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化工工藝安全設計中的危險因素及防范措施
發(fā)布時(shí)間：
2023-06-10 16:08
近年來(lái)， 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(shí)力做出了重要貢獻， 也促進(jìn)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(zhù)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， 所用設備也容易受到化學(xué)反應的影響出現故障， 如不能及時(shí)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計， 加強對危險因素的控制防范。
1 化工工藝安全設計概念及識別危險因素的重要意義
對化工工藝進(jìn)行安全設計， 須立足于確保系統安全， 同時(shí)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(jìn)行綜合考量， 對理化反應期間， 特定化工原料最終生成化工產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)實(shí)現途徑設計。而且， 還要結合管道技術(shù)、 安全儀表以及發(fā)生化學(xué)反應的設施等要素， 進(jìn)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項目， 大體量大生產(chǎn)規模， 潛在或明顯的安全風(fēng)險非常多， 危險等級較高， 一旦出現安全事故， 帶來(lái)的生命財產(chǎn)損失難以估量。 因此。 要求所有進(jìn)行安全設計的相關(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(jìn)行性質(zhì)分析， 尤其是高?；瘜W(xué)品， 一定要嚴加控制， 對化工生產(chǎn)期間容易導致安全風(fēng)險的原料。 半成品， 催化劑， 成品以及輔料等進(jìn)行細致周到的安全測試， 結合它們具備的危險等級采取針對性的火災或爆炸風(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(huì )危害確?；どa(chǎn)實(shí)現可持續發(fā)展。
2 化工工藝安全設計特點(diǎn)
化工行業(yè)生產(chǎn)期間， 化工工藝通常需要結合化學(xué)反應過(guò)程， 結合它們類(lèi)型各異的反應條件， 促使特定的化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生設定的化學(xué)反應， 最終得到所需化學(xué)產(chǎn)品。 化工工藝涵蓋3 個(gè)工藝流程階段 ： 第一， 設計人員通過(guò)科學(xué)合理的方式方法開(kāi)始第一步處理轉化化工原料。 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(shí)長(cháng) ； 第二， 原料進(jìn)入適用的專(zhuān)業(yè)設備開(kāi)始發(fā)生化學(xué)反應， 期間可能因相關(guān)介質(zhì)被加熱， 或者自身出現放熱， 一旦控制失誤就會(huì )誘發(fā)高壓， 處理不及就會(huì )爆炸 ； 第三， 原料完成化學(xué)反應生成化工產(chǎn)品， 由技術(shù)人員實(shí)施進(jìn)一步加工處理。 化工企業(yè)的實(shí)力參差不齊， 一些技術(shù)和設備相對后進(jìn)的企業(yè)實(shí)力不濟， 沒(méi)有搜集到足夠全面完整的數據資料， 無(wú)法為化工工藝進(jìn)行安全設計的人員提供有力參考， 最終成型的設計方案必定漏洞百出。
3 化工工藝的分類(lèi)設計
①方案設計。 虛構設計與概念設計互為別稱(chēng)， 它首先假定企業(yè)化工生產(chǎn)具備的大型機械， 方案設計要在中試開(kāi)始之前完成， 目的是為了對生產(chǎn)路線(xiàn)的合理性以及工藝條件的標準化程度進(jìn)行檢測， 為后續小試的規模及目的提供決策依據。 ②中試設計。 這個(gè)階段的檢測內容， 就是對為中試量身定做的工藝條件及路線(xiàn)進(jìn)行檢測， 期間檢測系統保持間斷運行， 由此測評設計的預期產(chǎn)品具備怎樣的應用性能， 為工程設計提供備選方案。 再通過(guò)對所得數據及工藝路線(xiàn)進(jìn)行校準與建模， 評價(jià)放大產(chǎn)生的響應， 對工藝流程中積累的雜質(zhì)給工藝設計和化工產(chǎn)品帶來(lái)的最終影響進(jìn)行檢測。 需要注意的是， 上述內容支持局部及整體檢測，可以展開(kāi)極盡詳盡的研究分析。 ③初步設計。 這是化工工藝精煉設計的初步階段， 最終結果就是對工藝設計進(jìn)行整體預算， 明確初步設計的具體執行規范。 結合工程選址以及基礎設計給出的任務(wù)書(shū)，可以著(zhù)手實(shí)施技術(shù)和經(jīng)濟層面的總體研究與預算后確定設計方案， 對設計結果的要求是保證工程旋轉計算、 審核、招標以及選購生產(chǎn)材料及設備的所有需要， 同時(shí)提供工程建設所需的投資參考。 ④施工圖設計。 初步設計提交審核， 上級部門(mén)會(huì )給出相關(guān)意見(jiàn)， 設計人員可參考這些意見(jiàn)， 明確設計工作原則及初步設計方案并設置成施工圖設計， 結合工程生產(chǎn)及非標設備具體需要，施工圖設計依據每項設計組分的相關(guān)比例設置圖紙及文字標注， 開(kāi)始落實(shí)施工規劃， 明確規劃目標， 對方案進(jìn)行優(yōu)化完善， 再著(zhù)手初步設計。
4 化工工藝設計中須注意的安全危險
4.1 選擇化工原料控制問(wèn)題
沒(méi)有化工原料， 就無(wú)法生產(chǎn)出所需化工產(chǎn)品， 化工生產(chǎn)的首要環(huán)節就是選擇化工原料。 化工工藝設計需要對原料進(jìn)行全面的性能了解， 化學(xué)反應的反應熱以及相關(guān)原理更要了解清楚。 而且， 類(lèi)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苛， 需要針對性地進(jìn)行綜合及分類(lèi)設計， 一旦混合放置， 勢必釀成慘烈事故。
4.2 設備選型的安全問(wèn)題
化工工藝設計方案涉及到化工設備及相關(guān)管道時(shí)， 須綜合考量其填入的原料類(lèi)型特點(diǎn)、 工作期間的壓力及溫度， 以及工藝流程需要， 依據材料特性對設備類(lèi)型進(jìn)行針對性選擇。 設備應用期間不可避免地會(huì )出現蠕變、 磨損以及疲勞， 都會(huì )導致設備適使用壽命縮短， 合理的設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， 一旦設備進(jìn)入工藝流程， 即開(kāi)始長(cháng)期超負荷運行， 無(wú)疑加大了設備危險事故的發(fā)生概率； 第二，設備運行期間企業(yè)忽視金屬材料的必要檢測， 導致結構缺陷很難察覺(jué) ； 第三， 疲勞狀態(tài)下的設備更容易受到腐蝕或損毀。
4.3 化工工藝設計缺乏完整基礎資料
通?；て髽I(yè)開(kāi)展新的工藝包研發(fā)， 須依據足夠的基礎資料或者按照研發(fā)機構提供的原料完成配制，如果研發(fā)準備階段沒(méi)有進(jìn)行必要的數據完全或測試，資料的完整性則達不到保證工藝安全穩定運行的要求。 化工產(chǎn)品多種多樣， 涉及到的設備類(lèi)型即規格型號復雜多變， 選擇非標設備及定型設施時(shí)， 要求相關(guān)設施必須具備超高性能， 如果化工設備及工藝細節與實(shí)際需要不符， 基礎資料不完善就會(huì )引發(fā)安全事故。
4.4 設計選擇工藝路線(xiàn)
設計化工工藝期間， 即使是一個(gè)產(chǎn)品， 也會(huì )具有差異性的工藝方法和生產(chǎn)路線(xiàn)， 設計人員選擇時(shí)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(xiàn)的原則。生產(chǎn)環(huán)節在發(fā)生化學(xué)反應時(shí)， 須添加適用催化劑使反應強度適度降低， 對化學(xué)反應進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析并掌握相關(guān)數據， 對分析爆炸風(fēng)險很有幫助。 對化學(xué)反應過(guò)程的潛在副反應風(fēng)險進(jìn)行評估， 對包括原料、 催化劑以及輔料等在內的材料進(jìn)行全面分析， 做好混合反應的準備工作并詳細記錄。 同時(shí)， 還要監測工藝條件不同情況時(shí)的化學(xué)反應差異， 監測內容涵蓋反應溫度與壓力及開(kāi)工和停工變化， 同時(shí)記錄每個(gè)反應罐的壓力波動(dòng)數據， 化工工藝設計力求面面俱到， 確保安全合理設計。
5 化工工藝安全設計危險因素控制策略
5.1 優(yōu)化化工工藝安全設計方案
化工工藝開(kāi)展安全設計， 需要進(jìn)行全面細致的研究分析， 要通過(guò)構建理化變化的原理基礎， 結合化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的具體狀況， 設計期間嚴格控制化工生產(chǎn)方案。 要依據化工生產(chǎn)的工藝規范和實(shí)際需要。 高質(zhì)量設計化工安全生產(chǎn)工藝， 結合動(dòng)態(tài)變化對設計方案中的內容、 工藝安全以及執行流程進(jìn)行優(yōu)化調整，全面促進(jìn)化工工藝設計達到安全生產(chǎn)要求。 通過(guò)研究分析化工安全生產(chǎn)工藝的整體設計和發(fā)展態(tài)勢，化工企業(yè)的正常生產(chǎn)還須在統籌兼顧安全生產(chǎn)工藝設計和生產(chǎn)方案的基礎上， 加強安全管理力度， 從企業(yè)實(shí)際出發(fā)， 優(yōu)化提升化工工藝開(kāi)展安全設計的質(zhì)量和水平。舉例來(lái)說(shuō)， 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(shí)， 這種化工原料遇到強氧化劑極易發(fā)生化學(xué)反應， 直接危害到現場(chǎng)作業(yè)人員的生命安全和身體健康。 這就要求設計人員全面優(yōu)化安全生產(chǎn)工藝設計方案， 針對類(lèi)似高危原料須嚴格控制反應條件。 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(shí)優(yōu)化完善化工工藝安全設計， 必須引進(jìn)先進(jìn)的信息技術(shù)， 把關(guān)于化工產(chǎn)品、原料以及設備等方面的信息搜羅殆盡， 全部輸入信息系統， 對包括原料特性、 安全風(fēng)險以及儲存管理等在內的內容進(jìn)行全面分析， 切實(shí)提升設計方案的實(shí)效性。舉例來(lái)說(shuō)， 化工原料形態(tài)各異， 儲存和投料等方式也千差萬(wàn)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。 設計化工生產(chǎn)的安全工藝， 還須綜合考量原料發(fā)生反應的作用原理和安全管理條件，舉例來(lái)說(shuō)， 化學(xué)反應屬于吸熱還是放熱， 反應需要的溫度和壓力條件， 放熱過(guò)程的速度等， 直接決定投料方式的選定， 需要在一次性全投， 還是部分定速連續投以及部分一次性全投之間合理選定。
對化工工藝安全設計進(jìn)行優(yōu)化完善， 須重點(diǎn)關(guān)注安全性要求， 作業(yè)人員的生產(chǎn)操作必須保證規范標準，須在原料儲存管理、 投入生產(chǎn)以及化學(xué)反應期間加強管理的綜合力度， 減少安全危害。 同時(shí)， 無(wú)論如何地進(jìn)行安全設計， 始終不能百分之百地消滅安全風(fēng)險，設計人員還須從設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， 管道設計需要怎樣的高低差和走向， 以及具體管徑等， 都要設計人員綜合考量。一旦結束路徑設計， 還須全面檢測設計方案的安全性，通過(guò)安全試驗和檢測消除設計方案的安全缺陷。 化工工藝安全設計還須重點(diǎn)關(guān)注必須的安全設施， 這是防范安全事故、 降低事故危害的必備設施， 須結合安全生產(chǎn)和防護的實(shí)際需要， 提升安全設施設計質(zhì)量， 促進(jìn)安全生產(chǎn)。
5.2 優(yōu)化控制設備選型
化工工藝的安全設計方案出來(lái)以后， 要確保嚴格貫徹落實(shí)， 其中專(zhuān)業(yè)適用的設備選型， 是安全生產(chǎn)的最大保障。 化工生產(chǎn)期間， 化學(xué)反應的溫度與壓力條件以及原料質(zhì)量， 都會(huì )直接影響到生產(chǎn)質(zhì)量， 要求設備選型必須與上述條件完全吻合， 才能確保安全生產(chǎn)。這就要求化工設備必須嚴格落實(shí)針對性選型， 管理人員須全面控制化工生產(chǎn)及其設備和應用過(guò)程， 切實(shí)提高安全生產(chǎn)管理水平。
要做到合理控制化工設備， 還須針對應用過(guò)程中的潛在安全風(fēng)險， 出臺相應的科學(xué)有效的應急預案，日常安全管理工作中， 須認真排查誘發(fā)安全事故的因素， 綜合分析導致化學(xué)反應失控以及其他安全隱患。選擇適用的反應器， 還須從適宜工藝操作的角度出發(fā)，探究工藝應用具備的安全系數， 再考量具體情況最終敲定設備型號， 同時(shí)還要對化工原料做到安全使用兼顧原料反應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)反應期間存在的雜質(zhì)， 會(huì )直接影響到反應的平衡性、 速率以及副反應， 安全風(fēng)險會(huì )因此而上升， 所以要求化反應控制必須兼顧雜質(zhì)控制， 確保設備安全運行。
對化工工藝進(jìn)行安全設計， 管道監管工作要著(zhù)重分析管道的應力條件， 同時(shí)也不能忽略對管道的振動(dòng)、設置以及選材方面的研究， 可有效提高化工工藝安全設計的安全可靠性， 同時(shí)優(yōu)化完善工藝流程。 要根據化工管道實(shí)際需要， 選材須強調安全可靠且經(jīng)濟適用，結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(jìn)化工企業(yè)實(shí)現安全生產(chǎn)。
5.3 嚴格控制化工生產(chǎn)流程
化工生產(chǎn)其實(shí)就是工藝流程的執行過(guò)程， 要完善工藝應用， 提高生產(chǎn)質(zhì)量， 須全面控制化工生產(chǎn)的各項參數和工藝路線(xiàn)， 第一， 根據生產(chǎn)需要進(jìn)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行。 安全設計可根據需要適度調整相關(guān)工藝， 根據生產(chǎn)需要教育作業(yè)人員樹(shù)立牢固的安全觀(guān)念。 還要為化學(xué)反應留出足夠的環(huán)境空間， 結合生產(chǎn)需要和工藝應用進(jìn)行反應控制。 第二， 化工設備應用期間， 要嚴格控制物料流動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生的流量和壓力參數， 提高安全管理質(zhì)量。 同時(shí)， 化工原料都有很高的腐蝕性， 疊加溫度因素， 會(huì )很大程度上影響到化學(xué)反應進(jìn)程， 要求化工工藝的安全設計必須控制化工設備的生產(chǎn)環(huán)境，強調規范化操作， 為化工設備提供安全保障， 降低事故率。 要求化工企業(yè)必須全程實(shí)時(shí)監測生產(chǎn)過(guò)程，采集監測數據， 據此對工藝流程進(jìn)行動(dòng)態(tài)化優(yōu)化調整，確保安全操作。 期間須全面控制化工生產(chǎn)的原料應用、反應程度以及工藝路線(xiàn)， 尤其是危險等級極高的相關(guān)介質(zhì)， 必須嚴格控制用量， 這是確保安全生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節。 同時(shí)， 還要嚴格控制生產(chǎn)環(huán)節， 控制內容涵蓋化工原料和設備、 人為及環(huán)境等影響因素， 準確評估化工生產(chǎn)的安全風(fēng)險程度， 有效控制生產(chǎn)環(huán)節的事故風(fēng)險， 確保企業(yè)整體性提升工藝水平。
6 結語(yǔ)
化工工藝具有相當的危險性， 化工工藝安全設計對于安全生產(chǎn)、 維護群眾生命安全具有重要意義。 化工工藝設計主要有方案設計、 中試設計、 初步設計以及施工圖設計幾種分類(lèi)， 設計時(shí)在化工原料選擇、 設備選型、 設計基礎資料、 工藝路線(xiàn)的設計與選擇方面存在著(zhù)風(fēng)險因素。 因此， 設計方應采取相應的防范措施， 完善安全設計方案， 加強物料存儲管理和投放設計， 進(jìn)行安全試驗檢測， 優(yōu)化設備選型和控制， 嚴格控制工藝流程， 加強生產(chǎn)過(guò)程監測， 確保安全生產(chǎn)。
來(lái)源：道客巴巴
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