化工工藝安全設(shè)計中的危險因素及防范措施

發(fā)布時間：

2023-06-10 16:08

近年來，我國化工行業(yè)迅速發(fā)展，已經(jīng)成為了我國經(jīng)濟的重要支柱，為增強我國綜合實力做出了重要貢獻，也促進了人民群眾生活水平的提升，是我國發(fā)展的重要力量。化工生產(chǎn)中存在著多種風(fēng)險因素，許多化工原料本身具有毒性，或者易燃易爆的特性，必須要妥善管理，所用設(shè)備也容易受到化學(xué)反應(yīng)的影響出現(xiàn)故障，如不能及時解決也容易引發(fā)事故，造成經(jīng)濟損失和人員傷亡。因此，企業(yè)必須加強化工工藝安全設(shè)計，加強對危險因素的控制防范。

1 化工工藝安全設(shè)計概念及識別危險因素的重要意義

對化工工藝進行安全設(shè)計，須立足于確保系統(tǒng)安全，同時對護壁原料具備的物理和化學(xué)性質(zhì)，危險級別以及庫存量進行綜合考量，對理化反應(yīng)期間，特定化工原料最終生成化工產(chǎn)品進行技術(shù)實現(xiàn)途徑設(shè)計。而且，還要結(jié)合管道技術(shù)、安全儀表以及發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的設(shè)施等要素，進一步優(yōu)化完善化工產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)途徑。化工行業(yè)是一種工程量巨大的建設(shè)項目，大體量大生產(chǎn)規(guī)模，潛在或明顯的安全風(fēng)險非常多，危險等級較高，一旦出現(xiàn)安全事故，帶來的生命財產(chǎn)損失難以估量。因此。要求所有進行安全設(shè)計的相關(guān)人員既要保證化工企業(yè)正常生產(chǎn)，還要對化工原料進行性質(zhì)分析，尤其是高?；瘜W(xué)品，一定要嚴(yán)加控制，對化工生產(chǎn)期間容易導(dǎo)致安全風(fēng)險的原料。半成品，催化劑，成品以及輔料等進行細(xì)致周到的安全測試，結(jié)合它們具備的危險等級采取針對性的火災(zāi)或爆炸風(fēng)險防護，加強安全管理，把化工生產(chǎn)工藝的風(fēng)險因素降低到最低限度，保證化工企業(yè)安全生產(chǎn)，避免引發(fā)環(huán)境和社會危害確保化工生產(chǎn)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

2 化工工藝安全設(shè)計特點

化工行業(yè)生產(chǎn)期間，化工工藝通常需要結(jié)合化學(xué)反應(yīng)過程，結(jié)合它們類型各異的反應(yīng)條件，促使特定的化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生設(shè)定的化學(xué)反應(yīng)，最終得到所需化學(xué)產(chǎn)品。化工工藝涵蓋3 個工藝流程階段：第一，設(shè)計人員通過科學(xué)合理的方式方法開始第一步處理轉(zhuǎn)化化工原料。原料歷經(jīng)加工以及純凈化等工藝流程，期間需要消耗一定時長；第二，原料進入適用的專業(yè)設(shè)備開始發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，期間可能因相關(guān)介質(zhì)被加熱，或者自身出現(xiàn)放熱，一旦控制失誤就會誘發(fā)高壓，處理不及就會爆炸；第三，原料完成化學(xué)反應(yīng)生成化工產(chǎn)品，由技術(shù)人員實施進一步加工處理。化工企業(yè)的實力參差不齊，一些技術(shù)和設(shè)備相對后進的企業(yè)實力不濟，沒有搜集到足夠全面完整的數(shù)據(jù)資料，無法為化工工藝進行安全設(shè)計的人員提供有力參考，最終成型的設(shè)計方案必定漏洞百出。

3 化工工藝的分類設(shè)計

①方案設(shè)計。虛構(gòu)設(shè)計與概念設(shè)計互為別稱，它首先假定企業(yè)化工生產(chǎn)具備的大型機械，方案設(shè)計要在中試開始之前完成，目的是為了對生產(chǎn)路線的合理性以及工藝條件的標(biāo)準(zhǔn)化程度進行檢測，為后續(xù)小試的規(guī)模及目的提供決策依據(jù)。 ②中試設(shè)計。這個階段的檢測內(nèi)容，就是對為中試量身定做的工藝條件及路線進行檢測，期間檢測系統(tǒng)保持間斷運行，由此測評設(shè)計的預(yù)期產(chǎn)品具備怎樣的應(yīng)用性能，為工程設(shè)計提供備選方案。再通過對所得數(shù)據(jù)及工藝路線進行校準(zhǔn)與建模，評價放大產(chǎn)生的響應(yīng)，對工藝流程中積累的雜質(zhì)給工藝設(shè)計和化工產(chǎn)品帶來的最終影響進行檢測。需要注意的是，上述內(nèi)容支持局部及整體檢測，可以展開極盡詳盡的研究分析。 ③初步設(shè)計。這是化工工藝精煉設(shè)計的初步階段，最終結(jié)果就是對工藝設(shè)計進行整體預(yù)算，明確初步設(shè)計的具體執(zhí)行規(guī)范。結(jié)合工程選址以及基礎(chǔ)設(shè)計給出的任務(wù)書，可以著手實施技術(shù)和經(jīng)濟層面的總體研究與預(yù)算后確定設(shè)計方案，對設(shè)計結(jié)果的要求是保證工程旋轉(zhuǎn)計算、審核、招標(biāo)以及選購生產(chǎn)材料及設(shè)備的所有需要，同時提供工程建設(shè)所需的投資參考。 ④施工圖設(shè)計。初步設(shè)計提交審核，上級部門會給出相關(guān)意見，設(shè)計人員可參考這些意見，明確設(shè)計工作原則及初步設(shè)計方案并設(shè)置成施工圖設(shè)計，結(jié)合工程生產(chǎn)及非標(biāo)設(shè)備具體需要，施工圖設(shè)計依據(jù)每項設(shè)計組分的相關(guān)比例設(shè)置圖紙及文字標(biāo)注，開始落實施工規(guī)劃，明確規(guī)劃目標(biāo)，對方案進行優(yōu)化完善，再著手初步設(shè)計。

4 化工工藝設(shè)計中須注意的安全危險

4.1 選擇化工原料控制問題

沒有化工原料，就無法生產(chǎn)出所需化工產(chǎn)品，化工生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié)就是選擇化工原料。化工工藝設(shè)計需要對原料進行全面的性能了解，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱以及相關(guān)原理更要了解清楚。而且，類型不同的化工原料，運輸及儲存期間所需的環(huán)境及管理條件都非常嚴(yán)苛，需要針對性地進行綜合及分類設(shè)計，一旦混合放置，勢必釀成慘烈事故。

4.2 設(shè)備選型的安全問題

化工工藝設(shè)計方案涉及到化工設(shè)備及相關(guān)管道時，須綜合考量其填入的原料類型特點、工作期間的壓力及溫度，以及工藝流程需要，依據(jù)材料特性對設(shè)備類型進行針對性選擇。設(shè)備應(yīng)用期間不可避免地會出現(xiàn)蠕變、磨損以及疲勞，都會導(dǎo)致設(shè)備適使用壽命縮短，合理的設(shè)備選型是防范上述因素及相關(guān)危險事故的有效手段。第一，化工企業(yè)生產(chǎn)通常偏重于追求生產(chǎn)效率，一旦設(shè)備進入工藝流程，即開始長期超負(fù)荷運行，無疑加大了設(shè)備危險事故的發(fā)生概率；第二，設(shè)備運行期間企業(yè)忽視金屬材料的必要檢測，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)缺陷很難察覺；第三，疲勞狀態(tài)下的設(shè)備更容易受到腐蝕或損毀。

4.3 化工工藝設(shè)計缺乏完整基礎(chǔ)資料

通?；て髽I(yè)開展新的工藝包研發(fā)，須依據(jù)足夠的基礎(chǔ)資料或者按照研發(fā)機構(gòu)提供的原料完成配制，如果研發(fā)準(zhǔn)備階段沒有進行必要的數(shù)據(jù)完全或測試，資料的完整性則達不到保證工藝安全穩(wěn)定運行的要求。化工產(chǎn)品多種多樣，涉及到的設(shè)備類型即規(guī)格型號復(fù)雜多變，選擇非標(biāo)設(shè)備及定型設(shè)施時，要求相關(guān)設(shè)施必須具備超高性能，如果化工設(shè)備及工藝細(xì)節(jié)與實際需要不符，基礎(chǔ)資料不完善就會引發(fā)安全事故。

4.4 設(shè)計選擇工藝路線

設(shè)計化工工藝期間，即使是一個產(chǎn)品，也會具有差異性的工藝方法和生產(chǎn)路線，設(shè)計人員選擇時還須遵循安全風(fēng)險及環(huán)境危害最小的工藝為最佳路線的原則。生產(chǎn)環(huán)節(jié)在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，須添加適用催化劑使反應(yīng)強度適度降低，對化學(xué)反應(yīng)進行動力學(xué)分析并掌握相關(guān)數(shù)據(jù)，對分析爆炸風(fēng)險很有幫助。對化學(xué)反應(yīng)過程的潛在副反應(yīng)風(fēng)險進行評估，對包括原料、催化劑以及輔料等在內(nèi)的材料進行全面分析，做好混合反應(yīng)的準(zhǔn)備工作并詳細(xì)記錄。同時，還要監(jiān)測工藝條件不同情況時的化學(xué)反應(yīng)差異，監(jiān)測內(nèi)容涵蓋反應(yīng)溫度與壓力及開工和停工變化，同時記錄每個反應(yīng)罐的壓力波動數(shù)據(jù)，化工工藝設(shè)計力求面面俱到，確保安全合理設(shè)計。

5 化工工藝安全設(shè)計危險因素控制策略

5.1 優(yōu)化化工工藝安全設(shè)計方案

化工工藝開展安全設(shè)計，需要進行全面細(xì)致的研究分析，要通過構(gòu)建理化變化的原理基礎(chǔ)，結(jié)合化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程的具體狀況，設(shè)計期間嚴(yán)格控制化工生產(chǎn)方案。要依據(jù)化工生產(chǎn)的工藝規(guī)范和實際需要。高質(zhì)量設(shè)計化工安全生產(chǎn)工藝，結(jié)合動態(tài)變化對設(shè)計方案中的內(nèi)容、工藝安全以及執(zhí)行流程進行優(yōu)化調(diào)整，全面促進化工工藝設(shè)計達到安全生產(chǎn)要求。通過研究分析化工安全生產(chǎn)工藝的整體設(shè)計和發(fā)展態(tài)勢，化工企業(yè)的正常生產(chǎn)還須在統(tǒng)籌兼顧安全生產(chǎn)工藝設(shè)計和生產(chǎn)方案的基礎(chǔ)上，加強安全管理力度，從企業(yè)實際出發(fā)，優(yōu)化提升化工工藝開展安全設(shè)計的質(zhì)量和水平。舉例來說， 2， 3- 二氯 - 硝基苯是化工生產(chǎn)的重要原料，是易燃易爆物品，處于高溫環(huán)境即立即分解，產(chǎn)生的氣體毒害性很強。同時，這種化工原料遇到強氧化劑極易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，直接危害到現(xiàn)場作業(yè)人員的生命安全和身體健康。這就要求設(shè)計人員全面優(yōu)化安全生產(chǎn)工藝設(shè)計方案，針對類似高危原料須嚴(yán)格控制反應(yīng)條件。比如，考量氮封溫度和壓力的必要性，可以起到控制安全風(fēng)險的作用。要切實優(yōu)化完善化工工藝安全設(shè)計，必須引進先進的信息技術(shù)，把關(guān)于化工產(chǎn)品、原料以及設(shè)備等方面的信息搜羅殆盡，全部輸入信息系統(tǒng)，對包括原料特性、安全風(fēng)險以及儲存管理等在內(nèi)的內(nèi)容進行全面分析，切實提升設(shè)計方案的實效性。舉例來說，化工原料形態(tài)各異，儲存和投料等方式也千差萬別，晶料與粉料屬于固態(tài)，它們和液態(tài)原料存在很大黏度差異，而原料的易燃易爆特性也是選擇投料方式的關(guān)鍵依據(jù)。設(shè)計化工生產(chǎn)的安全工藝，還須綜合考量原料發(fā)生反應(yīng)的作用原理和安全管理條件，舉例來說，化學(xué)反應(yīng)屬于吸熱還是放熱，反應(yīng)需要的溫度和壓力條件，放熱過程的速度等，直接決定投料方式的選定，需要在一次性全投，還是部分定速連續(xù)投以及部分一次性全投之間合理選定。

對化工工藝安全設(shè)計進行優(yōu)化完善，須重點關(guān)注安全性要求，作業(yè)人員的生產(chǎn)操作必須保證規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，須在原料儲存管理、投入生產(chǎn)以及化學(xué)反應(yīng)期間加強管理的綜合力度，減少安全危害。同時，無論如何地進行安全設(shè)計，始終不能百分之百地消滅安全風(fēng)險，設(shè)計人員還須從設(shè)計路徑方面加強配置的合理性。如卸料釜及高位槽添加與否，管道設(shè)計需要怎樣的高低差和走向，以及具體管徑等，都要設(shè)計人員綜合考量。一旦結(jié)束路徑設(shè)計，還須全面檢測設(shè)計方案的安全性，通過安全試驗和檢測消除設(shè)計方案的安全缺陷。化工工藝安全設(shè)計還須重點關(guān)注必須的安全設(shè)施，這是防范安全事故、降低事故危害的必備設(shè)施，須結(jié)合安全生產(chǎn)和防護的實際需要，提升安全設(shè)施設(shè)計質(zhì)量，促進安全生產(chǎn)。

5.2 優(yōu)化控制設(shè)備選型

化工工藝的安全設(shè)計方案出來以后，要確保嚴(yán)格貫徹落實，其中專業(yè)適用的設(shè)備選型，是安全生產(chǎn)的最大保障。化工生產(chǎn)期間，化學(xué)反應(yīng)的溫度與壓力條件以及原料質(zhì)量，都會直接影響到生產(chǎn)質(zhì)量，要求設(shè)備選型必須與上述條件完全吻合，才能確保安全生產(chǎn)。這就要求化工設(shè)備必須嚴(yán)格落實針對性選型，管理人員須全面控制化工生產(chǎn)及其設(shè)備和應(yīng)用過程，切實提高安全生產(chǎn)管理水平。

要做到合理控制化工設(shè)備，還須針對應(yīng)用過程中的潛在安全風(fēng)險，出臺相應(yīng)的科學(xué)有效的應(yīng)急預(yù)案，日常安全管理工作中，須認(rèn)真排查誘發(fā)安全事故的因素，綜合分析導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)失控以及其他安全隱患。選擇適用的反應(yīng)器，還須從適宜工藝操作的角度出發(fā)，探究工藝應(yīng)用具備的安全系數(shù)，再考量具體情況最終敲定設(shè)備型號，同時還要對化工原料做到安全使用兼顧原料反應(yīng)所需的溫度與壓力條件，保證安全操作，生產(chǎn)抗腐蝕和抗壓能力強的化工產(chǎn)品。化學(xué)反應(yīng)期間存在的雜質(zhì)，會直接影響到反應(yīng)的平衡性、速率以及副反應(yīng)，安全風(fēng)險會因此而上升，所以要求化反應(yīng)控制必須兼顧雜質(zhì)控制，確保設(shè)備安全運行。

對化工工藝進行安全設(shè)計，管道監(jiān)管工作要著重分析管道的應(yīng)力條件，同時也不能忽略對管道的振動、設(shè)置以及選材方面的研究，可有效提高化工工藝安全設(shè)計的安全可靠性，同時優(yōu)化完善工藝流程。要根據(jù)化工管道實際需要，選材須強調(diào)安全可靠且經(jīng)濟適用，結(jié)合化工原料的燃爆風(fēng)險因素，有效防范斷裂風(fēng)險，有效促進化工企業(yè)實現(xiàn)安全生產(chǎn)。

5.3 嚴(yán)格控制化工生產(chǎn)流程

化工生產(chǎn)其實就是工藝流程的執(zhí)行過程，要完善工藝應(yīng)用，提高生產(chǎn)質(zhì)量，須全面控制化工生產(chǎn)的各項參數(shù)和工藝路線，第一，根據(jù)生產(chǎn)需要進行行之有效的科學(xué)管理，確保工藝流程能夠安全有效地貫徹執(zhí)行。安全設(shè)計可根據(jù)需要適度調(diào)整相關(guān)工藝，根據(jù)生產(chǎn)需要教育作業(yè)人員樹立牢固的安全觀念。還要為化學(xué)反應(yīng)留出足夠的環(huán)境空間，結(jié)合生產(chǎn)需要和工藝應(yīng)用進行反應(yīng)控制。第二，化工設(shè)備應(yīng)用期間，要嚴(yán)格控制物料流動過程產(chǎn)生的流量和壓力參數(shù)，提高安全管理質(zhì)量。同時，化工原料都有很高的腐蝕性，疊加溫度因素，會很大程度上影響到化學(xué)反應(yīng)進程，要求化工工藝的安全設(shè)計必須控制化工設(shè)備的生產(chǎn)環(huán)境，強調(diào)規(guī)范化操作，為化工設(shè)備提供安全保障，降低事故率。要求化工企業(yè)必須全程實時監(jiān)測生產(chǎn)過程，采集監(jiān)測數(shù)據(jù)，據(jù)此對工藝流程進行動態(tài)化優(yōu)化調(diào)整，確保安全操作。期間須全面控制化工生產(chǎn)的原料應(yīng)用、反應(yīng)程度以及工藝路線，尤其是危險等級極高的相關(guān)介質(zhì)，必須嚴(yán)格控制用量，這是確保安全生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。同時，還要嚴(yán)格控制生產(chǎn)環(huán)節(jié)，控制內(nèi)容涵蓋化工原料和設(shè)備、人為及環(huán)境等影響因素，準(zhǔn)確評估化工生產(chǎn)的安全風(fēng)險程度，有效控制生產(chǎn)環(huán)節(jié)的事故風(fēng)險，確保企業(yè)整體性提升工藝水平。

6 結(jié)語

化工工藝具有相當(dāng)?shù)奈ｋU性，化工工藝安全設(shè)計對于安全生產(chǎn)、維護群眾生命安全具有重要意義。化工工藝設(shè)計主要有方案設(shè)計、中試設(shè)計、初步設(shè)計以及施工圖設(shè)計幾種分類，設(shè)計時在化工原料選擇、設(shè)備選型、設(shè)計基礎(chǔ)資料、工藝路線的設(shè)計與選擇方面存在著風(fēng)險因素。因此，設(shè)計方應(yīng)采取相應(yīng)的防范措施，完善安全設(shè)計方案，加強物料存儲管理和投放設(shè)計，進行安全試驗檢測，優(yōu)化設(shè)備選型和控制，嚴(yán)格控制工藝流程，加強生產(chǎn)過程監(jiān)測，確保安全生產(chǎn)。

來源：道客巴巴