初探化工工艺设计中安全问题
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【文章摘要】本文从化工工艺设计的特点出发，结合工作实际，对化工工艺设计中存在的安全问题进行了探讨，并提出了一些加强化工工艺设计安全控制的措施，以供参考。
【关键词】化工工艺；设计；安全问题
中图分类号： S611 文献标识码： A
引言
化工产品生产中多使用一些有毒有害、易燃易爆的化学品，这些物质大多也被称为危险品化学品，同时，在化学反应工艺中，一般是高压高温，有些反应很激烈，会释放大量的热量，产生气体，极容易引发诸如爆炸、火灾等安全事故。这些潜在的危险有害因素对化工企业来说就像定时炸弹，要想保证化工工艺设计的安全性，就需要对工艺物料、工艺路线、生产设备及电气等方面进行研究。产品生产期核心在于化学反应，只有通过化学反应，我们才可以获得生产需要的化学物质。但是，我们更要考虑反应之后所带来的危险。因此，化工工艺不但要符合标准规范及相应的法律法规，还需要加强安全控制，重视安全危险，对生产过程进行监控，及时的发现问题，解决问题，有效控制和防止事故发生，达到安全的目的。
一、化工工艺设计的特点
1.化工工艺设计时间短、任务重。最为显著的一个特点就是总体投资比较大，设备系统、反应装置庞大，物料管道复杂等，而且工艺设计中所用到的物料都比较特殊。为了能在短时间内占领市场，必须去考虑化工工艺设计的周期，要尽量争取其早日上市。所以，大多化工企业为了缩减建设周期，往往是边设计边开发，有问题就改。繁重的设计任务经常会让部分人员忽略安全问题，埋下安全隐患。
2.化工工艺设计的复杂性。化工工艺设计是极为复杂的，牵涉到许多专业技术，需要相关专业的工程技术人员参与，因此它也是一个系统工程。需要应用到包括化学工程知识、化学工艺知识、机械设备知识、电气安全、自动控制、消防、安全工程等等，同时，各专业、各设计人员之间的配合、协调也非常重要。
二、化工工艺设计中的安全问题
对安全问题的忽视通常会埋下严重的事故隐患，具体而言，是在生产中可能存在的会导致事故或者损失的不安全条件。通常来说，在初始阶段会通过研究尽量采取安全的技术方式，对危险设计、工艺还有物质进行改造或停止使用。如果在不得不使用的情况下，那么就要考虑从化工工艺生产和设计上采取安全的保护手段，避免这些安全问题演变为安全事故。具体来说，在化工工艺设计中需要重视以下几点:
1.工艺物料
在判断物质是否安全时，需要从其化学反应稳定性、活性、理化性质等方面进行分析和辨识，做好辨识的工作有利于在工艺设计中将有危险性的物料排除，保证工艺物料的安全性。
2.工艺路线
通常来说，在一项工艺设计中往往存在着几条工艺线路。在化工工艺设计中将采用哪一条线路能更好的减少或者消除危险性物质使用量，是需要认真考虑的问题。
3.生产设备
从安全角度来考虑化工工艺生产设备的话，不但要求设备具有足够的强度，以防止发生爆裂。同时，设备的密封性必须要好，为了预防发生泄露，还要求设备的严密性足够，在以往的实际使用中，也有不少由于大量反应物质泄露而造成的火灾以及中毒，所以我们更需要保障设备各方面的安全性。
4.电气
在设计电气时需要结合工艺要求，根据工作环境的不同采取对应措施，防止在电气设计中发生由于电气线路设计不当而造成的爆炸事故。
5.管道及阀门
由于管道输送的往往是具有腐蚀性和易燃易爆的物料，所以阀门的安全性不可忽视，它是介质在管道流通中调节介质压力以及流量的设置，对管道安全有着重要作用。
三、加强化工工艺设计安全控制的措施
1.根据不同化学反应类型，增强对化工工艺路线各个环节的安全设计。对这个复杂的系统来说，该工艺路线上的各个环节的安全控制都是非常必要的，任何一个环节发生了设备故障，都会影响到整个的生产路线，使其发生中断甚至破坏。因此，为了保证工艺路线的安全性。必须做到以下两点：
第一，坚持本质安全的理念，在工艺选择中，尽量采用低危险性的物料和反应方一式，选择最为安全的工艺路线。化工工艺设计时往往有多条路线供选择，
在路线选择时，选择使用危险化学品最少的那条工艺路线，这样就可以提高其安全性和可靠性。比如，，由FeCl2生成FeCl3的工艺，可以有两条路线，一条是FeCl2+Cl2FeCl2，另一个工艺是FeCl2+O2FeCl3，前一个工艺使用到剧毒的氯气，而后一个则用氧气，大大提高了安全性；选择最安全的反应合成工艺，如在选择聚合工艺时，可以有溶液聚合，熔融聚合，悬浮聚合、水性乳液聚合等方式。为了安全，就应该尽量选择悬浮聚合和乳液聚合的反应方式；
第二，要加大对该工艺路线上各环节的安全设计。包括投料速度、投料配比、搅拌速度、加热温度、速度、引发剂加入、冷却系统、反应时间控制、尾气排放处理、泄压装置、紧急卸料、反应终止剂紧急加入系统等等，都要考虑周全。
2.对化工工艺反应装置的选择和安全设计。化工产品生产，有很多反应类型，如置换反应、取代反应、氧化、还原、裂解、聚合、缩合反应等等，每一种反应都有不同的特性，有些是放热反应、有些是吸热反应，有些需要催化剂，有些需要引发剂，有此反应非常激烈，有此反应较慢。每一种化学反应，要使其处于可控状态，防止出现因反应不可控而造成超压、超温、甚至化学爆炸的情况。所以反应装置的选择，应根据不同反应类型的特点、设计或选择不同的生产装置。在反应装置设计时，也要充分考虑整个生产工艺的适应性和安全性，要选择合适的反应器类型。其次，反应装置的设计，在化学反应器设计时必须要充分考虑不同化学物质的反应条件。特别是对一些反应速度快、放热量大的反应器的设置，要在设计上充分考虑避免反应失控的问题。为此，需要有紧急冷却系统、反应终止系统，同时，还可以采取保护措施来控制反应，比如在聚合反应生产中，在物料内加入一些阻聚剂，这样就可以达到抑制反应速度的目的，此外，可以通过正压操作来达到阻止外部空气进入设备内部的目的，避免反应釜内发生燃烧、爆炸。对于一些高温高压反应的装置，应做好高压容器结构的安全设计，化工工艺设计中，高压容器的安全设计是非常重要的。必须要保证高压容器的结构强度和结构的严密性，其次，要做好泄压安全措施，设置爆破片、安全阀、紧急排放系统、回收系统等。避免压力容器发生爆炸。
3.采用最新信息和电子技术，提高安全控制系统水平。化工工艺非常复杂，反应中为了保证工艺质量和工艺安全，需要同时控制很多参数，如投料配比，进料速度、投料量、反应温度、压力、时间，以及与工艺相关的许多化学、物理参数。采用DCS系统，也称集散控制系统，可以利用先进的电脑信息控制技术，同时对多参数进行测量、控制调节、分析计算、保证工艺安全和质量。而ESD系统，即紧急停车系统，是一套独立于工艺控制DCS的安全控制系统，它可以根据物料的危险特性、生产装置的安全指标、自动监控生产系统的状况。当可能出现安全隐患时，及时发出警报，当接近事故临界时，能提前预测井自动采取安全措施，如切断进料、开启排放系统、紧急冷却系统、加入反应终止剂、关闭热源、紧急排风，最后甚至停止整个装置，等等，避免出现因人为操作和判断失误出现的安全事故。
四、结语
综上所述，我们必须要将安全问题放在化工工艺设计的第一位，以保障人员和器械的安全。同时，在化工工艺设计中充分重视安全问题，并实行相应的安全控制措施，不但符合生产规范，还能对企业产生积极的影响。
参考文献
[1]任巍.化工工艺设计中应注意的安全问题探析[J].化工管理.2013年