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摘要：本文阐述了化工设计的特征及工艺设计现状，旨在阐明化工安全设计中危险因素的识别及其控制手段。通过论述化工工艺设计中存在的危险因素，使得设计人员在设计时引起足够的重视，避免由于设计缺陷引起的安全事故。
关键词：化工流程；工艺设计；反应器；危险因素
安全生产是企业的生命线。鉴于化工生产具有其本身的特点及特殊性，对化工工艺安全隐患的管理应当极其严格。只有严格安全管理才能够保证化工企业的安全生产。化工生产危险等级通过其生产中采用的原材料、产生及存储的原料、中间物和成品的化学物理性质、数量及化工生产过程的性质和其发生火灾爆炸危险程度等指标划分为五个等级。不同的危险防范措施适用于相应的化工生产危险等级。任何防范措施需要通过确定危险等级．才能确定防爆等级和防火间距，从而确定相应的设备、操作方法、消防器材等等。
一、化工企业工艺设计的特征
高技术含量和复杂的工艺流程是化工生产的主要特点。安全的生产需要合理的工艺设计来保障。科研开发单位通过已有实验数据和相关材料汇编成设计基础资料。但是，这些资料并未通过实践检验，往往其可靠性和完整性有待鉴定完善。化工生产工艺的特殊性决定了在材料的选择、非标或者定型设备的设计和选用。设备功能性的考量都有着特殊的要求，化工生产的管道设计也是如此。特殊的原料加上设备多、管道多、产量大、投资大等决定了在管道设计中也要考虑生产实际应用情况。然而在实际操作过程中，化工企业为了尽早占领市场，缩短设计周期，经常采用边设计边开发边建设的模式。再加上企业规模太小不一，实力相对较弱的企业往往不会按照相关的操作规范去建设。这些情况都导致化工工艺设计中容易存在安全隐患，进而有可能引起安全事故。因此，如何判断设计中存在的危险因素并采取相应的措施显得尤为关键。
二、化工工艺设计流程
只有完全掌握化工生产的生产原则及规范，才能将其灵活应用到工艺设计及细节设计中，设计出既安全高效经济又符合相关操作规范，不违背生产的工艺流程。化工工艺设计首先要保证生产的安全性，因此在设计前首先要熟悉生产原料及生产设备并对生产中存在的安全危险因素进行识别；其次，确定该工艺的生产危险等级，并确定其相应的防火间距和防爆等级，在设计中应注意这些要素，以便设计出对应措施的化工工艺设计。只有这样的流程设计才能保证生产有序、稳定、安全、持续地进行。
三、危险因素识别与控制
化工生产中存在着多种多样的危险隐患，这些隐患也是导致安全事故的主要因素。安全危险因素在得不到有效监控时往往容易爆发安全事故。因此。为了保证化工生产的安全，有效识别安全危险因素和采取相应应急措施尤为重要。对项目生产工艺的流程、配套设施的生产过程、使用的原料和生产的成品、生产设备和操作条件进行剖析，寻找不安全因素存在的种类、方式、位置，通过判断危险等级确定合理的预防或消除危险性的举措，使得化工生产装备、原料的安全性得以提高的过程被称之为安全危险因素识别与控制。通过在设计过程辨识以下几个方面的危险因素，设计相应的安全防护措施：
1、物料
通过判定原料的物理性质和化学性质、毒性、反应活性、稳定性、爆炸及燃烧特性以及健康危害等方面辨别物料的危险性，在工艺上尽量避免选用一些危险物质，提高物料的安全性，并为下一流程设计提供安全依据。
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2、反应装置
化工生产就是通过让原料在一定条件下发生所需要的化学反应，从而得到工业成品。然而，工业上的化学反应往往伴随着危险的发生。因此，首先分析所需化学反应会发生哪些副反应，会有何种危险因素，如何控制反应条件以及反应的特点，才能在化工生产设计时选择合适的反应器和搅拌器。特别要注意的是，反应器的形状往往和反应特点紧密相连。另一个繁复且重要的问题是反应器控制方案设计。化学反应有很多种类型，每一种类型通过变换反应条件往往又会得到不同的结果。因此．其潜在的危险因素也较多。例如，当反应速度快，释放热量多，然而反应器的稳定操作区域不足时，如何设计控制；当需要随时控制反应发生，随时控制反应停止．如何设计安全合理的方案等等。这些设计都需要了解物质的热效应数据、反应或者分解速度等等。
反应失控常常发生在化学反应条件发生急剧变化的时候，例如，环境突然变冷，加热过量、搅拌器发生故障、催化剂中毒、原料加入次序有误、传热介质漏入容器中等等。在化工工艺设计中，应当注意保持反应环境持续稳定，例如严格控制反应温度等。对于反应器来说，应当选择有足够强度且密闭性好的设备，防止爆裂和介质泄露。一般情况下，可安装安全压力释放装置在反应器上来保证容器不会产生塑性变形而酿成恶性事故。
3、工艺流程
同一种反应可以通过不同的工艺流程来实现，充分辨识各种工艺流程的危险因素和危险程度，选择最合理的工艺路线可以减小安全事故发生的概率。在化工设计中，应考量应用哪一个路线令生产更加可靠安全，或是可将危害控制在最低等级，针对应用物料、生产建设条件、设施工具的应用选择均应进行完善考量，应尽可能应用不危害或者风险性较低的物料，缩减生产条件中的苛刻性进而降低剧烈反应的程度，并注意选择新工艺设备、应用新型技术等。
4、运输管道与阀门
易燃易爆、高腐蚀和高毒性往往是化工原料所具有的特点，运输管道以及阀门容易受到腐蚀，倘若管道及阀门部位形成泄露，那么各类易燃易爆、毒害物质便会释放出来，形成安全隐患。阀门常常用来调节介质流量或者压力系统的压力。因此，除了选择耐腐蚀材料、稳定性高的材料外，还应注意选择阀门的材料应具有耐高压的特性。
5.电气设备
电气设备、电气线路设计需要符合化工工艺相关要求。如果设计不当容易引起恶性爆炸事故。在设计时应判断化工生产环境是否属于爆炸和火灾危险环境，同时，根据判断应当设计出相应的安全防范措施。
四、安全防护装置设计
化工装置在进行反应等化学工程学上的处理操作时，有时会偏离正常的运转状态而超温、超压，因此在安全上需设置：压力控制装置：如安全阀、放泄阀、排泄管、防爆板、通风管；稳定装置：如反应控制剂注入装置、冷却装置；紧急控制装置：如报警装置和与此联锁并用自动或手动进行动作的控制装置。装置中除了产品之外，还会有很多废物或泄漏物，这些废物或泄漏物都具有一定的危险性，也必须进行安全处理，常需设置排放设备、排水器、防空管以及废气、废液处理设备。
对于一些特别危险或重要的操作应采用全自动控制系统或程序控制装置、联锁机构或联动机构等。在一旦发生火灾、爆炸的情况下能起到阻止事态扩大、减小事故损失作用的设施有：防火门、防火墙、防爆墙以及水封、阻火器、单向阀等阻燃阻爆设备、消防灭火系统等。
五、小结
优秀的化工工艺设计是保障安全生产的前提。在设计时，除了应该严格执行相关标准法规外，了解化工反应以及物理特性外，还应掌握危险因素识别与控制，加强流程设计之中的安全性，预防安全事故的发生，真正实现安全生产。
参考文献：
[1]高金吉，王峰，张雪等．化工生产人工误操作危险与可操作性分析研究【J】，中国工程科学，2011（08）
[2]蒋峰，马国祥，王世忠．建设项目安全评价中危险有害因素的辩识【J】，天津理工学院学报，2012，（18）．
论文作者:童立风
论文发表刊物:《基层建设》2015年27期供稿
论文发表时间:2016/3/18
标签：危险论文; 化工论文; 工艺论文; 因素论文; 装置论文; 反应器论文; 等级论文; 《基层建设》2015年27期供稿论文;