化工工艺设计中安全危险的识别及控制探究

Research on the Identification and Control of Safety Hazards in Chemical Process Design

YANG Wei-jia

（Shijiazhuang Changfeng Environment Engineering Co.， Ltd.， Shijiazhuang 050000， China）

【摘  要】在社会经济事业稳步推进的背景下，我国化工行业发展迅猛，在注重发展速度的同时，越来越关注发展的质量。化工工艺设计是化工生产活动当中必不可少的内容，也是一项高度复杂的工作。在化工生产活动中使用的材料具有较大的毒性，操作与使用过程中的危险性较强，极易影响工作人员的安全和设施设备的运行，进而影响化工产品的质量与功能，因此，在化工工艺设计中有效防控安全危险因素至关重要。对此，论文对化工工艺设计进行介绍，详细分析化工工艺设计中的安全危险因素，对化工工艺设计中安全危险的识别与控制策略展开深入研究，以期促进化工行业的健康稳定发展。

【Abstract】Under the background of the steady advancement of social and economic undertakings， China's chemical industry has developed rapidly. While paying attention to the development speed， it pays more and more attention to the quality of development. Chemical process design is an essential part of chemical production activities， and it is also a highly complex work. The materials used in chemical production activities are highly toxic， and the operation and use process is more dangerous， which can easily affect the safety of workers and the operation of facilities and equipment， and then affect the quality and function of chemical products. Therefore， it is very important to effectively prevent and control safety hazard factors in chemical process design. In this regard， the paper introduces the chemical process design， analyzes the safety hazard factors in chemical process design in detail， and makes an in-depth study on the identification and control strategies of safety hazards in chemical process design， so as to promote the healthy and stable development of the chemical industry.

【關键词】化工工艺设计;安全危险;识别;控制

【Keywords】chemical process design; safety hazards; identification; control

【中图分类号】TQ086                                             【文献标志码】A                                                 【文章编号】1673-1069（2022）03-0142-03

1 引言

化工行业在当代工业体系当中占据举足轻重的地位，对于工业建设发挥着很强的推动作用。化工行业发展的重点是对化工材料进行有效加工，使企业通过生产将原材料转化为工业材料，并根据使用需要广泛应用到建筑、矿业等不同领域。化工生产活动对安全的要求高，在生产过程中要注重科学化工工艺的使用，并在工艺设计当中排查各类安全危险因素，识别危险之后提出有效的风险控制策略，消除设计当中的安全隐患，确保整体设计质量达标。化工企业应该清楚认识到工艺设计是化工生产的重要环节，应该在设计过程中积极探究生产环节存在的各类安全风险，加大对化工生产的管控力度，消除生产中的安全事故，顺利达成生产目标。

2 化工工艺设计概述

2.1 内涵

化工工艺指的是依托多样化的化学技术将生产原料转化成化工产品的过程与方法。化工工艺流程主要包括以下3个部分：第一，处理原料。原料处理的重点就是运用净化、混合、提浓等方法对原料进行有效处置，最终让原料成为符合化工生产要求的材料。第二，化学反应。所谓化学反应就是对处理完成的化学原料施加反应条件，促进化学反应的发生，顺利完成转化。化学反应的类别很多，例如，还原反应、氧化反应、聚合反应，等等。第三，产品精制。对经过化学反应所获得的产品，采取分离、去杂质等方法将其转化成为符合相应标准的产品的过程就是精制的过程。化工工艺设计的内容较为复杂，无论是哪项设计内容，都会为产品生产环节的安全性带来极大的影响。工作人员在任何环节出现疏漏，都有可能影响化工生产的安全性与可靠性，使企业无法生产符合人们需求的化学产品。

2.2 价值

化工工艺设计的实施要在特定时间范围内完成，确保设计任务完成的质量以及安全性，加大成本把控力度，为广大工作人员提供安全管理的优质环境。恰当的化工工艺设计能够让化学产品生产所需的原材料在优质的环境当中进行化学反应，保证得到的产品质量达标，防止在化学反应过程中出现危险产物，影响工作人员的健康。此外，在项目的后期阶段，化学工艺污染必须得到化工企业的重视。化工工艺设计涉及的化学产品种类较多，而大部分的化学品具有易燃易爆、有毒、腐蚀性强等特征。基于这种情况，如果化工工艺设计环节存在不足或者缺陷，极有可能为后续的生产和操作带来不良影响，从而诱发严重的安全事故。为满足化工工艺设计与安全生产的要求，确保生产活动的科学性，关于各类危险因素的识别和控制工作，应该在工艺设计阶段完成，只有这样才能提前识别和预测风险，了解潜在的危险因素，从而在后续的化工生产环节予以规避和预防。合格的设计人员应该在设计早期评估可能对产品生产安全带来不良影响的因素，叫停有潜在风险的操作和工序，保证化工工艺设计与安全生产活动的有序推进。从这一角度分析，化工企业应该提高对化工工艺设计环节的重视程度，尤其是把安全管理落到实处，及时识别并且处理风险，为化工企业的长效发展提供支持。

2.3 特征

在化工工艺设计的整个过程中，每个设计流程都具有极高的技术含量。与化工生产活动的其他内容相比，化工工艺设计呈现以下典型特征：第一，化工工艺设计要求具备完备的设计资料。化工生产过程当中的资料很多，例如，企业测试数据、生产资料等。因为一些资料并没有投入实际生产活动当中展开验证，造成材料可靠性欠缺。所以化工工艺设计的内容多，设备体系复杂，想要确保整体的设计水准，应该把关注点放在收集设计资料与对资料进行严格核实方面，确保各类资料可以为方案确定提供参考。第二，化工工艺设计包含极大的工作量。化工生产要应用各种不同类别的设备，涉及很多管线，同时，需要提高对各类材料处理的要求，当然巨额资金的投入也必不可少。为有效提升化工生产效益与企业所生产产品的综合竞争力，一些企业从工艺设计着手，缩短设计周期，运用开发与设计同步推进的形式，最终造成设计工作量大幅上涨，为最终的设计水平带来极大程度的影响。因此，企业应对设计工作内容进行统筹考虑，确保工作安排合理。第三，化工工艺设计存在规模上的差异。因为化工企业生产的产品种类很多，化工工艺设计规模各不相同，配套的设施非常复杂，一些化工企业在工艺设计过程当中，并未严格遵循规范标准与要求，最终造成工艺设计水平一直停留在基础阶段，无法确保化工生产安全。因此，企业应结合自身实际和产品要求，设定科学合理的设计规模。

2.4 内容

在整个化工领域，化工工艺设计会对产品质量带来决定性影响，所以化工工艺设计获得了各方面的关注。要想对工艺设计展开研究，就要对设计内容进行把握。第一，概念设计。概念设计可以为化工工艺设计流程完整度的提高带来关键支撑，概念设计是生产化工产品和建立设备操作模式的基础部分。概念设计要求对化工产品与化工设备功能进行细分，把抽象化概念转化成为形象具体的模型，为后续的化工工艺设计打好基础。概念设计中应深度剖析企业生产资源、剖析生产环节存在的潜在问题。为确保概念设计流程的完整性，应该把化工设备和化工产品视作一个统一体，有效规划设计产品的功能、性能。概念设计结果要把化工制造内容具体化，开展对整个制造过程的多角度研究，立足不同视角开展深化设计，然后逐步进入中试设计与初步设计层面。第二，中试设计。中式设计是确保化工产品生产过程完整可靠的重要流程，应该严格校验工艺条件与整个生产流程，使得化工产品与生产试剂性能稳定。在中试设计过程中，应该收集并且整理生产数据，记录生产当中的控制变量。对于这个设计阶段的数据误差和其他问题，应该认真校对生产流程和有关细节，确保产品生产流程完整稳定，同时，应该持续完善生产线，确保生产的效率和质量。第三，施工图设计。施工图的设计是化工工藝设计体系当中尤为关键的步骤，会对产品生产标准带来很大的影响。施工图设计成果是把工艺设计和生产流程整合的内容，所以要细致分析和审核施工图纸成果。面对化工企业的差异化生产需要，应该对施工图纸设计内容和化工产品生产设备的性质与规格展开有效匹配，解决中试设计和初步设计环节的遗留问题。施工图设计成果更加侧重生产过程，对生产资源开展科学调配，深层次解析化工工艺的实施状况。施工图设计的重点是生产作业流程，分析实操条件，比对生产技术标准，保证生产的有效性。

3 化工工艺设计中的安全危险因素

通过上述内容可以明确的是，化工工艺设计是化工生产当中至关重要的环节，由于整个设计过程是非常烦琐和复杂的，涉及的影响因素有很多，所以在整个设计体系当中包含一定的安全危险因素，只有做好危险识别工作，才能为后续的控制工作提供参考与方向指导。总体来说，化工工艺设计中的危险因素主要包括以下几方面：一是物料因素。物料是开展化工产品生产最为基础和根本的内容，如果物料质量不过关，那么生产产品的质量也就得不到保证。化工生产的原料无论是类别还是数量都非常多，每个物料所具备的物理与化学性质也有很大的差异，如果在物料存储、检测等方面存在不恰当的情况，极有可能埋下安全隐患，威胁后期生产活动，特别是诱发安全事故。二是管道因素。管道在整个化工工艺流程当中非常重要，管道设计与布置是化工工艺设计的重点。如果管道性能不过关，极易出现化学物料腐蚀造成管道破裂与物料泄漏。如果管道设计不科学，存在很多的弯道或者管道之间的搭接不够合理，极易造成物料传输不畅或者管道泄漏等情况，诱发严重的化学安全事故。三是线路因素。线路设计对化工生产至关重要，一般而言，每条线路的特性和功能都具有差别，如果化工线路不够科学合理，极易造成产品产量和质量下降的情况，也会留下很大的安全隐患，诱发事故。四是环境因素。化学原料处理、化学反应、产品精制等环节，都对环境条件提出了很高的要求，同时，部分操作流程对外部环境要求很高，如果没有调控环境因素，遇到相对极端的环境条件，极易影响生产活动的正常推进，影响化工工艺设计安全。五是装置因素。化工生产的各类装置都是结合生产实际与生产原料性质设计的，如果在没有全面考量各类因素的情况下就进行装置的设计安装，就会留下安全隐患，造成装置运行中的泄漏、爆炸等事故。

4 化工工艺设计中安全危险的识别及控制策略

4.1 物料方面

对完整的化学工艺流程来说，物料是贯穿全程的因素，所以物料的安全性会为化工生产带来极大的影响。对此，化工工艺设计人员应该根据物料特点和操作工艺的实际要求识别与控制物料方面存在的危险因素。化工物料有有机和无机之分，每一个部分又可以细化成不同的类别，要识别物料方面的危險因素并对其进行控制，应该从物料自身和物料间的反应着手。就物料本身的特征而言，一些物料的化学性质是很不稳定的，极有可能受环境等多元因素影响，从而改变性质，造成反应异常的问题。例如，氯化工艺涉及的是放热反应，而在生产当中运用的材料大多是易燃易爆的，很容易因为压力、温度等情况诱发风险。此外，在化工工艺当中应该对物料间反应情况进行严格控制。例如，在硝化工艺当中，硝化剂和有机化合物接触之后，容易出现燃爆情况，于是要在设计当中控制两类物料的接触。

4.2 管道方面

管道方面危险因素的识别和控制的关键是要防止管道泄漏，所以应该结合化工工艺的情况，剖析出现管道泄漏的原因，并制定相应的方案。在管道防泄漏的工艺设计当中，应该做好如下工作：对管道分支数量进行把控，最大限度地减少管道死角，防范物料传输不顺畅等问题;尽可能选择大排放口，避免影响正常排放;结合化工工艺需要，对小孔径支管进行改善，确保检验效果;根据管道和附件热膨胀特征，提前设计伸缩方案，避免为正常生产活动带来不良影响;对密封垫进行合理使用，维护管道密封性能，降低危险发生率;对管道支撑进行恰当设计，检验安全阀，满足安全管理要求;处理管道腐蚀问题，优化防护方案。

4.3 线路方面

线路设计是整个工艺设计当中非常重要的部分，而且在危险因素的识别控制当中，应该把经济性和安全性统一起来进行考虑。设计者需要把全局作为出发点进行分析，控制主要化学反应，从而确保工艺路线完整性。例如，在裂解工艺设计活动当中，整个过程涉及大量的化学反应，例如，压缩、干燥、缩合、脱氢等。设计人员需要筛选主要化学反应，基于此，为裂解工艺分段，进一步细化与完善分段工艺。同时，要筛选出需要着重监控的化工工艺参数，做好参数设计，确定针对性强的控制方案。

4.4 环境方面

在环境因素的把控上，为了消除危险因素，设计人员应该着重控制温湿度、清洁度、压力等因素，目的是为化工工艺设计和生产活动提供优质的生产环境，降低事故发生率。例如，完善配备温度和湿度的监测设备，了解生产过程当中的温湿度信息，便于及时进行调控;关注化工工艺设备的清洁度，定期清扫擦拭。

4.5 装置方面

化工装置属于极易出现安全事故的一个因素，所以在化工工艺设计当中应该着重关注，全面考虑其潜在风险，完善风险防范措施。首先，应该认识到化工工艺应用的装置数量和类别很多，所以设计者要根据工艺特征筛选装置，提前剖析装置危险性;其次，要对工艺操作和具体的操作范围进行考量，恰当选取装置类别和装置的连接方法，维护生产安全;最后，应该对装置特性进行综合考虑，提前预防安全事故，例如，锅炉极容易受磨损、积灰、裂缝等故障影响而诱发事故，因而在设计中应做到提前预防，如涂抹保护剂、安装压力监测设备、做好温度控制，等等。

5 结语

在当前的化工生产环节，风险问题是普遍存在的，很多危险因素潜藏在化工生产的各个环节，如果处理不当，极易出现不可挽回的后果。因此，对于化工生产来说，安全生产是最为关键的，只有完善安全保障措施，才能让化工生产有序推进，保证广大工作人员的安全，提高生产效益。随着安全生产要求的提高，应该将安全管理的一系列措施应用于化工工艺设计环节，设定有效的工艺流程。工作人员应该对化工工艺设计的全过程进行追踪，对其中的各类安全危险进行识别和判断，判断危险因素所在位置和可能引发的不良影响，结合生产需求优化工艺流程，制定有效的防治策略。

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【作者简介】杨伟佳（1986-），女，甘肃平凉人，从事化学工程研究。