魏文涛 陈晓亭 杨吉盼
山东鲁新设计工程有限公司 山东 255000
摘要：目前，随着我国经济的快速发展，化工产业发展的也十分迅速，虽然给我国社会经济发展带来了巨大的推动力，但逐渐增多的化工安全事故也给行业敲响了瞥钟。化工产业安全事故的发生不仅会导致严重的化学品污染危害，还会对人们的生命财产安全造成巨大威胁，给化工产业发展带来严重的不利影响。现阶段，化工过程的本质安全化设计应用已经成为了推动化工产业科学化发展的必然途径。
关键词：化工过程本质;安全化设计;策略
引言
化工行业属于高危行业，是我国国民经济发展的重要基础，化学行业使用的化学品具有易燃、易爆、高毒的特点，一旦出现燃爆、泄漏现象将会严重危害周围环境和人们的生命。因此，化工过程的本质安全化设计成为相关从业人员必须深入探讨并逐步规范化的问题。
1本质安全化设计的含义
想要在化工过程中应用本质安全化设计，首先就要明确本质安全化设计的含义。本质安全化设计的狭义概念就是指应用设计方案使生产过程以及产品性能本身具有防止危险事故发生的功能，即使在失误操作的情况下，也不会造成事故的发生。而在广义角度上，本质安全化设计就是指通过各种措施的应用，从根本上杜绝安全事故发生的可能，采用科学技术手段，使产业的生产活动全过程实现安全化，即使在特殊情况下依然能够阻止安全事故的发生，为相关人员的生命财产安全提供保障。本质安全化设计具有两大特点：首先，本质安全化设计具有相对性特点。本质安全化设计从安全角度出发，其安全程度是具有相对性的，不同的产业技术条件等会有不同的本质安全化水平，并且本质安全化也并不是绝对的本质安全，在产业技术因素的影响下，产业系统中仍然会有一些方面没有实现安全化，事故发生的隐患也依然存在，本质安全化设计只是在现有条件和技术基础上最大程度地进行了生产安全的保障。其次，本质安全化设计具有动态性特点。动态性是本质安全化的另一大特点，这一特点主要是由生产过程的动态性而决定的，产业生产中许多情况是难以预料的，具有突发性的，因此在产业生产中也会由于工作人员或是生产设备的突发性因素而导致安全事故的发生，因此也就使本质安全化存在了动态性的特点。
2设计原则与等级
本质安全化的化工过程设计原则包括替代、强化、限制、简化、缓和及影响。而强化又包括最小化与消除。同时各种原则可应用于不同的危险类型,能够实现不同的本质安全化效果另外,就等级而言本质安全化设计包括距离防护、消除和减少危险。首先,距离防护指为人或其它装置与危险源之间设置足够的安全距离或设备来进行防护,也就是限制影响,但设计初期无法实现,仅作为布局设计的考虑内容。其次,减少危害即危害无法消除时降低危险程度,根据不同表现形式分为减少危险时间发生概率和后果。前者是通过强化生产设备,消除不必要的安全防护措施,达到减少多米诺效应及人为失误,简化化工过程的目的;后者指缓和过程操作条件或减少物质储量等,即缓和、强化与替代。最后,消除危险指将危险物质消除或用另一种无害物质替代等,但要注意避免引进新的危害以保证最佳的本质安全化设计效果。
3化工过程的本质安全化设计策略分析
3.1设计的可行性分析
化工过程本质安全化设计阶段可行性分析可以通过国家安全生产法规、标准等确保项目开展的安全。化工过程本质安全化设计要重点从气象、地形、地质、水源、周围环境角度思考。
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3.2设计的研究探索阶段
化工过程本质安全化设计主要是指对化学物品使用性质、化学反应变化、化学压力变化的一种反应。化工过程本质安全化设计在实际应用操作中分为以下几个操作环节：首先，化工反应物的选择。根据化学物品的理化属性数据库，将一些可燃、有毒有害的物质应用无毒无害、不可燃烧的物质替代，通过替代减少伤害。其次，化工反应条件。在化工反应过程中通过对新工艺路线的应用有效规避产品生产过程中可能遇到的危险原料。
3.3化工过程本质安全化设计的设备角度策略
设备作为化工过程中必不可少的辅助工具，化工设备的运行状态直接决定了化工过程的安全性，这也是化工过程本质安全化设计策略应用的又一要点所在。在化工生产过程中，要对化工设备的运行状态进行严格的监管，落实定期检修机制，充分保证化工设备的运行状态，避免化工生产过程中因为设备的运行状态而导致化工生产的安全性下降，给化工企业发展带来严重的不利影响。在化工设备角度落实本质安全化设计策略时，还可以通过备用系统的搭建保证化工设备的运行状态，一旦发生设备的突发性故障，就可以通过备用系统的启动，充分保证化工过程的安全性，实现化工企业的安全化发展。
3.4概念设计
该阶段设计要侧重降低过程环境影响和实现经济最优。随着社会经济的快速发展,人类越来越重视安全问题。为此,化工生产过程既要达到上述目的,也要加强过程本质安全化设计的研究。首先,库存设置,运用物料衡算工具减少或限制中间储存设施及量,达到消减库存的目的;其次,流程安全性,利用流程模拟软件不断模拟优化流程,以实现流程的优化简化;最后,能量释放,通过对化工过程反应热转移与机理和动力学三者关系的分析,采取稀释、连续过程或将液相进料用气相进料取代等,尽量缓和剧烈反应减少热危害。
3.5本质安全化设计流程
从化工过程本质安全化设计流程发现，化工过程本质安全化设计主要包含工艺流程的安全化设计、工艺流程的简化设计、化工过程本质安全度评价等。通过这些过程的设计能够有效提升化工过程本质安全水平，根据企业发展实际情况及时修改过程设计，从而更好的促进化工行业发展。
结语
本质安全化设计目标是设法消除或降低化工过程的危害因素。建设单位在建厂设计的初期开始实施本质安全化设计,所需成本低,难度也较小;如在生产阶段进行本质安全的改造,必将影响生产,成本也较高。应用化工过程开发中本质安全化设计策略,可较好地解决化工过程风险规避的实际问题,对于减少事故的发生,促进化工企业的生产安全具有重要的现实意义。在工艺研究阶段,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。在工程设计阶段,本质安全化设计的关键在于选用生产设备的本质安全性、测控系统的可靠性以及设备平面布置的合理性。在对不同设计方案进行本质安全度评估的基础上,可获得本质安全性较好的化工过程设计方案。
参考文献
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论文作者:魏文涛,陈晓亭,杨吉盼
论文发表刊物:《防护工程》2019年19期
论文发表时间:2020/3/3
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