化工过程开发中化工工艺安全设计解析

于苓

摘 要：十三五期间，社会经济繁荣发展，化工工艺的更新，为化工生产的可持续发展提供了良好的契机。本文通过对化工生产工艺的安全策略研究，对低碳环保、节能减排，实现绿色化学工艺，实现安全生产效益和安全生产效率的大幅度提高给出了相关参考意见。

关键词：化学工程；化工工艺；安全；研究

化工生产工艺一直处于开发阶段，化工生产过程对周围环境造成一定程度的破坏，在低碳环保、节能减排理念的推动下，越来越多的技术人员投入到绿色环保化学工艺的研究中。为了响应国家可持续发展的号召，采用有效安全的生产工艺， 尽可能避免化工生产对环境造成的伤害是十分重要的。

1 化工过程开发中安全设计

化工过程安全设计对预防化工事故具有重要的意义，在无法避免的人为失误及设备失效的条件下，不断发展化工过程本质安全技术尤为必要，基于本质安全的化工过程研究，主要反映在化学反应原料替代、化工工艺路线选择，比如：是否使用了没有危险或危险性小的物料，用无毒或低毒原料代替低毒或剧毒原料，采用新的化工工艺路线以免危险的工艺过程或产生危险的中间产物，开发化工工艺路线的内在安全指数评估方法。本质安全化设计是建立在以物为中心的事故预防技术的理念之上，它强调先进的设计技术在保障安全生产中的重要作用。采用和创造本质安全措施是预防操作失误、降低化工生产过程风险的有效途径。为预防操作失误或设备、系统发生故障，化工过程往往采取多重安全措施，其安全保护层次如图1所示。化工過程危险源监测、监控、预测、预警和应急救援等措施在预防灾害发生、减少事故损失方面发挥了重大作用，但本质安全化设计是预防化工事故发生应优先采用的技术。

2 化工工艺本质安全设计研究

化学反应处于化工过程的核心地位，化学反应工艺设计在系统集成中具有本质的重要性。反应系统在较大程度上决定了化工过程的本质安全性。化工工艺本质安全主要体现在原料路线、反应路线和反应条件3个方面，特别应对化学反应本质过程的危险性进行深入、透彻的分析，如化学活性物质危险性评估、反应放热预测、反应压力变化、爆炸性气体的形成、爆炸范围的分析、化学不稳定性分析等，其设计策略如表1所示。

在化工工艺研究阶段，应对化学反应过程的危险性进行深入、系统的分析和比较，通过选择合适的原料和反应路线，采用较缓和的反应条件，改善过程条件的苛刻度；在概念设计阶段，通过减少中间储存设施或限制储存量、降低热危害性、对工艺流程进行简化和优化等设计策略，可进一步消除或减少化工过程危害；在基础设计阶段，重点考虑生产装置型式和单元操作条件，通过减少设备内储存的能量、预防设备腐蚀失效、改善操作条件等措施增强本质安全。

3 应对化工工艺安全设计中危险因素的对策

3.1 提高工艺物料安全性

物料是化工工艺安全设计重点控制的因素，危险性强，严格杜绝工艺设计出现缺陷。深入了解工藝物流的特性，重点识别物料危险，做好辨别、预防的工作。围绕物料的物理和化学特性，进行严格分析，利用恰当的化学反应，得出物料的危险特性，判断物料是否具备毒性、是否具备较强的活泼性等，有效降低危险发生率，提高工艺安全生产的能力。

3.2 提高工艺设计安全性

化工工艺安全设计的路径较复杂，呈连续特性，必须严格执行、准确的系统操作，才能完善整体设计便于使用。针对化工实际，安全设计工艺路径：第一，完善路径设计，以危险最低为原则，化工工艺中部分危险无法完全排除，只能合理搭配路径，将危险降到最低。第二，路径设计完成后，利用安全试验，检测路径的安全度，重点针对容易造成泄漏的路径，实行强度诊断。第三，简化工艺设计，降低工艺设计的复杂性，保障工艺安全设计的通畅性。

3.3 提高工艺装置安全性

很多的工艺流程都在装置中进行，装置的安全性至关重要。化工工艺生产中的物质大多具有腐蚀、氧化等特点，所以会对装置造成一定的损坏，因此根据装置反应物质的性质不同，有针对性地选择防腐蚀、防氧化的材质，最大程度地提高装置的安全性。根据化工工艺的流程需求，合理设计装置的结构，对于装置的型号以及安全级别要严格按照相关规范要求执行，确保装置的安全等级质量。

参考文献：

[1]郭路，张浩.绿色化学工程与工艺对化学工业的促进作用[J].科技创新与应用，2015（17）：107.