化工工艺设计中安全风险识别及控制

2020-01-14张淑琴李晓杰

化工设计通讯 2020年3期

李渤，张淑琴，张绅，李晓杰

（葫芦岛市国际工程咨询有限公司，辽宁葫芦岛 125000）

工业化生产水平的发展与我国社会的发展相辅相成，工业化的进一步发展会促进我国社会的发展[1]。一旦工业化进程中出现问题，同样也会影响社会的发展。本文主要针对化工工艺设计中的安全风险问题辨识和控制进行分析研究，以便提升化工工艺设计考虑的全面性，为实现安全生产奠定基础。

1 化工工艺设计特征

由于化工行业使用原料及工艺的不同，同时具有一定的危险性，致使化工工艺设计与普通工艺设计相比，具有一些显著特点：首先，需要设计人员具有很强的专业性。专业性一方面表现在其设计能力、专业知识的掌握方面，另一方面表现为其科学、严谨的工作态度和方法上，要求达到对相关资料的全面了解和收集；其次，化工工艺具有危险性。化工工艺生产时使用的很多原材料都是危险化学品且种类繁多，在工艺生产的各个环节都伴随着一定的危险性[2]。一旦添加不合理，则可能产生不同的反应，轻则无法按计划生产出想要的产品，造成原材料浪费，重则产生不良反应，引发严重的生产安全事故；最后，工艺复杂。化工工艺实际生产过程中涉及很多的化学、物理反应，因此在设计时必须以一定的专业知识理论作为基础，且设计的设备及工艺等知识复杂、多样，不仅工作量大，还具有复杂性，需要全面充分的考虑。

2 化工工艺设计中的安全风险识别

2.1 原材料设计

化工工艺生产时将化学原材料通过化学反应加工生成另一种半成品材料，然后经过净化、去杂质、包装等加工过程得到最终的化学产品。由此可见，对化工工艺生产过程而言，化工原材料选择是一个重要的环节，如果不能保证化工原材料的安全，就不能保证整个化工工艺生产过程的安全。与此同时，从原材料转化成产品的过程中，还会涉及很多的物理、化学反应，这些反应还可能产生有害物质或者吸热、放热，具有一定的危险性。因此作为化工工艺设计者，必须全面了解化工原材料的性能，并有针对性地给这些原材料设计运输、存储、反应的容器，进行有效防范，避免安全事故发生[3]。

2.2 设备设计

化工工艺设计过程中另一个重要内容就是设备的设计。这里说的设备，指的是整个化工工艺生产过程中涉及的运输、存储、反应、置换等所有设备。化学原材料运输、存储、反应过程中，尤其是发生化学反应时会存在很大的安全风险，因此作为设计者必须重视化工工艺过程中的每一个环节中的安全风险因素辨识。不仅要考虑化学原材料及中间产物、产品对设备的危害，还要考虑生产过程中各种反应产生的热、湿、压、气对设备的伤害，设计时采取一些应对措施，避免设备受到损害。因此，设计者一定要深入研究设备的性能及反应、原料性能，提早发现可能存在的风险，有针对性地提升化工企业各类设备的质量，保证后期投产以后的安全生产。

2.3 化工工艺路线设计

化工工艺设计时还需要考虑其整体和局部工艺路线的设计。首先，化工工艺路线的设计要以实际生产需求为基础进行优化设计，以保证工艺生产的有序进行。同时化工工艺路线的设计过程存在很多的影响因素和工艺生产环节，具有一定的复杂性。因此设计人员必须具有良好的化工生产专业技术及设备、工艺设计技能，能够及时、有效地辨识出工艺线路中存在的一切风险[4]。最后，设计者还应该在各个环节适当设置排污排放检测过程，避免副产品、废水、肥料随意排放的问题出现，给周围居民、环境造成不良影响。

3 化工工艺安全设计风险因素应对措施

3.1 做好化工物料设计控制

化工工艺生产过程中会用到很多种原材料，且生产过程中还可能产生很多的中间品。这些中间品可以作为其他企业的原料使用。因此作为一个化工企业，生产产品的同时会生产很多的副产品来保证企业效益。但是大部分的化工原料都具有一定的危险性，很多时候会因为化学性质活泼产生化学反应，而发生变质或损耗，甚至引发安全事故，给企业带来安全隐患。因此进行化工工艺设计时，必须高度重视原材料的存储、运输等环境设计[5]。鉴于此，作为化工企业工艺设计者，必须做好对化工物料的管控。首先，做好自身专业素质提升，保证能够全面辨识原料的性质和存储、运输风险。其次，要配备专门的检验人员对整个生产过程中的每一步进行全面的分析研究，全面分析探究各类原料的性能和危害，并结合物料实际特征进行有针对性的设计，对化工物料进行分类管理，制定有效的管控方案。

3.2 化工设备的科学、合理选择设计

化工企业生产过程中，所有的化学、物料反应都在化工设备内部完成。可见化工设备是化工企业生产的基础，是化工工艺设计的重要环节和组成，因此设计者必须予以高度重视。但是由于原料性质及不同反应的差异性，导致风险的类型存在很大的差异，不可避免的危险性的材料或者反应可能会存在很大的安全风险，因此对化工设备的选择和设计提出了很高的要求。因此化工工艺设计人员应该将化工设备设计选择当做一个重点来做，首先全面地了解各类原料的性能和整个工艺生产过程中可能发生的反应及反应后的产物性质及能量释放情况，进而获取这些工艺环节中每一步骤对所需设备的要求，进而再根据生产工艺需求等设计相应的反应釜、锅等设备设计[6]。例如根据检修时的需求设计人孔数目，根据反应中产物的腐蚀性进行防腐设计、根据产生压力情况进行抗压设计等。总之要通过对化工设备的合理设计、选择，保证原料到产品的每一步储存、运输、反应过程的设备安全性，避免由于设备与工艺、原料性质等不符产生的安全事故发生。特别要注意的是，要将管道当做设备的一部分进行管控，严格把关管道材料质量及性能，并充分研究物料、工艺等各种参数和性能，做出符合生产要求的设计，重点关注管道弯头、连接处等薄弱环节的管理，强化管道安全控制，避免出现物料泄漏、爆炸等安全事故。

3.3 优化工艺路线设计

化工企业建立的目的之一肯定是盈利，因此一般而言，化工企业生产的产品不止一类，很多时候会将产生的副产物作为副产品进行加工，作为副产品销售。要实现产品的多样化，都需要优化化工工艺路线设计。例如石灰石锻造行业的最根本目的是生产石灰块或面，但是这个过程中会产生二氧化碳。这时企业可以考虑将二氧化碳当做副产品卖给生产水杨酸的企业。但是线路的优化设计在给企业增加效益的同时，会因为线路和工艺的复杂性增加生产过程中的安全风险。因此为了提升工艺生产过程的安全性，设计者必须对生产中设计的原料、设备及生产条件等进行综合评价、分析，并在此基础上对化工工艺路线及具体的工艺生产流程、方案进行优化，尽可能地选择危险性小的原材料进行生产。