精细化工工艺设计中的安全风险管控措施

陈高奏(宁德时代新能源科技有限公司，福建 宁德 352106)

0 引言

化工生产是一项危险系数较高的工作。尤其发展到现代化工之后，由于经济成本控制以及相关材料进行化学反应产出等多种因素的共同作用下，使得相关的生产流程变得更加危险。在这样的背景下，引入精细化工的概念，从源头处控制化工工艺流程就显得尤为必要。针对可能出现的危险因素，提前做出合理的规划、完整的预防方案和高效的突发情况应对措施是保证化工生产在安全状态下运行的根本。

1 化工工艺设计的含义

化工工艺设计是化学工业生产专业中的一个概念，具体是指将一种原材料经过一系列的化学反应，并配合相关的处理步骤，最终产出为一个或者一系列化工产品的过程。从学科研究的角度进行划分，将化工工艺主要分为三个阶段。第一阶段，是对所需原材料的基本处理，主要指通过提纯、清洗、净化、混合以及粉碎等一系列的方法将原材料处理成相关反应所需要的状态。第二个阶段，是化学反应阶段，将处理好的原材料产品放置在反应容器中，施加一定的添加剂和辅助试剂，控制整个反应容器处于反应所需的环境条件下，让原材料进行充分的化学反应，分步控制合成中间体以及最终产品等。第三阶段，是成品精细加工阶段，将最终反应得到的物质分别进行物理筛去和化学处理，除去其中的杂质成分，并经过提纯、萃取等一系列操作进一步处理，最终得到符合设计要求的化工产品。

2 化工安全设计中的危险因素

2.1 化工生产原材料

在现代化工的生产中，所采用的原材料一般在物理性质上或者化学性质上都具备一定的危险性。很多原材料都具备易燃易爆的性质，比如粉尘类的原材料，很容易在存储仓库内储存或者是工业生产的大批量操作过程中，由于静电效应引起粉尘爆炸，造成非常严重人员伤亡和巨大的经济损失。而粉尘类原材料又是化工生产中最常见的原材料存储状态，由此可见化工生产过程中的危险性。除此之外，化工生产原材料本身还可能具备很强的腐蚀性。比如工业生产使用的烧碱等，工业使用的烧碱其腐蚀性要比实验室使用的腐蚀性更强，在存储和使用的过程中，都有很大的操作危险性[1]。很多化工原材料从外表上很难区别，这就对相关的原材料存储分类和标签管理工作提出了更多的考验。

具体到精细化工的原材料中，虽然本身对于原材料的需求量并不大，但是不可避免地存在物料储存过程中仍然有极多的危险因素。特别是精细化工生产中，需要用到很多有毒、有害的原料，对人体的危害程度更高，通常很小的剂量就会造成很大的损伤。因此，在精细化工的原材料存储过程中，更需要注意药品储存的安全性，谨防液体药品的泄漏问题。

2.2 化工生产流程

精细化工的生产，具有单次生产反应量小，但反应流程复杂，最终产品精度高、类型多的特点。特别是诸多反应都需要在非常苛刻的反应条件下进行，不同的反应步骤生成的反应中间体，在转移的过程中存在一定的麻烦。通常情况下，一个化工生产基地中，其工艺流程是比较明确的，相关的输送流程也是在规定的顺序下进行的。但是，有两种情况是值得注意的问题：一是有部分反应或者处理操作由于所需要的反应条件比较苛刻，需要单独放置；二是化工基地在生产的过程中，出于自身发展考量接收一批全新的订单，其工业流程需要临时发生改变时，临时使用的备用管道连接，可能存在安全性问题。此外，化工生产过程中的运输管道，采用的是金属构件拼接的形式搭建起来的通道。金属部件之间的连接密闭性问题，管道接缝处的腐蚀性问题，都会在很大程度上造成管道的泄漏[2]。

2.3 化工生产装置

在现代化工生产的过程中，反应装置是非常重要的组成部分，也有重要的危险因素。现代化工的生产设备以巨大的体积、厚实的反应外壁和强大的反应动力为主要特点[3]。在精细化工的生产中，极为苛刻的反应条件使得这些设备一旦出现质量问题或者维护缺失问题时，其造成的破坏性后果特别严重。很多化工反应，都需要在高温高压的环境下进行，特别是化工生产的过程中持续的时间非常长，整个生产线的启动和关闭都需要消耗巨量的能源和一定的经济成本。这就使得相关设备需要在高强度的环境下维持长时间的运行，对于设备材料的质量提出了极大的挑战。而设备自身的质量问题，或者由于维护工作不到位引发设备失控的话，其结果不亚于一次大当量的炮弹原地爆炸。

3 精细化工工艺设计中的安全应对措施

3.1 加强化工生产原材料的控制

化工生产过程中，原材料的日常管理和使用问题是最需要进行精细化管理的部分。化工生产原材料本身就具备非常危险的物理性质和化学性质，无论是在存储、取用、运输和添加的过程中，都要保持警惕。原材料的仓储管理，必须实行专人负责制度，其管理的内容必须以细化的方式形成工作管理手册，并且制定严格的日常检查和记录手册，进行严格的个人和集体责任制监管。相关的存储环境必须保持高度的整洁，尤其是对于明火的管理更需要注意。原材料的摆放必须分类、分区域整齐规制，严禁出现堆积或者在原材料周边堆积其他杂物。除此之外，原材料的标签管理也非常重要。化学物质，尤其粉尘或者晶体物质，仅凭肉眼是很难分辨的，必须将所有的原材料进行明确的分类和标签管理，以免用错，造成不可挽回的严重后果。

除此之外，更重要的问题在于对于材料的生产添加和中间过程中的处理方式。一般来说，国内化工企业生产过程中，对于物料的添加普遍由人工填装完成，这样的生产方式对于精细化工而言是一项重大的工作漏洞。人工填料会不可避免地带来人员安全性问题，而且人工添加的物质量是很难得到有效保证的。精细化工是时代发展的产物，由于相关行业对于化工产品的纯度要求越来越高，化工产品生产中的物料质量发生任何偏差都会造成最终的纯度问题。因此，应该以机械化运输、称重和填装代替人工操作，实现更为精准化的物料称量与添加工作。

3.2 加强管道输送安全的控制

管道运输的安全性问题，也是一项需要重点注意的问题。化工生产过程中，管道的输送功能是不可或缺的。但是管道的材料选择、架设布局以及相关的检修工作必须严格执行。一方面，并不是所有的产品都适合使用金属材质的管道进行运输，尤其是管道运输的过程中也需要进行相关条件的选择，比如：边运输边冷却、半封闭管道运输等。这些问题需要在具体的生产工艺中结合现实情况进行改良；另一方面，管道的拼接问题以及长期使用后的磨损、物料腐蚀、物料堆积问题应该得到重视，必须定期进行检查和维护。

3.3 加强化工生产装置的控制

化工生产装置的控制是一项非常细致，且需要以发展性的眼光去思考的一项采购工作。化工设备的种类繁多，每种生产设备也都有自己的型号，对应不同的生产需要。化工生产企业在采购设备之前，应该详细规划好自身的主营业务，根据主营业务的需要进行相关设备的选择和型号的采购工作[4]。虽然从理论上，化工设备具备多种反应条件的生产能力，但是相关的工艺流程设计人员必须先清楚在用设备的使用规范和承受极限。尤其对于不同的生产需求进行设备的预热和启动操作的设计，应该充分考量自身设备的运行情况和维护情况后，谨慎做出选择，并且将整体规划和重点注意事项向一线操作技工进行详细阐述。除此之外，还需要对生产设备进行定期的维护，特别是对于关键零件和整体外保护壳的维护必须得到重点关注。

具体到生产操作环节上，应该更加注重对于中间体运输的管理工作。一般来说，中间体的产出对于下一项加工而言就是新的物料。而一些中间体产物受自身化学性质活泼等因素的影响存储困难，更需要考虑对于这些物质的存储和准确称量问题，以确保最终产品的纯度问题。

3.4 优化化工工艺线路

化工生产过程中，不可避免接到多种订单需求，其产品生产的工艺也存在一定程度上的差异。因此，在进行化工工艺设计的过程中，更应该从本化工厂的实际设计考虑，选择最优的化工工艺线路进行生产。主要需要考虑在生产原材料的储备位置、生产设备的连接顺序和相关设备的反应条件调整角度着手，综合评价并规划相关的产品生产方案，优化化工工艺实施线路，有效解决工业生产过程中可能遇到的问题。

4 结语

综上所述，现代化化工生产过程中，存在诸多引发安全风险问题的客观因素。无论是原材料、中间体、反应条件、运输条件以及整体环境，都有发生安全事故的可能因素。因此，必须在化工工艺设计中引入精细化管理的概念，对于可能发生危险的环节和因素严加控制，并且配合完善的应急预案，确保化工生产运行安全。