化工工艺安全设计中危险识别和控制策略

陈翔（天津滨海东方科技有限公司，天津 300450）

0 引言

化工行业是当代中国的一大支柱产业，化学原料制品的加工不仅在工业发展中有着巨大的经济主导作用，对当代民生建设也有着巨大的宏观社会经济贡献。然而，化工行业关键环节中具备较大安全生产风险，重大化工行业安全事故的发生，不仅会造成直接经济损失造成人员损伤，对经济社会整体发展方式也是十分不利的。在化工工艺生产过程中诸多的风险因素体现在技术环节，安全技术设计能够把化工生产经营过程中潜在的不安全影响因素通过系统地分析辨识，并制定针对性的政策予以避免，确保其安全危险生产识别和安全控制的工作规范性和工作实效性。化工工艺安全设计中危险识别和控制策略的研究，对于生产实践中对工业相关安全装置设备的全面设计优化、降低现有化工制品生产中的安全事故、提高目前我国现有化工制品工业安全危险生产管理能力、促进推动绿色化工制品工业的长期健康发展有着十分积极的意义。

1 化工工艺设计概况

化工工艺设计的内容既包含将单一或数个新的现有化学反应（或旧的化学生产过程），设计生产开发转变成一个全新的满足生产需求的组织环节，也包含对整个专业生产流程进行优化和总结设计，根据整个专业生产流程以及厂内环境变化条件，选择适当的一套配合整个生产厂区内现有设备、管线、仪器等的基础配套设施，并同时自行设计一套配合整个生产工厂的现有建筑结构修建以及改造配套工程，将整个生产厂内的现有建筑结构布局设计最终合理化与厂内环境最终舒适化，最终结果可以保证使整个生产工厂如期圆满完工顺利完成投产。因此整个工艺设计具备经济性、操作性、合理性、可靠性与安全性。

化工工艺设计的过程中会把化工火灾发生危险性要素分为五个基本层次，层次划分的依据在于化学原料、产品数量、危险群体问题、材料使用特性等，目的在于保障国内化工企业和各种产品厂商合理使用各种化学测试仪器设备，同时便于专业技术人员准确掌握工业化工生产材料使用性质以及与其对应危险要素等级以提高化工防范火灾意识。就化工工艺设计本身而言，许多工序环节存在着重大的技术复杂性，且危险设计要求指标高系数多。以化学介质为例，其在使用的过程中不仅存在易燃易爆特性，且对化学反应温度、压强等各种技术参数也存在着一定的特殊要求，尤其在危险性要求系数很大的工业化学设计制造中，此类安全设计风险引发的重大化学安全事故问题尤其明显。

2 化工制造工艺产品设计过程中的各种危险物质识别问题分析

化工工程技术工艺材料产品设计是化工工艺生产的基础，能够促进化工企业在不断地开展各种化工危险品的检测识别以及质量控制的监督管理工作的同时，保证其各种各类工艺材料产品设计的安全以及质量得以完全保障。并尽可能地降低其对化工企业以及周围环境的不良影响，从而直接投入到实际工业生产当中，提升生产效率，提高生产质量。

2.1 工艺安全分析

（1）在偏离设计条件下的工艺操作条件；

（2）各种操作条件下的动态模拟情况；

（3）正常操作工况时的动态模拟；

（4）生产运行工艺操作条件的确定；

（5）紧急情况发生时工艺操作的动态模拟。

2.2 危险物质的几个重要参数和名词

燃点：可燃物质在加温炉中受热达到点燃的最低温度。

闪点：挥发性可燃物质在特定条件下外加小火焰在空气中一闪即逝燃烧的最低温度。

爆炸浓度极限：可燃物质气体、可燃物质液体的浓度蒸汽或可燃液体粉尘和空气及其混合体积发生自动爆炸的浓度极限。

一次危险：在正常设备操作安全状态下不会发生的潜在的重大火灾或机械爆炸的危险。

次生危险：由一次危险而间接引起的导致人身安全、机械设备建筑物受损的危险。

2.3 工艺物料

随着化工产品生产工艺流程的进行，诸多工艺流程物料随之产生，这些工艺流程物料有着种类繁多、物理强度高、易燃易爆、化学性能指标明显的特征。而这些工艺流程物料是整个化工产品生产过程中无法避免的一个危险源，因而在化学产品加工生产过程当中必须要对其引起足够的重视，建立起系统的属性识别以及处理控制体系，奠定化工工艺安全生产基础。

2.4 设备材质

化工生产设备进行选择的过程中不仅要考虑到生产过程中的积极作用，同时也要考虑到材料流体本身对设备材质所产生的影响，因为化工生产比较特殊，材料流体对于设备材质的耐腐蚀性以及本身强度有着极高的要求，因此设备选取时应集中考虑材料流体本身化学特性以及反应过程当中产生的全新化学产品的基本特性。且去除设备材料本身具有的化学杂质，不乏少数材质物料可以直接参与反应到各种化学反应内部并产生副化学反应，从而直接影响化学反应产物的速率、温度等。因而从安全管理层面角度来加以考量，必须要经过科学而合理的综合因素评价，并选取一个安全且危害物质系数含量最少的化学反应途径。具体来讲，就是在生产设备原材料的来源选择种类方面，尽量多地选择安全无毒或危害物质系数较少的低危害物质原材料品种。

2.5 化学反应装置

化学反应处理装置种类繁多，规格不尽相同，而对于化工产品生产过程而言必须具备严格的型号以及设计标准选择，一旦设备没有合理进行设计选择和合理使用，将易造成设备发生的各种安全事故。由于化学物料之间因客观因素不同，可能发生反应，所以在应用化学反应处理装置时必须先要严格保证其充分满足的设计安全性与使用稳定性。而在整个设计阶段，又必须严格高度考量所有风险影响因素，根据综合指标进行化学反应装置的配置。

2.6 安全防护装置

顾名思义安全防护装置的作用在对整个化工生产流程进行监控，并保证其处于一个安全的生产环境之内。这在化工生产过程当中的压力控制方面表现极为明显，通常情况下为保证化工生产中压力设备的安全平稳运行自动控制、防护等装置必不可少，而相应的报警装置以及紧急辅助装置也有着至关重要的作用，相关安全装置的使用能够保证发生风险的第一时间内紧急启动报警装置以及相应的预防措施，从而避免更大的安全事故产生。不过整个化工生产流程当中潜在的安全事故问题比较复杂，尤其是工业燃料废物排放过程当中一旦出现泄漏后果不堪设想，因此，有必要对其进行安全管控，相关安全防护装置的配置和设计仍需进一步完善。

3 化工工艺安全设计的控制策略

3.1 工艺物料的安全管理

在对工艺物料进行安全管理的过程当中，首先应该建立一个完善的管理机制，对物料的种类以及风险级别进行确定，根据其基本特性以及作业规范以分门别类的方式实施科学管理。例如在对可燃气体等物料进行管理时，首先要保证的就是储存装置的密闭性，其次要保证储存装置机壳保护接地工作，从根本上预防静电爆炸事故的发生。尤其对于大功率的电器和线路设备而言，外壳、防雷以及防静电的工序必不可少。另外在作业过程当中应该采取严格的防护措施，避免杂质和可燃气体的混合产生不必要的危险。

化工产品生产流程当中需要诸多的大型金属机械设备，但实际上整个化工生产环境比较特殊，易燃易爆风险较大，为保证生产安全首先要对其外壳防雷以及静电、防护接地工作予以重视。其次，化工产品生产流程很多作业环境具备高毒性以及腐蚀性气体的属性，为有效防止安全事故的产生，应进行合理的设备布置，例如利用空气洗净机喷淋处理装置的有效配置以确保空气当中杂质的去除、化学防护处理设备的选用能够按照生产实际需求启动安全防护流程、应急事故产生时所需要的处理设备和相关药物能够多方位全方位的保证安全管控，防范工艺物料发生泄漏等安全事故的发生。

在各种工艺生产路线的施工设计控制过程中，可通过自动控制工艺反应物理条件的变化方式等来控制工艺产物反应种类和物料形成反应速率。另外，对于在化工生产过程中所生成的化学物质，也就是应当在尽量减少可能产生危险性的副产物、有化学毒害的副产品的数量同时，尽大量的可能进行循环再生和使用。

3.2 化工工艺路线的安全规划与控制

工艺路线是基础，安全生产作业时能提供基本保障，但作业技术是灵魂，能够最大限度地避免安全事故的产生。企业要提高化学作业人员的生产安全意识和化学综合职业素质，对化学操作作业过程全面熟悉把握，标准化工作业过程内容，加强化学作业安全监管管理工作，并严格执法查处化学安全违规行为。

因此就需要不断提高人们对整个工业化学合成工艺产品设计生产过程的安全关注，提高人们对其风险意识的重要性，必须采用科学合理的方法和技术手段，对其实施系统的管理，以防止各种安全隐患问题的发生，在运行过程中，要尽量地使用某些具备相应安全条件的工艺技术方法和手段，要减少高危险性产品的使用，同时，在整个化学工艺设计中也要制定好与其相配套的技术措施。

3.3 反应装置的安全保护措施

首先，应当建立起严格的巡回检查制度以及了解设备运行情况，一旦发现设备异常，及时上报及时反馈，根据问题存在的原因予以整改和预防。在设备停运期间，也应该进行防潮、防冻、防腐蚀检查，时刻保证设备处于良好的状态；其次，在对其进行操作的过程当中，严格执行工艺生产标准以厂家提供的说明标准为参考，根据实际情况进行优化调整，同时，对操作人员的素质应予以重视，防止误差性操作造成的安全风险。而且在操作过程当中注意各部件的连接保证无漏油、无油垢，保证设备的灵活运转。最后，建立起严格的预警机制，通过防护装置的使用最大限度地避免风险的产生。且所有安全反应报警设备具有连锁性和关系性，一旦发生异常，自动开启网络连锁软件，实施报警保护计划。对于风险系数较大设备机械已损坏的装置而言，要保证安全的生产运行距离，同时，在醒目的部位设置自动应急装置和紧急制动按钮。

3.4 工厂选址安全问题

化工厂区的场地位置选择要避免闹市，尽量设置在人烟稀少的地方。各化工厂区与仓库中间，要注意保持最合适的安全使用间距，同时与周围区域环境管理要求充分进行融合，并对周围区域环境因子的风向管理问题深度加以研究，并把附近的工厂厂址建立在厂房下风朝向周围区域的最高方位上。对附近厂房内建筑物和附近的高层大型厂房内建筑等周围区域环境管理要求也认为应该有效实施高度风向管理，以保证最佳的安全合理使用方位距离，防止对化工厂区以及周边大型工厂内部建筑设施中的环境要素产生较大量的环境负面影响。

4 结语

化工工艺生产过程当中涉及到的反应物众多、流程比较复杂、风险性较大，想要保证整个生产过程当中的安全性，应该以行业规章制度和操作标准为基础、以化学危害影响原因为根本、以生产流程合理控制为手段，从化工工艺安全设计危险识别入手，针对性地采取有效的控制策略，建立起科学严谨的化学品生产工艺安全设计，在保证生产职工人身安全生产安全的同时，提高企业生产效益，带动经济发展。