化工工艺安全设计危险因素辨识与管控措施

牛传星

（四川省化工设计院，四川成都 610000）

化工行业属于我国经济发展支柱行业，其密切影响国民经济形势，随着我国居民消费能力的整体提高，也带动了化工行业的迅猛发展。但值得注意的是，化工生产使用的原料、辅料、容积、机械设备设置、最终产品中多数属于危险化学品，再加之生产过程受到诸多因素影响，危险品极易酿成安全事故，对企业、地区均可能造成严重影响。近年我国已相近发生多起化工重大事故，如响水“3.21”特别重大爆炸事故、天津港“8.12”瑞海公司危险品仓库特别重大火灾爆炸事故、盛华化工“11.28”重大爆燃事故，而此类事故无一例外是化工安全设计中未切实排除危险因素[1]。这为我国化工行业敲响了警钟，提示化工工艺设计人员应当灵活运用安全知识辨识危险因素，强化控制与管理措施，才可确保化工生产安全性，提高生产效率与质量。

1 化工工艺安全设计概念与危险因素辨识的重要性

化工工艺安全设计是从系统安全的思想出发，根据化工原料的物化性质、存放数量、危险等级等，设计一系列物理或化学变化过程将特定原料加工转化为产品的技术路线，同时根据管道工艺、化工反应装置、安全仪表等需求对技术路线进行优化。由于化工行业工程量庞大，其需要较大的生产规模，而其中往往潜藏着诸多安全隐患与危险因素，可引发安全事故，造成人员与经济损失[2]。这就要求化工工艺设计人员在满足化工生产正常需求的前提下，充分考虑化工原料性质，对会影响化工生产过程的危险化学品严格管控，同时对工艺生产过程中可能引发风险的物料、中间产品、辅料、催化剂、化工产品予以安全监测，根据不同危险等级设置防火、防爆等安全设施，做好安全管控工作，以此排除工艺生产中的危险因素或将其管控在可接受范围内，从而确保整体生产工作的安全性，降低对周围环境的不良影响，将可持续发展理念贯彻落实到化工工艺生产过程中。

2 化工工艺安全设计中的危险因素辨识

2.1 化工工艺安全设计中物料相关危害因素辨识

化工生产中使用的化工原料与产品种类繁杂，其中具有危险性的物料较多，可分为易燃易爆性、有毒性、腐蚀性三类[3]。此类物料工艺流程多繁琐，且化工工艺生产需要高压或高温条件，若安全防范措施不到位，未基于物料特性采用防火防爆、耐高温、耐腐蚀、抗震等生产设备，或安装质量不达标，则容易发生“跑、冒、滴、漏”等问题，引发爆炸或者中毒等安全事故。另外，若设计人员安全生产意识不足，操作严谨性不够，就会加大安全防范措施的落实难度，导致安全事故发生率增加。响水“3.21”特别重大爆炸事故经调查，就是长期贮存危险废物导致自燃引发爆炸。天津港“8.12”瑞海公司危险品仓库特别重大火灾爆炸事故经过调查，也是与物料保存不当有关，工厂购入的硝化棉属于半成品，将湿润剂改为乙醇，制成硝化棉酒棉，以人工包装装入塑料袋，且不采用热塑封口，在装卸过程中，因为操作不当导致包装破损，硝化棉散落，其中湿润剂挥发散失，正值夏季高温，加速分解反应，产生大量热量而不散，硝化棉达到自燃温度，从而发生自燃。因此这就要求对化工工艺安全设计中的各类化工原料性质与物化特性进行正确识别，全面辨识其危险性，严格把控各个流程的工艺质量，才能确保化工生产工作安全且高效运行。

2.2 化工工艺安全设计中流程路线相关危害因素辨识

化工生产流程路线以极强的连续性与复杂性为典型特点，各流程之间密切相关，任何一个环节受滞都会影响整体生产过程，使企业蒙受巨大经济损失的同时，也会招致安全事故。大连西太平洋石油化工有限公司“11.18”硫化氢中毒事故中，清洗作业人员未按照清洗方案对换热器管束进行清洗，导致磷酸等药剂加入时，与换热器壳程中硫化物反应产生硫化氢气体，致使工作人员中毒身亡。由此可见，设计人员完整掌握整个化工工艺生产流程路线非常关键，应对流程中的危险因素进行辨识与改善，确保各环节符合安全要求。

2.3 化工工艺安全设计中化工反应装置相关危害因素辨识

化工生产需要众多功能、性能要求与特点均不同的化工装置，一旦化工生产中生产人员操作不当则可能引发安全事故。在盛华化工“11.28”重大爆燃事故中，即因聚氯乙烯车间的氯乙烯气柜未按规定检修，造成氯乙烯气柜卡顿、倾斜，并发生泄漏，而操作人员未能发现气柜问题，按常规长做调大压缩机回流，造成气柜进入气量加大，氯乙烯泄漏，遇火源发生爆炸。而内蒙古东兴化工“4.24”化工爆炸事故中，也是骤遇强大暴风，而操作人员未按规定全面检修，未探测气柜卡顿问题，仍按常规方式操作，致氯乙烯冲破环形水封泄漏，扩散至低洼处遇火源出现事故。从上述案例可以看出，设计人员需要根据化工工艺反应需求，科学合理地检查、使用化工反应装置，正确辨识各类装置的危害因素，遵循操作规程使用设备，严格管控化工工艺过程关键点，才可避免因实际操作引发的安全事件。

2.4 化工工艺安全设计中管道相关危害因素辨识

化工生产需要使用管道运输气态、液态、固态各种状态的反应物料，但此类物料多具有易燃易爆、强碱或强酸特性，若发生泄漏一方面污染环境，另一方面可能造成安全事故，引起人员伤亡，对企业造成财产损失[4]。防城港化工厂“4.17”爆燃事故中，即因管道泄漏造成硫酸、石油气、异辛烷混合物等燃烧物泄漏，引发火灾。南京化工厂“7.28”爆炸事故亦是因管道泄漏而起，拆迁公司违规对南京塑料四厂厂区进行拆迁，碰裂地下丙烯管线，造成丙烯泄漏，混合空气形成爆炸性混合物，遇明火发生爆炸。因此工艺设计中应当强调管道设计，根据管道运送情况科学选择适宜性质的管道。同时设计人员需要掌握不同管道的正确用法、材质与功能要求，辨识各种管道的危害因素，做好隐患排查工作，确保工艺生产工作中化工装置得以安全稳定运行。

3 化工工艺安全设计中危险因素的管控措施

3.1 科学合理地选择工艺系统与化工设备

首先，针对整个工艺系统，应当严格遵循规定，设置全面的防火、防爆、防毒、防尘、防泄漏、防腐蚀等措施，强化正常工况与非正常工况下的危险物料控制，如安全泄压、事故排放、连锁防护、紧急切断等[5]。可在化工工艺设计过程中引入自动控制系统，如DCS集散控制系统，其可以集中控制，亦可以分散管理各个过程控制点，适应各种控制要求。其次，关于常用设备，以压力容器为例，其多应用于各类高温、高压、高腐蚀性、深冷等生产环境中，且其需要盛装危害性较高的化学介质或液化气体，需严格按照相关法律、法规与标准规范对容器进行加工制造[6]。另外针对管道，其质量取决于管道材料，而运送的物料多具有爆炸性、易燃性、腐蚀性，因此在选择管道材料时，除考虑材料经济性、安全性与实用性外，耐腐蚀性与可加工性亦是重点考虑因素。

3.2 建立健全化工工艺安全设计管理体系

完善当前管理体系是降低化工生产危险性的关键举措，设计人员在进行生产设计作业时，需基于国家化工安全生产标准进行设计，同时要求设计人员准确把握物料特性、工艺流程路线、化工反应装置特点、管道运送情况等，合理辨识其中危险因素，综合考虑化工生产效率，相应改进设计方案。若生产过程出现安全事故或突发事件，在调整设计方案时，也应当遵循相关流程，在经过专业讨论后，最终拟定具体的调整方案，以确保整个化工生产工作科学合理开展，为生产作业提供安全保障。

3.3 加强安全生产中危险因素的监管力度

安全监管是识别并排除危险因素的保险措施，企业需组织全体员工参与安全培训，学习了解化工工艺中的危险因素与可能造成的危害，帮助其树立安全意识，同时学习工艺流程标准操作与规范，在生产工作中严格要求自己，减少不安全行为，避免设备处于不安全状态。另外，企业应根据安全生产配备专职的安全管理人员，对生产人员工作情况进行监管，根据实际情况设计安全事故应急预案，并定期组织全体员工进行安全演练。

4 结束语

近年我国人民群众对生活品质越来越注重，化工类产品作为日常生活必需品，工艺生产水平的高低直接影响人民群众的生活质量，这就对化工行业提出了更高要求。但由于化工原料与产品具有一定危险性，为确保生产安全，就需要在化工工艺安全设计中对物料、流程路线、化工装置、管道等危险因素进行识别，在此基础上，改进现有工艺系统，更新化工设备，完善管理体系并加强监管制度，才可显著提高化工行业生产能力，促进化工行业可持续发展。