化工工艺设计安全风险识别及控制

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摘要：在分析化工工艺设计流程及产生工艺风险因素的基础上，提出了化工工艺设计中安全风险识别及控制的必要性和对策建议，对提升化工项目生产安全水平具有积极的现实意义。

关键词：安全风险识别；安全风险控制；化工工艺

据统计，2018年我国共发生化工事故176起，死亡223人。从地区分布来看，事故总量位居前列的省份有山东、江苏、辽宁等化学工业发展较为发达的省份。从时间分布来看，以往主要集中在夏季及岁末年初，2018年事故发生起数较为平均，未有集中多发时间段。这就要求做好化工工艺设计安全风险识别，提前做好安全防范预案，将安全隐患消除在萌芽状态。

1化工工艺设计

从图1可知，化工工艺设计是指原材料经化学反应，最终转变为化工产品的过程。其中，首要环节是原材料处理。即，将化工原料进行净化、提浓、混合、乳化、粉碎等处理后使原料质量满足相应标准。其次是化学反应环节。即原材料经预处理后，使其在相应的压力、温度条件下完成化学反应的过程，这一过程包括化学反应转化率和收率。再次是产品精制环节。在这一环节，主要利用化学反应实现混合物的分离，并去掉其中的杂质，以及没有利用价值的废弃物。产品精制的工艺主要包括萃取、提纯等，实现产品净化，获得符合相关规定或标准的产品。化工工艺设计包括概念设计、中试设计、基础设计、初步设计和施工图设计等。其中，概念设计多为试前进行，概念设计的任务主要是检查生产路线及工艺条件是否合理。中试设计的任务则主要是检验小试所确定的工艺路线及条件，以及试制产品考核使用性能，为实际生产时获得相应数据提供便利。基础设计的任务则是技术开发阶段的最终研究成果，主要为后期实际生产时提供装置建设所需的技术要点。初步设计作为精细化工艺设计的第一环节，其初步设计的最终成果包括设计任务书、总概算书等。施工图设计，主要任务是依据化工项目的审批意见、建筑与非标准设备制作的相关要求，把初步设计所确定的相关设计原则、方案以文字、图样等方式把化工工艺及设备不同部分布置进行具体化[1-2]。

2产生化工工艺危险的原因分析

2.1物料管理不当。从化工工艺设计的概念来看，原料构成了工艺实现的初始环节，也是化工工艺的重要组成部分。化工原料的属性特殊，管理不当极易造成原料性质、属性的改变，从而在后期的工艺生产环节诱发各种危险。化工物料管理不当主要表现有：物料运输未按照物料性质及特点选择相应的运输方式，执行存储相关的安全标准，化工原料存储条件不符合安全规定，分解或释放出有毒有害物质，造成安全事故等。2.2工艺设计不合理。化工工艺设计需要综合考虑原材料、生产工艺、反应容器、设备、安全保障等多个方面因素，工艺设计是否科学，会直接影响到整个化工工艺生产是否安全。工艺设计不合理的现实表现主要有：未对工艺进行对比选择；未经有资质设计单位设计，简单复制过往类似工艺设计，未充分、全面辨识工艺可能存在的安全风险，将不合理的化工工艺设计应用到实际生产中，诱发各种安全风险事故。2.3反应器选择失当。化学反应作为化工工艺设计的重要参考因素，其反应效果如何会直接决定着工艺生产的成或败，因此，未能合理选择最佳的反应器，将难以有效保证工艺中化学反应达到预期效果。尤其是没有结合化工原料的性质及属性，以及反应器自身的特点，导致没有根据实际情况选择不同物质反应器，诱发安全事故。

3化工工艺设计危险识别及控制必要性

化工工艺设计危险识别及控制，是指针对化工项目生产工艺的各个环节、过程及配套设施中生产、使用及生产出物质、设备及操作环境的深入分析，针对分析的结果准确预判出工艺生产各个环节的风险点，并根据分析出的风险点进行详细的调查处理，选择合适的方法将风险排除。化工行业生产具有其特殊性，其中有毒性、腐蚀性和易燃易爆性是其典型特征。在化工生产过程中常常会面临着高压、高温等特殊环境，这也增加了化工生产的风险性。这就需要从化工生产的最初设计环节开始，对后期各个环节中可能存在的风险因素进行充分的分析、研判和考量，做到防患于未然，将危险隐患排除。化工生产工艺设计作为化工安全生产的基础和关键，应按照不同化工行业的安全标准和要求，做好各个环节的设计，确保工艺设计符合安全标准，实现经济效益与社会效益双赢。

4化工工艺设计风险识别及控制对策建议

针对化工工艺设计的环节及特点，其风险主要产生于物料、工艺路线、反应装置、管道及相关的安全防护装置等，重点要做好这些环节的风险识别，并提供具体的对策措施，确保化工项目生产过程的安全、零事故。4.1物料。化工生产中原料使用种类多，且不同原料在化工生产过程中发生快速变化，原材料在原料—材料—半成品—中间产品—副产品—成品等环节中发生不同演变，在不同的演变流程中，原材料会改变其物理性状和化学性状，物料保管、处置不当，极易造成安全事故。因此，在识别出不同物料可能在某个生产环节中发生风险时，应提前做好应急准备。即，全面掌握原料属性特点，根据其稳定性、化学反应活性、燃烧特性、毒性、爆炸特性、腐蚀性等，提供相应的处置措施[3]。4.2工艺。化工生产工艺的不同，原料在各个环节所产生的化学、物理反应也有着较大差异。因此，除了选择安全系数高的原料外，要高度重视化工工艺的选择，结合原料的理化特点，尤其是发生化学反应过程中的副产品是否存在毒性或腐蚀性等，对其作出相应的处理。尽量减少生产环节原料的存储量，最大限度地提高原料利用效率，减少化工生产过程中对生态环境的破坏。4.3装置。在化工生产过程中，原料在不同变化过程都会在反应装置中完成。多数产品是通过化学反应获得，反应装置也是各种风险因素聚集地。因此，控制好化学反应的发生及过程中尤为重要。一方面，要结合工艺设计，在初始环节对化学工艺链中可能诱发安全事故及风险点进行调查分析，据此选择更加合适的反应器，以供化工生产所用，降低化工生产的风险[4]。4.4管道。化工生产过程中各种工艺链的连接主要以管道方式实现，其中易燃易爆易腐蚀、有害物质借助管道实现物料输送，也极易在输送过程中发生安全风险事故。因此，需要将管道进行封闭处理，防止有毒有害物质外泄。要做好化工工艺生产过程中管道设计工作，尤其是要结合原料及生产工艺，推测出可能发生泄漏的可能环节处，重点需要从管道连接、管道材料选取、管道受力分析等方面，防止发生泄漏安全事件。此外，还要根据管道实际，控制流经管道中的腐蚀介质最大流速（表1）。尤其是化工项目投产生产前，要认真地对管道控制阀门材质进行检查，以及管道的密闭性进行检测，合理布设管道，防止因布设不合理，如震动等外力因素导致流经管道的有毒有害物质外泄事故。4.5防护。随着安全意识的增强，在化工生产过程中人们越来越重视安全防护工作，提前辨识风险，以及配备必要的安全防护措施，如灭火器、防护服等。在选择灭火器型号、数量时应结合化工生产的规模及原料特性进行选择。在一些生产工艺危险系数较高、使用低闪电溶剂的环节，要求生产作业人员统一着防护服（酸碱、静电）。高危生产及岗位尽量选择自动化生产技术，确保安全。

参考文献:

[1]李列.化工工艺设计中安全危险的识别与控制[J]化工设计通讯，2016，3：89+103.

[2]姜海超.化工安全设计中应对危险因素的措施[J]化工设计通讯，2019，8：189-190.

[3]盛桥.化工工艺安全设计中的危险因素以及解除途径探索[J]化工管理，2017，15：94.

[4]蔡志钢.化工工艺设计中安全管理危险的识别与控制[J]丝路视野，2018，12：169.

作者:郑霁 单位:湖北固润科技股份有限公司