化工工藝設(shè)計危險識別及安全管理控制

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摘要：根據(jù)目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展形式，化工工業(yè)在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占有很大的比重，但是傳統(tǒng)的化工工業(yè)中存在諸多問題，這些問題一直是整個化工生產(chǎn)中的隱患。為此很多國家都在為完成調(diào)整化學(xué)工業(yè)結(jié)構(gòu)、提升化學(xué)工業(yè)產(chǎn)業(yè)能級和優(yōu)化化工工藝設(shè)計的戰(zhàn)略，而大力發(fā)展和研究化工工藝設(shè)計中的安全管理問題。安全管理危險的識別及其控制關(guān)乎整個工藝的安全生產(chǎn)問題，是從業(yè)人員所必須研究和克服的問題，主要就此展開討論和探究。

關(guān)鍵詞：化工工藝設(shè)計；安全管理；識別；控制 

化工工業(yè)品具有非常高的經(jīng)濟(jì)價值和重要的工業(yè)地位。化工工業(yè)分為大化工和精細(xì)化工。大化工包括石油裂解、石油裂化和煤化工等。精細(xì)化工品包含醫(yī)藥中間體、催化劑和各種助劑、農(nóng)藥、染料、涂料（包括油漆和油墨）、顏料、試劑和高純物、信息用化學(xué)品（包括感光材料、磁性材料等能接受電磁波的化學(xué)品）、食品和飼料添加劑、黏合劑、日用化學(xué)品等?；瘜W(xué)在工業(yè)和日常生活中都扮演著重要角色，致使化工品合成的化工工藝成為很多化工行業(yè)工作者探究的問題，探究如何讓化工工藝設(shè)計更好地提高國家經(jīng)濟(jì)和人民生活的水平。

1化工工藝設(shè)計的概論

1.1化工工藝設(shè)計

化工工藝設(shè)計是為了完成目標(biāo)產(chǎn)品及產(chǎn)量，在運用現(xiàn)有的技術(shù)和條件或者對現(xiàn)有的技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行升級然后組成的一條完整生產(chǎn)工藝路線?；すに囋O(shè)計是全面的、完整的一條生產(chǎn)路徑。但是化工工藝設(shè)計中也存在很大差別，主要分為兩種：大化工工藝設(shè)計和精細(xì)化工工藝設(shè)計，二者的區(qū)別在以下幾個方面，①精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)量小，大化工產(chǎn)量大，例如：生活中常見的化工廠，年產(chǎn)量通常在幾十萬噸，一些大的化工廠年產(chǎn)甚至能達(dá)到千萬噸級別；而精細(xì)化工品合成的產(chǎn)品年產(chǎn)多在百噸千噸左右。②精細(xì)化工生產(chǎn)存在間歇性，大化工生產(chǎn)具有持續(xù)性，例如：煉油廠可能會幾年如一日的不間斷進(jìn)行石油煉化，而精細(xì)化工品合成因其產(chǎn)量小、技術(shù)更新?lián)Q代快、產(chǎn)品種類繁多等因素所以生產(chǎn)會存在間歇性。③精細(xì)化工的工藝路線長，大化工的工藝步驟相對較短，例如：像煤化工中的水煤氣生產(chǎn)，只要經(jīng)過脫硫→脫碳→制氣三個步驟就可以得到水煤氣，而精細(xì)化工品合成一般都有十幾步合成步驟，一條工藝路線做完至少需要一兩個月的時間。④精細(xì)化工產(chǎn)品的附加值高，大化工的產(chǎn)品附加值相對較低，例如：化肥廠的產(chǎn)品就是化肥，而化肥只能用來提高糧食產(chǎn)量，但精細(xì)化學(xué)合成的產(chǎn)品會被添加到醫(yī)藥、化妝品和各種助劑中，這樣就會使其具有更高的附加值。精細(xì)化工品合成主要就具備這幾種特點，歸納這些特點的目的是為精細(xì)化工品合成達(dá)成化學(xué)應(yīng)用這一目標(biāo)做準(zhǔn)備。

1.2化工工藝設(shè)計中的安全管理

化工工藝設(shè)計中的安全管理是對生產(chǎn)過程中各個環(huán)節(jié)的安全進(jìn)行管控和治理，從而確保生產(chǎn)的安全進(jìn)行，這其中就包括：物料安全管理、用電設(shè)備安全管理、管道及輸送設(shè)施安全管理和反應(yīng)發(fā)生裝置安全管理等。物料安全管理包含：原料和產(chǎn)品存儲、易燃易爆存儲及使用、有和腐蝕品的存儲及使用；用電設(shè)備的安全管理包括：電動機(jī)、攪拌器、排氣扇和干燥器等；管道及輸送設(shè)施的安全管理包括：流體輸送管道、氣力輸送管道和公用工程管道等。反應(yīng)發(fā)生裝置包括：反應(yīng)釜、精餾塔、攪拌釜等。

2化工工藝設(shè)計中安全管理危險的識別

2.1化工工藝設(shè)計中工藝路線的危險因素識別

化工工藝設(shè)計中的工藝路線是整個設(shè)計的指導(dǎo)思想，所以在進(jìn)行工藝路線的設(shè)計和推導(dǎo)時必須確保路線符合化工科學(xué)理論，同時路線必須具有可操作性，路線中的各個步驟必須安全可靠，同時具有良好的適應(yīng)性，只有確立良好的科學(xué)的工藝路線才能確保整個工藝的成功。目前主流的做法是在項目立項初期，由化工行業(yè)協(xié)會組織專家，與建設(shè)方、設(shè)計方共同進(jìn)行“項目工藝安全可靠性論證”，在論證過程中，識別工藝路線的危險因素。根據(jù)論證建議，修改工藝設(shè)計，最終獲得“工藝技術(shù)安全可靠，生產(chǎn)過程安全風(fēng)險可控，可以按照核準(zhǔn)規(guī)模進(jìn)行項目建設(shè)和工業(yè)化生產(chǎn)”的論證結(jié)論。依據(jù)《重點監(jiān)管危險化工工藝目錄》與《第二批重點監(jiān)管危險化工工藝目錄和調(diào)整首批重點監(jiān)管危險化工工藝中部份典型工藝的通知》，也可以辨識工藝路線是否屬于重點監(jiān)管的危險化工工藝，從而根據(jù)“通知”中的具體工藝，辨識工藝路線中的危險因素。

2.2化工工藝設(shè)計中物料的危險因素識別

化工工藝中的物料品類多樣，數(shù)量多少不一，幾公斤到幾十噸不等，但是這些物料在存儲和使用時都要做到安全第一，物料的安全管理危險因素要根據(jù)物料的本身性質(zhì)可以確定為以下幾點。狀態(tài)：對于固體穩(wěn)定物料可以進(jìn)行合理的疊放，液態(tài)物料則不可以進(jìn)行疊放；易燃易爆：此類物料必須單獨存儲，同時控制存儲數(shù)量和密度，適量降低存儲密度，注意不與禁忌物同庫存儲，注意建構(gòu)筑物的泄爆，從而確保安全；有：存儲時必須遠(yuǎn)離廠前區(qū)，取用時必須做到雙人管理，帳、卡、物一致，確保使用安全；腐蝕品：包裝是否符合存儲條件，取用時防護(hù)用具必須佩帶整齊。除此外，整個存儲區(qū)需配備專業(yè)安全人員管理，備齊消防設(shè)施，做好日常巡查，為此才能做好物料安全存儲。根據(jù)《國家安全監(jiān)管總局關(guān)于公布<首批重點監(jiān)管的危險化學(xué)品名錄>的通知》（安監(jiān)總管三〔2011〕95號）、《國家安全監(jiān)管總局關(guān)于公布第二批重點監(jiān)管危險化學(xué)品名錄的通知》（安監(jiān)總管三〔2013〕12號）辨識危險化學(xué)品，并按照“通知”中的要求，對重點監(jiān)管的危險化學(xué)品進(jìn)行辨識，采取相應(yīng)的安全措施和設(shè)施。

2.3化工工藝設(shè)計中用電安全的危險因素識別

用電安全是化工工藝設(shè)計中必須考慮的問題，用電安全的危險因素主要有用電設(shè)備、電源開關(guān)和輸電線路三方面。用電設(shè)備：配備的設(shè)備要符合國家規(guī)定的生產(chǎn)使用標(biāo)準(zhǔn)，保證設(shè)備的防靜電、防水等性能正常；電源開關(guān)：電源開關(guān)選擇疏通性能好，符合安全要求，不會產(chǎn)生電火花等危險；輸電線路：工業(yè)用電的線路必須符合國家規(guī)定，確保線路不會過載過熱，及時檢查線路老化等。同時，需確保在爆炸危險區(qū)域內(nèi)（氣體或粉塵）的用電設(shè)備，根據(jù)爆炸危險介質(zhì)的情況，選用符合的防爆電機(jī)或防爆電器。

2.4化工工藝設(shè)計中管道及輸送設(shè)施的危險因素識別

化工工藝設(shè)計中物料的主要運送方式為管道運輸；管道運輸過程中的危險因素有：管道材質(zhì)無法滿足物料的腐蝕要求、管道壁厚無法滿足物料的輸送壓力、管道尺寸無法滿足物料的流量要求、高溫或低溫管道的柔性設(shè)計、管道的振動或脈動、蒸汽管道的水錘現(xiàn)象等。所有的輸送設(shè)施必須配備專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行巡檢，確保生產(chǎn)現(xiàn)場的輸送設(shè)施運轉(zhuǎn)正常。壓力管道必須滿足國家規(guī)范，并按照要求進(jìn)行報備報檢報驗、定期維護(hù)等工作。

2.5化工工藝設(shè)計中反應(yīng)發(fā)生裝置的危險因素識別

化工工藝設(shè)計中反應(yīng)發(fā)生裝置是核心設(shè)施，反應(yīng)發(fā)生裝置的危險程度也最高，因為化學(xué)反應(yīng)伴隨著能量的吸收和放出，這對反應(yīng)發(fā)生裝置也是一種考驗，反應(yīng)發(fā)生裝置的危險因素識別包括：反應(yīng)器所能承受的最大壓力、溫度；反應(yīng)器的耐腐蝕性；反應(yīng)器的供熱或冷卻能力；反應(yīng)器的溫度、壓力、液位等的監(jiān)控設(shè)施；反應(yīng)中催化劑添加過程的監(jiān)控與急停；反應(yīng)中止劑的緊急添加等。這些都是識別反應(yīng)發(fā)生裝置的一些危險因素，所以為了化工工藝的順利進(jìn)行必須確保反應(yīng)發(fā)生裝置的安全。

3化工工藝設(shè)計中安全管理危險的控制

傳統(tǒng)的化工工藝設(shè)計中對安全管理的控制主要體現(xiàn)在化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)的安全控制、化工生產(chǎn)中對危險因素的監(jiān)管控制和化工生產(chǎn)安全觀念。但是，隨著科技的發(fā)展，傳統(tǒng)的化工工藝設(shè)計中對安全管理的控制也要發(fā)生重大改變。網(wǎng)絡(luò)信息和新聞媒體的高速發(fā)展，使得工廠的整體實力變得透明化；多媒體講解和推演系統(tǒng)的運用讓化工生產(chǎn)中的安全意識深入人心；電子監(jiān)控和報警裝置的運用，讓化工生產(chǎn)中的危險因素更容易被發(fā)現(xiàn)；綜合以上三點可以看出，新背景下的化工工藝設(shè)計中對安全管理的控制主要在化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)?；どa(chǎn)環(huán)節(jié)的最核心的部分是化學(xué)反應(yīng)部分，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)時能量的變化，可分為吸熱和放熱兩種反應(yīng)類型；根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的速度，可以分為慢速反應(yīng)和快速反應(yīng)；還有的反應(yīng)會產(chǎn)生大量氣體。所以在化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行時對其反應(yīng)速率進(jìn)行控制就成為控制反應(yīng)安全的關(guān)鍵，控制住反應(yīng)速率就能控制住放熱速率，控制住反應(yīng)速率也就能控制住放氣速率，進(jìn)而就能控制住反應(yīng)發(fā)生裝置內(nèi)的溫度和壓力，這樣就能防止反應(yīng)器因高溫高壓產(chǎn)生物理爆炸。目前在化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)的安全控制也有了很多新型的技術(shù)和替代手段，最常用的新技術(shù)包含：離子分離技術(shù)、催化劑技術(shù)、提純技術(shù)和精準(zhǔn)復(fù)配技術(shù)等。氣體離子拆分為精細(xì)化學(xué)合成帶來非常大的助力，例如：在精細(xì)化學(xué)的有機(jī)合成中進(jìn)行硝基還原時需要高純度的氫氣，之前的工藝就是通過分離提純尾氣、再進(jìn)行壓縮，這種方式得到的氫氣純度不高且非常危險，而氣體離子拆分技術(shù)通過對甲烷氣體進(jìn)行拆分得到高純度氫氣，既能提高產(chǎn)品純度又能保障相對的生產(chǎn)安全。在使用催化劑的生產(chǎn)過程中，要時刻注意反應(yīng)速率不可失控，要有隨時切斷催化劑進(jìn)料的安全措施，并保證反應(yīng)中止劑可以隨時進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)。提純技術(shù)的應(yīng)用，要時刻關(guān)注其工藝安全性，尤其是針對提純后目標(biāo)產(chǎn)品的燃爆性、毒腐性等因素，配備必要的安全措施和設(shè)施，保證提純工藝的安全可靠性，尤為重要。復(fù)配工藝的發(fā)展，也提高了原始工藝的本質(zhì)安全，同時減少了投入，為工業(yè)化生產(chǎn)帶來良好的推動作用。

4結(jié)束語

從當(dāng)今化工工業(yè)整體發(fā)展形勢看來，化工生產(chǎn)綠色化、安全化，逐步成為化工行業(yè)的一種發(fā)展趨勢，化工工藝設(shè)計不能僅限于應(yīng)用化工原理等單一的理論基礎(chǔ)作為指導(dǎo)，同時需要吸納生物技術(shù)和催化技術(shù)等其他先進(jìn)實用的技術(shù)。設(shè)計者也要注重自身能力的提升，提高職業(yè)素養(yǎng)，開闊自己的眼界，多學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)的優(yōu)點，思路開闊頭腦靈活地看待問題?？傊?，設(shè)計者要通過在工藝設(shè)計中安全管理危險的識別及其控制的不斷完善和改進(jìn)，達(dá)到化工生產(chǎn)過程中綠色安全的目的。

參考文獻(xiàn)

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[2]高子龍.淺談化工工藝設(shè)計中安全管理危險的識別及其控制[J].當(dāng)代化工研究，2016（9）：92-93.

作者：張杰 單位：東陽工程（上海）有限公司