试论化工工艺设计中危险因素的识别控制

张洪武

摘 要：为了消除危险因素对化工生产的影响、减少化工生产安全事故，对化工工艺设计中危险因素的识别控制进行了研究。首先，对化工工艺定义及其过程进行了分析。然后，结合实际对影响化工工艺安全的物料、管道、装置、线路、环境等因素进行了分析。最后，就如何控制化工工艺设计中的各种危险因素，提出了有针对性的识别控制措施。

关键词：化工工艺设计；危险因素；识别；控制

近几年，化工生产安全事故频繁发生，严重影响了化工产业的发展。从化工工艺设计入手，进行危险源的识别和控制，可以有效消除化工生产中的安全隐患，提升化工生产的安全性[1-3]。因此，应继续加强化工安全工艺的设计研究，加强化工生产的安全防范，创建出足够安全、稳定的化工生产环境。

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 化工工艺设计中的危险因素

2.1 物料因素

物料是化工生产的根本。物料质量不合格，化工生产质量也就无从谈起。更何况，化工生产所需的原料种类、数量非常多。不同物料的物理性质、化学性质都不相同。若不能采用合适的方法科学存储物料、检测物料，就有可能留下安全隐患，影响后期的化工生产，甚至造成安全事故。尤其是对于一些危险化学品来说，若无有效的管控方式，有可能造成更大的安全事故，给人们的财产和生命带来安全威胁。

2.2 管道因素

整个化工工艺流程的实现离不开管道的支持。管道的布置、设计是化工工艺设计的重要组成部分。若管道使用性能不合格，就有可能遭到化学物料的腐蚀，以致于管道出现漏洞，导致物料泄露。若管道设计不合理，弯道过多或搭接不合理，就有可能出现物料传输不及时、管道泄露等问题，以致于设定的化学反应无法正常进行或者引发安全事故。所以，为了保证物料的有效传输，应当做好管道设计。尤其要结合工艺实际，深入分析物料性质差异，以便选择性能佳、质量好的管道。

2.3 线路因素

化工线路是化工生产的基础保障。通常情况下，每条化工线路的作用、特性都会有所不同。若不能保证化工线路的科学性、合理性，就有可能导致化工产品产量下降以及安全问题。所以，在进行化工线路设计时，设计人员要综合考虑各方面的影响因素，保证化工线路的合理性。尤其要进行安全论证，确认其中无安全隐患，不会引发安全事故。

2.4 装置因素

化工生產所用的各种装置都是依据化工生产实际、原料特性设计的。若没有综合考虑各种影响因素就进行装置的设计、安装，有可能留下安全隐患，导致装置运行过程中出现泄露、爆炸等安全事故。例如装置密封性不足，有可能导致物料的泄露，以致于化学反应失控，引发安全事故。所以，在化工工艺设计中要充分考虑装置因素带来的危险，并提前采取措施进行防控。

2.5 环境因素

无论是原料处理，还是化学反应和产品精制，都对环境有极高的要求。此外，某些操作工序对外界环境条件也有要求。如果不重视环境因素，就有可能导致安全事故。例如，在高温条件下，某些化学反应可能会出现异常，进而引发爆炸事故。又如粉尘、杂物等有可能影响管道、装置及其他设备的正常运行，出现堵塞、积灰、磨损等问题。所以，在化学工艺设计中要重视环境因素带来的影响，尽可能地提前防控安全事故。

3 化工工艺设计中危险因素的识别控制

3.1 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。

3.2 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。（6）要严格管控密封垫，确保管道的密封性达到要求，从而有效降低管道危险。（7）科学设计管道支撑，为安全阀的检验奠定基础，以免影响正常的安全管理工作。（8）充分考虑化工原料、主产品、副产品对管道的腐蚀问题，提前设计管道防护方案。

3.3 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。

3.4 装置方面

化工装置是最容易引发安全事故的因素。在化工工艺设计中，设计人员要全面考虑各种可能会发生的安全事故，并提前进行防范。

首先，考虑到化工工艺所需的装置种类、数量极多，设计人员应当结合工艺特点，进行装置的筛选，并对装置危险因素提前进行分析。例如，在裂解工艺中，要重点对裂解炉、冷却装置、锅炉等装置进行分析，并结合具体工艺流程对可能发生的安全事故进行总结。其次，充分考虑工艺操作及操作范围，合理选择装置类型及连接方式等，进一步提高化工生产的安全性。例如，为了防止裂解过程中出现水、电、蒸汽等故障，可采用合适的方式将裂解炉、锅炉联锁在一起，保证能及时应对各种安全事故。最后，还要充分考虑装置特性。以锅炉为例，很可能会受到积渣、积灰、裂缝、磨损等故障的影响，出现安全事故。所以，在工艺设计中要提前进行预防，例如涂抹保护剂、加装温度及压力监测设备等。

3.5 环境方面

对于环境方面的管控，设计人员要重点从温度、湿度、压力、清洁度等几个方面入手。例如加装温度监测设备，确保化工生产不会受到外界温度的影响；对化工工艺设备的清洁提出要求，保证工作人员能定期清扫、擦拭。总之，只有营造良好的生产环境，才能减少安全事故。

4 结语

提升化工生产安全性的前提是在化工工艺设计阶段控制各种危险因素，加强对安全事故的防控。因此，設计人员应深入化工生产实际，分析物料、装置、环境等因素带来的危险，并结合设计工作要求，制定有效的识别、控制措施。

[参考文献]

[1] 庄德峰.分析化工工艺安全设计中危险识别和控制[J].化学工程与装备，2019（11）：214，234-235.

[2] 尚冬梅，刘乃明，何鑫，等.化工工艺安全设计中危险识别和控制[J].现代盐化工，2019，46（4）：68-69.

[3] 江南.化工工艺安全设计中危险识别和控制策略研究[J].现代盐化工，2020，47（1）：54-55.

Discussion on identification and control of risk factors in chemical process design

Zhang Hongwu

（Heilongjiang Haohua Chemical Co. Ltd.， Qiqihar 161033， China）

Abstract：In order to eliminate the influence of risk factors on chemical production and reduce the safety accidents of chemical production， the identification and control of risk factors in chemical process design are studied. Firstly， the chemical process definition and its process are analyzed. Then， combined with the actual situation the material， pipeline， device， line， environment and other factors affecting the safety of chemical process are analyzed. Finally， some measures are put forward on how to control various risk factors in chemical process design.

Key words：chemical process design； risk factors； identification； control