论化工工艺中的安全设计事宜

孙东森

【摘  要】化工工程的安全生产对于社会发展来说是一项重要的任务。当前化工工艺设计中的安全注意事项很多，下面就一些化工工程中的安全设计事宜进行探讨。

【关键词】化工工艺;安全设计;事宜;探讨

化学安全事故的冲击波可能对人、设备和建筑物造成杀伤和破坏。尤其大量可燃气体或油气泄漏形成的蒸汽云爆炸，往往是毁灭性的。如2001年抚顺石化公司的乙烯空分装置的爆炸、2000年北京燕山石化的高压聚乙烯装置的爆炸、1967年大庆石化公司的高压加氢装置的氢气的爆炸这样的例子还有很多，损失是十分惨重的。因此做好化工工艺安全控制技术十分重要。

1化工工程的安全事故

1.1反应性危险

化学反应过程分吸热和放热两类。通常，放热反应较吸热反应更具危险性，特别是使用强氧化剂的氧化反应;有机分子上引入卤原子的卤化反应;用硝基取代化合物中氢原子的硝化反应;一旦失控可能产生严重后果。此外，石油化工过程中使用的某些原材料具有很强的反应活性，稍有不慎同样会对安全造成威协。

1.2负压操作

负压操作易使空气和湿气进入系统，或是形成爆炸性气体混合物，或是空气中的氧和水蒸汽引发对氧、水敏感物料的危险反应。如炼油的常减压装置中的减压塔系统。1.5高温操作可燃液体操作温度超过其闪点或沸点，一旦泄漏会形成爆炸性油气蒸汽云;可燃液体操作温度等于或超过其自燃点，一旦泄漏即能自燃着火或成为引燃源;高温表面也是一个引燃源，可燃液体溅落其上可能引起火灾。如茂名焦化装置2001年由于用错管线材料，高温渣油冲出形成大火灾，发生重大人身伤亡事故。

1.3 低温操作

没有按低温条件设计，由于低温介质的窜入，而引起设备和管道的低温脆性破坏。如空分的低温设备的损坏，大化肥渣油气化流程的低温甲醇洗-195℃的低温脆性断裂。

1.4 腐  蚀

腐蚀是导致设备和管道破坏引发火灾的常见因素。材料的抗腐蚀性能的重要性，在材料优化性能方面，仅次于材料的机械性能，其耐蚀性多出于经验和试验，无标准可循（中石化加工高硫油的装置选材有现行标准）。加之腐蚀类型的多样性和千变万化的环境条件影响又给腐蚀危险增加了不可预见性。如：天津石化的油鑵着火，高温硫腐蚀、低温硫的腐蚀等。

1.5泄 漏

泄漏是设备管道内危险介质释放至大气的重要途径。设备管道静密封和动密封失效，尤其温度压力周期变化、渗透性腐蚀性介质条件更易引起密封破坏。设备管道上的薄弱环节，如波纹管膨胀节、玻璃液位计、动设备的动密封的失效等，一旦损坏会引发严重的事故。镇海炼化公司的加氢装置的机械密封泄漏引发的重大火灾。1996年加氢裂化装置的高温高压螺纹锁紧环的管线泄漏的事故等。

1.5 明火源

一个0.5mm长的电弧或火花就能将氢气引燃。装置明火加热设备（加热炉），高温表面以及可能出现的电弧、静电火花、撞击磨擦火花、烟囱飞火能量都足以引燃爆炸性混合物。如镇海炼化公司2001年的新电站开工过程中汽轮机厂房大火。

2、工艺路线选择的安全考虑

工艺方法安全是装置设计安全的基础，在项目立项和可行性研究阶段，应充分注意工艺路线的安全考虑。

2.1   尽量选用危险性小的物料

为获得某种目的产品，其原料或辅助材料并非都是唯一的。在有条件时，应优先采用没有危险或危险性小的物料。

2.2  尽量缓和过程条件苛刻度

过程条件的苛刻度也不是不可以改变的。比如，采用催化剂或更好的催化剂，采用稀释、采用气相进料代替液相进料，以缓和反应的剧烈程度。

2.3  删繁就简避开干扰及本质安全

过程事故几率和影响因素有关，参数越多干扰越大。对一台设备完成多种功能的情况，能否采用多台设备，分别完成一个功能，以增加生产可靠性。提高设备、自控、电气的可靠性及本质安全程度。

2.4  尽量减少危险介质藏量

危险介质藏量越大，事故时的损失和影响范围越大。如用膜式蒸馏代替蒸馏塔、用連续反应代替间歇反应、用闪蒸干燥代替盘式干燥塔、用离心抽提代替抽提塔等。2.5  减少生产废料

过程用原料、助剂、溶剂、载体、催化剂等是否必要，是否可减少;是否可回收循环使用;废料是否能综合利用，进行无害化处理，减少生产废料，做到物尽其用，减少对环境的污染。

3、工程设计的安全

工艺系统设计安全的任务是对危险物料和生产全过程进行有效控制。

3.1 工程设计的安全原则

3.1.1物料危险性的描述

物料危险性通常可以用物料安全数据表进行描述，主要内容如下：一般火灾危险特性：闪点、引燃温度、爆炸极限、相对密度、沸点、熔点、水溶性。火灾危险性分类（见GB50160/GBJ16）对健康的危害性：工作场所有害物质最高允许浓度（见TJ36），急性毒性（LC50或LD50）及发病状况、慢性中毒患病状况及后果、致癌性。毒物危害程度分级（见GB5044）。

反应性危险：环境条件下的稳定性、与水反应的剧烈程度、对热或机械冲击的敏感性。

反应性危险等级（参考NPPA704）储运要求。事故扑救方法、应急措施。

3.1.2 过程条件

正常生产过程的实质是各工艺参数的相对平衡。任一参数超范围的变化，平衡就被打破，可能导致事故。如何对过程条件进行控制和调节，一旦失控如何紧急处置以减少和避免损失。

各种反应，包括主反应、副反应，以及可能发生的有害反应、防止有害反应的发生。采用优化软件对生产过程进行控制和调节。

3.1.3 组合操作单元间衔接

石油化工装置实际是若干工艺操作单元的组合。如何实现单元间的安全衔接，避免相互干扰;某单元处理事故或故障时，如何进行隔离，其它单元如何进行维持，如何平稳停车。联合装置是若干原概念装置的组合，资产密度相对加大，尤其要在工艺系统设计上处理好衔接。

3.1.4 密封和密封系统

连续散发可燃、有毒气体、粉尘或酸雾的生产系统，应设计成密闭的，并设置除雾、除尘或吸收设施。低沸点可燃液体、有毒液体或能与空气中的氧气、水发生氧化、分解、自聚反应或变质时，应采用惰性气体密封，应有防腐的工艺措施。

3.1.5 减少危险介质进入火场

在滿足生产平稳前提下，尽量缩短物料在设备内的停留时间，选用存液量少的分馏设备。对大型设备底部、大排量泵、高溫（≥闪点，≥自燃点）泵入口、排量大于8m3/h液化烃泵入口、液化烃鑵出口，均应考虑事故隔离阀，事故时紧急切断，以减少事故外泄量。

气体火灾的最好扑救方法是切断气源。因此，气体加工装置边界可燃气体管应设事故隔离阀。

4结语

安全责任大于天。化工工作在保证正常生产的同时，一定要严格控制事故的发生。从化学工艺的安全因素入手，详细分析容易发生安全事故的原因，从源头遏制住隐患，相信化工安全工作一定越做越好。

参考文献：

[1]刘启慧.化工安全的战略性思考与分析.《黑龙江科技信息》.2014年15期

[2]丁沈青，王晓伟.化工安全及评价方法现状分析.《中国化工贸易》.2014年33期

[3]高建国.关于“四沿”化工安全的战略性思考与分析.《化工管理》.2014年14期

（身份证号码：32090219861230755X）