刍议化工工艺设计中的安全危险问题及控制

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　　 摘 要：在目前的化工设计中，强调工艺的本质安全已经成为设计的主体，对化工工艺发生安全事故的潜在原因要彻底进行研究。本文通过了解化工工艺设计的理论，总结了化工工艺设计的分类，以及化工工艺设计的特点，总结了化工工艺设计中安全危险的识别与控制方法和策略，总体上对化工工艺设计中的安全危险问题进行探讨。
　　 关键词：化工工艺 设计 危险 识别与控制
　　 化工工艺的设计和生产过程可以实施的必要条件有许多，安全问题是各行各业都应该注意的问题，化工行业由于其自身的特殊性，所以对其安全性的要求更高，化工工艺设计中安全危险的问题更应该大家予以高度的重视。
　　 一、化工工艺设计分类
　　 1.概念设计
　　 概念设计是假象设计，它是按拟建规模工业生产装置进行的，概念设计一般在中试前进行，主要目的是为了检查工艺条件和生产路线是否合理，确定数据和小试补充的内容以及必要时中试规模和中试目的。
　　 2.基础设计
　　 基础设计是整个技术开发阶段的最终研究成果，目的是提供建设生产装置的一切技术要点。
　　 3.初步设计
　　 初步设计是精细化工工程设计的第一阶段，它的成果是初步设汁说明书和总概算书。根据基础设计和批准的设计任务书、厂址选择报告，对工程在技术和经济上进行总体研究与计算的具体建设方案。初步设计结果应能满足项目审查和施工推备，材料与设备订货，项目招标等要求，能提供建厂投资依据。
　　 4.中试设计
　　 中试内容和任务主要是检验小试确定的工艺路线和条件；试制产品考核的使用性能；考验工艺系统连续运转可靠性；获取设计工艺必需的工艺和工程数据；考察放大致应和检验校正放大模型；考核杂质积累对工艺过程及最终产品质量的影响；以上内容和业务在检验时可以是全部也可以是部分，视具体情况而定。
　　 5.施工图设计
　　 施工图设计是依据上级对初步设计的审批意见，将初步设计中确定的设计原则和方案，根据建筑与非标准设备制作的要求，以图样和文字方式招工艺和设备各个组成部分的尺寸，布置和主要施工方法具体化，明确化，并解决初步设计阶段待定的各项问题。
　　 二、化工工艺设计中安全危险的识别与控
　　 1.工艺物料方面
　　生产中的原料、材料、半成品、中间产品、副产品以及贮运中的物质分别以气、液、固态存在，它们在不同的状态下分别具有相对应的物理、化学性质及危险危害特性。因此，了解并掌握这些危险特性是进行危险辩识、分析、评价的基础。
　　 物质危险的辩识应从其理化性质、稳定性、化学反应活性、燃烧及爆炸特性、毒性及健康危害等方面进行分析和辩识。
　　 2.工艺路线方面
　　 一种反应往往有好几条工艺路线，需要考虑的是采用哪条路线更能消除或减少危险物质的量。尽量使用无害的、低危险性物料取代有害的、高危险性物料，尽量缓和过程条件苛刻度，如采用催化剂或更好的催化剂，稀释危险性物料以缓解反应的剧烈程度，尽量采用新设备、新技术，取消或缩小中间贮罐以减少危险介质藏量，尽量减少生产废料，过程用原料、助剂等是否可回收循环使用或综合利用，做到物尽其用，减少对环境的污染。
　　 3.化学反应装置方面
　　 化学反应是整个产品生产的核心，一般通过反应才能得到所需的产物，同时反应也带来了许多危险性因素，在反应器的设计和选型前，往往要想到可能发生最严重的事故是什么，反应器中哪些将导致失控反应，搅拌器有何影响等等。
　　 反应器的种类很多，按照反应器进出物料的状况，可以分为间歇式与连续式两类。按照物料的流程则可分为单程与循环两大类。从反应器的结构形式来分，可以分成釜式、管式、塔式、固定床、流化床等多种反应器形式，它们适用于不同的化学反应，应根据物系反应机理来选择。
　　化学反应的种类繁多，因此在控制上的难易程度相差很大，一些容易控制的反应器，控制方案十分简单，但是，当反应速度快、放热量大或由于设计上的原因使反应器的稳定操作区域很小时，反应器控制方案的设计成为一个非常复杂的问题。由于缺少物质的反应或分解速度及热效应数据，一旦失控反应发生如何降低反应速度、将反应停止、或者放空，需要时如何迅速使反应物不参与反应或进行处理，都是潜在的危险因素。有些化学反应在一定的条件下是很稳定的，但如果出现：冷却效果变差或过量加热，搅拌能力失效，反应物的过量加入，反应物加入顺序不当，反应器外部火灾，传热介质漏入容器等，就可能发生失控现象。设计时应确保温度等控制在预定的范围内，以免反应失控。
　　设备从安全角度讲，特别是高压容器，不但要求有足够的结构强度，防止爆裂，而且要求密封必须良好。一定要有足够的严密性，防止泄露，因为大量介质的泄露会引起火灾或中毒，酿成巨祸。对高压密封结构的要求，首先是安全可靠，运行过程中，在温度和压力有波动，仍要始终保持严密不漏，如果由于某种原因容器产生了超压，那么容器就有可能因过度的塑性变形而遭到破坏，造成恶性事故，为了防止这种异常情况，一般在容器上装有安全压力释放装置。
　　 4.管道方面
　　 管道输送的物料常具有易燃、易爆、腐蚀和毒性，各种有毒有害的介质从泄漏部位跑、冒、滴、漏，不仅污染环境，而且是安全生产的隐患。
　　 管道设计，应对任何可能发生的泄漏进行研究从材料选择。管道布置、振动和应力分析等多方面避免泄漏的发生。解整个工程的工艺流程，明确管道系统在工艺流程中的作用，以及操作条件、介质物化特性、腐蚀情况及工艺方面的特殊要求等，结合实际的使用经验选择管道和阀门的材质，阀门、法兰的结构和密封面型式，合理布置管道，防止管道振动。如选择合理的管径、等级和材质，尽量减少连接处的泄漏，易燃介质管道应尽量减少拐弯，拐弯时宜采用弯曲半径较大、内壁光滑的弯头，管道在室内外架空或埋地敷设时，都必须可靠接地。
　　 工艺设计时，为了节省投资和方便切换，也采用一些软管连接。其实这也会造成危险，当管内物料有毒性或易燃易爆时，一旦喷溅出来会造成事故。当管内有压力时，管道的断开会造成未固定的端部摆动。打到脸上或身体其他细嫩部位也将造成伤害。因此，如果不是绝对必要就不用软管。
　　 5.整体园区方面
　　 针对我国现阶段化工园区的特点和现有监管能力严重滞后的现实，应当设立统一的安全监管和危机管理部门，创建完整的区域性安全生产标准化监管模式，构建政府主导、社会中介机构、企业一体化的综合管理体系。三方连带责任追究机制和化工园区相关安全技术标准都亟待完善，最大限度地把园区安全风险控制在可接受的范围内。我国化工园区建设的安全生产整体实施科学化、可视化、网络化的解决方案，全流程、全方位支撑突发事件的综合应对，引领安全生产从被动应付型向主动保障型战略转变。建设全过程、全方位、空间立体的企业安全生产系统，可以有效提高化工园区安全生产水平。
　　 三、总结
　　 化工生产可以实施的前提是化工工艺设计，除了要严格、正确地执行政府法规、标准规范。还应该加强工艺过程的安全性，了解安全危险的识别与控制，发现设计缺陷及时加以改进，以达到控制和防止事故的发生，实现本质安全的目的。

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