浅谈化工工艺设计中安全危险的识别与控制方法及策略

王艳秋

摘 要：近年来，我国的科技水平不断地更新、进步，让我们在目前的化工工艺设计时，越来越强调工艺的安全设计，同时在设计时也必须要能够预测分析工艺过程中的潜在危险因素，通过安全设计把这些危险因素消除或控制在一定的容许范围之内。本文对化工工艺设计中安全危险的识别与控制方法及策略进行了阐述。

关键词：化工工艺设计 安全危险的识别 控制方法策略

中图分类号：S611文献标识码： A

一、化工工艺设计概述

工艺设计是化工工程设计的主体，也是关系到整个工程设计成败优劣的关键。化工设计是根据一个化学反应或过程设计出一个生产流程，并研究流程的合理性、先进性、可靠性和经济可行性，再根据工艺流程以及条件选择合适的生产设备、管道及仪表等，进行合理的工厂布局设计以满足生产的需要，最终使工厂建成投产的过程。化工工艺设计具体涉及的对象包括设备、管道、泵阀、仪表及自动化等等。

熟悉我们的原材料和产品性质， 以便我们对号入座。化工规范把物品的危险程度分为五个等级（详细见 GB50016-2006）， 他的划分主要是综合生产过程中所使用、产生及存储的原料、中间品和成品的物理化学性质、 数量及其火灾爆炸危险程度和生产过程的性质等情况来决定的。根据危险等级的不同，我们才能确定防火间距、防爆等级。它对我们选用设备、仪表、操作方式、消防器材的选用起到决定性的作用。化工工艺设计具体涉及的对象包括设备、管道、泵阀、仪表及自动化等等。

二、化工工艺设计中危险识别与控制的必要性

1、危险识别与控制，就是对项目生产工艺的全过程、配套公辅设施的生产过程、使用和产出的物质、主要设备和操作条件进行解剖和分析，并摸清危险因素和有害因素产生的方式、种类、位置及其产生的原因，然后提出合理可行的消除、预防或降低装置危险性、提高装置安全运行的对策及建议。在进行化工工艺的设计过程中，设计人员必须本着“本质安全设计”的原则和精神来进行设计，并将这一原则和精神从头到尾贯穿于整个设计之中。这是建设社会主义和谐社会“以人为本”的要求，也是安全生产的要求。

2、化工工业不同于一般的工业生产，绝大多数化工工程在其生产过程中都会使用到可燃性、腐蚀性或有毒性的物质，而且化学工业的操作条件一般要求高温或高压，有时还会涉及到高危的反应，这些危险因素导致了化工工程中安全问题的复杂性。因而在化工工程的设计阶段必全面考虑各个可能导致不安全的因素，从源头上给予解决，只有这样才能真正防患于未然。

3、化工工艺设计是化工得以高效、安全生产的重要前提条件，只有打下坚实的安全条件才能使整个生产顺利运行和完成。因此，在化工工艺设计中设计者不仅仅要正确、严谨的执行政府法规和标准规范，而且与之相关的所有化工工业人员都要加强工艺设计生产过程中的安全性工作。这就要求他们不仅符合现行的法规、标准，还要按照有针对性、可操作性以及经济合理性原则，将各细节做到活灵活现自如运用，来实现化工生产的安全高效运行。真正从设计和工艺上考虑采取安全防护措施，从而使危险因素不致发展成事故。

三、化工工艺设计的特点

由于化工工艺设计的特殊性,相较来说不仅是新技术而且工艺流程较独特、设计基础资料不完整。 设计基础资料一般由科研单位根据已有试验数据及有关资料编制而成。由于没有经过工业化生产的检验和完善， 其数据的可靠性和完整性都不如常规装置。

由于化工装置工艺流程一般较独特， 包括的设备种类繁多，规格特殊，设备的功能化无论是对非标设备的设计， 还是对定型设备的选用都提出了特殊要求。

四、工作特点对化工工艺设计带来的危险和控制

在进行化工工艺的设计过程中，设计人员必须本着“本质安全设计”的原则和精神来进行设计，并将这一原则和精神从头到尾贯穿于整个设计之中。另外在工艺设计中，设计人员应严格识别和执行相关法规、标准、规范、规定的要求，不但要做到符合现行法规、标准，还要做到有针对性、可操作性以及经济合理性原则，将其各细节做到活灵活现自如运用，来实现化工生产的安全高效运行。

1、在化工工艺设计中设计基础资料不完整、不确切

一般情况下，要开发一个新的工艺包，其设计基础资料通常来自科研单位根据已有试验数据及有关资料编制而成。而在编制过程当中，由于没有经过严格的工业生产检验和完善，其资料数据的可靠性和完整性可能都不比不上成熟且已安全运行多年的装置。由于化工生产的面比较广泛，所包括的设备种类相对复杂、繁多，设备规格多样、特殊。在设备的功能上，无论是对非标设备的设计，还是对定型设备的选用都提出了特殊要求。

2、在化工工艺设计中设计工作量大

在化工工艺设计中具有总体投资大、设备多、管道多，且处理的物料都比较特殊的情况，其管道设计也要作特殊考虑。为了尽快占领市场，缩短建设周期，化工工艺设计往往要打破正常的设计周期，边开发边设计，边建设边更改设计的现象普遍存在。

3、在化工工艺设计中设计规模大小不一

在化工工艺设计中，具体涉及的物品对象如设备、管道、泵阀、仪表及自动化等等。一般来说，化工工艺设计工作具有技术含量高和工艺流程独特等特征。在进行设计中，我们必须了解化工工艺原材料的产品性质等，以便在设计中对号入座。化工物品危险度的等级划分主要是在综合生产过程中所使用、产生及存储的原料、中间品和成品的物理化学性质、数量及其火灾爆炸危险程度和生产过程的性质等情况来决定的。其对设备的选用和仪表的操作方式以及消防器材的选用起到决定性的作用。爆炸危险区内的仪表、控制器均选择相应防爆结构或正压通风结构。

五、 化工工艺设计过程中危险识别与控制

1、工艺物料

由于工艺生产中，生产原材料物质等复杂多样，其存在形式也不一定，因此危险系数相对较高。化工生产中原料和产品大多具有易燃、易爆、高温、高压的特性，可能由于环境的变化使原料的残存或混入空气，形成爆炸性混合气体，一旦发生火灾往往火势迅猛，损失严重。如在生产中的原料、半成品、中间产品、副产品以及贮运中的物质等，都分别以固、气、液态存在，由于物理、化学反应的随机性，这些物质在不同的状态、温度、环境下分别会产生相对物理、化学反应以及危害的特性。

2、工艺路线

化工生产路线往往工艺过程复杂，生产连续性强，操作条件苛刻，若某一环节或设备发生故障，即会破坏正常的生产链，造成事故。设备检修使原本处于正常状态的连续生产中断，设备状态和工艺参数发生变化，检修完毕后存在设备状态及工艺参数返回正常值的过程，这一过程中容易出现操作失误及设备故障破裂，介质泄漏到大气或水体中，导致人员中毒窒息和环境污染事故。

3、化学反应装置

化学反应是整个产品生产的核心， 一般通过反应才能得到所需的产物， 同时反应也带来了许多危险性因素。

① 反应器的选型

反应器的种类很多，按照反应器进出物料的状况，可以分为间歇式与连续式两类。按照物料的流程，则可分为单程与循环两大类。从反应器的结构形式来分，可以分成釜式、管式、塔式、固定床、流化床等多种反应器形式，它们适用于不同的化学反应，应根据物系反应机理来选择。

② 设备材质

设备使用的材料应考虑工艺流体、流速、温度、压力以及流体反应特性和腐蚀特性等各种因素，选择满足耐腐蚀性、满足强度要求以及可加工性（特别是可焊性、机械加工性）的材料。同时需要注意的是杂质也可能影响化学反应的温度，从而引发异常的反应速度，致使反应不稳定并产生危险。

结束语：

综上，对于化工生产得以实施而言，化工工艺设计是其基础，当然除了要求能够严格、正确地执行政府法规、标准规范，还应通过以上几个方面找出过程中的潜在危险因素，发现设计缺陷并及时加以改进，以达到控制和防止事故的发生，实现本质安全的目的。

参考资料：

[1]陶建设.化工工程设计中安全问题浅析[J].科技创新与应用，2012（09）

[2]陆君花.化工工艺设计中安全危险的识别与控制[J].化工设计，2009.