王龍,葉振雷(浙江工程設(shè)計(jì)有限公司,浙江 杭州 310002)
我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)正在飛躍式的發(fā)展,工業(yè)化程度也在持續(xù)性提升,化學(xué)工業(yè)得到了飛躍式的發(fā)展。同時(shí),化工生產(chǎn)中存在著大量的安全問(wèn)題。為了有效解決化工工藝設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中存在著的一系列安全風(fēng)險(xiǎn)以及隱患問(wèn)題,必須充分考慮設(shè)計(jì)所面臨的事故預(yù)防措施,同時(shí)組織設(shè)計(jì)過(guò)程。
化學(xué)工藝設(shè)計(jì)主要闡釋了化學(xué)反應(yīng)原料及條件、生產(chǎn)所需的化學(xué)設(shè)備和進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)?;瘜W(xué)工藝設(shè)計(jì)主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容:管道、設(shè)備、工藝。特別是需要用科學(xué)的計(jì)算方法繪制化學(xué)過(guò)程的流程圖,需要把與設(shè)計(jì)將有關(guān)數(shù)據(jù)顯示在專用設(shè)備上作為測(cè)繪設(shè)備的基礎(chǔ)參考,嚴(yán)格遵循相關(guān)參數(shù)的計(jì)算結(jié)果給出過(guò)程控制,這樣可以為選擇工具提供了足夠的基礎(chǔ)。然后,設(shè)備是按照化工流程圖處理,然后設(shè)備和管道已被設(shè)計(jì)成實(shí)際設(shè)備改造。過(guò)程的設(shè)計(jì)也有獨(dú)特的特點(diǎn),特別是三個(gè)顯著的特征:創(chuàng)新性、系統(tǒng)性和組織性。系統(tǒng)性同化學(xué)工藝在化學(xué)過(guò)程中復(fù)雜環(huán)節(jié)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)有著緊密的關(guān)聯(lián)性。在設(shè)計(jì)規(guī)模層面上的差異主要是因?yàn)樵O(shè)計(jì)過(guò)程中所需要化學(xué)原料是不一樣的,設(shè)計(jì)過(guò)程也應(yīng)當(dāng)緊密?chē)@不同的化學(xué)過(guò)程開(kāi)展與之相適應(yīng)的設(shè)計(jì)。創(chuàng)新在很大程度上是研究公司追求的目標(biāo)。必須不斷創(chuàng)新化學(xué)工藝,創(chuàng)意設(shè)計(jì)沒(méi)有基線數(shù)據(jù)的工藝[1]。
通過(guò)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為半成品,化學(xué)工藝允許將未經(jīng)處理的化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為由一系列的過(guò)程制造的產(chǎn)品,然后再經(jīng)過(guò)一系列的物理反應(yīng)或者化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為精加工半成品。在整個(gè)過(guò)程中會(huì)發(fā)生大量的物理化學(xué)反應(yīng),這是將化學(xué)原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的過(guò)程?;瘜W(xué)物質(zhì)是整個(gè)化學(xué)過(guò)程的主要來(lái)源,當(dāng)化學(xué)物質(zhì)通過(guò)物理和化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。因此,化學(xué)品是化工過(guò)程中安全問(wèn)題的主要來(lái)源,存在著很大程度上的安全因素以及安全風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)我們?cè)趫?zhí)行化學(xué)工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)執(zhí)行原材料的嚴(yán)格檢驗(yàn),對(duì)與項(xiàng)目有關(guān)的化學(xué)物質(zhì)的安全,監(jiān)管當(dāng)局應(yīng)對(duì)化學(xué)品的安全進(jìn)行詳細(xì)的評(píng)估,制定一項(xiàng)不容忍原材料發(fā)生任何安全隱患的政策,并將這一政策轉(zhuǎn)化為不同的具體方面,減少避免在化工生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生重大事故,切實(shí)保障化工企業(yè)全體員工的生命健康安全。
化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)生是在安全管理中的核心關(guān)鍵點(diǎn),在企業(yè)生產(chǎn)的化學(xué)反應(yīng)中,存在著許多發(fā)熱、發(fā)光、發(fā)散氣體的現(xiàn)象,有許多安全風(fēng)險(xiǎn),做的事情可能會(huì)引起大型安全事故,這就要求我們投入更高的關(guān)注度,高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求化工設(shè)備,使其更加具有安全性,通過(guò)缺乏控制這些化學(xué)品的控制裝置?;瘜W(xué)反應(yīng)通常在化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生高壓力,很大程度上會(huì)使得產(chǎn)品發(fā)生不規(guī)則變形,甚至嚴(yán)重的安全事故,這在某種程度上將會(huì)給企業(yè)的安全生產(chǎn)以及穩(wěn)定經(jīng)營(yíng)造成了嚴(yán)重的負(fù)面效應(yīng)。排氣裝置必須安裝在化學(xué)反應(yīng)裝置。由于公司將在化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程中的重大物理和化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致許多安全風(fēng)險(xiǎn)。在石油化工反應(yīng)環(huán)境中,溫度、濕度等這些因素決定了反應(yīng)物的使用不確定性等情況。許多因素的不確定性使得操作人員難以及時(shí)的作出處理以及響應(yīng),威脅到化工工藝設(shè)計(jì)的安全。這些安全風(fēng)險(xiǎn)對(duì)化學(xué)反應(yīng)設(shè)備提出了更高的要求[2]。
化工工藝設(shè)計(jì)所關(guān)聯(lián)到的技術(shù)有許多種類,如果技術(shù)應(yīng)用不到位的話很容易會(huì)產(chǎn)生安全事故。化學(xué)工藝設(shè)計(jì)的路線中涵蓋著大量的化工工藝技術(shù)的,化工工藝設(shè)計(jì)需要有一套完備的路線設(shè)計(jì),整個(gè)化工工藝設(shè)計(jì)程序應(yīng)當(dāng)確保不折不扣地順利實(shí)施,因此,在化工過(guò)程設(shè)計(jì)中,對(duì)涉及到的過(guò)程方法有足夠的詳細(xì)說(shuō)明,在安全風(fēng)險(xiǎn)分析中,每一個(gè)環(huán)節(jié)、每一個(gè)步驟都必須嚴(yán)格劃分到位,這是由于化工工藝路線的設(shè)計(jì)工作是非常重要且值得關(guān)注的問(wèn)題。工藝的設(shè)計(jì)路線沒(méi)有一個(gè)固定的模板,更實(shí)用的化學(xué)處理設(shè)計(jì)需要緊密結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際狀況,包括材料的生產(chǎn)條件和生產(chǎn)設(shè)備的各個(gè)方面的設(shè)計(jì),旨在通過(guò)安全的需要。所有的設(shè)計(jì),均需要保證是沒(méi)有危害且需要將風(fēng)險(xiǎn)降到最低,危險(xiǎn)的生產(chǎn)影響的揮發(fā)性化學(xué)條件的變化,企業(yè)應(yīng)當(dāng)在更深層次上確保化工設(shè)備的可靠性,提高污染檢測(cè)的實(shí)用性,避免在減少環(huán)境污染的污染物排放。在化工過(guò)程的每個(gè)階段的任何簡(jiǎn)單的錯(cuò)誤都會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)線安全事故,影響生產(chǎn)順利進(jìn)行和經(jīng)濟(jì)效益。因此,為了及時(shí)識(shí)別和消除安全隱患,必須對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)和及時(shí)的評(píng)估。
在化學(xué)工藝過(guò)程中,化工管道可以說(shuō)是整個(gè)工程項(xiàng)目運(yùn)轉(zhuǎn)的血管通路,它在一定程度上能夠連接到化學(xué)過(guò)程的各個(gè)部分。這些化學(xué)品是易燃的、易爆的、腐蝕性的、,易燃易爆和腐蝕性化學(xué)品可以從泄漏的地方錯(cuò)誤地泄漏到管道中,導(dǎo)致人民群眾生命群眾受到傷害,也會(huì)設(shè)備損失影響了天然化工產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。所以,企業(yè)要充分考慮到這個(gè)因素,更加謹(jǐn)慎的執(zhí)行化學(xué)工藝設(shè)計(jì),應(yīng)適當(dāng)考慮化學(xué)品對(duì)管道的影響,選擇與之相匹配的管道材料,并進(jìn)行機(jī)械分析,以減少在運(yùn)輸發(fā)生安全事故的概率。管道的弱點(diǎn)是連接管和彎曲,這些部位的材料性能差,包括后處理,很有可能會(huì)導(dǎo)致其中化學(xué)品的泄漏,在進(jìn)行化學(xué)工藝的設(shè)計(jì)過(guò)程中,必須投入高度重視這些缺點(diǎn),加強(qiáng)材料的使用性能,并達(dá)到最佳的管道尺寸水平。如:水錘、氣體和液體在管道中的共振會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的管道完整性風(fēng)險(xiǎn)的現(xiàn)象,我們應(yīng)當(dāng)優(yōu)化設(shè)計(jì)這些參數(shù),以防止這些現(xiàn)象的發(fā)生。
化工過(guò)程涉及到許多化學(xué)品的過(guò)程的各個(gè)階段,包括化學(xué)品、半成品、中間產(chǎn)品,二次產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程,產(chǎn)品最后在化學(xué)過(guò)程的不同階段,這些物質(zhì)的儲(chǔ)存和分配,包括氣體、液體以及有害物質(zhì)?;瘜W(xué)物質(zhì)在不同的物理?xiàng)l件下具有不同的物理和化學(xué)性質(zhì),在某些情況下,可能會(huì)對(duì)化工過(guò)程以及作業(yè)員工構(gòu)成不小的威脅。為了克服對(duì)化學(xué)品安全的威脅,化學(xué)過(guò)程中的參與者必須充分了解各種物質(zhì)的物理特性和微生物的物理特性,避免化學(xué)品和化學(xué)工藝設(shè)計(jì)不合理引起的安全事故。
改善生產(chǎn)環(huán)境,解決化學(xué)污染問(wèn)題,需要政府相關(guān)職能部門(mén)從源頭上控制污染的排放。我們所必須采取的主要措施包括:首先通過(guò)技術(shù)手段減少污染物排放;其次,回收或使用確定性排放。站在化學(xué)工藝的層面上,減少化學(xué)污染需要重點(diǎn)放在現(xiàn)有的化學(xué)工廠的科學(xué)技術(shù)更新,使其綠色化,減少污染物排放和最終處置站[1]。改進(jìn)化學(xué)反應(yīng)條件的具體措施和目標(biāo),提高反應(yīng)效率和分離化學(xué)能源資源的回收以及循環(huán)應(yīng)用,切實(shí)提升利用率,以減少損失能量轉(zhuǎn)換,科學(xué)地使用現(xiàn)有的設(shè)備評(píng)估分析方法,包括HEN康復(fù),持續(xù)性加以改進(jìn)。該裝置不僅提高了工業(yè)生產(chǎn)效率,而且減少了廢物處理的成本,又能大大提升經(jīng)濟(jì)效益,可以說(shuō)是雙贏的局面。此外,水利是改善生產(chǎn)環(huán)境的核心關(guān)鍵點(diǎn),應(yīng)當(dāng)致力于節(jié)約用水資源。
化學(xué)工藝設(shè)計(jì)存在的差異性不可避免的會(huì)導(dǎo)致路徑出現(xiàn)分歧,不同的操作路徑集可能導(dǎo)致不同的安全風(fēng)險(xiǎn)。在化學(xué)工藝設(shè)計(jì)中,應(yīng)對(duì)工藝元件組產(chǎn)生的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行系統(tǒng)性的評(píng)價(jià),并制定程序以最大限度地提高化工生產(chǎn)的安全性[3]。詳細(xì)分析了生產(chǎn)條件和設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程中的工藝路線優(yōu)化,建立其一套相對(duì)完備的化學(xué)工藝回收制度,切實(shí)降低對(duì)環(huán)境污染造成的負(fù)面影響[3]。
化工設(shè)備是化工工藝設(shè)計(jì)的各個(gè)階段的關(guān)鍵,如同人的心臟一樣,是化學(xué)產(chǎn)品的核心生產(chǎn)基礎(chǔ),同時(shí)也是工藝設(shè)計(jì)中的重要組成部分。不合格的化學(xué)設(shè)備,如人的心臟,將會(huì)產(chǎn)生出各種各樣的安全問(wèn)題,但在嚴(yán)重的情況下,可能導(dǎo)致生產(chǎn)事故,危害化工過(guò)程。因此,化學(xué)設(shè)備的選擇在化學(xué)設(shè)計(jì)中尤為重要,通常需要進(jìn)行科學(xué)的分析計(jì)算,以確定適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)制造設(shè)備?;瘜W(xué)過(guò)程中有各種各樣的化學(xué)反應(yīng),不同的物理化學(xué)效應(yīng)的光,熱和其他類型的化學(xué)反應(yīng),并符合設(shè)備的要求。在設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程中,每個(gè)單元進(jìn)行必要的化學(xué)分析,以獲得在反應(yīng)過(guò)程中所需的化學(xué)設(shè)備的溫度和壓力的變化和設(shè)計(jì)。此外,企業(yè)還可以在化工工藝設(shè)計(jì)中選擇與之相適應(yīng)的質(zhì)量降低方法,控制加熱裝置的升溫速率,采取切實(shí)可行的響應(yīng)措施,如感應(yīng)冷卻方式、多極相互作用定律、減壓效果的化工裝置等方法,以避免發(fā)生諸如化學(xué)超壓、過(guò)溫導(dǎo)致設(shè)備破壞、機(jī)械故障等現(xiàn)象。
在化學(xué)工藝設(shè)計(jì)中,管道通路可以說(shuō)是易燃、易爆、毒性較大的化學(xué)品運(yùn)輸?shù)礁鱾€(gè)地方的重要工具,管道的安全穩(wěn)定運(yùn)行是保證運(yùn)輸安全生產(chǎn)的基本條件?;すに囍械墓艿廊绻徊糠制茐?,那么其中的危險(xiǎn)物質(zhì)必然會(huì)泄漏,將會(huì)不可避免的導(dǎo)致環(huán)境受到污染,這在很大程度上將會(huì)對(duì)化學(xué)品的生產(chǎn)和相關(guān)人員的生命健康安全構(gòu)成重大威脅。管材的選材、設(shè)計(jì)、機(jī)械分析,在很大程度上是控制管道安全的有效手段,能夠有效的降低安全隱患,不特別是材料的選擇和渠道的選擇,集中在脆弱的管道的位置,如轉(zhuǎn)彎處的運(yùn)輸和彎曲。除此之外,在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行不定期的安全檢查,以防止在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)安全隱患[4]。
化工工藝安全設(shè)計(jì)滲透在此項(xiàng)工作的全過(guò)程中。本文的研究主要通過(guò)對(duì)化工過(guò)程安全問(wèn)題產(chǎn)生的根源的分析,構(gòu)建出了解決上文所提到問(wèn)題的針對(duì)性措施,如科學(xué)選擇材料、改善化工工藝的途徑、提高安全控制力度等。這些措施之間是相互影響、相互聯(lián)系的。企業(yè)應(yīng)當(dāng)在實(shí)際設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中,有必要采取多方面的措施來(lái)切實(shí)保障化工工藝安全。