化工工艺设计中的安全问题及控制

魏胜桃，刘振国

（河北君圣检测检验技术有限公司，河北石家庄 050051）

化工工艺设计中的安全问题及控制

魏胜桃，刘振国

（河北君圣检测检验技术有限公司，河北石家庄 050051）

化工生产过程中常会使用一些危险化学品，尤其是在化工工艺中，由于反应条件多为高温、高压，反应激烈，会释放大量热量甚至产生一些有害气体，容易引发安全事故，如火灾、爆炸等。对化工工艺设计过程中安全问题加强控制，对于减少化工生产过程中安全事故的发生具有十分重要的意义，因此主要针对化工工艺设计中的安全问题及控制措施进行了相关的探讨。

化工工艺；安全问题；控制

随着我国科学技术的不断进步，人类的正常生活对化学产品需求量也在不断的增加，然而各种原因导致的安全生产责任事故正在频繁发生，不仅造成了较大的经济损失乃至人员伤亡，影响了我国工业生产的有序进行，同时也降低了企业生产效率。为了从源头解决这一问题，避免因设计缺陷导致事故的发生，本文从化工工艺设计入手，对化工工艺设计中的安全问题进行控制。

1 关于化工工艺设计

1.1 化工工艺设计的内容

化工工艺的设计主要包括三方面内容：对化工产品工艺流程进行设计、对生产设备进行现场的合理布置、对化工产品运输管线的布置。这三个环节是按照先后顺序进行的。首先，进行化工工艺设计的人员通过对项目技术原始数据资料进行研究分析，按照国家现有标准、技术规范等对化工产品生产工艺流程进行设计。然后按照设计好的工艺流程，结合化工企业现有场地、环境条件等，根据国家标准规范对产品线相关生产设备进行合理布置。最后，根据生产工艺流程、设备布置情况，综合考虑各类影响因素，对相关管道进行布置。

1.2 化工工艺设计存在的问题

当前化工设计中存在诸多问题，突出表现在如下方面：

化工生产工艺流程通常较为复杂，技术含量也比较高，决定了化工工艺设计的较大的复杂性及较高的技术难度，对设计单位技术实力、技术人员能力水平要求也较高。设计单位技术不过关，技术人员水平参差不齐直接影响了化工设计的质量保证。

由于设计的原始资料多是由技术提供单位根据已有实验数据编制而成，并未经过现存化工企业正式生产运行，现场生产条件千差万别，技术提供单位实验数据具有一定的局限性，导致其可靠性较差。化工企业生产工艺流程复杂、设备多、管道多，加上所有生产规模、场地、原辅料、产品、设备选型等都具有特殊性，要求在化工工艺设计中也要按照生产实际进行设计，加大了化工设计的复杂性。

由于化工企业投资较大，为了尽快占领市场，使资金尽快回笼，建设单位通常会缩短建设周期，打破正常的设计周期。设计周期变短，导致边开发边设计，边建设边变更现象层出不穷。此外，一些规模较小的企业为节约投资成本，与设计单位缺少积极配合，设计单位处于设计费用考虑，设计过程中进行了妥协，影响了设计的客观性，直接导致工艺设计未按照国家相关标准规范、流程去做。

上述问题的存在加大了化工设计的难度，也可能引发后续生产过程中的安全事故。因此，加强对化工工艺设计安全问题认识并进行控制就显得尤为重要。

2 化工工艺设计中的安全问题

2.1 化工反应装置方面的安全问题

在进行化工工艺设计过程中，其核心问题就是对化工产品生产过程中化学反应的控制。影响化学反应能否正常进行的各类因素中，最大的影响因素来自于装置设备。在化工产品生产过程中，装置设备的选择将直接影响化工反应的正常进行，一旦选择错误，不能满足企业化工产品生产要求，便可能导致多种安全隐患，致使产品存在缺陷。化工设计中装置设备上通常存在的问题主要是：装置设备选择上未对化学反应条件、潜在危险反应、不良环境条件、操作异常、失控、紧急停止及放空状态等潜在危险因素加以考虑并进行控制，而导致后期生产过程中安全事故的发生。

2.2 化工工艺路线方面的安全问题

化工生产过程中一种反应通常会存在很多条工艺路线，工艺路线的选择至关重要，不仅关系着产品生产效率，同时还决定了不同工艺路线不同风险等级。当前化工设计过程中化工工艺路线安全问题主要体现在：工艺路线选取不当，没有考虑不同工艺流程在原辅材料用量、毒性、操作难度等方面对后续生产的不良影响，不能满足化工产品生产要求，同时也增加了管理上的难度。

2.3 管道方面的安全问题

化工生产过程中，化工产品的运输以及副产物的排放等均是通过管道进行。由于化工企业管道输送的多为有毒有害物质，运输或排放管道一旦发生泄露，不仅会产生较大的经济损失，还可能产生伤亡事故，甚至会导致周边环境的污染。当前化工设计中管道设置存在的安全问题主要包括：管道型号选取不当，存在超负荷运输；未考虑输送物质的腐蚀性，未考虑水锤、气液共存产生柱塞流等危害管道安全的不良影响；未考虑环境因素的影响，设置位置不合理；管道上阀门设置不合适等。这些问题的存在容易导致生产过程中管道泄漏事故的发生。

3 加强化工工艺设计安全控制的措施

3.1 化工工艺反应装置的选择

化工生产通常涉及多个化学反应类型，如置换反应、取代反应、裂解反应、聚合反应、氧化反应、还原反应、缩合反应等，在对化工工艺反应装置的选择上，应根据所发生的化学反应的类型进行选择，然后综合考虑化学反应条件（主要包括反应速率、反应温度、反应压力等）、能量转化、可能存在的潜在危险反应、周围环境条件、操作异常情况下的控制、反应失控、急停及放空状态等多种因素的安全需要，对其所需生产设备进行全面的分析，而后进行装置设备的选择。具体分析如下：

在工艺设计中，设计人员应注意反应速率、反应温度、反应压力等反应条件对设备选择的特殊要求。从设备的安全角度考虑，设备不仅要有足够的强度，防止爆裂，还应具备良好的密封性，这样才能防止介质泄露，因为大量介质的泄露会导致火灾或毒气，最终酿成大祸。对高压密封结构的要求，其结构必须是可靠的，在温度和压力有波动的情况下，仍要始终保持严密不漏，如果由于某种原因容器产生了超压，容器就有可能因过度的塑性变形而遭到破坏。此外，还应考虑化学反应过程中出现的能量的转化和热效应。避免由于化学反应过于激烈而引起设备中的温度、压力过高、反应速率过快，从而引发安全责任事故。

除了上述因素外，还应注意周围环境条件是否有防爆或其他特殊要求；装置异常状态下的操作是否能保证安全顺畅；反应失控、急停及放空状态下是否能够保证设备的安全。安全装置的设置、异常状态下物料的回收等也是化工设计中设备选择应该关注的重点。

3.2 加强对化工工艺路线的安全设计

在化工工艺设计过程中，应该加强对工艺线路的考察，寻找化学反应过程中最安全的线路。对于反应的物料进行选择，应该本着以安全为大的原则进行选择，尽量选择安全系数比较高的物料，少用或不用危险物质较多、危害较大的工艺路线。此外，当前所有化工产品生产均具有非常强的连续性，因此在进行化工工艺设计过程中，应该根据想要得到的化工产品的特点进行设计，使整个项目的化工工艺生产具有较强的连续性。在考虑上述因素的前提下，综合考虑各条工艺路线操作难度、生产效率等因素。从中选择最为合适的工艺路线。

3.3 加强对管道的安全设计

化工设计过程中，应该对管道进行合理布置。首先管道型号应严格按照国家标准规范要求，根据物料运输量，流速等对管道型号大小进行设计；应考虑输送物质对管道的腐蚀性，选择合适材质的管道；考虑周围环境因素对输送介质的影响，让管道布置远离易燃易爆场所；管道布置离不开阀门的选择，阀门应保证密封性良好，避免泄漏事故的发生。

化工工艺设计中安全问题除了考虑以上三方面控制措施外，尚应考虑电气安全问题、设备自动化水平、后期的检修、维护的便利性等因素对化工工艺本质安全的影响。

4 结语

成功的化工工艺设计是化工企业正常运行的先决条件，为保证化工工艺生产的各个环节均具备较高的安全性能，就必须优化化工工艺设计，并确保其设计的科学、有效。针对当前化工工艺设计中存在的安全问题，采取有针对性的控制措施，以提高化工工艺产生的安全性，促进化工企业的正常运行。

[1] 朱晓东.浅析化工工艺设计中安全危险的问题[J].化学工程与装备，2011，（6）.

[2] 李跃云，董喜红.浅析化工工艺设计中安全危险的识别与控制[J].黑龙江科技信息，2010，（3）.

[3] 王小光.对化工工艺设计的几点思考[J].中国石油和化工标准与质量，2011，（6）.

[4] 葛仁祥.化工工艺设计常见问题综述及建议[J].医药工程设计，2011，（8）.

Safety Problems and Control in Chemical Process Design

Wei Sheng-tao，Liu Zhen-guo

Due to the chemical production process using some hazardous chemicals，especially in chemical process，the reaction conditions for high temperature and high pressure，intense reaction，will release a lot of heat and even produce some harmful gases，likely to cause accidents，such as fire，explosion etc.To strengthen the control of the safety of chemical process in the design process，is very important to reduce the occurrence of safety accidents in chemical production，the significance of this article mainly related to the study on safety problems in chemical process design and control measures.

chemical technology；safety problems；control

TQ086

A

1003–6490（2017）10–0103–02

2017–07–22

魏胜桃（1982—），女，河北石家庄人，工程师，主要从事化工设计与管理工作。