監管控制和化工生產安全觀念。但是，隨著科技的發展，傳統的化工工藝設計中對安全管理的控制也要發生重大改變。網絡信息和新聞媒體的高速發展，使得工廠的整體實力變得透明化；多媒體講解和推演系統的運用讓化工生產中的安全意識深入人心；電子監控和報警裝置的運用，讓化工生產中的危險因素更容易被發現；綜合以上三點可以看出，新背景下的化工工藝設計中對安全管理的控制主要在化工生產環節。化工生產環節的最核心的部分是化學反應部分，根據化學反應時能量的變化，可分為吸熱和放熱兩種反應類型；根據化學反應的速度，可以分為慢速反應和快速反應；還有的反應會產生大量氣體。所以在化學反應進行時對其反應速率進行控制就成為控制反應安全的關鍵，控制住反應速率就能控制住放熱速率，控制住反應速率也就能控制住放氣速率，進而就能控制住反應發生裝置內的溫度和壓力，這樣就能防止反應器因高溫高壓產生物理爆炸。目前在化工生產環節的安全控制也有了很多新型的技術和替代手段，最常用的新技術包含：離子分離技術、催化劑技術、提純技術和精準復配技術等。氣體離子拆分為精細化學合成帶來非常大的助力，例如：在精細化學的有機合成中進行硝基還原時需要高純度的氫氣，之前的工藝就是通過分離提純尾氣、再進行壓縮，這種方式得到的氫氣純度不高且非常危險，而氣體離子拆分技術通過對甲烷氣體進行拆分得到高純度氫氣，既能提高產品純度又能保障相對的生產安全。在使用催化劑的生產過程中，要時刻注意反應速率不可失控，要有隨時切斷催化劑進料的安全措施，并保證反應中止劑可以隨時進入反應系統。提純技術的應用，要時刻關注其工藝安全性，尤其是針對提純后目標產品的燃爆性、毒腐性等因素，配備必要的安全措施和設施，保證提純工藝的安全可靠性，尤為重要。復配工藝的發展，也提高了原始工藝的本質安全，同時減少了投入，為工業化生產帶來良好的推動作用。

4結束語

從當今化工工業整體發展形勢看來，化工生產綠色化、安全化，逐步成為化工行業的一種發展趨勢，化工工藝設計不能僅限于應用化工原理等單一的理論基礎作為指導，同時需要吸納生物技術和催化技術等其他先進實用的技術。設計者也要注重自身能力的提升，提高職業素養，開闊自己的眼界，多學習相關技術的優點，思路開闊頭腦靈活地看待問題。總之，設計者要通過在工藝設計中安全管理危險的識別及其控制的不斷完善和改進，達到化工生產過程中綠色安全的目的。

參考文獻

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[2]高子龍.淺談化工工藝設計中安全管理危險的識別及其控制[J].當代化工研究，2016（9）：92-93.

作者：張杰 單位：東陽工程（上海）有限公司