張洪武

摘 要：為了消除危險(xiǎn)因素對(duì)化工生產(chǎn)的影響、減少化工生產(chǎn)安全事故，對(duì)化工工藝設(shè)計(jì)中危險(xiǎn)因素的識(shí)別控制進(jìn)行了研究。首先，對(duì)化工工藝定義及其過(guò)程進(jìn)行了分析。然后，結(jié)合實(shí)際對(duì)影響化工工藝安全的物料、管道、裝置、線路、環(huán)境等因素進(jìn)行了分析。最后，就如何控制化工工藝設(shè)計(jì)中的各種危險(xiǎn)因素，提出了有針對(duì)性的識(shí)別控制措施。

關(guān)鍵詞：化工工藝設(shè)計(jì)；危險(xiǎn)因素；識(shí)別；控制

近幾年，化工生產(chǎn)安全事故頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響了化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。從化工工藝設(shè)計(jì)入手，進(jìn)行危險(xiǎn)源的識(shí)別和控制，可以有效消除化工生產(chǎn)中的安全隱患，提升化工生產(chǎn)的安全性[1-3]。因此，應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)化工安全工藝的設(shè)計(jì)研究，加強(qiáng)化工生產(chǎn)的安全防范，創(chuàng)建出足夠安全、穩(wěn)定的化工生產(chǎn)環(huán)境。

1 化工工藝

化工工藝是指依托于化學(xué)技術(shù)，將生產(chǎn)原料轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的過(guò)程及方法。其主要過(guò)程包括原料處理、化學(xué)反應(yīng)、產(chǎn)品精制。其中，原料處理是指對(duì)原料采取凈化、提濃、混合等操作，使其成為符合化學(xué)生產(chǎn)的材料?；瘜W(xué)反應(yīng)是指對(duì)已經(jīng)處理過(guò)的化學(xué)原料施加一定的反應(yīng)條件，使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，完成轉(zhuǎn)化。其中，化學(xué)反應(yīng)的類型是多種多樣的，例如氧化、還原、聚合等。產(chǎn)品精制是指對(duì)經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)得到的產(chǎn)品進(jìn)行分離、去雜質(zhì)等操作，使其成為符合要求的產(chǎn)品。產(chǎn)品精制的每一個(gè)過(guò)程都是在特定設(shè)備中完成的。

2 化工工藝設(shè)計(jì)中的危險(xiǎn)因素

2.1 物料因素

物料是化工生產(chǎn)的根本。物料質(zhì)量不合格，化工生產(chǎn)質(zhì)量也就無(wú)從談起。更何況，化工生產(chǎn)所需的原料種類、數(shù)量非常多。不同物料的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)都不相同。若不能采用合適的方法科學(xué)存儲(chǔ)物料、檢測(cè)物料，就有可能留下安全隱患，影響后期的化工生產(chǎn)，甚至造成安全事故。尤其是對(duì)于一些危險(xiǎn)化學(xué)品來(lái)說(shuō)，若無(wú)有效的管控方式，有可能造成更大的安全事故，給人們的財(cái)產(chǎn)和生命帶來(lái)安全威脅。

2.2 管道因素

整個(gè)化工工藝流程的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)管道的支持。管道的布置、設(shè)計(jì)是化工工藝設(shè)計(jì)的重要組成部分。若管道使用性能不合格，就有可能遭到化學(xué)物料的腐蝕，以致于管道出現(xiàn)漏洞，導(dǎo)致物料泄露。若管道設(shè)計(jì)不合理，彎道過(guò)多或搭接不合理，就有可能出現(xiàn)物料傳輸不及時(shí)、管道泄露等問(wèn)題，以致于設(shè)定的化學(xué)反應(yīng)無(wú)法正常進(jìn)行或者引發(fā)安全事故。所以，為了保證物料的有效傳輸，應(yīng)當(dāng)做好管道設(shè)計(jì)。尤其要結(jié)合工藝實(shí)際，深入分析物料性質(zhì)差異，以便選擇性能佳、質(zhì)量好的管道。

2.3 線路因素

化工線路是化工生產(chǎn)的基礎(chǔ)保障。通常情況下，每條化工線路的作用、特性都會(huì)有所不同。若不能保證化工線路的科學(xué)性、合理性，就有可能導(dǎo)致化工產(chǎn)品產(chǎn)量下降以及安全問(wèn)題。所以，在進(jìn)行化工線路設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要綜合考慮各方面的影響因素，保證化工線路的合理性。尤其要進(jìn)行安全論證，確認(rèn)其中無(wú)安全隱患，不會(huì)引發(fā)安全事故。

2.4 裝置因素

化工生產(chǎn)所用的各種裝置都是依據(jù)化工生產(chǎn)實(shí)際、原料特性設(shè)計(jì)的。若沒(méi)有綜合考慮各種影響因素就進(jìn)行裝置的設(shè)計(jì)、安裝，有可能留下安全隱患，導(dǎo)致裝置運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)泄露、爆炸等安全事故。例如裝置密封性不足，有可能導(dǎo)致物料的泄露，以致于化學(xué)反應(yīng)失控，引發(fā)安全事故。所以，在化工工藝設(shè)計(jì)中要充分考慮裝置因素帶來(lái)的危險(xiǎn)，并提前采取措施進(jìn)行防控。

2.5 環(huán)境因素

無(wú)論是原料處理，還是化學(xué)反應(yīng)和產(chǎn)品精制，都對(duì)環(huán)境有極高的要求。此外，某些操作工序?qū)ν饨绛h(huán)境條件也有要求。如果不重視環(huán)境因素，就有可能導(dǎo)致安全事故。例如，在高溫條件下，某些化學(xué)反應(yīng)可能會(huì)出現(xiàn)異常，進(jìn)而引發(fā)爆炸事故。又如粉塵、雜物等有可能影響管道、裝置及其他設(shè)備的正常運(yùn)行，出現(xiàn)堵塞、積灰、磨損等問(wèn)題。所以，在化學(xué)工藝設(shè)計(jì)中要重視環(huán)境因素帶來(lái)的影響，盡可能地提前防控安全事故。

3 化工工藝設(shè)計(jì)中危險(xiǎn)因素的識(shí)別控制

3.1 物料方面

物料貫穿整個(gè)化工工藝過(guò)程，其安全性對(duì)化工生產(chǎn)非常重要。因此，設(shè)計(jì)人員要提前結(jié)合所用物料的特征及工藝要求，對(duì)物料危險(xiǎn)因素進(jìn)行識(shí)別、控制。

一般情況下，可將化工物料分為有機(jī)物料和無(wú)機(jī)物料兩大類。其中，有機(jī)物料還可進(jìn)一步細(xì)分為烷烴、烯烴、醛類、醇類、有機(jī)酸、鹵代類等。無(wú)機(jī)物料還可細(xì)分為無(wú)機(jī)酸、無(wú)機(jī)鹽、工業(yè)氣體等。比較常見(jiàn)的化工物料包括濃硫酸、磷酸、重鉻酸鉀、氮二異丁腈等。對(duì)于物料危險(xiǎn)因素的識(shí)別控制，可從物料自身、物料和物料之間的反應(yīng)兩個(gè)方面著手。首先，單從物料自身特性來(lái)說(shuō)，某些物料的化學(xué)性質(zhì)極其不穩(wěn)定，可能會(huì)受到環(huán)境等因素的影響，發(fā)生性質(zhì)變化，進(jìn)而導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)異常。以氯化工藝為例，其化學(xué)反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，而所用原料多屬于燃爆性危險(xiǎn)物質(zhì)，如氫氣、氧氣、三氯化氮等，極易受到溫度、壓力等因素的影響發(fā)生危險(xiǎn)。尤其是三氯化氮大量積累后，還有可能出現(xiàn)爆炸。若是在化學(xué)工藝設(shè)計(jì)中沒(méi)有考慮到這些燃爆性危險(xiǎn)物質(zhì)的特性，就有可能引發(fā)安全事故。其次，在化學(xué)工藝實(shí)踐中，若是沒(méi)有控制物料與物料之間的反應(yīng)，也有可能出現(xiàn)危險(xiǎn)。以硝化工藝為例，所用硝化劑具有強(qiáng)腐蝕性、強(qiáng)氧化性的特點(diǎn)，且與有機(jī)化合物、油脂等物質(zhì)接觸會(huì)出現(xiàn)燃燒、爆炸現(xiàn)象。若不在設(shè)計(jì)中控制硝化劑與其他物質(zhì)的接觸，就有可能引發(fā)安全事故。

3.2 管道方面

識(shí)別與控制管道危險(xiǎn)的主要方法就是做好管道的防泄漏設(shè)計(jì)，并提前依據(jù)化工工藝實(shí)際，深入分析管道泄漏的原因，編制管道防泄漏方案。

在管道防泄漏設(shè)計(jì)中，要注意以下要點(diǎn)：（1）盡可能地控制管道分支數(shù)量，并減少管道死角，以免出現(xiàn)物料傳輸不暢、積灰、積渣問(wèn)題。（2）能選擇大排放口，就盡量不要選擇小排放口，以免影響正常的排放工作。（3）一定要依據(jù)工藝要求，優(yōu)化小孔徑支管，進(jìn)一步提升檢驗(yàn)結(jié)果的有效性。（4）結(jié)合管道及附件的熱膨脹特點(diǎn)，要提前進(jìn)行管道伸縮方案的設(shè)計(jì)，以免影響正常生產(chǎn)。（5）加強(qiáng)對(duì)物料排放口的控制，以免口徑過(guò)小影響物料排放及后期維修、檢查。（6）要嚴(yán)格管控密封墊，確保管道的密封性達(dá)到要求，從而有效降低管道危險(xiǎn)。（7）科學(xué)設(shè)計(jì)管道支撐，為安全閥的檢驗(yàn)奠定基礎(chǔ)，以免影響正常的安全管理工作。（8）充分考慮化工原料、主產(chǎn)品、副產(chǎn)品對(duì)管道的腐蝕問(wèn)題，提前設(shè)計(jì)管道防護(hù)方案。

3.3 線路方面

化工線路設(shè)計(jì)是化工工藝設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。在這一過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要兼顧化工工藝的安全性、經(jīng)濟(jì)性，提前進(jìn)行危險(xiǎn)因素的識(shí)別與控制。

設(shè)計(jì)人員應(yīng)從大局出發(fā)，對(duì)主要的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分析、把控，以此設(shè)計(jì)完整的工藝線路。以裂解工藝為例，主要就是指烴類原料在高溫、高壓條件下，發(fā)生碳鏈斷裂、脫氫反應(yīng)，生成烯烴及其他產(chǎn)物。該過(guò)程包含急冷、壓縮、激冷、分流、干燥、加氫、縮合、環(huán)化、脫氫等化學(xué)反應(yīng)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)從中篩選出主要的化學(xué)反應(yīng)，并以此為基礎(chǔ)對(duì)裂解工藝進(jìn)行分段，然后對(duì)分段工藝進(jìn)行細(xì)化、完善。同時(shí)，還應(yīng)篩選出重點(diǎn)監(jiān)控工藝參數(shù)，提前進(jìn)行工藝參數(shù)的設(shè)置，并制定相應(yīng)的控制措施。例如，在裂解反應(yīng)中，關(guān)鍵工藝參數(shù)包括裂解爐進(jìn)料流量、引風(fēng)機(jī)電流、燃料油壓力、主風(fēng)流量控制等。對(duì)此，可采取設(shè)置聯(lián)鎖關(guān)系、加裝信號(hào)控制設(shè)備、加裝保護(hù)控制、加裝報(bào)警裝置等方式，確保整個(gè)生產(chǎn)工藝的安全。

3.4 裝置方面

化工裝置是最容易引發(fā)安全事故的因素。在化工工藝設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要全面考慮各種可能會(huì)發(fā)生的安全事故，并提前進(jìn)行防范。

首先，考慮到化工工藝所需的裝置種類、數(shù)量極多，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合工藝特點(diǎn)，進(jìn)行裝置的篩選，并對(duì)裝置危險(xiǎn)因素提前進(jìn)行分析。例如，在裂解工藝中，要重點(diǎn)對(duì)裂解爐、冷卻裝置、鍋爐等裝置進(jìn)行分析，并結(jié)合具體工藝流程對(duì)可能發(fā)生的安全事故進(jìn)行總結(jié)。其次，充分考慮工藝操作及操作范圍，合理選擇裝置類型及連接方式等，進(jìn)一步提高化工生產(chǎn)的安全性。例如，為了防止裂解過(guò)程中出現(xiàn)水、電、蒸汽等故障，可采用合適的方式將裂解爐、鍋爐聯(lián)鎖在一起，保證能及時(shí)應(yīng)對(duì)各種安全事故。最后，還要充分考慮裝置特性。以鍋爐為例，很可能會(huì)受到積渣、積灰、裂縫、磨損等故障的影響，出現(xiàn)安全事故。所以，在工藝設(shè)計(jì)中要提前進(jìn)行預(yù)防，例如涂抹保護(hù)劑、加裝溫度及壓力監(jiān)測(cè)設(shè)備等。

3.5 環(huán)境方面

對(duì)于環(huán)境方面的管控，設(shè)計(jì)人員要重點(diǎn)從溫度、濕度、壓力、清潔度等幾個(gè)方面入手。例如加裝溫度監(jiān)測(cè)設(shè)備，確保化工生產(chǎn)不會(huì)受到外界溫度的影響；對(duì)化工工藝設(shè)備的清潔提出要求，保證工作人員能定期清掃、擦拭。總之，只有營(yíng)造良好的生產(chǎn)環(huán)境，才能減少安全事故。

4 結(jié)語(yǔ)

提升化工生產(chǎn)安全性的前提是在化工工藝設(shè)計(jì)階段控制各種危險(xiǎn)因素，加強(qiáng)對(duì)安全事故的防控。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)深入化工生產(chǎn)實(shí)際，分析物料、裝置、環(huán)境等因素帶來(lái)的危險(xiǎn)，并結(jié)合設(shè)計(jì)工作要求，制定有效的識(shí)別、控制措施。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 莊德峰.分析化工工藝安全設(shè)計(jì)中危險(xiǎn)識(shí)別和控制[J].化學(xué)工程與裝備，2019（11）：214，234-235.

[2] 尚冬梅，劉乃明，何鑫，等.化工工藝安全設(shè)計(jì)中危險(xiǎn)識(shí)別和控制[J].現(xiàn)代鹽化工，2019，46（4）：68-69.

[3] 江南.化工工藝安全設(shè)計(jì)中危險(xiǎn)識(shí)別和控制策略研究[J].現(xiàn)代鹽化工，2020，47（1）：54-55.

Discussion on identification and control of risk factors in chemical process design

Zhang Hongwu

（Heilongjiang Haohua Chemical Co. Ltd.， Qiqihar 161033， China）

Abstract：In order to eliminate the influence of risk factors on chemical production and reduce the safety accidents of chemical production， the identification and control of risk factors in chemical process design are studied. Firstly， the chemical process definition and its process are analyzed. Then， combined with the actual situation the material， pipeline， device， line， environment and other factors affecting the safety of chemical process are analyzed. Finally， some measures are put forward on how to control various risk factors in chemical process design.

Key words：chemical process design； risk factors； identification； control