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化工工藝安全設(shè)計中的危險因素及防范措施

發(fā)布時間：

2023-06-10 16:08

近年來， 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， 為增強我國綜合實力做出了重要貢獻， 也促進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)中存在著多種風險因素， 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(shè)備也容易受到化學反應的影響出現(xiàn)故障， 如不能及時解決也容易引發(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(shè)計， 加強對危險因素的控制防范。

1 化工工藝安全設(shè)計概念及識別危險因素的重要意義

對化工工藝進行安全設(shè)計， 須立足于確保系統(tǒng)安全， 同時對護壁原料具備的物理和化學性質(zhì)， 危險級別以及庫存量進行綜合考量， 對理化反應期間， 特定化工原料最終生成化工產(chǎn)品進行技術(shù)實現(xiàn)途徑設(shè)計。而且， 還要結(jié)合管道技術(shù)、 安全儀表以及發(fā)生化學反應的設(shè)施等要素， 進一步優(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(shè)項目， 大體量大生產(chǎn)規(guī)模， 潛在或明顯的安全風險非常多， 危險等級較高， 一旦出現(xiàn)安全事故， 帶來的生命財產(chǎn)損失難以估量。 因此。 要求所有進行安全設(shè)計的相關(guān)人員既要保證化工企業(yè)正常生產(chǎn)， 還要對化工原料進行性質(zhì)分析， 尤其是高?；瘜W品， 一定要嚴加控制， 對化工生產(chǎn)期間容易導致安全風險的原料。 半成品， 催化劑， 成品以及輔料等進行細致周到的安全測試， 結(jié)合它們具備的危險等級采取針對性的火災或爆炸風險防護， 加強安全管理， 把化工生產(chǎn)工藝的風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)境和社會危害確?；どa(chǎn)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

2 化工工藝安全設(shè)計特點

化工行業(yè)生產(chǎn)期間， 化工工藝通常需要結(jié)合化學反應過程， 結(jié)合它們類型各異的反應條件， 促使特定的化學物質(zhì)產(chǎn)生設(shè)定的化學反應， 最終得到所需化學產(chǎn)品。 化工工藝涵蓋3 個工藝流程階段 ： 第一， 設(shè)計人員通過科學合理的方式方法開始第一步處理轉(zhuǎn)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長 ； 第二， 原料進入適用的專業(yè)設(shè)備開始發(fā)生化學反應， 期間可能因相關(guān)介質(zhì)被加熱， 或者自身出現(xiàn)放熱， 一旦控制失誤就會誘發(fā)高壓， 處理不及就會爆炸 ； 第三， 原料完成化學反應生成化工產(chǎn)品， 由技術(shù)人員實施進一步加工處理。 化工企業(yè)的實力參差不齊， 一些技術(shù)和設(shè)備相對后進的企業(yè)實力不濟， 沒有搜集到足夠全面完整的數(shù)據(jù)資料， 無法為化工工藝進行安全設(shè)計的人員提供有力參考， 最終成型的設(shè)計方案必定漏洞百出。

3 化工工藝的分類設(shè)計

①方案設(shè)計。 虛構(gòu)設(shè)計與概念設(shè)計互為別稱， 它首先假定企業(yè)化工生產(chǎn)具備的大型機械， 方案設(shè)計要在中試開始之前完成， 目的是為了對生產(chǎn)路線的合理性以及工藝條件的標準化程度進行檢測， 為后續(xù)小試的規(guī)模及目的提供決策依據(jù)。 ②中試設(shè)計。 這個階段的檢測內(nèi)容， 就是對為中試量身定做的工藝條件及路線進行檢測， 期間檢測系統(tǒng)保持間斷運行， 由此測評設(shè)計的預期產(chǎn)品具備怎樣的應用性能， 為工程設(shè)計提供備選方案。 再通過對所得數(shù)據(jù)及工藝路線進行校準與建模， 評價放大產(chǎn)生的響應， 對工藝流程中積累的雜質(zhì)給工藝設(shè)計和化工產(chǎn)品帶來的最終影響進行檢測。 需要注意的是， 上述內(nèi)容支持局部及整體檢測，可以展開極盡詳盡的研究分析。 ③初步設(shè)計。 這是化工工藝精煉設(shè)計的初步階段， 最終結(jié)果就是對工藝設(shè)計進行整體預算， 明確初步設(shè)計的具體執(zhí)行規(guī)范。 結(jié)合工程選址以及基礎(chǔ)設(shè)計給出的任務書，可以著手實施技術(shù)和經(jīng)濟層面的總體研究與預算后確定設(shè)計方案， 對設(shè)計結(jié)果的要求是保證工程旋轉(zhuǎn)計算、 審核、招標以及選購生產(chǎn)材料及設(shè)備的所有需要， 同時提供工程建設(shè)所需的投資參考。 ④施工圖設(shè)計。 初步設(shè)計提交審核， 上級部門會給出相關(guān)意見， 設(shè)計人員可參考這些意見， 明確設(shè)計工作原則及初步設(shè)計方案并設(shè)置成施工圖設(shè)計， 結(jié)合工程生產(chǎn)及非標設(shè)備具體需要，施工圖設(shè)計依據(jù)每項設(shè)計組分的相關(guān)比例設(shè)置圖紙及文字標注， 開始落實施工規(guī)劃， 明確規(guī)劃目標， 對方案進行優(yōu)化完善， 再著手初步設(shè)計。

4 化工工藝設(shè)計中須注意的安全危險

4.1 選擇化工原料控制問題

沒有化工原料， 就無法生產(chǎn)出所需化工產(chǎn)品， 化工生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié)就是選擇化工原料。 化工工藝設(shè)計需要對原料進行全面的性能了解， 化學反應的反應熱以及相關(guān)原理更要了解清楚。 而且， 類型不同的化工原料， 運輸及儲存期間所需的環(huán)境及管理條件都非常嚴苛， 需要針對性地進行綜合及分類設(shè)計， 一旦混合放置， 勢必釀成慘烈事故。

4.2 設(shè)備選型的安全問題

化工工藝設(shè)計方案涉及到化工設(shè)備及相關(guān)管道時， 須綜合考量其填入的原料類型特點、 工作期間的壓力及溫度， 以及工藝流程需要， 依據(jù)材料特性對設(shè)備類型進行針對性選擇。 設(shè)備應用期間不可避免地會出現(xiàn)蠕變、 磨損以及疲勞， 都會導致設(shè)備適使用壽命縮短， 合理的設(shè)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(shè)備進入工藝流程， 即開始長期超負荷運行， 無疑加大了設(shè)備危險事故的發(fā)生概率； 第二，設(shè)備運行期間企業(yè)忽視金屬材料的必要檢測， 導致結(jié)構(gòu)缺陷很難察覺 ； 第三， 疲勞狀態(tài)下的設(shè)備更容易受到腐蝕或損毀。

4.3 化工工藝設(shè)計缺乏完整基礎(chǔ)資料

通?；て髽I(yè)開展新的工藝包研發(fā)， 須依據(jù)足夠的基礎(chǔ)資料或者按照研發(fā)機構(gòu)提供的原料完成配制，如果研發(fā)準備階段沒有進行必要的數(shù)據(jù)完全或測試，資料的完整性則達不到保證工藝安全穩(wěn)定運行的要求。 化工產(chǎn)品多種多樣， 涉及到的設(shè)備類型即規(guī)格型號復雜多變， 選擇非標設(shè)備及定型設(shè)施時， 要求相關(guān)設(shè)施必須具備超高性能， 如果化工設(shè)備及工藝細節(jié)與實際需要不符， 基礎(chǔ)資料不完善就會引發(fā)安全事故。

4.4 設(shè)計選擇工藝路線

設(shè)計化工工藝期間， 即使是一個產(chǎn)品， 也會具有差異性的工藝方法和生產(chǎn)路線， 設(shè)計人員選擇時還須遵循安全風險及環(huán)境危害最小的工藝為最佳路線的原則。生產(chǎn)環(huán)節(jié)在發(fā)生化學反應時， 須添加適用催化劑使反應強度適度降低， 對化學反應進行動力學分析并掌握相關(guān)數(shù)據(jù)， 對分析爆炸風險很有幫助。 對化學反應過程的潛在副反應風險進行評估， 對包括原料、 催化劑以及輔料等在內(nèi)的材料進行全面分析， 做好混合反應的準備工作并詳細記錄。 同時， 還要監(jiān)測工藝條件不同情況時的化學反應差異， 監(jiān)測內(nèi)容涵蓋反應溫度與壓力及開工和停工變化， 同時記錄每個反應罐的壓力波動數(shù)據(jù)， 化工工藝設(shè)計力求面面俱到， 確保安全合理設(shè)計。

5 化工工藝安全設(shè)計危險因素控制策略

5.1 優(yōu)化化工工藝安全設(shè)計方案

化工工藝開展安全設(shè)計， 需要進行全面細致的研究分析， 要通過構(gòu)建理化變化的原理基礎(chǔ)， 結(jié)合化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程的具體狀況， 設(shè)計期間嚴格控制化工生產(chǎn)方案。 要依據(jù)化工生產(chǎn)的工藝規(guī)范和實際需要。 高質(zhì)量設(shè)計化工安全生產(chǎn)工藝， 結(jié)合動態(tài)變化對設(shè)計方案中的內(nèi)容、 工藝安全以及執(zhí)行流程進行優(yōu)化調(diào)整，全面促進化工工藝設(shè)計達到安全生產(chǎn)要求。 通過研究分析化工安全生產(chǎn)工藝的整體設(shè)計和發(fā)展態(tài)勢，化工企業(yè)的正常生產(chǎn)還須在統(tǒng)籌兼顧安全生產(chǎn)工藝設(shè)計和生產(chǎn)方案的基礎(chǔ)上， 加強安全管理力度， 從企業(yè)實際出發(fā)， 優(yōu)化提升化工工藝開展安全設(shè)計的質(zhì)量和水平。舉例來說， 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， 這種化工原料遇到強氧化劑極易發(fā)生化學反應， 直接危害到現(xiàn)場作業(yè)人員的生命安全和身體健康。 這就要求設(shè)計人員全面優(yōu)化安全生產(chǎn)工藝設(shè)計方案， 針對類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險的作用。 要切實優(yōu)化完善化工工藝安全設(shè)計， 必須引進先進的信息技術(shù)， 把關(guān)于化工產(chǎn)品、原料以及設(shè)備等方面的信息搜羅殆盡， 全部輸入信息系統(tǒng)， 對包括原料特性、 安全風險以及儲存管理等在內(nèi)的內(nèi)容進行全面分析， 切實提升設(shè)計方案的實效性。舉例來說， 化工原料形態(tài)各異， 儲存和投料等方式也千差萬別， 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(jù)。 設(shè)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，舉例來說， 化學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(xù)投以及部分一次性全投之間合理選定。

對化工工藝安全設(shè)計進行優(yōu)化完善， 須重點關(guān)注安全性要求， 作業(yè)人員的生產(chǎn)操作必須保證規(guī)范標準，須在原料儲存管理、 投入生產(chǎn)以及化學反應期間加強管理的綜合力度， 減少安全危害。 同時， 無論如何地進行安全設(shè)計， 始終不能百分之百地消滅安全風險，設(shè)計人員還須從設(shè)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(shè)計需要怎樣的高低差和走向， 以及具體管徑等， 都要設(shè)計人員綜合考量。一旦結(jié)束路徑設(shè)計， 還須全面檢測設(shè)計方案的安全性，通過安全試驗和檢測消除設(shè)計方案的安全缺陷。 化工工藝安全設(shè)計還須重點關(guān)注必須的安全設(shè)施， 這是防范安全事故、 降低事故危害的必備設(shè)施， 須結(jié)合安全生產(chǎn)和防護的實際需要， 提升安全設(shè)施設(shè)計質(zhì)量， 促進安全生產(chǎn)。

5.2 優(yōu)化控制設(shè)備選型

化工工藝的安全設(shè)計方案出來以后， 要確保嚴格貫徹落實， 其中專業(yè)適用的設(shè)備選型， 是安全生產(chǎn)的最大保障。 化工生產(chǎn)期間， 化學反應的溫度與壓力條件以及原料質(zhì)量， 都會直接影響到生產(chǎn)質(zhì)量， 要求設(shè)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(shè)備必須嚴格落實針對性選型， 管理人員須全面控制化工生產(chǎn)及其設(shè)備和應用過程， 切實提高安全生產(chǎn)管理水平。

要做到合理控制化工設(shè)備， 還須針對應用過程中的潛在安全風險， 出臺相應的科學有效的應急預案，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(shù)， 再考量具體情況最終敲定設(shè)備型號， 同時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。 化學反應期間存在的雜質(zhì)， 會直接影響到反應的平衡性、 速率以及副反應， 安全風險會因此而上升， 所以要求化反應控制必須兼顧雜質(zhì)控制， 確保設(shè)備安全運行。

對化工工藝進行安全設(shè)計， 管道監(jiān)管工作要著重分析管道的應力條件， 同時也不能忽略對管道的振動、設(shè)置以及選材方面的研究， 可有效提高化工工藝安全設(shè)計的安全可靠性， 同時優(yōu)化完善工藝流程。 要根據(jù)化工管道實際需要， 選材須強調(diào)安全可靠且經(jīng)濟適用，結(jié)合化工原料的燃爆風險因素， 有效防范斷裂風險，有效促進化工企業(yè)實現(xiàn)安全生產(chǎn)。

5.3 嚴格控制化工生產(chǎn)流程

化工生產(chǎn)其實就是工藝流程的執(zhí)行過程， 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(shù)和工藝路線， 第一， 根據(jù)生產(chǎn)需要進行行之有效的科學管理， 確保工藝流程能夠安全有效地貫徹執(zhí)行。 安全設(shè)計可根據(jù)需要適度調(diào)整相關(guān)工藝， 根據(jù)生產(chǎn)需要教育作業(yè)人員樹立牢固的安全觀念。 還要為化學反應留出足夠的環(huán)境空間， 結(jié)合生產(chǎn)需要和工藝應用進行反應控制。 第二， 化工設(shè)備應用期間， 要嚴格控制物料流動過程產(chǎn)生的流量和壓力參數(shù)， 提高安全管理質(zhì)量。 同時， 化工原料都有很高的腐蝕性， 疊加溫度因素， 會很大程度上影響到化學反應進程， 要求化工工藝的安全設(shè)計必須控制化工設(shè)備的生產(chǎn)環(huán)境，強調(diào)規(guī)范化操作， 為化工設(shè)備提供安全保障， 降低事故率。 要求化工企業(yè)必須全程實時監(jiān)測生產(chǎn)過程，采集監(jiān)測數(shù)據(jù)， 據(jù)此對工藝流程進行動態(tài)化優(yōu)化調(diào)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， 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(jié)。 同時， 還要嚴格控制生產(chǎn)環(huán)節(jié)， 控制內(nèi)容涵蓋化工原料和設(shè)備、 人為及環(huán)境等影響因素， 準確評估化工生產(chǎn)的安全風險程度， 有效控制生產(chǎn)環(huán)節(jié)的事故風險， 確保企業(yè)整體性提升工藝水平。

6 結(jié)語

化工工藝具有相當?shù)奈ｋU性， 化工工藝安全設(shè)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(shè)計主要有方案設(shè)計、 中試設(shè)計、 初步設(shè)計以及施工圖設(shè)計幾種分類， 設(shè)計時在化工原料選擇、 設(shè)備選型、 設(shè)計基礎(chǔ)資料、 工藝路線的設(shè)計與選擇方面存在著風險因素。 因此， 設(shè)計方應采取相應的防范措施， 完善安全設(shè)計方案， 加強物料存儲管理和投放設(shè)計， 進行安全試驗檢測， 優(yōu)化設(shè)備選型和控制， 嚴格控制工藝流程， 加強生產(chǎn)過程監(jiān)測， 確保安全生產(chǎn)。

來源：道客巴巴

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