化工工艺安全设计中的危险分析及控制

李明璇 马远达 于赫 刘思宇

大连工业大学 辽宁省 大连市 116034

摘要：在化工生产过程中，存在比较大的安全问题，因此在设计过程中，需要对所使用的物料、化学反应装置等有一个明确的危险识别，并及时有效地采取相关措施进行控制，尽可能地把风险降到最低，加强化工生产工艺的安全性，以保证化工生产能够顺利正常的进行。

关键词：化工工艺；安全设计；危险分析；控制措施

1化工工艺

化工工艺是指依托于化学技术，将生产原料转变为产品的过程及方法。其主要过程包括原料处理、化学反应、产品精制。其中，原料处理是指对原料采取净化、提浓、混合等操作，使其成为符合化学生产的材料。化学反应是指对已经处理过的化学原料施加一定的反应条件，使其发生化学反应，完成转化。其中，化学反应的类型是多种多样的，例如氧化、还原、聚合等。产品精制是指对经过化学反应得到的产品进行分离、去杂质等操作，使其成为符合要求的产品。产品精制的每一个过程都是在特定设备中完成的。

2化工工艺设计中存在的危险因素

虽然化工工业对我国的经济起到了一定的推动作用，推动了国民经济的发展，但是也在一定程度上危害相关人员的生命财产安全，通过有关实验调查结果发现，在化工工艺的设计过程中主要有下面几个危险因素。

2.1化工工艺设计所使用的物料

在开展化工工艺设计的过程中，所使用的工艺物料是设计环节里最关键的部分，对化工产品的质量起到了非常重要的作用和影响。在进行化工生产的时候，所采用的那些原材料，或是半成品，或是正在运输途中的物质材料，都是根据固态、液态、气态的形式保存的，因为这些物质的形态都不相同，所以它们所对应的化学性质以及物理性质也存在一定的差别，而这同时也给相关的工作人员增加了工作的难度，一旦处理不妥，必然会给产品的质量带来不好的影响。因此，进行化工工艺设计的过程中，相关人员一定要清晰地掌握每一件工艺物料的特征，特别是那些危险系数较高的工艺物料，要对其进行详细认真的分析，方便在后期开展工作中更好地控制，从而减少事故发生的概率。

2.2化学工艺设计使用的反应装置

在开展化工工艺设计的过程中，所使用的化工反应装置也是设计过程中一个非常关键的环节，需要利用反应装置发生化工反应才能有获取所需要的物质材料。然而，在具体的操作环节当中，化工反应装置也存在一些安全问题，会给化工业的发展带来一定的影响。为了能更好地加强化工产品的质量，务必在开始进行化工反应之前，对这个环节可能发生安全事故进行具体的分析和控制，并结合具体的反应情况制定相应的解决方案。

3化工工艺安全设计中的危险识别方法

3.1化工反应安全风险评估

第一，定量与定性分析结合法。定性分析是当前化工工艺安全设计中使用最多的一种风险评估方法，而定量分析基本很少涉及；第二，理论与实际相结合法。化工项目的生产是一个非常繁琐、复杂的过程，再加上化工反应也会受外部环境等的影响，倘若仅仅依靠理论知识便开展危险识别工作中化工反应安全风险评估，势必会出现各种问题，进而影响评估的最终效果，导致评估的可靠性不高；第三，模糊数学法。采用模糊数学法能够有效对定量分析中存在的不足进行弥补，进而对反应风险中存在的影响因素进行更加明确的识别，以此来提升化工反应安全风险评估的可靠性与有效性。

3.2危险与可操作性分析法

化工工艺安全设计危险识别中的危险与可操作性分析法是一种低成本对化工工艺中存在的危险因素进行分析的有效方法。它能够对化工工艺安全设计的危险因素进行更深层次的识别与处理。不仅如此，采用危险与可操作性分析法还能够对工艺参数中的温度、流量等出现的偏差进行明确，有效避免由于参数偏差而造成的事故。

4化工工艺设计中危险因素的识别控制

4.1物料方面

物料贯穿整个化工工艺过程，其安全性对化工生产非常重要。因此，设计人员要提前结合所用物料的特征及工艺要求，对物料危险因素进行识别、控制。一般情况下，可将化工物料分为有机物料和无机物料两大类。其中，有机物料还可进一步细分为烷烃、烯烃、醛类、醇类、有机酸、卤代类等。无机物料还可细分为无机酸、无机盐、工业气体等。比较常见的化工物料包括浓硫酸、磷酸、重铬酸钾、氮二异丁腈等。对于物料危险因素的识别控制，可从物料自身、物料和物料之间的反应两个方面着手。首先，单从物料自身特性来说，某些物料的化学性质极其不稳定，可能会受到环境等因素的影响，发生性质变化，进而导致化学反应异常。以氯化工艺为例，其化学反应属于放热反应，而所用原料多属于燃爆性危险物质，如氢气、氧气、三氯化氮等，极易受到温度、压力等因素的影响发生危险。尤其是三氯化氮大量积累后，还有可能出现爆炸。若是在化学工艺设计中没有考虑到这些燃爆性危险物质的特性，就有可能引发安全事故。其次，在化学工艺实践中，若是没有控制物料与物料之间的反应，也有可能出现危险。以硝化工艺为例，所用硝化剂具有强腐蚀性、强氧化性的特点，且与有机化合物、油脂等物质接触会出现燃烧、爆炸现象。若不在设计中控制硝化剂与其他物质的接触，就有可能引发安全事故。

4.2管道方面

识别与控制管道危险的主要方法就是做好管道的防泄漏设计，并提前依据化工工艺实际，深入分析管道泄漏的原因，编制管道防泄漏方案。在管道防泄漏设计中，要注意以下要点：（1）尽可能地控制管道分支数量，并减少管道死角，以免出现物料传输不畅、积灰、积渣问题。（2）能选择大排放口，就尽量不要选择小排放口，以免影响正常的排放工作。（3）一定要依据工艺要求，优化小孔径支管，进一步提升检验结果的有效性。（4）结合管道及附件的热膨胀特点，要提前进行管道伸缩方案的设计，以免影响正常生产。（5）加强对物料排放口的控制，以免口径过小影响物料排放及后期维修、检查。

4.3线路方面

化工线路设计是化工工艺设计的要点。在这一过程中，设计人员要兼顾化工工艺的安全性、经济性，提前进行危险因素的识别与控制。

设计人员应从大局出发，对主要的化学反应进行分析、把控，以此设计完整的工艺线路。以裂解工艺为例，主要就是指烃类原料在高温、高压条件下，发生碳链断裂、脱氢反应，生成烯烃及其他产物。该过程包含急冷、压缩、激冷、分流、干燥、加氢、缩合、环化、脱氢等化学反应。设计人员应当从中筛选出主要的化学反应，并以此为基础对裂解工艺进行分段，然后对分段工艺进行细化、完善。同时，还应筛选出重点监控工艺参数，提前进行工艺参数的设置，并制定相应的控制措施。例如，在裂解反应中，关键工艺参数包括裂解炉进料流量、引风机电流、燃料油压力、主风流量控制等。对此，可采取设置联锁关系、加装信号控制设备、加装保护控制、加装报警装置等方式，确保整个生产工艺的安全。

结束语

在开展与化工相关的工作过程中，和其他的一些设计行业或设计工作相比，化工设计的安全系数比较低，在工作过程中存在较多的危险因素，比较容易发生一些安全事故。从当前化工工业的发展情况来看，因为化工工艺的设计不科学所造成的安全事故问题很多，需要引起相关部门和人员的重点关注。

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