完善工艺设计提高化工企业本质安全

赵忠妹

摘 要：结合笔者多年在化工企业及安全评价机构工作的实际，简要谈谈化工工艺的设计在化工安全管理中的作用，为化工工艺设计人员和化工企业管理人员提高本质安全度提供参考意见。

关键词：完善;工艺设计;提高;本质安全度

在安全工作中我们把生产过程的危险有害因素分为人的因素、物的因素、环境因素、管理因素四大类。而存在危险有害因素的装置、设备、设施和场所就称为危险源。在安全管理中人、机、环境和管理的缺陷是有害物质和能量释放造成伤害的触发条件，有害物质（或能量）和触发条件两者同时存在，共同作用，使有害物质和能量失控，就会出现事故隐患，事故隐患如果处置不当就会发生事故。

由此我们可以看出事故的直接原因是人的不安全行为和物的不安全状态引起的。但是造成“人失误”和“物故障”的这一直接原因的原因却是工艺装置的缺陷和管理上的缺陷。后者虽是间接原因，但它却是背景因素，常常是发生事故的本质原因。为了消除引发事故的直接原因，必须从技术方面、教育方面和管理方面采取措施。其中技术方面主要是消除物的不安全状态，教育和管理方面主要是消除人的不安全行为。由此可见从工艺设计上消除物的不安全状态，从技术上解决问题就是安全管理的重中之重。

在平时的工作中，我们常常遇到部分化工企业由于设计不完善而出现的一些不符合安全要求、降低安全度的现象。针对此类现象，笔者认为化工工艺主要包含工艺路线、工艺装置、工艺管道的设计和工艺安全的控制等。为了保持技术的可靠性，从本质上消除物的不安全状态，提高化工装置的安全度，应从以下几方面入手：

1 工艺路线的安全设计

工艺路线的安全设计，应根据不同的生产工艺，综合考虑原辅材料、温度、压力、设备等各种工艺危险因素进行设计，选择先进、可靠、成熟、安全的工艺路线。例如硫酸生产就需要选择含铅、锌、砷、氟等较低的、含硫较高的原料，根据工段选用需腐蚀、需高温、不怕氟的设备。同时还要根据项目所在的气象条件、海拔高度等进行核算，确保此项目的工艺设计安全可靠。

2 工艺装置的安全设计

2.1 工艺装置设计的安全要求

在工艺装置设计中，必须把生产和安全结合起来，加以妥善全面地处理，并符合以下基本要求：①从保障整个生产系统的安全出发，全面分析原料、成品、生产过程、设备装置、控制方法、工艺参数等各种因素，以确定安全的工艺路线，选用可靠的设备装置，有效的安全控制措施和设施;②有效控制化学反应中的腐蚀、超温、超压和爆炸、有毒有害物质的产生、逸散等不正常情况，并采取相应的预防措施、控制措施和报警方式;③在生产运行过程中，能有效地控制和防止火灾爆炸的发生和有毒有害气体的逸散。防火方面，根据生产中存在的可燃物、助燃物、点火源的情况，对形成的火灾危险采取相应的消防措施。根据可能形成爆炸性混合物的条件、起爆原因和传爆条件，采取相应措施，控制和消除形成爆炸的条件，阻止爆炸破坏作用的扩大。防毒方面根据所产生有毒有害物质的特点设置相应的防排毒设施或是负压操作等;④对可能产生大量泄漏危险的设备或系统，采取相应的检测报警装置和安全防护措施，避免物料泄漏造成火灾、爆炸和中毒，同时也可以根据可泄漏物质的特点设置火灾爆炸的抑制保护，比如注氮保护等。

2.2 工艺装置内的平面布置

从防火防爆的安全角度出发，工艺装置内布置应尽可能满足以下要求：

①工艺装置内的设备宜布置在露天或半露天及火灾爆炸物质或有毒有害物质易于扩散的建筑物内，从而尽量缩小爆炸危险场所范围，并按生产流程、地势、风向等要求分别集中布置;②工艺装置内的设备、建筑物平面布置的防火间距应满足有关标准规定，同时应留有一定的安全余量，以便在生产过程中涉及设计标准的变更和生产工艺的增加后能满足相应的要求，不要打擦边球;③明火加热设备应远离可能泄露的可燃气体或蒸汽的设备，并应集中布置在装置的边缘，处于散发可燃气体或蒸汽的设备所在位置的全年最小频率风向的下风侧;④甲、乙类生产装置的设备、建筑物、构筑物应布置在装置的边缘;高压及有爆炸危险的设备，通常布置在厂房边缘或直接布置在防爆构筑物内;⑤装置的控制室、化验室、办公室、生活间、变配电室等最好集中布置在生产装置的一侧，而不是布置在各工序的附近，并应位于爆炸危险区范围以外和甲类设备全年最小频率风向的下风侧，若设在可能散发比空气重的可燃气体或蒸汽的装置内时，其室内地面应比室外地面高出0.6m以上，并设置相应的检测报警装置;⑥可燃气体、液化烃、可燃液体设在爆炸危险范围内的非防爆型在线分析一次仪表間应确保正压通风。

3 工艺管道的安全设计

工艺管道是化工生产工程的血管，它把各种设备装置连接、沟通起来，形成流动线，将气体、液体和水、蒸汽等各种物料输送到所需要的地方，因此，对工艺管道进行安全设计十分重要。从安全的角度考虑，工艺管道的连接和铺设应符合以下要求：

①可燃气体、可燃液体、液化烃的金属管道除需要采用法兰连接外，均应采用焊接，法兰连接的地方均应进行跨接;②可燃气体、可燃液体和液化烃的管道最好架空或沿地面铺设。如果必须采用管沟铺设时，应采取防止气液在管沟内积聚的措施，并在进、出口装置及厂房处密封隔离。为了防止液化烃逸散，管沟内的污水应经水封并排入生产污水管道;③可燃气体、液化烃、可燃液体的管道不得穿过与其无关的建筑物、构筑物的上方或地下;④氧气管道与可燃气体、液化烃、可燃液体的管道供架铺设时，氧气管道应布置在一侧，并与其他管道保持不小于250㎜的净距;⑤工艺和公用管道共架铺设时，宜将介质温度等于或高于250℃的管道布置在上层，液化烃及腐蚀性介质管道布置在下层;必须布置在下层的介质温度等于或高于250℃的管道，可布置在外侧，但不应与液化烃管道相邻;⑥公用工程管道与可燃气体、液化烃、可燃液体的管道或设备连接时，在连续使用的公用管道上应设止回阀，并在其根部设切断阀;在间歇使用的公用工程管道或是储罐管道上应设两道切断阀，并在两阀间设检阀。

4 工艺安全控制设计

化工生产过程存在高温高压、易燃易爆、介质有毒、生产过程高度连续性、腐蚀性强、化学反应复杂，因此必须对生产工艺过程进行严格的控制，确保工艺运行安全。工艺安全控制包括化学反应的安全性控制、物料处理和输送的安全性控制、封闭单元的安全性控制、温度的控制（包括超温报警、联锁控制）、低温运行控制、负压运行安全控制、正压运行安全控制、防火防爆的控制、泄漏的安全控制、腐蚀工艺的安全控制和容量的安全控制。通过一系列的工艺安全控制来减少物的不安全状态，通过报警、联锁、负压运行等措施来杜绝人的不安全行为，从而使装置处于正真的安全状态，通过DCS和PLC控制系统的设置来控制事故的发生。

5 结束语

针对以上工艺设计方面的问题，笔者认为最重要的就是要从设计时就能根据项目的生产特点严格按设计规范进行设计和施工，能够从硬件上杜绝一切可能发生的危险有害因素，提高化工装置的本质安全度，消除物的不安全状态。同时在生产过程中加强作业人员的安全技术培训，提高员工的安全意识，消防人的不安全行为，只要能作到这两方面，这个项目的安全就能得到保障。

参考文献：

[1]刘铁民，张兴凯，刘功智.安全评价方法应用指南[M].北京：化学工业出版社，2005：2.

[2]其乐木格，郝宏强.化工安全技术[M].北京：化学工业出版社，2011：9.