化工工艺安全设计中的危险识别与控制

王小强(湖北宜化集团化工机械设备制造安装有限公司，湖北 宜昌 443007)

0 引言

近年来我国的化工工艺设计技术大大提高，但因为精细化工业起步较晚，与发达国家相比还存在差距。同时，由于我国的化工基础设施与当今的先进技术不匹配，越来越多的化工设计问题被暴露出来。作为促进我国经济发展的重要支柱之一，化工行业的设计环节不仅影响着项目的顺利进行，而且直接关系化工设计的安全作业。

从化工工艺设计的角度出发，概述当前的化学工业设计中的危险识别，安全管理和流程改进，以提升相关单位对安全设计的重视程度。

1 化工工艺设计概述

1.1 定义

化工工艺设计是指化学工程师遵循化学反应原理或化学反应方程式，通过设计一个可以将原材料转换为消费者所需的化工产品的生产步骤。化工工艺设计非常复杂，包含许多环节，例如：化学材料的初步处理，原材料的化学响应设计等(如果有)。任何不科学的设计内容都会降低化学品生产过程中的整体安全性能，并且无法满足用户对产品的需求。

1.2 化工工艺设计的特征

首先，化工设计条件复杂多样。用于生产化学产品的化学设备由于会受到多种因素的影响，例如外部环境和内部环境等，要求必须在所有环境下完成相应的试验并满足安全设计要求后，才可用于化工生产过程中，控制生产要素，提高产品产量，在保证安全生产的前提下最大限度地提高化学产品的生产质量。其次，化工设计成本高，工程规模大。化工工艺设计所需的原材料大多时工业专用材料，市场强大的竞争压力导致所有的化学公司都扩大了对化工设计环节的财务支持，并提出了很多要求，还需要设有科研基金的投资，这导致了化工工艺设计的巨大成本投入。此外，化工工艺设计需要基于化学原理，化学工程师只有在确定每种化学原理的独特功能后，才能有效地设计下一步反应程序，因此化工工艺设计的工程量非常大。

2 化工工艺安全设计的重要性

化工工艺设计与施工计划密切相关，需要在规定时间内完成相对应的任务，不仅可以按时按质量的完成化工设计任务，而且还保证了资金成本的管理和施工人员的安全。科学合理的化工工业设计可以确保原材料在一个良好的环境中完成化学反应并确保产品质量，避免在化学过程中出现一些有害于设计工程师的危险产物，对其身体健康构成威胁。另外，在项目实施的后期，工艺污染也是化工企业需要关注的主要问题。化工工业设计往往涉及许多类型的化学产品，这些化学品大多具有易燃、易爆、有毒和强腐蚀等危险属性。在这种情况下，如果化工工业设计中存在缺陷，很可能对后续的施工和生产环节造成影响，进而导致各类安全事故的发生。为了实现化工企业的安全设计，让企业生产更加科学，危险识别与控制应在化工设计阶段进行，做到提前识别并预测潜在的安全风险，以便在实际的设计中有效避免和预防风险。作为设计人员，必须在设计环节的早期阶段对影响产品安全的施工因素进行评析，针对一些潜在的风险及时叫停，确保化工工业设计和生产的顺利进行。因此，化工企业应格外重视化工工业设计阶段的安全管理和风险识别，综合考虑相关因素。

3 化工工艺设计中存在的问题

(1)在化工工艺设计过程中需要准备很多基础数据资料，但是，当前许多化工企业在进行化工设计中的准备数据不完整。通常情况下，有关化工工业设计的基本信息是由相关科研单位或其他机构提供的，或是通过员工对现有的实验数据和相关材料相结合再添加相关内容后完成的，因此一些基本材料数据尚未通过工业化的审查，尚未经过测试和改进，相关数据的准确性仍然有待商榷。

(2)在进行化工工艺设计的过程中，需要在较短的时间内完成大量工作。为尽快抢占市场，需要大幅度缩减工业设计环节的时间，从而也大大减少了总的产品生产时间，以获得更大的经济利益。此时工作中引起的其他问题，需要设计人员在设计阶段时刻关注，还必须考虑解决问题的方法，由此导致了化工工业设计环节的工作压力大大增加，成本投资也将增加。因此，化工企业在开发新产品时，需要协调好化工工业设计和其他环节，从这一角度合理安排进度。

(3)化工工艺设计过程时，许多设备的尺寸不一样，导致早期制定的计划无法完全适应该项目。为节省设计成本和施工时间，设计人员往往会将选择一些反应环节少、时间短的流程，保证了所有原材料均可以适用反应设备。为了更好地保证化工产品地质量，需要保证基础数据信息地准确度，这就需要展开大量地化学分析与设计工作。

4 化工工业设计中的危险因素

4.1 物料因素

材料是化学生产的基础。如果原材料的质量不符合化工生产的需求，那批量生产也就无从可谈。此外，化工工业设计所需的基本原材料类型和数量很多。不同材料的物理和化学性质会有所不同。如果没有适当的存储和管理措施，就有可能出现安全隐患，进而影响后续生产并导致安全事故的发生。特别是对于某些危险性极强的化工产品，如果不能合理的进行控制管理，则可能导致严重的安全事故。

4.2 管道因素

化工工业设计的实现离不开管道的支撑。管道的分布设计是化工工业设计的重要组成部分。如果管道的质量不合格，可能会被化学物质腐蚀，从而使管道出现泄漏。如果管道的设计不合理，出现弯曲或重叠太多的问题，就可能使得物料的传输出现问题，影响了正常的反应时间，对企业的经济效益造成了损害，严重的还会导致所设定的化学反应不能正常继续，进而引起安全事故。所以，为了确保有效的物料传输，应进行合理的管道设计，需要结合物料本身，深入分析物料的性能差异，以选择最佳性能和质量的管道[1]。

4.3 线路因素

化工生产线路是化工生产的基本保证。通常情况下，每条工业生产线路的作用和特点不同。如果化工反应线路设计不合理，有可能造成化工产品的质量问题甚至安全问题。因此，在化工工业设计选择反应线路时，必须充分考虑各种影响因素，确保化学生产线的完整性，特别是要进行设计线路的安全性分析。

4.4 装置因素

化工工艺设计中使用的各种设备均基于实际的反应和材料特性进行设计的。如果设计装置时，未全面考虑各种影响因素，可能会留下潜在的安全隐患，从而可能导致发生诸如泄漏和爆炸之类的安全事件。例如，设备没有足够的密封性，可能会导致材料泄漏，从而使化学反应失控，并引发安全事故。所以，在化工工艺设计中必须充分考虑装置因素引起的危害，并且提前采取措施进行预防和控制。

5 化工工艺安全设计的危险识别和控制措施

5.1 工厂选址

工厂的选址是化工工艺设计的第一步，也是进行危险识别和控制的关键。科学合理的工厂选址，以确保生产设备和设施的安全安装。在化工生产和运营过程中，存在多种可能影响甚至破坏人体和周围环境的风险因素。同时，化工工艺设计需要各类大型高温高压装置设备，工厂选址最好是选在远离市中心，人烟稀少的郊区。化工工厂选址时，设计人员应充分考虑到以上因素，对于现场是否开放、安全条件是充足、工厂发出的噪音是否会影响周围的居民等，最好选择远离城市的偏远地区，避免影响居民的正常生活。工厂选址应充分考虑周围的气候因素，例如风向是否有助于污染物的扩散，物料运输是否方便等[2]。

5.2 工艺设计方案的安全校对

化学工艺设计的安全校对是在化学设计阶段识别安全隐患的关键。化工设计人员需要对诸如工厂选址，设计线路等因素进行全面了解，但是化学过程很复杂，涉及多种高温的大型化学设备，同时化学原材料的耐用性也不稳定，可能会在设计环节中出现问题和不足，导致后续安全事故的发生。所以，相关部门必须进行化工工艺设计方案的安全校对，具体过程如下：首先，校对人员必须审查并校对原始数据，识别并分析原始设计数据是否存在问题；其次，应对化学原材料的安全性和耐用性做出反复测试，及时找出潜在的危险，对可能发生的危险事故做出预先判断。所有相关人员应从整体上考虑化工工业设计流程，方案以及所需的人员等因素，合理管控化工生产过程中的各项因素[3]。

5.3 加强对化工工业管道的安全管控

在化工工艺设计过程时，尤其是在设计管道时，设计人员应分析先前管道泄漏的案例。结合项目实际情况，在设计阶段对泄漏案例尝试进行弥补，并提出相关解决方案。对于管道材料的选择，应充分考虑化工设计所需的原材料是否对管道有影响，科学地选择管道类型，精确计算管道长度，减少管道运输安装的风险。设计工程师应考虑管道内的运输介质，应考虑包括气液共存等相关问题，确保诸如活塞流等问题的解决，以确保化学管道的安全运输，不会受到外部因素的干扰或腐蚀。再者，提高阀门和泵的安全控制。在化学过程中，阀门和泵的安全必须严格遵守安全法规展开搭配，并且需要设计安全高度并特别注意泵的气穴现象。在选择泵型号的过程中，需要研究泵的性能，材料特性和流量值，根据实际要求选择。阀门是驱动装置，它是压力系统的核心部分。阀门的功能是介质的流量和压力值的调整，必须根据化学反应所处的区域选择科学的阀门[4]。

6 结语

综上所述，随着我国化工行业的不断发展，需要确保化工工艺设计中的安全识别和控制。虽然目前我国的化工工艺设计仍存在着一些问题，但仍需要我们做好化工产品生产中的安全管理。设计人员应针对化工工艺设计过程中涉及的线路选择，管道设计，装置和物料选用进行合理管控，全面分析化工反应过程中可能会出现的一些问题并尽量规避。此外，化工企业还应合理选择工厂地质，尽量选择人烟稀少的区域，避免工业生产对周边居民和生态环境的影响，做好化工工艺设计的安全进行，保证我国化工行业的顺利发展[5]。