贺春艳
陕西东鑫垣化工有限责任公司 陕西省榆林市 719499
摘要：在时代不断进步的背景下，化工行业的发展更加迅猛，化工产业体系更加完善，化工工艺更趋复杂，化工产品更为多样。而化工行业与其他行业相比，往往工艺路线复杂，操作条件苛刻，危险因素多，安全风险高，极易发生生产安全事故。这就要求在化工工艺设计阶段，必须充分考虑各种危险因素，尤其是极端情况下可能出现的状况,制定充足有效的安全控制措施,将事故发生的几率降低到最低限度，提高化工工艺本质安全水平。
关键词：化工工艺；安全设计；危险因素；解决对策
引言
在社会经济快速发展的今天，我国化学工业的发展前景是非常可观的，但由于国内化工工艺设计起步较晚，化工工业设计水平有待提高，设计中存在的安全隐患问题还有待解决。为了从根本上提高化工工艺设计水平，解决工艺设计中存在的安全隐患，就需要相关设计人员不断探索和实践，充分考虑各种危险因素，尤其极端情况下可能出现的状况，制定充足有效的安全控制措施, 从源头降低系统安全风险，提高化工工艺设计水平。
1化工工艺设计的基本特征及现状
目前，各化工项目设计水平参差不齐，主要存在以下三方面原因：第一，工作人员专业能力高低不等。化工装置类型多，工艺路线复杂，生产工况各异，原辅料及产品种类繁多，存在的危险因素不尽相同，这就要求化工工艺设计工作者必须具备超强的专业素质，能够敏锐识别项目存在哪些危险因素。第二，化工工艺的危险性。化工工业设计过程中，涉及到的物料往往存在易燃易爆、有毒有害等特性；生产工艺控制条件苛刻，很多是在高温、高压、深冷、临氢、超自燃点等条件下进行反应，安全风险高。第三，工艺设计的复杂性。化工工艺设计涉及的专业多，不同专业的人员分工合作、密切配合，而且要熟悉最新的法律、法规、标准，还要求设计人员有一定的工作经验和超前意识，清楚设计与实际生产工况可能存在的偏差。
2化工工艺安全设计中的危险因素
2.1资料因素
在化工工艺设计前，首先，要搜集该化工工艺涉及的原辅料、中间品、产品的危害信息；其次，要搜集同类型企业原设计图纸及相关资料；第三要充分考虑即将设计的工艺路线与以前设计的工艺路线的异同点，重要参数、指标、材料等的异同点，以及以前设计的工艺路线在运行阶段存在的问题，解决的方案等。下面举例说明一下资料因素对化工工艺安全的影响。例如，不同企业PSA制氢工艺可能会存在稍微的不同，比如PSA制氢操作压力不同，有的有变换工序，有的有转化工序，有的将提浓和提纯分开，有的合二为一，正是因为设计单位对这些细微区别考虑不足，导致某大型煤化工企业试车过程中出现阀门内爆事故。
2.2设备因素
工艺设备是实现工艺过程的主体，所有单个操作过程都通过特定设备来完成，因此，设备的可靠性对装置安全生产至关重要。设备设计的主要方面包括制造材料、机械设计、制造工艺、过程控制系统等，同时要充分考虑设备投运后的生产运行工况、生产能力、运行的可靠性、检维修的难易程度、能耗情况、安全性、环保性等问题。如果设计人员经验不足，选择不当，轻则导致设备生产能力不足、故障频发，重者则可能酿成重大生产安全事故，所以设备设计时，必须充分考虑各种影响因素。例如，某大型煤化工企业螺旋式压缩机原为三段式轴承，没有充分考虑生产运行工况，这直接导致装置正式运行过程中出现轴受力弯曲、铆钉断裂等问题。
2.3泄漏因素
泄漏是化工生产中最大的安全隐患，泄漏又是机械设备常见故障之一。
造成泄漏的主要原因有三方面，一是机械产品表面存在各种缺陷和偏差，在机械零件联接处不可避免会产生间隙；二是密封两侧存在压力差，工作介质就会通过间隙而泄漏；三是设备管线长周期运行过程中，冲刷、磨损、腐蚀等原因造成泄漏。
在温度、压力周期变化，存在渗透性、腐蚀性介质，更易破坏密封。设备管道上的薄弱环节，如波纹管膨胀节、焊缝、弯头等处也容易出现泄漏。
3化工工艺安全设计中风险因素的应对策略
3.1引入先进技术
从化工生产装置安全运行的角度来考虑，在化工工艺设计方面，要积极引入先进技术，尤其是要提高整套系统的自动化、智能化水平。依托自动化、智能化手段，可以通过对采集的数据信息进行深度分析，掌握整个生产运行状况，实现对整个生产装置运行实时化监控与检测，确保生产装置安全稳定运行。
3.2工艺设计的安全保证
在工艺设计前期，要充分收集物料的危害信息，包括火灾危险特性信息、健康危害性信息、反应性危险信息等。重视生产过程工艺指标控制范围和控制条件，同时要充分考虑单元间的安全衔接，避免相互干扰。针对连续散发可燃、有毒气体、粉尘或酸雾的生产系统，应设计成密闭的，并设置除雾、除尘或吸收设施；针对低沸点可燃液体、有毒液体或能与空气中的氧气、水发生反应的物质，应采用惰性气体密封，同时采取防腐措施。对存在易燃易爆、有毒有害介质的输送装置、储存装置等，应设计紧急切断装置，以减少物料外泄量。
3.3仪表及自动控制系统的安全设计
仪表及自动控制系统应有事故电源和气源，以保证有较充裕的时间对事故进行处理；重要的操作环节，应设报警、联锁和紧急停车系统；发生紧急停车(ESD)可能给生产带来重要影响时，讯号系统应设3取2的表决系统；控制系统故障可能引起重大事故时，应设n:1 冗余控制系统，同时要配备UPS电源系统。爆炸危险区内的仪表、分析仪表、控制器等均选用相应级别和型号的防爆装置；散发有害气体或蒸汽的场所，应设置监测报警设施；火灾爆炸危险区内仪表线缆应采用非燃材料或阻燃型材料。
3.4设备的安全设计
在设备的材料选用上，应熟知生产工艺过程、外部环境、故障模式、材料加工性能及耐蚀性能，同时应能满足苛刻温度、压力条件下对设备产生的应力要求。对于压力容器，应严格执行压力容器相关管理要求；对于转动设备，应采用双端密封或性能良好的密封材料；大型动设备应设置抗振动及降噪设施；针对明火设备，炉膛应有空气、氮气或水蒸气吹扫口，燃气炉应设长明灯，大型明火加热设备应设置火焰监测器；关键性设备应采用双电源供电，防止突然停电引发爆炸、火灾、中毒和人员伤亡事故，必要时还应设置保安电源；爆炸危险环境电气设备的结构、分级和分组应符合爆炸危险环境电力装置设计要求；火灾危险环境架空敷设的电缆及电缆沟电缆，均应采用阻燃型电缆；建筑和设备应有防雷接地措施；可能产生静电的设备、管道应有防止静电积聚的措施等。
结语
从当今化工工业整体发展形势来看，化工生产安全要求越来越高，在化工工艺安全设计时，要引入先进技术，利用自动化、智能化手段对采集的数据信息进行深度分析和实时化监控与检测，以提高整个生产装置安全稳定运行性。在设计阶段，从物料的危害信息、工艺指标控制范围和控制条件、生产设备、电气仪表等方面进行详细设计，再利用HAZOP分析方法，系统、定性地去分析生产装置投运后可能存在的潜在风险及后果。同时，设计者也要注重自身能力的提升，提高职业素养，开阔自己的眼界。总之，设计人员要通过危险的识别及控制的不断完善和改进， 从源头降低系统安全风险，提高化工工艺设计水平。
参考文献
[1]王朝阳.浅谈化工工艺设计中安全管理危险的识别及其控制[J].化工管理，2019（09）：86-87.
[2]和露霞.化工安全设计中应对危险因素的措施[J].当代化工研究，2020（1）：14–15.