化工工艺设计的要点探析

韩文帅

摘要：在化工工艺设计时，必须预测分析工艺过程中的潜在危险因素。化工工艺作为指导整个生产的方案更是应该注重安全。本文剖析了化工工艺设计存在的问题，并针对这些问题提出了相应的改进措施。以期在工程实际中可以提供理论借鉴与指导。

关键词：化工工艺；工艺设计；要点探析

中图分类号： S611 文献标识码： A

引言

化工行业在国家的发展和居民的生活中都扮演着重要角色，化工行业不同于其他行业有其自身的特殊性。设计单位应提高安全设计质量，尽可能从源头降低化工企业发生安全事故的概率，安全生产才有坚实的保障。化工规范是根据生产所需的原科物理和化学特性、生产中的中间品和成品的物理化学特性以及保存的难易程度和对人造成的危害，是否容易发生事故以及一旦发生事故造成的危害等将安全等级进行划分。

一、化工工艺设计理论及原则

在化工工艺设计过程中3个非常重要的环节是绘制工艺流程图、设备的布置和配置管道。首先，根据设备的参数、自动化控制装置的参数、泵和阀的参数、管道的参数及仪器仪表的参数进行相关的计算，并绘制工艺流程图。其次，根据工艺流程图完成各种化工设备的布置，最后由配管专业结合设备的排布情况进行管道配置并绘制出管道布置图纸。化工工艺设计包括以下几种类型：概念设计、中试设计、基础设计、初步设计以及施工图设计等。这些不同种类的设计在化工工艺的实际应用中都起到了关键的作用，是化工工艺设计中不可或缺的步骤。

在整个化工设计过程中，我们必须熟悉它的原则和精神，并贯彻到设计工作中去；在化工工艺设计中灵活运用资源，既符合规范，又不造成对生产的违背，实现对资源的最大利用。化工工艺的设计技术含量高、工艺流程独特，设备种类繁多、规格特殊、设计周期短、基础资料不完整等情况，造成潜在事故的发生几率大大增加。因此，化工工艺设计的指导思想应突出危险识别和控制。

二、化工工艺流程设计

化工工艺流程设计可以简单分为：前期准备设计-中期准备设计-概略设计-初步设计-概略设计-初步设计-施工蓝图设计。

前期准备设计主要是为了从理论上推测工艺设计的可行性，从而指出下一阶段需要检测的项目和检测测试参数；中期准备设计为的是对前期准备设计确定的工艺设计进行试生产，看生产时生产能否按照预期持续进行，以及检测一些必要参数，看看生产时产生的中间杂质对工艺流程及对最终产品的影响。上述部分在中试中可以有选择行的进行检测，未必需要全部进行；概略设计是在经过概念设计、中试设计后选定的最佳方案；初步设计是精细化工工程设计的第一阶段。应按照概略设计进行工程总体布局规划和工程造价预算，对设计中的技术要求和资金规划有一个大概的方案，从而将概略设计变成具体的规划方案。方案要能包括所有施工前期的准备工作的规范和要求；施工蓝图设计是将审批后的初步设计变成明确标注有设备布局情况、尺寸和施工要求的图纸，并附带文字解释[1]。

三、化工工艺设计难点

1、参考资料不足

化工工艺设计时需要相关的资料做参考，而资料通常是由一些科研单位根据现有的数据和资料编制而成，这就造成无法得到可靠和完整的参考资料。

2、工艺流程独特

由于化工工业独立于其他常规产业，其化工装置自成体系，因此这就造成了在设计工艺时对装备设计和选型有特殊要求。

3、结构及布局复杂

设计工作量大：化工工业建设大都投资大，规模大，投产后使用时间长等特点。这就要求对管道的疲劳特性、耐温耐压性和抗腐蚀能力做出相应考虑。

4、时间短任务重

工程要求设计周期短，任务重。化工工艺设计往往要缩短正常的设计周期，从而为了能够尽快开工建设，工厂早日投产，有时会发生边开发边设计，边建设边更改设计的现象，这就为工艺设计中的安全问题提出了更高的要求。

5、影响因素众多

设计时可能会处于缩短设计和建设周期、节约资金等的考虑而未能完全按照规范规定。

以上这些影响因素，都会在设计中造成潜在的事故隐患。因此，化工工艺设计时对于潜在危险发现和控制就显得尤为突出。

四、化工工艺设计中潜在危险的发现和控制

危险的定义是一种可能导致人身伤害、环境破坏及财产损失的状况。对于化工行业，危险的三个因素分别为：物质的性质及发生化学反应失去控制时产生的威胁；由于工艺设计的错误导致设备出现故障产生的威胁；由于气候条件及人为差错产生的威胁。风险的定义是可能性与严重度的乘积，即

风险= 严重度×可能性

严重度与可能性是相互换转换的关系，当对风险进行控制的时候就必须先对具体情况进行辨识并精确描述。虽然风险控制本身带有很强的主观性，但他是一个技术及经济方面都可行的化工工艺设计的要素。要检查生产工艺过程中的原材料、设备及配套设施，及时发现潜在的危险和已经产生的危险的可能性及其产生的原因，找到解决的办法这样才能降低危险性，提高安全运行的效率[2]。

1、材料的选用

化工生产中,所使用的原料多属于易燃、易爆、有腐蚀性的物质。在生产、使用、贮运过程中如有操作或管理不当,就容易发生火灾、爆炸、中毒及烧伤等安全生产事故。要增强对原材料稳定性、反应性质和毒性的识别意识，提前做出正确的风险分析，尽量防止或降低危害的发生。

2、工艺安全设计

在工艺方案设计阶段，要考虑选择采用尽量消除或降低危险因素发生的方案；使用无害的、低危险性物料；采用新设备、新技术，考虑可回收循环使用或综合利用技术，减少生产废料，减少对环境的污染等。

3、对高温高压及严密性的考虑

从安全角度讲，设备不仅要有足够的强度，防止高温高压，更要有足够的严密性，防止泄露，因为大量危险介质的泄露会引起火灾、中毒、爆炸。如果在设计制造中,不按规范进行,质量不合格或操作失误,就将发生灾害性的事故。

4、管道设计

管道设计应从材料选择、管道布置、振动和应力分析等多方面考虑进行设计。管道输送的物料常具有易燃、易爆、腐蚀和毒性，是安全生产的隐患。合理布置管道，防止管道振动，减少管道连接处的泄漏，易燃介质管道应尽量减少拐弯。管道在室内外架空或埋地敷设时，都必须设置合理的管架。管道材料选择也必须灵活运用工程学、材料学、腐蚀学等方面的知识定性定量的加以综合判断。

5、阀门的选择

阀门是用来调节介质的流量和压力系统的设备。阀门适用场合和范围也不同，其功能包括介质的联通，流量的控制及改变介质流向，控制化工设备及管路内的压力。设计时应做到合理设置合理使用。

6、设备布置及电气设计

设备布置应符合国家相关规范的要求，考虑安全间距，方便操作维修和消防作业，有利与人员疏散。电气设计应满足工艺的要求，根据现场环境的实际情况判断是否属于易燃易爆，是否需要耐受高温高压等极端环境。采用相应的安全措施，防止电气设备、电气线路由于设计不当引起危险事故[3]。

1.仪表

整个设计过程中还要充分考虑到仪表的安全功能和控制功能的统一。仪表配管、配线应将仪表设置在仪表室内集中管理。设置各种危险监测及报警设施，报警装置是迅速显示发生异常现象及状态的装置，安装在需要对与安全有关的工艺参数进行检测的装置上。

结束语

化工工艺设计是化工企业的基础是化工安全生产的必要因素。化工安全生产伴随着生产的全过程，要严格按照相关的法律法规，严抓化工工艺设计的安全，要及时发现设计缺陷并及时加以改进，绝不拖沓，从而将安全落到实处，如此才能保证生产的安全。

参考文献

[1]周云.浅谈化工企业安全生产[J].商业文化(学术版).2009(11)：123-124.

[2]任巍.化工工艺设计的现状及存在的问题探讨[J].中国石油和化工标准与质量.2013(08)：193-194.

[3]陆君花.化工工艺设计中安全危险的识别与控制[J].浙江化工.2009(04)：68-69.

注：本文参考资料均来自中国知网