化工工艺设计中的安全问题分析

张彦文，周 峰

（武汉有机实业有限公司，湖北武汉 430080）

近年来，我国加大安全生产管控力度，获得了不错成效。然而安全生产事故依旧很多，根据公开数据显示，2020年总计发生3.8万起安全事件，造成2.74万人死亡。化工属于高危行业领域，潜在的风险很多且点多面广，因此加大化工生产安全管理，提出有效的安全风险防范与应对措施，有着重要的意义。从化工生产安全事故的发生情况来说，由于化工工艺设计因素引发的事故很多，提高工艺设计的安全性，有着重要的意义。

1 化工生产安全现状

目前来说，化工安全生产存在着很多突出的问题，例如安全生产水平的安全管理工作落实不到位及安全生产基础薄弱等，使得应对安全事故的能力比较低，难以实现对化工生产安全的有效防范与控制。具体来说，部分企业现有的生产条件比较简陋，而且技术和装备等水平不高。部分化工企业现有的生产装置和设备存在着老化问题。因为维修和更新以及改造工作落实不到位，加之管理的精细化水平不高，使得安全保障能力比较弱。除此之外，还存在着安全管理投入不足的问题，企业管理者的安全意识不足，影响着很多安全管理工作的开展与落实，使得隐患存在。在安全生产管理的角度来说，存在着责任落实不到位的情况，未能层层压实安全生产责任，使得化工工艺的运用存在着很多的薄弱点，影响着生产的安全性。

2 化工工艺设计中的安全隐患分析

2.1 光气和光气化工艺

以光气和光气化工艺分析，其主要的反应是放热反应，需要做好对光气化反应釜以及光气储运单元的安全运行监控。从使用的化工工艺组成来说，主要涉及光气的制备工艺和以光气为原料制备光气化产品的工艺路线。使用的光气化工艺，具体为气相与液相。从安全性角度来说，因为光气属于剧毒气体，在储存和使用整个环节均有发生泄漏的风险，如果发生泄漏，则会造成大面积的污染或者中毒事故。其使用的反应介质也具有一定的燃爆危险性，潜在着很大的安全隐患。除此之外，产生的副产品氯化氢也具有很强的腐蚀性，极易使得设备和管线泄漏，可能造成人员中毒。在实际运行时，必须要做好一氧化碳和氯气，含水量以及反应釜温度等技术指标的监控，实现对整个安全生产运行情况的全面掌握。根据安全生产的要求，在进行化学工艺的设计时，需要配置事故紧急切断阀以及紧急冷却系统和反应釜温度压力报警联锁装置等。通过实现对技术参数的有效监控，同时配套有效的安全事故应对措施，最大程度上减少安全事故的发生。

通常来说，常用的控制方式主要是针对异常情况的发生，或者出现光气和剧毒产品泄漏情况时，利用自控联锁装置，通过启动紧急停车以及自动切断操作，实现对整个物料进出情况的控制，并且将反应装置快速冷却到一定温度。除此之外，将发生安全事故设备内存在的剧毒物通过疏导导入到事故槽内，启动氨水和稀碱液进行喷淋处理。利用排毒系统实现对事故产生的有毒气体，由具体的处理系统进行有效排除处理。

2.2 电解工艺-氯碱

采用的电解工艺，其主要反应类型为吸热反应，安全监控的主要单元为电解槽和氯气储运单元。从工艺运行的角度来说，电流经过电解质溶液或者熔融电解质时，正负极会引起化学变化，也就是电解反应。一般来说，氢和氧以及氧等的制备均需要采用到电解工艺。从工艺的危险性分析，因为电解食盐水的环节会产生很多的氢气，氢气属于极易燃烧的气体，而氯气是很容易出现氧化性的剧毒气体，如果二者混合，那么很容易发生爆炸。如果氯气中的含氢量达到5%之上，且遇到光照或者受热，那么极易产生爆炸事故。若盐水中含有的氨盐超出了安全生产标准，当处于适合的条件下，铵盐将会和氯相互作用，会生成氯化氨。同时，浓度较高的氯化氨溶液和氯，还会形成三氯化氮。三氯化氮属于爆炸性很强的物质，如果和部分有机物接触或者被加热到一定程度，则会产生很剧烈的分解反应，最终发生爆炸[1]。

使用的液氮在生产和存储以及包装等多个环节都可能出现安全问题，因此要做好严格地把控。在进行安全设计时，需要做好电解槽温度压力以及液位等参数的有效把控，同时要配置电解供电整流装置以及电解槽供电的报警和联锁装置。通过实时全面严格的安全控制措施，最大程度上保证生产的安全效益目标实现。一般来说，可以将电解槽内部压力和槽电压等形成联锁关系，通过构建联锁停车系统，达到保障安全的效果。常用的安全设施，主要包括安全阀、高压阀以及紧急排放阀[2]。

2.3 氯化工艺

从氯化工艺的运用角度来说，其主要的反应类型为放热反应。在安全生产监控方面要围绕氯化反应釜和氯化储运单元，实施严格地把控。在工艺危险方面，因为氯化反应属于一个放热的过程。如果处于高温状态下实施氯化反应，那么反应会更加剧烈，且速度会比较快，产生的热量也会比较大。整个反应使用的原材料很多都具有较强的燃爆危险性。氯气自身具有很强的剧毒性以及氧化性，而且存储压力比较高，很多氯化工艺多采用液氯生产。在具体操作时先进行气化之后再进行氯化，若存在泄漏风险，则会潜在很大的危险。氯气中所含有的杂质，例如水和氢气等，在具体应用方面很容易出现危险，尤其是三氯化氮经过积累后面临着很大的爆炸风险。在安全控制方面，主要是针对氯化反应釜温度和压力以及搅拌速率等指标进行严格的监控，实现对整个生产情况的有效掌握，进而分析安全风险与问题，提出优化与改进的措施，以免化工安全事故的发生。常采用的安全控制措施，主要是通过对生产环节进行优化。通过配置反应釜温度和压力报警装置以及反应物料的比例控制联锁装置等，实现对生产作业安全的有效控制。根据安全生产管理需求，可以采取的安全措施有很多。在企业方面，可以通过配置安全阀和高压阀等装置，实现对温度和压力等参数的有效监测，进而提出有效的安全管控措施，保障整个生产作业的有序性[3]。

2.4 硝化工艺

从硝化工艺的应用角度来说，其属于放热反应。安全生产监控主要围绕硝化反应釜和分离单元实施有力地控制。硝化主要是有机化合物分子中引入硝基的反应，较为常见的是取代反应[4]。在安全生产方面，此工艺的主要危险是反应速度快，而且放热量大。整个反应过程中，反应组分存在着不均匀分布的特点，很容易造成局部过热，引发安全危险。使用的反应物料有着很强的燃爆危险；使用的硝化剂腐蚀性很强，而且也有很强的氧化性，如果和其他不安全因素接触，则会造成爆炸。化学工艺设计方面采取的安全控制措施主要是配置反应釜温度报警和联锁装置以及自动尽量控制装置等，实现对整个生产系统的有效监控，进而掌握安全风险和隐患，保障作业的安全性。通过将温度装置和搅拌装置以及流量监测装置等进行优化配置，使其能够形成连锁关系，进而当安全隐患和问题出现时，能够及时响应，采取有效的控制措施，例如当温度超标或者搅拌系统运行故障时，可以实现自动化报警，并且能够自动化停止运行，达到控制的目的[5]。

3 化工工艺设计中的安全策略总结

3.1 做好安全影响因素的控制

化工工艺的安全设计必须要围绕原材料做好严格地把控，因为很多原材料都具有极其危险的特性，如果没有做好有力的控制，则很容易引发安全事故，因此要围绕原材料选择使用和管理等多个方面做好全面的分析，提出有效的控制措施，避免留下安全隐患。对于使用的化工设备，也需要做好全面的分析，尤其是反应器，做好安全风险评估，提出有效的安全应对措施，结合以往使用的情况，分析常见的故障与问题[6]。从设计阶段做好严格把控，以免因为设备问题引发安全事故。对于化工工艺路线的设计，则要结合生产的产品的特点以及生产所需要具备的条件等做好全面分析，提出污染小且影响范围比较窄的方案，保证整个工艺路线设计的合理性，保障整个作业的有序开展。在工艺设计环节，通过对各类因素有效的分析与控制，提出安全控制措施。工艺设计人员需要面向当前化工企业发展实际，积极推广运用新技术和新工艺，满足化工生产的需求，同时提高化工生产安全水平，最大程度上保障生产作业的安全有序开展，创造更多的价值。

3.2 引入现代化技术

从化工安全的角度来说，在工艺设计方面，必须要积极引入现代化技术，提高工艺运行，系统控制的智能化水平，最大程度上实现对各项安全因素的有效控制，同时做到实时化监测工艺运行的安全性。依托现代化装置和措施，实现对整个工艺运行全面化控制，通过采集数据信息进行深度分析，掌握整个生产作业的情况。不断提高安全监控的能力，实现对工艺管理水平的提高。利用现代化装置替代人员进行巡视监督检查，及时掌握整个化工生产过程中的情况，做好全面有效地控制，促使生产效益目标得以实现。作为设计人员，必须要有较强的安全意识，能够在整个工艺设计和运行控制等多个方面去思考，提出有效的安全控制措施，以免在工艺环节出现隐患和问题，影响整个生产作业的安全性。对于采用的各类安全设施，要做好全面的分析，切实保障工艺设计的合理性，指导整个作业的有效开展。

4 结语

化工工艺设计中的安全问题控制到位，对保障生产效益目标的实现，起到积极的作用。结合化工生产实践，围绕常用工艺比较常见的安全隐患与问题，做了简单的论述，提出了安全管理的措施。通过对化工原材料和设备以及工艺路线等的科学合理把控，防范安全生产事故与隐患，最大程度上保障化工生产效益目标的实现，促进企业持续化发展。