林再福(中鹽安徽紅四方股份有限公司，安徽 肥東 231602)

0 引言

工藝設(shè)計(jì)作為化工設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，對(duì)工程設(shè)計(jì)的優(yōu)劣有著重要的影響?；ぴO(shè)計(jì)就是指根據(jù)化學(xué)反應(yīng)設(shè)計(jì)出工藝流程，并保證流程的合理性與可靠性，然后根據(jù)工藝流程選擇合適的設(shè)備與裝置等，使其布局滿足生產(chǎn)的需求?；瘜W(xué)工藝設(shè)計(jì)的技術(shù)含量比較高，一定要做好危險(xiǎn)識(shí)別與控制工作，才能實(shí)現(xiàn)化工安全生產(chǎn)。

1 化工工藝安全設(shè)計(jì)危險(xiǎn)識(shí)別與控制的重要性

危險(xiǎn)識(shí)別與控制是指對(duì)生產(chǎn)工藝的全過程、生產(chǎn)設(shè)施設(shè)備、生產(chǎn)原材料和產(chǎn)出物質(zhì)、生產(chǎn)操作等進(jìn)行分析，掌握所存在的危險(xiǎn)因素、產(chǎn)生的種類、產(chǎn)生的原因等，然后結(jié)合實(shí)際制定出合理的預(yù)防措施，降低生產(chǎn)的危險(xiǎn)性。在進(jìn)行化工工藝設(shè)計(jì)時(shí)，要堅(jiān)持安全設(shè)計(jì)原則，并將這一原則貫徹于整個(gè)設(shè)計(jì)過程中。這既是構(gòu)建和諧社會(huì)堅(jiān)持以人為本的要求，也是化工安全生產(chǎn)的要求，人作為安全的主體，所有工藝設(shè)計(jì)必須圍繞人身安全這一主體因素進(jìn)行。化工生產(chǎn)與一般的工業(yè)生產(chǎn)存在一定的差異，在化工生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)涉及到可燃性、腐蝕性以及有毒性的化學(xué)物質(zhì)，生產(chǎn)操作條件也大多是高溫高壓，這些因素都具有一定的危險(xiǎn)性，從而導(dǎo)致了化工生產(chǎn)安全的復(fù)雜性。所以在設(shè)計(jì)階段，要充分考慮各種因素，在源頭上進(jìn)行解決，實(shí)現(xiàn)防患于未然。另外，化工工藝設(shè)計(jì)是保障化工高效生產(chǎn)的重要條件，只有工藝設(shè)計(jì)的安全才能使生產(chǎn)有序開展和完成。所以，在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)一定要嚴(yán)格遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并要具有針對(duì)性和合理性，做好細(xì)節(jié)處理，以保障化工生產(chǎn)的安全運(yùn)行[1]。

2 化工工藝安全設(shè)計(jì)危險(xiǎn)識(shí)別

2.1 物料的識(shí)別

化工工藝安全設(shè)計(jì)過程中會(huì)涉及到一些比較復(fù)雜的工藝物料，這些物料一般都是易燃易爆物品，具有極高的危險(xiǎn)性，如果防范措施不到位或者不合理，則會(huì)造成嚴(yán)重的安全事故，嚴(yán)重威脅人們的生命安全與財(cái)產(chǎn)安全，例如：火災(zāi)、爆炸等。所以在進(jìn)行化學(xué)工藝安全設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)物料進(jìn)行危險(xiǎn)識(shí)別，包括物料中包含的化學(xué)元素的識(shí)別和物料保管、運(yùn)輸?shù)奈ｋU(xiǎn)識(shí)別。

2.2 工藝路線的識(shí)別

在進(jìn)行化工工藝安全設(shè)計(jì)時(shí)，要綜合考慮化工生產(chǎn)的連續(xù)性以及化工生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性，對(duì)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都要加強(qiáng)重視，防止其造成危害以及損失，甚至是安全事故的發(fā)生，避免帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。所以在進(jìn)行化學(xué)工藝安全設(shè)計(jì)時(shí)，要強(qiáng)化工藝程序和工藝路線設(shè)計(jì)的危險(xiǎn)識(shí)別，對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)的工藝都要進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)，保障工藝路線的安全性。

2.3 反應(yīng)容器的識(shí)別

化工生產(chǎn)過程中涉及到物理反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)，在進(jìn)行化工工藝安全設(shè)計(jì)時(shí)，要進(jìn)行容器設(shè)備的識(shí)別，反應(yīng)容器包括化學(xué)反應(yīng)容器、蒸發(fā)加熱反應(yīng)容器、電加熱反應(yīng)容器、物理混合容器、多功能分散容器、壓力容器以及存儲(chǔ)類容器等。即使是比較簡(jiǎn)單的蒸發(fā)罐也可以劃分成薄膜、樹脂、蒸餾等多個(gè)種類，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于化工反應(yīng)的中轉(zhuǎn)、運(yùn)輸以及儲(chǔ)存過程都要結(jié)合實(shí)際選擇合適的容器設(shè)備，由點(diǎn)到面再到所有的化工單元都要進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，形成安全的反應(yīng)系統(tǒng)。容器設(shè)備的選擇如果與化工工藝不相匹配，則容易造成一定的安全隱患，導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，而且反應(yīng)時(shí)間極為迅速，所以在進(jìn)行安全設(shè)計(jì)時(shí)，要做好反應(yīng)容器設(shè)備的危險(xiǎn)識(shí)別[2]。

2.4 安全防護(hù)裝置的識(shí)別

化工生產(chǎn)過程中，安全防護(hù)裝置對(duì)保障安全生產(chǎn)起著重要的作用，尤其是處于非正常工作的狀況下，要保證設(shè)備運(yùn)行期間，安全防護(hù)裝置能夠發(fā)揮出最大的輔助作用，例如：壓力控制設(shè)備的安全閥與爆破片、報(bào)警和緊急切斷等緊急控制裝置、冷卻裝置等。在進(jìn)行化工工藝安全設(shè)計(jì)時(shí)，要做好這些安全防護(hù)裝置的危險(xiǎn)識(shí)別，防止安全事故的發(fā)生。

3 化工工藝安全設(shè)計(jì)危險(xiǎn)控制策略

3.1 強(qiáng)化原料的控制

化工原料具有一定的特殊性，在設(shè)計(jì)時(shí)一定要做好原料的物理性能和化學(xué)性能的危險(xiǎn)識(shí)別，進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。一般在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)，可選擇的工藝技術(shù)是多樣的，要結(jié)合原料的特性選擇最經(jīng)濟(jì)、最合理、最易操作的工藝技術(shù)。在選擇化學(xué)反應(yīng)裝置時(shí)，也要結(jié)合原料的性質(zhì)進(jìn)行選擇，作為化工產(chǎn)品研發(fā)的重要設(shè)施設(shè)備，只有在化學(xué)裝置里面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，才能得到相應(yīng)的化學(xué)產(chǎn)物，要保證放置在反應(yīng)裝置中的化工原料不會(huì)與裝置產(chǎn)生其他產(chǎn)物，如表1 所示。

3.2 做好工藝路線的安全控制

在化工安全設(shè)計(jì)中，化工工藝路線的設(shè)計(jì)十分重要，要保障其科學(xué)性與合理性。為了更好的優(yōu)化工藝路線，保證工藝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的安全性，需要使用安全指數(shù)較高的原材料，并注意以下幾點(diǎn)事項(xiàng)：一是化學(xué)工程師一定要提前了解和發(fā)現(xiàn)工藝路線中存在的問題，然后具有針對(duì)性的制定防治措施，尤其是工藝路線交叉問題，要及時(shí)地進(jìn)行解決。二是化學(xué)工程師要做好化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)的監(jiān)控工作，結(jié)合化工生產(chǎn)實(shí)際以及工藝特性制定流程方案，要保障路線的合理性，避免出現(xiàn)安全問題。三是在保障化工工藝合理的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化化工設(shè)備和技術(shù)的創(chuàng)新，為提高化工生產(chǎn)效率奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

表1 化學(xué)產(chǎn)品中主要原料

3.3 反應(yīng)容器的控制

在保障化工生產(chǎn)工藝安全的過程中，化學(xué)反應(yīng)容器的安全非常重要，要合理的選擇反應(yīng)容器，例如：在進(jìn)行甲醇制取烯烴時(shí)，要選擇氣液混合的容器，以便對(duì)反應(yīng)過程中的液位以及流量進(jìn)行監(jiān)控，結(jié)合實(shí)際反應(yīng)綜合考慮容器的密閉性需求。為了保障反應(yīng)的平穩(wěn)運(yùn)行，在進(jìn)料泵口要建立報(bào)警裝置和安全閥，在壓力過低時(shí)能夠通過報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行傳達(dá)，還要建立壓力釋放通道，防止超壓現(xiàn)象的發(fā)生。反應(yīng)和報(bào)警器之間存在一定的連鎖關(guān)系，如果出現(xiàn)異常情況，一定要及時(shí)啟動(dòng)連鎖裝置，例如：溫度和壓力報(bào)警器的連鎖。還要加強(qiáng)對(duì)反應(yīng)裝置電氣設(shè)備、線路的檢查，避免出現(xiàn)漏電情況造成安全事故的發(fā)生，并且容易造成機(jī)械設(shè)備受損。要規(guī)范安全操作的距離，并在明顯區(qū)域設(shè)置緊急按鈕。在選擇化學(xué)反應(yīng)容器和裝置時(shí)，要結(jié)合化工工藝的流速、流體特征、反應(yīng)溫度、反映壓力等進(jìn)行合理選擇，要保障容器的抗腐蝕性能符合需求，強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。在裝置設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，還要考慮到雜質(zhì)因素的影響，減少溫度變化，保障反應(yīng)時(shí)速的穩(wěn)定性，還要注意測(cè)壓測(cè)溫材料的選擇與使用[3]。

3.4 管道

管道在化學(xué)生產(chǎn)工藝鏈中是非常重要的連接方式，而易燃易爆、腐蝕性、有毒的物質(zhì)會(huì)通過管道運(yùn)輸。因此，若管道封閉不良，則會(huì)使有害物質(zhì)出現(xiàn)外泄，影響生產(chǎn)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。在管道設(shè)計(jì)過程中，要對(duì)易發(fā)生泄露的情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，從材料選擇、管道連接、受力分析等多方面防止發(fā)生泄露問題，對(duì)管道中腐蝕介質(zhì)的最大流速進(jìn)行控制，如表2 所示。此外，在投入生產(chǎn)前，相關(guān)人員要對(duì)控制管道的閥門材質(zhì)與密封性進(jìn)行全面檢查，防止管道振動(dòng)使有害物質(zhì)出現(xiàn)泄露等情況。

表2 部分腐蝕介質(zhì)的最大流速

3.5 安全防護(hù)的控制

安全防護(hù)裝置的安裝一定要嚴(yán)格按照安全標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。例如：閥門和泵的安裝管理，要規(guī)劃合理的高度，加強(qiáng)對(duì)泵氣蝕余量的關(guān)注，要結(jié)合泵特征、化學(xué)物料的性質(zhì)、流量的大小等選擇泵的型號(hào)。閥門是一種推動(dòng)裝置，對(duì)壓力系統(tǒng)來說非常重要，其主要功能是調(diào)節(jié)壓力值，根據(jù)化工反應(yīng)的場(chǎng)所，選擇適當(dāng)?shù)拈y門，包括截止閥和蝶閥等，截止閥是比較常用的一種閥門，能夠發(fā)揮出較大的調(diào)節(jié)作用，并且具有耐高溫和耐磨性能，在化工安全生產(chǎn)中得到了廣泛使用。

3.6 物料

在生產(chǎn)過程中，原材料種類較多，其演變流程為原料、材料、半成品、中間產(chǎn)品、副產(chǎn)品、成品，并且不同的形態(tài)其化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)存在一定的差異性，因此，要對(duì)不同形態(tài)下原材料的特性進(jìn)行全面了解，有利于識(shí)別危險(xiǎn)和評(píng)估危險(xiǎn)。此外，評(píng)價(jià)內(nèi)容主要包括產(chǎn)品穩(wěn)定性、化學(xué)反應(yīng)活性、毒性、物料穩(wěn)定性、燃燒和爆炸性等。

4 結(jié)語

總而言之，化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)設(shè)備的更新，工藝水平的提高，使得化工工藝設(shè)計(jì)人員一定要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別，并優(yōu)化存在風(fēng)險(xiǎn)因素的工藝設(shè)計(jì)，從化工材料、設(shè)備、工藝路線等多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行有效控制，制定合理的改善措施，進(jìn)而保障化工產(chǎn)業(yè)的安全生產(chǎn)和發(fā)展。