化工工藝設計中的這些「危險」，你都了解嗎？

化工建設項目的安全設計應遵循本質安全設計原則，其中工藝本質安全設計是源頭。對化工工藝設計中存在的安全隱患要徹底進行研究，並且採取系統性的安全措施來消除或消減危險。

化工生產企業由於使用可燃性或有毒性的物質，由這些物質引起的火災、爆炸或中毒的危險性很大，另外不少化工生產過程還涉及到危險的反應和高溫、高壓等苛刻操作條件，這些因素增加了對企業本身的致命損傷以及對周邊環境的傷害。如何解決這些導致災害的因素？必須強調的原則是源頭防治為本，引入工藝本質安全設計減小固有危害性，而不是僅考慮選用對危害進行防護的方案；另外進行環境影響最小化的新工藝設計，而不是僅僅通過處理廢料來實現環境友好。

在化工規範條例中，把物品的危險度分為五個等級，設計人員根據化工物品危險等級的不同，再來確定防火間距、防爆等級等。

化工物品危險度的等級劃分主要是在綜合生產過程中所使用、產生及存儲的原料、中間品和成品的物理化學性質、數量及其火災爆炸危險程度和生產過程的性質等情況來決定的。其對設備的選用和儀錶的操作方式以及消防器材的選用起到決定性的作用。爆炸危險區內的儀錶、控制器均選擇相應防爆結構或正壓通風結構。在散發有害氣體或蒸汽的場合，應設置監測報警設施，火災爆炸危險區內儀錶線纜應採用非燃材料型或阻燃型。儀錶配管、配線應將儀錶設置在儀錶室內集中管理，儀錶配管配線應與電氣配線分開敷設。

工藝設計危險識別與控制

在項目工藝生產的全過程中、配套公輔設施的生產過程、使用和產出的物質、主要設備和操作條件進行解剖和分析，摸清危險因素和有害因素產生的方式、種類、位置及其產生的原因，從而提出合理可行的預防、降低或消除裝置危險性，來提高裝置安全運行對策措施及建議。

介於化工生產裝置工藝自身的獨特、多樣性，那麼該如何高效保證裝置設計安全，下面流程君列舉了一些控制的措施。

工藝物料

由於工藝生產中，生產原材料物質等複雜多樣，其存在形式也不一定，因此危險係數相對較高。化工生產中原料和產品大多具有易燃、易爆、高溫、高壓的特性，可能由於環境的變化使原料的殘存或混入空氣，形成爆炸性混合氣體，一旦發生火災往往火勢迅猛，損失嚴重。如在生產中的原料、半成品、中間產品、副產品以及貯運中的物質等，都分別以固、氣、液態存在，由於物理、化學反應的隨機性，這些物質在不同的狀態、溫度、環境下分別會產生相對物理、化學反應以及危害的特性。

因此，要透徹了解並且熟記這些物質的危險特性是危險辨認、防、治的重要基礎。在對於工藝生產中危險物質的有效辨認分析，是從物質的穩定性、理化性、以及化學反應和燃燒、爆炸特性、毒性等方面進行深入研究，從而達到危險的最低發生。

化工生產路線往往工藝過程複雜，生產連續性強，操作條件苛刻，若某一環節或設備發生故障，即會破壞正常的生產鏈，造成事故。設備檢修使原本處於正常狀態的連續生產中斷，設備狀態和工藝參數發生變化，檢修完畢後存在設備狀態及工藝參數返回正常值的過程，這一過程中容易出現操作失誤及設備故障破裂，介質泄漏到大氣或水體中，導致人員中毒窒息和環境污染事故。通常在一直反應過程中有其它多數量的工藝路線，而我們則需重視的是哪一條工藝路線的使用可以更好的減少或者去除危險物的成分。盡量在工藝設計中多使用無毒無害、危險性低的物料，如果存在特殊情況，則盡量緩和過程條件苛刻度，盡量減少用有害的、高危險性的材料的成分，本著安全第一的理念嚴格生產,做到物盡其用，減少對環境的污染。

盡量選用危險性小的物料：為獲得某種目的產品，其原料或輔助材料並非都是唯一的。在有條件時，應優先採用沒有危險或危險性小的物料。

盡量緩和過程條件苛刻度：比如採用催化劑或更好的催化劑，採用稀釋、採用氣相進料代替液相進料，以緩和反應的劇烈程度。

刪繁就簡避開干擾及本質安全：對一台設備完成多種功能的情況，能否採用多台設備，分別完成一個功能，以增加生產可靠性。提高設備、自控、電氣的可靠性及本質安全程度。

盡量減少危險介質藏量：危險介質藏量越大，事故時的損失和影響範圍越大。如用膜式蒸餾代替蒸餾塔、用連續反應代替間歇反應、用閃蒸乾燥代替盤式乾燥塔、用離心抽提代替抽提塔等。

減少生產廢料：過程用原料、助劑、溶劑、載體、催化劑等是否必要，是否可減少；是否可回收循環使用；廢料是否能綜合利用，進行無害化處理，減少生產廢料，做到物盡其用，減少對環境的污染。

化學反應裝置

化學反應是整個產品生產的核心，一般通過反應才能得到所需的產物，同時反應也帶來了許多危險性因素。

反應器的選型

反應器的種類很多：

反應裝置的特性是由構成裝置的設備特性和組成裝置的工藝流程所決定的。工藝特性和工藝設備特性之間有著密切的關係，在設備選型時，要認真地研究工藝的適應性、安全性問題，應根據工藝總的操作範圍和操作特性之間的關係，通過對各設備的分析來確定設備的型式。

設備材質

設備使用的材料應考慮工藝流體、流速、溫度、壓力以及流體反應特性和腐蝕特性等各種因素，選擇滿足耐腐蝕性、滿足強度要求以及可加工性（特別是可焊性、機械加工性）的材料。

同時需要注意的是雜質也可能影響化學反應的溫度，從而引發異常的反應速度，致使反應不穩定併產生危險。有些污染甚至會起到同催化劑一樣的作用，引起不需要的反應，因此一些測溫測壓、同樣會接觸物料的管件材質也應慎重選用。

反應條件控制

物質的化學反應千變萬化，在工藝設計種類繁多的物質原料中，想要做到對其疏而不漏的控制難度相為之大。對於一些操作簡單，容易控制的反應器，控制工作的完成也相對簡單。但是，當一些反應速度快、放熱量大或由於設計上的原因使反應器的穩定操作區域很小時，反應器控制方案的設計成為一個棘手的問題。

這些都是潛在的危險因素。

由於化學反應的不穩定性和不可預見性，一些物質的化學反應在一定條件下是非常穩定的，人們對其規律的掌握也相當熟悉；但如果出現，冷卻效果變差或過量加熱，攪拌能力失效，反應物的過量加入，反應物加入順序不當，反應器外部火災，傳熱介質漏入容器等，就可能發生失控現象。因此，在設計時應確保溫度等各方面控制在預定範圍內，以免反應失控，難以掌握。

在工藝設計中採用減少進料量、控制某種物料的加熱速度，加大冷卻能力如外循環冷卻器的方法，或採用多段反應等措施來控制反應。如還不能避免，則應考慮其他的保護措施，如給反應器通入低溫介質，使反應器降溫；向反應器內輸入易揮發的液體，通過其揮發來吸收熱量；往反應器內加入阻聚劑來抑制反應速度。當設備內部充滿易燃物質時，要採用正壓操作，以阻止外部空氣滲入設備內等。

設備結構

站在化工工藝設計中的設備安全形度來看，尤其是高壓容器，對其要求頗為嚴格。從外觀上來說，不但要求高壓容器自身具有的結實的結構強度，而且對容器的密封保存要求也較為嚴格，須有絕對的嚴密性。只有這樣才能做到防止容器在生產中發生爆裂事故和容易內氣體的泄露、揮發。

由於一些固、液、態物質自身的不穩定性，使其泄露與空氣或一些環境的接觸可能會引起重大安全事故的發生，如火災、爆炸、毒氣等，後果不堪設想。因此，對高壓容易的密封結構要求需要做到精確。在對其安全運行過程中，在溫度和壓力有波動仍要始終保持嚴密不漏。如果由於某種原因容器產生了超壓，那麼容器就有可能因過度的塑性變形而遭到破壞，造成惡性事故。為了防止這種異常情況，一般在容器上裝有安全壓力釋放裝置。

電氣

電氣設計中，應結合工藝的要求，按照工作環境是否屬於爆炸和火災危險環境、危險程度和危險物質狀態的不同，

採取相應的措施，防止由於電氣設備、電氣線路設計不當引起爆炸事故。

在選用電氣設備時，應根據爆炸危險場所的類別和等級，爆炸混合物的分級、分組情況，選擇適用的電氣設備。

考慮把電氣設備和線路，特別是正常運行時會發生火花的電氣設備，布置在爆炸危險場所的外面。

當必須安裝在危險場所時，應布置在危險性較小的地點。而且在爆炸危險場所內應盡量少採用攜帶式電氣設備。

電氣配管配線時，應將開關、電纜集管設置在沒有危險的地方，平面布置時也應考慮到不使動力線的保護層受腐蝕性介質的侵害。

建築和設備，應有可靠的防雷接地措施；可能產生靜電的設備、管道應有防止靜電積聚的措施。

小結

化工工藝設計是化工得以高效、安全生產的重要前提條件，只有打下堅持的條件基礎才能使整個生產完善運行和完成。因此，在化工工藝設計中不僅僅要正確、嚴謹的執行政府法規和標準規範，而且要對於加強工藝設計生產過程中的安全性工作更為重視。徹底掌控設計生產中的安全隱患與危險識別，對於設計中存在的漏洞和不足及時加以改進，切實做到從根本預防和控制危險事故的發生，從而實現高效的安全生產目的。

本文由「流程工業」獨家編輯整理髮布，轉載請聯繫流程君（微信號：vogelPS）,未經授權的轉載一律按侵權處理！

聲明：本文內容整理自專業文獻資料，若有偏頗之處，歡迎各位業內朋友在文尾評論欄進行指正和補充！