化工工艺设计中的危险识别与控制探讨

李斌

摘 要：在化工生产中需要在化工工艺设计环节中对整个装置中存在的危险源进行辨识并提出控制措施，以避免安全事故发生，保障化工生产安全稳定的开展。本文重点从危险物料、反应装置、管道设备中存在的重要危险源进行辨识并提出了控制措施。

关键词：化工设计;危险源;安全;控制

1 前言

大多数化工生产中都会涉及到高温、高压、深冷、超真空的反应体系，涉及到的反应器、机械设备也多属于特种设备。此外，很多化工反应涉及到的原料、中间产物等也多属于有毒有害、易燃易爆危险化学品，属于典型的安全危险源，一旦发生泄漏会对装置现场造成严重的破坏。如何准确的对化工生产过程中涉及到的各种危险源进行辨识，并对危险源进行等级划分，制定实施有效的危险源分级管控制度和应急措施是控制化工工艺安全事故的重要手段。

2 化工工艺设计概述

所谓的化工工艺设计就是利用化学反应原理将化工原料转变目标所需要的化工产品。从工艺环节上划分整个流程涉及到原料预处理系统、反应系统以及产品分离提纯系统，从设备组成单元划分整个工艺涉及到原料投放、设备优化、管道设计等几个方面：①原料预处理系统就是通过一系列物理作用使得原料性质达到反应所需的条件，例如提高原料压力、温度、黏度、纯度、乳化程度等，经过预处理后的原料在满足化学反应发生活性或者提高反应传质效果都起到促进作用;②化学反应系统基于化学反应机理，在反应容器内将各种反应原料混合，同时利用自动化控制系统对反应体系的温度、压力等影响要素进行控制以实现对反应转化效果和选择性的控制，是整个化工工艺设计的核心环节;③由于工业化工原料纯度不足以及很多化学反应涉及到多种平行反应，因此反应系统得到的目标产品中很有一定比例的非目标副产物，这时就需要配套产物分离纯化系统，利用各种分离手段（如常减压蒸馏、汽提、离心、溶剂萃取等）除去产物中的杂质，实现产品的纯化。

3 危险源辨识及控制措施

3.1 危险物料辨识

设计人员要根据化工工艺中所涉及到所有物料性质进行全方位统计，对每种物料的自然性、燃烧性、氧化性、爆炸阈值、毒性进行辨识、等级划分和分类，形成技术工作手册，在物料储存、运输和使用时工作人员要严格按照手册指南进行作业。需要注意的是：危险物料的不仅仅来源于化工工艺反应原料或者中间产物，还包括分离提纯涉及到溶剂类物料、在线分析检测系统使用的化学品。

3.2 反应装置危险源辨识

化工工艺设计人员要根据化学反应的各个要素设计不同的反应装置，例如反应压力、反应温度、反应空速、进料管线数量等都是影响反应装置大小、材质选择的重要因素。不同的反應装置对应的操作条件和使用环境也不同，对应的危险源不仅不相同。在对反应装置进行危险源辨识时，要根据装置作业环境、材质型号、前后管线阀门以及装置适应性等原则进行辨识。除了反应装置以外，整个化工工艺流程中在分离系统中也会涉及到各种各样的危险性容器，如高压分离器、高温分离器、真空减压塔、高温气体塔等，设计人员要有针对性的对分离装置进行危险源辨识。

3.3 管道设备危险源辨识

化工机械设备和管道经常会涉及到一些气相或液相物质的传递，甚至有些传递过程是在高温、高压条件下进行的，因此这类机械设备和管道的密封性必须非常强。一旦气相或者液相化学物质发生泄漏，则会发生一系列安全事故，不仅会造成生产装置的非正常停车，还会严重危害到现场操作人员的生命安全，造成严重的经济损失。例如，一些化工生产中会使用硫化氢气体或者产生硫化氢气体，而硫化氢气体属于剧毒物质，一旦运输或者储存硫化氢气体的机械设备发生泄漏，则会导致现场人员瞬间中毒死亡，且泄漏的硫化氢气体随着大气气流扩散到厂区及厂区周边区域，也会带来严重的大气污染和人身生理危害。再比如，在石油化工领域的产品油加工中，其工艺条件为高温、高压条件，使用高压进料泵实现燃料油的高压输送，一旦进料泵发生泄漏，泄漏的高温燃料油接触到空气后会瞬间燃烧，引发安全事故。因此设计人员要根据管道和机械设备输送的介质特点，在重要连接点设置危险源泄漏报警仪器，并根据介质特点制定合理的应急预案和操作规章制度。

4 危险源控制措施

①在物料选择上尽可能选择危险程度低的物料，避免使用有毒有害催化剂。这一方面离不开工艺设计和技术研发人员的经验，也依赖于科研水平的不断进步。例如早期的烷基化反应使用的催化剂强酸，随着科研技术发展，科研人员逐渐开发出了离子液体绿色环保催化剂;②对于工艺设计的各种机械设备和工艺管道要建立严格的安全巡检制度，对工艺管道连接点进行泄漏检查，定期对机械设备进行润滑、密封等保养;③设计化学反应装置时，要根据化学工艺条件、反应特点选择合适的材质，既要保证材质的耐温、耐压等级合格，还要保障装置材质不会参与化学反应引发化学腐蚀。

5 结论

化工工艺设计时系统的对工艺生产流程中存在的安全隐患进行辨识，提出控制措施和应急预案，可有效的避免生产过程中安全事故的发生，提高化工生产稳定性和可靠性。

参考文献：

[1]李鑫.化工工艺设计中安全危险的识别与控制探讨[J].化工管理，2014（20）.

[2]王晓东.化工工艺设计中安全危险的识别与控制[J].化工管理，2019（17）.