化工工艺设计中安全问题及控制

王龙，叶振雷(浙江工程设计有限公司，浙江 杭州 310002)

0 引言

我国社会经济正在飞跃式的发展，工业化程度也在持续性提升，化学工业得到了飞跃式的发展。同时，化工生产中存在着大量的安全问题。为了有效解决化工工艺设计环节中存在着的一系列安全风险以及隐患问题，必须充分考虑设计所面临的事故预防措施，同时组织设计过程。

1 化学工艺设计详细内容与特征

化学工艺设计主要阐释了化学反应原料及条件、生产所需的化学设备和进行科学设计。化学工艺设计主要包括三个方面的内容：管道、设备、工艺。特别是需要用科学的计算方法绘制化学过程的流程图，需要把与设计将有关数据显示在专用设备上作为测绘设备的基础参考，严格遵循相关参数的计算结果给出过程控制，这样可以为选择工具提供了足够的基础。然后，设备是按照化工流程图处理，然后设备和管道已被设计成实际设备改造。过程的设计也有独特的特点，特别是三个显著的特征：创新性、系统性和组织性。系统性同化学工艺在化学过程中复杂环节的系统设计有着紧密的关联性。在设计规模层面上的差异主要是因为设计过程中所需要化学原料是不一样的，设计过程也应当紧密围绕不同的化学过程开展与之相适应的设计。创新在很大程度上是研究公司追求的目标。必须不断创新化学工艺，创意设计没有基线数据的工艺[1]。

2 化工工艺设计安全分析

2.1 化学反应

通过化学反应转化为半成品，化学工艺允许将未经处理的化学物质转化为由一系列的过程制造的产品，然后再经过一系列的物理反应或者化学反应转化为精加工半成品。在整个过程中会发生大量的物理化学反应，这是将化学原料转化为产品的过程。化学物质是整个化学过程的主要来源，当化学物质通过物理和化学反应转化为产品。因此，化学品是化工过程中安全问题的主要来源，存在着很大程度上的安全因素以及安全风险。当我们在执行化学工艺设计过程中，应当执行原材料的严格检验，对与项目有关的化学物质的安全，监管当局应对化学品的安全进行详细的评估，制定一项不容忍原材料发生任何安全隐患的政策，并将这一政策转化为不同的具体方面，减少避免在化工生产过程中发生重大事故，切实保障化工企业全体员工的生命健康安全。

2.2 化工设备

化学反应的产生是在安全管理中的核心关键点，在企业生产的化学反应中，存在着许多发热、发光、发散气体的现象，有许多安全风险，做的事情可能会引起大型安全事故，这就要求我们投入更高的关注度，高标准、严要求化工设备，使其更加具有安全性，通过缺乏控制这些化学品的控制装置。化学反应通常在化工产品的生产过程中产生高压力，很大程度上会使得产品发生不规则变形，甚至严重的安全事故，这在某种程度上将会给企业的安全生产以及稳定经营造成了严重的负面效应。排气装置必须安装在化学反应装置。由于公司将在化学生产过程中的重大物理和化学反应，导致许多安全风险。在石油化工反应环境中，温度、湿度等这些因素决定了反应物的使用不确定性等情况。许多因素的不确定性使得操作人员难以及时的作出处理以及响应，威胁到化工工艺设计的安全。这些安全风险对化学反应设备提出了更高的要求[2]。

2.3 化工工艺路线

化工工艺设计所关联到的技术有许多种类，如果技术应用不到位的话很容易会产生安全事故。化学工艺设计的路线中涵盖着大量的化工工艺技术的，化工工艺设计需要有一套完备的路线设计，整个化工工艺设计程序应当确保不折不扣地顺利实施，因此，在化工过程设计中，对涉及到的过程方法有足够的详细说明，在安全风险分析中，每一个环节、每一个步骤都必须严格划分到位，这是由于化工工艺路线的设计工作是非常重要且值得关注的问题。工艺的设计路线没有一个固定的模板，更实用的化学处理设计需要紧密结合企业生产的实际状况，包括材料的生产条件和生产设备的各个方面的设计，旨在通过安全的需要。所有的设计，均需要保证是没有危害且需要将风险降到最低，危险的生产影响的挥发性化学条件的变化，企业应当在更深层次上确保化工设备的可靠性，提高污染检测的实用性，避免在减少环境污染的污染物排放。在化工过程的每个阶段的任何简单的错误都会导致生产线安全事故，影响生产顺利进行和经济效益。因此，为了及时识别和消除安全隐患，必须对每一个环节进行严格的监测和及时的评估。

2.4 管道泄漏

在化学工艺过程中，化工管道可以说是整个工程项目运转的血管通路，它在一定程度上能够连接到化学过程的各个部分。这些化学品是易燃的、易爆的、腐蚀性的、，易燃易爆和腐蚀性化学品可以从泄漏的地方错误地泄漏到管道中，导致人民群众生命群众受到伤害，也会设备损失影响了天然化工产品的质量和性能。所以，企业要充分考虑到这个因素，更加谨慎的执行化学工艺设计，应适当考虑化学品对管道的影响，选择与之相匹配的管道材料，并进行机械分析，以减少在运输发生安全事故的概率。管道的弱点是连接管和弯曲，这些部位的材料性能差，包括后处理，很有可能会导致其中化学品的泄漏，在进行化学工艺的设计过程中，必须投入高度重视这些缺点，加强材料的使用性能，并达到最佳的管道尺寸水平。如：水锤、气体和液体在管道中的共振会导致严重的管道完整性风险的现象，我们应当优化设计这些参数，以防止这些现象的发生。

3 优化化工工艺设计安全控制的方案

3.1 管理化工物料性质

化工过程涉及到许多化学品的过程的各个阶段，包括化学品、半成品、中间产品，二次产品的生产过程，产品最后在化学过程的不同阶段，这些物质的储存和分配，包括气体、液体以及有害物质。化学物质在不同的物理条件下具有不同的物理和化学性质，在某些情况下，可能会对化工过程以及作业员工构成不小的威胁。为了克服对化学品安全的威胁，化学过程中的参与者必须充分了解各种物质的物理特性和微生物的物理特性，避免化学品和化学工艺设计不合理引起的安全事故。

3.2 改善生产环境

改善生产环境，解决化学污染问题，需要政府相关职能部门从源头上控制污染的排放。我们所必须采取的主要措施包括：首先通过技术手段减少污染物排放；其次，回收或使用确定性排放。站在化学工艺的层面上，减少化学污染需要重点放在现有的化学工厂的科学技术更新，使其绿色化，减少污染物排放和最终处置站[1]。改进化学反应条件的具体措施和目标，提高反应效率和分离化学能源资源的回收以及循环应用，切实提升利用率，以减少损失能量转换，科学地使用现有的设备评估分析方法，包括HEN康复，持续性加以改进。该装置不仅提高了工业生产效率，而且减少了废物处理的成本，又能大大提升经济效益，可以说是双赢的局面。此外，水利是改善生产环境的核心关键点，应当致力于节约用水资源。

3.3 调节工艺路线

化学工艺设计存在的差异性不可避免的会导致路径出现分歧，不同的操作路径集可能导致不同的安全风险。在化学工艺设计中，应对工艺元件组产生的安全风险进行系统性的评价，并制定程序以最大限度地提高化工生产的安全性[3]。详细分析了生产条件和设备设计过程中的工艺路线优化，建立其一套相对完备的化学工艺回收制度，切实降低对环境污染造成的负面影响[3]。

3.4 科学应用化工设备

化工设备是化工工艺设计的各个阶段的关键，如同人的心脏一样，是化学产品的核心生产基础，同时也是工艺设计中的重要组成部分。不合格的化学设备，如人的心脏，将会产生出各种各样的安全问题，但在严重的情况下，可能导致生产事故，危害化工过程。因此，化学设备的选择在化学设计中尤为重要，通常需要进行科学的分析计算，以确定适当的化学制造设备。化学过程中有各种各样的化学反应，不同的物理化学效应的光，热和其他类型的化学反应，并符合设备的要求。在设备设计过程中，每个单元进行必要的化学分析，以获得在反应过程中所需的化学设备的温度和压力的变化和设计。此外，企业还可以在化工工艺设计中选择与之相适应的质量降低方法，控制加热装置的升温速率，采取切实可行的响应措施，如感应冷却方式、多极相互作用定律、减压效果的化工装置等方法，以避免发生诸如化学超压、过温导致设备破坏、机械故障等现象。

3.5 加强管道安全控制

在化学工艺设计中，管道通路可以说是易燃、易爆、毒性较大的化学品运输到各个地方的重要工具，管道的安全稳定运行是保证运输安全生产的基本条件。化工工艺中的管道如果被部分破坏，那么其中的危险物质必然会泄漏，将会不可避免的导致环境受到污染，这在很大程度上将会对化学品的生产和相关人员的生命健康安全构成重大威胁。管材的选材、设计、机械分析，在很大程度上是控制管道安全的有效手段，能够有效的降低安全隐患，不特别是材料的选择和渠道的选择，集中在脆弱的管道的位置，如转弯处的运输和弯曲。除此之外，在生产过程中应进行不定期的安全检查，以防止在生产过程中出现安全隐患[4]。

4 结语

化工工艺安全设计渗透在此项工作的全过程中。本文的研究主要通过对化工过程安全问题产生的根源的分析，构建出了解决上文所提到问题的针对性措施，如科学选择材料、改善化工工艺的途径、提高安全控制力度等。这些措施之间是相互影响、相互联系的。企业应当在实际设计和生产过程中，有必要采取多方面的措施来切实保障化工工艺安全。