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化學(xué)反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評估工藝危險(xiǎn)度分級
發(fā)布時(shí)間：
2024-01-03 11:02
反應(yīng)工藝危險(xiǎn)度指的是工藝反應(yīng)本身的危險(xiǎn)程度，危險(xiǎn)度越大的反應(yīng)，反應(yīng)失控后造成事故的嚴(yán)重程度就越大。本文將介紹反應(yīng)工藝危險(xiǎn)度的分級，以及相應(yīng)的評估結(jié)論和工藝優(yōu)化建議措施。《精細(xì)化工反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)評估規(guī)范》GB/T 42300-2022中，根據(jù)工藝操作溫度、合成反應(yīng)的最高溫度、TD24為24h的溫度、技術(shù)原因的最高溫度，這4個(gè)溫度參數(shù)之間的大小關(guān)系，把工藝反應(yīng)危險(xiǎn)度從高到低分為5個(gè)等級，企業(yè)應(yīng)根據(jù)反應(yīng)工藝危險(xiǎn)度等級，有針對性地采取控制措施，對于反應(yīng)工藝危險(xiǎn)度較高的反應(yīng)，需要對工藝進(jìn)行優(yōu)化或者采取有效的控制措施，降低危險(xiǎn)度等級。
圖1 根據(jù)Tp、MTSR、MTT和TD244個(gè)溫度水平對危險(xiǎn)度分級
需要說明的是，根據(jù)圖1對合成工藝進(jìn)行的熱風(fēng)險(xiǎn)分級體系主要基于4個(gè)特征溫度參數(shù)，沒有考慮到壓力效應(yīng)、溶劑蒸發(fā)速率、反應(yīng)物料液位上漲等更加復(fù)雜的因素，因而是一種初步的熱風(fēng)險(xiǎn)分級體系。
工藝危險(xiǎn)度等級對選擇和制定風(fēng)險(xiǎn)降低措施有重要作用，不同危險(xiǎn)度等級，采取的應(yīng)對方式和風(fēng)控措施不同，具體情形如下：
1級危險(xiǎn)度情形
反應(yīng)危險(xiǎn)性較低。MTSR小于MTT和TD24，體系不會引發(fā)物料的二次分解反應(yīng)，也不會導(dǎo)致反應(yīng)物劇烈沸騰而沖料。但是，仍需避免反應(yīng)物料長時(shí)間受熱，以免達(dá)到MTT。
對于反應(yīng)工藝危險(xiǎn)度為1級的工藝過程，應(yīng)配置常規(guī)的自動控制系統(tǒng)，對主要反應(yīng)參數(shù)進(jìn)行集中監(jiān)控及自動調(diào)節(jié)（分布式控制系統(tǒng)DCS或可編程邏輯控制器PLC）。
2級危險(xiǎn)度情形
潛在分解風(fēng)險(xiǎn)。MTSR小于MTT和TD24，體系不會引發(fā)物料的二次分解反應(yīng)，也不會導(dǎo)致反應(yīng)物劇烈沸騰而沖料。但是由于MTT高于TD24，如果反應(yīng)體系持續(xù)停留在失控狀態(tài)，有可能引發(fā)二次分解反應(yīng)的發(fā)生，二次分解反應(yīng)繼續(xù)放熱，最終使反應(yīng)體系達(dá)到MTT，有可能引起沖料等危險(xiǎn)事故。
對于反應(yīng)工藝危險(xiǎn)度為2級的工藝過程，在配置常規(guī)自動控制系統(tǒng)，對主要反應(yīng)參數(shù)進(jìn)行集中監(jiān)控及自動調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，應(yīng)設(shè)置偏離正常值的報(bào)警和聯(lián)鎖控制；宜根據(jù)設(shè)計(jì)要求及規(guī)范設(shè)置但不限于爆破片和安全閥；應(yīng)根據(jù)安全完整性等級（SIL）評估要求，設(shè)置相應(yīng)的安全儀表系統(tǒng)。
3級危險(xiǎn)度情形
存在沖料和分解風(fēng)險(xiǎn)。MTSR大于MTT，容易引起反應(yīng)物料沸騰導(dǎo)致沖料危險(xiǎn)的發(fā)生，甚至導(dǎo)致體系瞬間壓力的升高，但是，MTSR小于TD24，引發(fā)二次分解反應(yīng)發(fā)生的可能性不大，體系物料的蒸發(fā)冷卻也可以作為熱交換的措施，成為系統(tǒng)的安全屏障。3級危險(xiǎn)度時(shí)，反應(yīng)體系在MTT時(shí)的反應(yīng)放熱速率快慢對體系安全性影響很大，應(yīng)充分考慮但不限于緊急減壓、緊急冷卻風(fēng)險(xiǎn)控制措施，避免沖料和引發(fā)二次分解反應(yīng)，導(dǎo)致爆炸事故。
對于反應(yīng)工藝危險(xiǎn)度為3級的工藝過程，在配置常規(guī)自動控制系統(tǒng)，對主要反應(yīng)參數(shù)進(jìn)行集中監(jiān)控及自動調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，應(yīng)設(shè)置偏離正常值的報(bào)警和聯(lián)鎖控制；宜根據(jù)設(shè)計(jì)要求及規(guī)范設(shè)置但不限于爆破片、安全閥，設(shè)置但不限于緊急終止反應(yīng)、緊急冷卻降溫等控制設(shè)施；應(yīng)根據(jù)SIL評估要求，設(shè)置相應(yīng)的安全儀表系統(tǒng)。
4級危險(xiǎn)度情形
沖料和分解風(fēng)險(xiǎn)較高，潛在爆炸風(fēng)險(xiǎn)。MTSR大于MTT和TD24，體系的溫度可能超過MTT，引起反應(yīng)物料沸騰導(dǎo)致沖料危險(xiǎn)的發(fā)生，并引發(fā)二次分解反應(yīng)的發(fā)生。在這種情況下，反應(yīng)體系在MTT時(shí)的各種反應(yīng)的放熱速率對整個(gè)工藝的安全性影響很大。體系物料的蒸發(fā)冷卻、緊急減壓、緊急冷卻措施有一定的安全保障作用；但是，不能完全避免二次分解反應(yīng)的發(fā)生。對于4級危險(xiǎn)度而言，應(yīng)建立一個(gè)可靠、有效的技術(shù)和工程設(shè)計(jì)措施。
對于反應(yīng)工藝危險(xiǎn)度為4級的工藝過程，尤其是風(fēng)險(xiǎn)高但必須實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的項(xiàng)目，應(yīng)優(yōu)先開展工藝優(yōu)化或改變工藝的方法降低風(fēng)險(xiǎn)；應(yīng)配置常規(guī)自動控制系統(tǒng)，對主要反應(yīng)參數(shù)進(jìn)行集中監(jiān)控及自動調(diào)節(jié)；應(yīng)設(shè)置偏離正常值的報(bào)警和聯(lián)鎖控制；宜根據(jù)設(shè)計(jì)要求及規(guī)范設(shè)置但不限于爆破片，安全閥，設(shè)置但不限于緊急終止反應(yīng)、緊急冷卻等控制設(shè)施；應(yīng)根據(jù)SIL評估要求，設(shè)置獨(dú)立的安全儀表系統(tǒng)。
5級危險(xiǎn)度情形
爆炸風(fēng)險(xiǎn)較高。MTSR大于TD24，失控體系很容易引發(fā)二次分解反應(yīng)，二次分解反應(yīng)不斷放熱，體系溫度很可能超過MTT，導(dǎo)致反應(yīng)體系處于更加危險(xiǎn)的狀態(tài)。這種情況下，單純依靠蒸發(fā)冷卻和降低反應(yīng)系統(tǒng)壓力措施已經(jīng)不能滿足體系安全保障的需要。因此，5級危險(xiǎn)度是一種非常危險(xiǎn)的情形，普通的技術(shù)措施不能解決5級危險(xiǎn)度的情形，應(yīng)選擇工藝優(yōu)化、區(qū)域隔離措施。
對于反應(yīng)工藝危險(xiǎn)度達(dá)到5級并必須實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的項(xiàng)目，它的設(shè)計(jì)與4級危險(xiǎn)度情形一樣；在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)設(shè)置在防爆墻隔離的獨(dú)立空間中，并設(shè)置完善的超壓泄爆設(shè)施，實(shí)現(xiàn)全面自控，除裝置安全技術(shù)規(guī)程和崗位操作規(guī)程中對于進(jìn)入隔離區(qū)有明確規(guī)定的，反應(yīng)過程中操作人員不應(yīng)進(jìn)入所限制的空間內(nèi)。
化工工藝危險(xiǎn)度分級可以幫助企業(yè)了解反應(yīng)工藝的危險(xiǎn)程度，并根據(jù)工藝危險(xiǎn)等級，采取相應(yīng)的安全措施和完善風(fēng)險(xiǎn)管理，以保證生產(chǎn)過程的安全，最大程度上降低事故風(fēng)險(xiǎn)，提高化工企業(yè)安全生產(chǎn)水平，確保化工企業(yè)的穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展。
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