化學反應風險評估工藝危險度分級

發布時間：

2024-01-03 11:02

反應工藝危險度指的是工藝反應本身的危險程度，危險度越大的反應，反應失控后造成事故的嚴重程度就越大。本文將介紹反應工藝危險度的分級，以及相應的評估結論和工藝優化建議措施。《精細化工反應安全風險評估規范》GB/T 42300-2022中，根據工藝操作溫度、合成反應的最高溫度、T_D24為24h的溫度、技術原因的最高溫度，這4個溫度參數之間的大小關系，把工藝反應危險度從高到低分為5個等級，企業應根據反應工藝危險度等級，有針對性地采取控制措施，對于反應工藝危險度較高的反應，需要對工藝進行優化或者采取有效的控制措施，降低危險度等級。

圖1 根據Tp、MTSR、MTT和T_D244個溫度水平對危險度分級

需要說明的是，根據圖1對合成工藝進行的熱風險分級體系主要基于4個特征溫度參數，沒有考慮到壓力效應、溶劑蒸發速率、反應物料液位上漲等更加復雜的因素，因而是一種初步的熱風險分級體系。

工藝危險度等級對選擇和制定風險降低措施有重要作用，不同危險度等級，采取的應對方式和風控措施不同，具體情形如下：

1級危險度情形

反應危險性較低。MTSR小于MTT和T_D24，體系不會引發物料的二次分解反應，也不會導致反應物劇烈沸騰而沖料。但是，仍需避免反應物料長時間受熱，以免達到MTT。

對于反應工藝危險度為1級的工藝過程，應配置常規的自動控制系統，對主要反應參數進行集中監控及自動調節（分布式控制系統DCS或可編程邏輯控制器PLC）。

2級危險度情形

潛在分解風險。MTSR小于MTT和T_D24，體系不會引發物料的二次分解反應，也不會導致反應物劇烈沸騰而沖料。但是由于MTT高于T_D24，如果反應體系持續停留在失控狀態，有可能引發二次分解反應的發生，二次分解反應繼續放熱，最終使反應體系達到MTT，有可能引起沖料等危險事故。

對于反應工藝危險度為2級的工藝過程，在配置常規自動控制系統，對主要反應參數進行集中監控及自動調節的基礎上，應設置偏離正常值的報警和聯鎖控制；宜根據設計要求及規范設置但不限于爆破片和安全閥；應根據安全完整性等級（SIL）評估要求，設置相應的安全儀表系統。

3級危險度情形

存在沖料和分解風險。MTSR大于MTT，容易引起反應物料沸騰導致沖料危險的發生，甚至導致體系瞬間壓力的升高，但是，MTSR小于T_D24，引發二次分解反應發生的可能性不大，體系物料的蒸發冷卻也可以作為熱交換的措施，成為系統的安全屏障。3級危險度時，反應體系在MTT時的反應放熱速率快慢對體系安全性影響很大，應充分考慮但不限于緊急減壓、緊急冷卻風險控制措施，避免沖料和引發二次分解反應，導致爆炸事故。

對于反應工藝危險度為3級的工藝過程，在配置常規自動控制系統，對主要反應參數進行集中監控及自動調節的基礎上，應設置偏離正常值的報警和聯鎖控制；宜根據設計要求及規范設置但不限于爆破片、安全閥，設置但不限于緊急終止反應、緊急冷卻降溫等控制設施；應根據SIL評估要求，設置相應的安全儀表系統。

4級危險度情形

沖料和分解風險較高，潛在爆炸風險。MTSR大于MTT和T_D24，體系的溫度可能超過MTT，引起反應物料沸騰導致沖料危險的發生，并引發二次分解反應的發生。在這種情況下，反應體系在MTT時的各種反應的放熱速率對整個工藝的安全性影響很大。體系物料的蒸發冷卻、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的發生。對于4級危險度而言，應建立一個可靠、有效的技術和工程設計措施。

對于反應工藝危險度為4級的工藝過程，尤其是風險高但必須實施產業化的項目，應優先開展工藝優化或改變工藝的方法降低風險；應配置常規自動控制系統，對主要反應參數進行集中監控及自動調節；應設置偏離正常值的報警和聯鎖控制；宜根據設計要求及規范設置但不限于爆破片，安全閥，設置但不限于緊急終止反應、緊急冷卻等控制設施；應根據SIL評估要求，設置獨立的安全儀表系統。

5級危險度情形

爆炸風險較高。MTSR大于T_D24，失控體系很容易引發二次分解反應，二次分解反應不斷放熱，體系溫度很可能超過MTT，導致反應體系處于更加危險的狀態。這種情況下，單純依靠蒸發冷卻和降低反應系統壓力措施已經不能滿足體系安全保障的需要。因此，5級危險度是一種非常危險的情形，普通的技術措施不能解決5級危險度的情形，應選擇工藝優化、區域隔離措施。

對于反應工藝危險度達到5級并必須實施產業化的項目，它的設計與4級危險度情形一樣；在此基礎上，還應設置在防爆墻隔離的獨立空間中，并設置完善的超壓泄爆設施，實現全面自控，除裝置安全技術規程和崗位操作規程中對于進入隔離區有明確規定的，反應過程中操作人員不應進入所限制的空間內。

化工工藝危險度分級可以幫助企業了解反應工藝的危險程度，并根據工藝危險等級，采取相應的安全措施和完善風險管理，以保證生產過程的安全，最大程度上降低事故風險，提高化工企業安全生產水平，確保化工企業的穩定和可持續發展。

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