化工工藝設計安全風險識別及控制

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摘要：在分析化工工藝設計流程及產生工藝風險因素的基礎上，提出了化工工藝設計中安全風險識別及控制的必要性和對策建議，對提升化工項目生產安全水平具有積極的現實意義。

關鍵詞：安全風險識別；安全風險控制；化工工藝

據統計，2018年我國共發生化工事故176起，死亡223人。從地區分布來看，事故總量位居前列的省份有山東、江蘇、遼寧等化學工業發展較為發達的省份。從時間分布來看，以往主要集中在夏季及歲末年初，2018年事故發生起數較為平均，未有集中多發時間段。這就要求做好化工工藝設計安全風險識別，提前做好安全防范預案，將安全隱患消除在萌芽狀態。

1化工工藝設計

從圖1可知，化工工藝設計是指原材料經化學反應，最終轉變為化工產品的過程。其中，首要環節是原材料處理。即，將化工原料進行凈化、提濃、混合、乳化、粉碎等處理后使原料質量滿足相應標準。其次是化學反應環節。即原材料經預處理后，使其在相應的壓力、溫度條件下完成化學反應的過程，這一過程包括化學反應轉化率和收率。再次是產品精制環節。在這一環節，主要利用化學反應實現混合物的分離，并去掉其中的雜質，以及沒有利用價值的廢棄物。產品精制的工藝主要包括萃取、提純等，實現產品凈化，獲得符合相關規定或標準的產品。化工工藝設計包括概念設計、中試設計、基礎設計、初步設計和施工圖設計等。其中，概念設計多為試前進行，概念設計的任務主要是檢查生產路線及工藝條件是否合理。中試設計的任務則主要是檢驗小試所確定的工藝路線及條件，以及試制產品考核使用性能，為實際生產時獲得相應數據提供便利。基礎設計的任務則是技術開發階段的最終研究成果，主要為后期實際生產時提供裝置建設所需的技術要點。初步設計作為精細化工藝設計的第一環節，其初步設計的最終成果包括設計任務書、總概算書等。施工圖設計，主要任務是依據化工項目的審批意見、建筑與非標準設備制作的相關要求，把初步設計所確定的相關設計原則、方案以文字、圖樣等方式把化工工藝及設備不同部分布置進行具體化[1-2]。

2產生化工工藝危險的原因分析

2.1物料管理不當。從化工工藝設計的概念來看，原料構成了工藝實現的初始環節，也是化工工藝的重要組成部分。化工原料的屬性特殊，管理不當極易造成原料性質、屬性的改變，從而在后期的工藝生產環節誘發各種危險。化工物料管理不當主要表現有：物料運輸未按照物料性質及特點選擇相應的運輸方式，執行存儲相關的安全標準，化工原料存儲條件不符合安全規定，分解或釋放出有毒有害物質，造成安全事故等。2.2工藝設計不合理。化工工藝設計需要綜合考慮原材料、生產工藝、反應容器、設備、安全保障等多個方面因素，工藝設計是否科學，會直接影響到整個化工工藝生產是否安全。工藝設計不合理的現實表現主要有：未對工藝進行對比選擇；未經有資質設計單位設計，簡單復制過往類似工藝設計，未充分、全面辨識工藝可能存在的安全風險，將不合理的化工工藝設計應用到實際生產中，誘發各種安全風險事故。2.3反應器選擇失當。化學反應作為化工工藝設計的重要參考因素，其反應效果如何會直接決定著工藝生產的成或敗，因此，未能合理選擇最佳的反應器，將難以有效保證工藝中化學反應達到預期效果。尤其是沒有結合化工原料的性質及屬性，以及反應器自身的特點，導致沒有根據實際情況選擇不同物質反應器，誘發安全事故。

3化工工藝設計危險識別及控制必要性

化工工藝設計危險識別及控制，是指針對化工項目生產工藝的各個環節、過程及配套設施中生產、使用及生產出物質、設備及操作環境的深入分析，針對分析的結果準確預判出工藝生產各個環節的風險點，并根據分析出的風險點進行詳細的調查處理，選擇合適的方法將風險排除。化工行業生產具有其特殊性，其中有毒性、腐蝕性和易燃易爆性是其典型特征。在化工生產過程中常常會面臨著高壓、高溫等特殊環境，這也增加了化工生產的風險性。這就需要從化工生產的最初設計環節開始，對后期各個環節中可能存在的風險因素進行充分的分析、研判和考量，做到防患于未然，將危險隱患排除。化工生產工藝設計作為化工安全生產的基礎和關鍵，應按照不同化工行業的安全標準和要求，做好各個環節的設計，確保工藝設計符合安全標準，實現經濟效益與社會效益雙贏。

4化工工藝設計風險識別及控制對策建議

針對化工工藝設計的環節及特點，其風險主要產生于物料、工藝路線、反應裝置、管道及相關的安全防護裝置等，重點要做好這些環節的風險識別，并提供具體的對策措施，確保化工項目生產過程的安全、零事故。4.1物料。化工生產中原料使用種類多，且不同原料在化工生產過程中發生快速變化，原材料在原料—材料—半成品—中間產品—副產品—成品等環節中發生不同演變，在不同的演變流程中，原材料會改變其物理性狀和化學性狀，物料保管、處置不當，極易造成安全事故。因此，在識別出不同物料可能在某個生產環節中發生風險時，應提前做好應急準備。即，全面掌握原料屬性特點，根據其穩定性、化學反應活性、燃燒特性、毒性、爆炸特性、腐蝕性等，提供相應的處置措施[3]。4.2工藝。化工生產工藝的不同，原料在各個環節所產生的化學、物理反應也有著較大差異。因此，除了選擇安全系數高的原料外，要高度重視化工工藝的選擇，結合原料的理化特點，尤其是發生化學反應過程中的副產品是否存在毒性或腐蝕性等，對其作出相應的處理。盡量減少生產環節原料的存儲量，最大限度地提高原料利用效率，減少化工生產過程中對生態環境的破壞。4.3裝置。在化工生產過程中，原料在不同變化過程都會在反應裝置中完成。多數產品是通過化學反應獲得，反應裝置也是各種風險因素聚集地。因此，控制好化學反應的發生及過程中尤為重要。一方面，要結合工藝設計，在初始環節對化學工藝鏈中可能誘發安全事故及風險點進行調查分析，據此選擇更加合適的反應器，以供化工生產所用，降低化工生產的風險[4]。4.4管道。化工生產過程中各種工藝鏈的連接主要以管道方式實現，其中易燃易爆易腐蝕、有害物質借助管道實現物料輸送，也極易在輸送過程中發生安全風險事故。因此，需要將管道進行封閉處理，防止有毒有害物質外泄。要做好化工工藝生產過程中管道設計工作，尤其是要結合原料及生產工藝，推測出可能發生泄漏的可能環節處，重點需要從管道連接、管道材料選取、管道受力分析等方面，防止發生泄漏安全事件。此外，還要根據管道實際，控制流經管道中的腐蝕介質最大流速（表1）。尤其是化工項目投產生產前，要認真地對管道控制閥門材質進行檢查，以及管道的密閉性進行檢測，合理布設管道，防止因布設不合理，如震動等外力因素導致流經管道的有毒有害物質外泄事故。4.5防護。隨著安全意識的增強，在化工生產過程中人們越來越重視安全防護工作，提前辨識風險，以及配備必要的安全防護措施，如滅火器、防護服等。在選擇滅火器型號、數量時應結合化工生產的規模及原料特性進行選擇。在一些生產工藝危險系數較高、使用低閃電溶劑的環節，要求生產作業人員統一著防護服（酸堿、靜電）。高危生產及崗位盡量選擇自動化生產技術，確保安全。

參考文獻:

[1]李列.化工工藝設計中安全危險的識別與控制[J]化工設計通訊，2016，3：89+103.

[2]姜海超.化工安全設計中應對危險因素的措施[J]化工設計通訊，2019，8：189-190.

[3]盛橋.化工工藝安全設計中的危險因素以及解除途徑探索[J]化工管理，2017，15：94.

[4]蔡志鋼.化工工藝設計中安全管理危險的識別與控制[J]絲路視野，2018，12：169.

作者:鄭霽 單位:湖北固潤科技股份有限公司