试论化工设计安全的识别及控制

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关于化工工艺设计

只有完全掌握化工生产的生产原则及规范，才能将其灵活应用到工艺设计及细节设计中，设计出既安全高效经济又符合相关操作规范，不违背生产的工艺流程。化工工艺设计首先要保证生产的安全性。因此在设计前首先要熟悉生产原料及生产设备并对生产中存在的不安全因素进行识别。其次，确定该工艺的生产危险等级，并确定其相应的防火间距和防爆等级，在设计中应注意这些要素，以便设计出对号入座、一一对应的化工工艺设计。只有这样的流程设计才能保证生产有序、稳定、安全、持续地进行。

危险识别与控制

化工生产中存在着多种多样的危险隐患，这些隐患也是导致安全事故的主要因素。不安全因素在得不到有效监控时往往容易爆发安全事故。因此，为了保证化工生产的安全，有效识别危险隐患和采取相应应急措施尤为重要。对项目生产工艺的流程、配套设施的生产过程、使用的原料和生产的成品、生产设备和操作条件进行剖析，寻找不安全因素存在的种类、方式、位置，通过判断危险等级确定合理的预防或消除危险性的举措，使得化工生产装备、原料的安全性得以提高的过程被称之为危险识别与控制。通过在设计时考虑相应的安全防护措施，在工艺上注意避免采用一些危险物质，能够预防操作人员使用带有隐患的生产模式。第一，危险识别之物料的识别与控制通过判定原料的物理性质和化学性质、毒性、反应活性、稳定性、爆炸及燃烧特性以及健康危害等方面辨别物料的危险性。第二，危险识别之反应装置的选择与控制成品都是通过一系列化学反应得到的。化工生产就是通过让原料在一定条件下发生所需要的化学反应，从而得到工业成品。然而，工业上的化学反应往往伴随着危险的发生。因此，首先分析所需化学反应会发生哪些副反应，会有何种危险因素，如何控制反应条件以及反应的特点，才能在化工生产设计时选择合适的反应器和搅拌器。特别要注意的是，反应器的形状往往和反应特点紧密相连。另一个繁复且重要的问题是反应器控制方案设计。化学反应有很多种类型，每一种类型通过变换反应条件往往又会得到不同的结果。因此，其潜在的危险因素也较多。例如，当反应速度快，释放热量多，然而反应器的稳定操作区域不足时，如何设计控制；当需要随时控制反应发生，随时控制反应停止，如何设计安全合理的方案等等。这些设计都需要了解物质的热效应数据、反应或者分解速度等等。反应失控常常发生在化学反应条件发生急剧变化的时候，例如，环境突然变冷，加热过量、搅拌器发生故障、催化剂中毒、原料加入次序有误、传热介质漏入容器中等等。在化工工艺设计中，应当注意保持反应环境持续稳定，例如严格控制反应温度等。对于反应器来说，应当选择有足够强度且密闭性好的设备，防止爆裂和介质泄露。一般情况下，可安装安全压力释放装置在反应器上来保证容器不会产生塑性变形而酿成恶性事故。第三，危险识别之工艺流程的选择同一种反应可以通过不同的工艺流程来实现，如何选择最合理的工艺路线应该从哪条工艺流程可以减小甚至消除危险物质入手。第四，危险识别之运输管道与阀门的选择易燃易爆、高腐蚀和高毒性往往是化工原料所具有的特点，运输管道以及阀门容易受到腐蚀。阀门常常用来调节介质流量或者压力系统的压力。因此，除了选择耐腐蚀材料、稳定性高的材料外，还应注意选择阀门的材料应具有耐高压的特性。第五，危险识别之电气设计的全面控制电气设备、电气线路设计需要符合化工工艺相关要求。如果设计不当容易引起恶性爆炸事故。在设计时应判断化工生产环境是否属于爆炸和火灾危险环境，同时，根据判断应当设计出相应的安全防范措施。

优秀的化工工艺设计是保障安全生产的前提。在设计时，除了应该严格执行相关标准法规外，了解化工反应以及物理特性外，还应掌握安全危险识别与控制，加强流程设计之中的安全性，预防安全事故的发生，真正实现安全生产。

本文作者：杜维君孙迎春任欢工作单位：昊华工程有限公司