化工工艺设计中的安全风险及控制策略

王景（新疆维吾尔自治区安全科学技术研究院， 新疆 维吾尔 830002）



化工工艺设计中的安全风险及控制策略

王景（新疆维吾尔自治区安全科学技术研究院， 新疆 维吾尔 830002）

摘要：化工生产属于高风险行业，无论是原料的存储、运输，还是化学反应的进行过程，都可能发生火灾、爆炸、泄露等风险。因此，在化工工艺设计过程中，必须详细了解不同化学物品的理化性质、生产流程等，准确识别工艺中存在的安全风险，然后制定相应的风险控制策略，以确保化工生产的安全稳定运行。基于此，本文就化工工艺设计中的安全风险及控制策略进行探讨，以期对化学工艺设计人员所借鉴和参考。

关键词：化工工艺设计；安全风险；控制策略

近年来，我国化工行业迅猛发展，取得了令人瞩目的成就，但化工生产过程的各类安全事故屡屡发生，给社会造成了极大的安全隐患。对于化工生产安全问题，必须从源头入手，加强化工工艺设计的风险识别与控制，这样才能最大程度上消除安全隐患，提高化工生产的安全性。

1 化工工艺设计概述

化工工艺设计具体包括三大步骤：一是对化工原料进行预处理。经过简单的预处理后，可以使原料的反应面积和活性得到大幅提升，从而加快工艺反应速率。二是设计化学反应，需要根据化学反应的基本原理，结合化学反应所需的具体条件如温度、压力、湿度等进行优化设计，以提高工艺效率。三是化工成品处理，经化学反应所得到产品仍属于粗产品，其中含有较多的杂质，需要对其进行进一步的精加工处理，如蒸馏、萃取等，使之最终符合产品出厂的各项指标要求。由此可见，化工工艺设计是一门专业性、系统性较强的工作，在实际设计中必须坚持一定的原则与规律，以确保设计出来的工艺能够满足化工生产的实际要求，实现安全、稳定生产。

2 化工工艺设计的特点

（1）设计时间紧张 化工工艺设计所涉及的装置复杂、物料繁多、管道排布密集，需要投入大量的设计精力。但很多化工企业都将工艺开发和工艺设计同时进行，以加快产品更新的步伐，但这样就会在化工工艺设计的安全性与设计时间的紧张性之间形成不可调解的矛盾，使得设计人员无法考虑到所有的风险因素，从而给工艺埋下巨大隐患。

（2）设计过程繁杂 化工工艺设计需要用到化工原理、工艺设计等各个方面的专业知识，只有专业的工程设计人员才能胜任此项工作。设计人员须掌握化工工艺、工程安全、机械设备等各方面的知识。同时，化工工艺所需设计人员众多，要求不同专业的设计人员必须加强沟通和配合，才能保证最终的设计效果和质量。

3 化工工艺设计中的安全风险及其控制策略

（1）工艺物料方面 化工生产涉及各种各样的原料、半成品、副产品、中间品等，这些物质可能以固、液、气三种不同的形态存在，每种状态下的物质分别具有不同的理化性质，其危害程度亦有所不同。只有充分了解各类物质的危险特性，才能准确地进行风险识别与分析。因此，在化工工艺设计之前，设计人员首先要对各物质的风险进行判断和识别，从理化性质、反应活性、稳定性、燃烧特性、毒性大小等方面进行相应的安全评估，然后结合评估结果，有的放矢地进行各工艺环节的设计工作，这样就能从源头上杜绝风险，提高化工工艺设计的科学性、可靠性。

（2）工艺路线方面 工艺路线方面应该从以下方面进行考虑：一是尽可能地采用低毒、无害、安全性较高的物料，以降低对工艺条件的要求；二是选择合适的催化剂，并对部分危险性较高的物料进行合理稀释，以免反应过于剧烈而引发失控；三是优先采用新技术、新设备，并尽量减少危险物料的中间贮罐设计，以控制危险介质藏量，减少泄露、爆炸等事故发生的几率；四是尽可能地采用循环设计，提高物料利用率，减少废物排放，实现环境友好型生产。

（3）反应装置方面 化学反应装置根据物料的进出方式，可将其分为连续型与间歇型两种；根据装置的结构形态，可将其分为管式、釜式、塔式、床式几种，不同类型的装置所适用的环境有所不同，需要结合反应的具体机理来决定。

设备选型是十分重要的一个方面。在设备选型时，必须充分考虑工艺的适用性、安全性等问题，并结合工艺操作范围、操作特性等因素，最终决定各设备的具体型式。

在装置材质方面，需要考虑流体特定、流量大小、物料腐蚀性以及反应的温度、压力等问题，然后根据实际情况，选择具有足够抗腐蚀能力且符合强度要求的材料，与此同时，也要考虑材料可焊性、可加工性等因素。

化学反应的类型繁多。在反应速率、分解速率和热效应数据不足的情况下，倘若反应失控，就很可能带来巨大的安全隐患。因此，在设计时，必须保证温度、搅拌、加热等各项反应要素均在装置可控的范围之内，以防造成失控现象。

（4）管道方面 对于输送易燃易爆且具有一定毒性和腐蚀性的原料的工艺管道设计中，要从管道材质、管路排布、环境振动、应力分布等方面进行研究分析，对可能发生泄露的部位进行预判，然后进行针对性的设计和改进。并熟悉各管道在工艺中的具体的操作条件、介质性质、工艺要求等，再来决定所用的管道材质、法兰结构、密封面形式等。此外，对于运输易燃物料的管道，要尽可能地减少直角拐弯设计，可以采用内壁光滑、曲径较大的弯头；对于架空敷设的管道，必须做好接地处理。

4 结语

综上所述，化工工艺设计是保证化工安全生产的重要手段，但由于设计时间紧张、设计过程繁杂等原因，导致化工工艺设计中出现了较多的安全隐患。对此，设计人员应该从工艺物料、工艺路线、反应装置、管道等方面入手，加强优化设计，以提高化工工艺设计的安全性、可靠性，减少化工事故的发生。

参考文献：

［1］栾智宇.化工工艺设计中安全危险的问题研究［J］.化工管理，2015，（33）.

作者简介：王景（1984- ），男，汉族，新疆乌鲁木齐人，本科，毕业于浙江大学信息学院，研究方向：化工安全。