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摘要：化工生產(chǎn)設(shè)計是化工企業(yè)安全平穩(wěn)生產(chǎn)得以實施的前提，在化工安穩(wěn)生產(chǎn)過程中起著決定性的作用。其中，設(shè)計是化工裝置生產(chǎn)周期的關(guān)鍵階段，且工藝設(shè)計是整個化工裝置設(shè)計的主體，因此，化工企業(yè)應(yīng)當高度重視工藝設(shè)計。在化工工藝設(shè)計階段，要實施行之有效的安全管理，嚴格控制和監(jiān)督工藝設(shè)計，必須保證其符合或高于相關(guān)標準及規(guī)范，并有效地利用HAZOP分析、LOPA分析，建立科學合理的SIS系統(tǒng)，以消除或降低化工裝置在運行過程中的生產(chǎn)隱患，為化工企業(yè)裝置安全平穩(wěn)生產(chǎn)提供了安全保障和技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞：化工生產(chǎn)；工藝設(shè)計；安全管理

前言

隨著我國經(jīng)濟社會的迅速發(fā)展，我國化工行業(yè)的發(fā)展如雨后春筍般快速崛起，相應(yīng)的化工行業(yè)的生產(chǎn)工藝和化工產(chǎn)品也越來越多，同樣也造成了相應(yīng)化工生產(chǎn)企業(yè)越來越多，而化工生產(chǎn)時常伴隨著高溫高壓、易燃易爆、有毒等危險因素[1]。因此，必須保證化工企業(yè)的安全平穩(wěn)生產(chǎn)，才能確保社會穩(wěn)定發(fā)展。生產(chǎn)工藝設(shè)計既是化工裝置生產(chǎn)周期之始，又是化工企業(yè)生產(chǎn)安全平穩(wěn)運行的基礎(chǔ)。因此，生產(chǎn)工藝設(shè)計的優(yōu)劣直接影響到化工裝置能否安全平穩(wěn)地運行，產(chǎn)品質(zhì)量能否滿足生產(chǎn)要求，設(shè)備設(shè)施能否安全完整可靠等。工藝設(shè)計是化工裝置設(shè)計的主體，設(shè)備、電氣、儀表自控、土建等為附屬專業(yè)的設(shè)計。因此，工藝設(shè)計是化工裝置所有專業(yè)設(shè)計的“龍頭”。在化工裝置設(shè)計過程中必須高度重視化工生產(chǎn)工藝設(shè)計，做到行之有效的實施安全生產(chǎn)管理，嚴格遵循或高于相關(guān)標準、規(guī)范及法規(guī)，在設(shè)計階段消除或降低裝置安全生產(chǎn)隱患，確保化工裝置生產(chǎn)安穩(wěn)進行，生產(chǎn)出滿足社會需求的高質(zhì)量的化工產(chǎn)品。因此，化工生產(chǎn)工藝設(shè)計在化工企業(yè)的平穩(wěn)運行和安全環(huán)保管理中起著舉足輕重的作用。

1化工生產(chǎn)工藝設(shè)計存在的普遍問題

隨著化工行業(yè)的蓬勃發(fā)展，化工企業(yè)和化工產(chǎn)品種類越來越多，化工工藝也隨之越來越多。不同的化工工藝生產(chǎn)不同的化工產(chǎn)品，相同的原料在不同的工藝流程、工藝參數(shù)的條件下，生產(chǎn)處不同的化工產(chǎn)品。因此，在化工行業(yè)，幾乎每套化工裝置具有自身的獨特性，同時，同類型裝置又具有相似性的特點。這就使在化工生產(chǎn)工藝設(shè)計時，既要考慮設(shè)計化工生產(chǎn)裝置的獨特性，又要兼顧其相似性帶來的安全隱患問題，并通過設(shè)計解決或降低裝置的安全生產(chǎn)隱患。在化工生產(chǎn)設(shè)計過程中，則存在以下普遍問題：（1）化工生產(chǎn)工藝設(shè)計基礎(chǔ)資料存在缺陷或有偏差。通常情況下，化工生產(chǎn)工藝設(shè)計基礎(chǔ)資料來源的途徑有兩種：其一，化工科研機構(gòu)研發(fā)，通過計算機模擬軟件計算，同時經(jīng)過小型實驗室試驗，得出想要的目的產(chǎn)品后編制新工藝；其二，現(xiàn)已投用于實際化工生產(chǎn)，裝置生產(chǎn)運行較平穩(wěn)且產(chǎn)出合格的目標化工產(chǎn)品的工藝，此工藝資料只作為新設(shè)計化工裝置的參考設(shè)計基礎(chǔ)資料，但此類化工工藝原始基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料源于第一種科研機構(gòu)研發(fā)的工藝基礎(chǔ)資料。由化工科研機構(gòu)新研發(fā)的新工藝數(shù)據(jù)及其工藝包只在小型實驗室進行實驗，未經(jīng)過中型實驗的校正，有時即使經(jīng)過中型實驗的校正，用于實際工業(yè)生產(chǎn)后還可能存在其實驗數(shù)據(jù)與實際存在較大偏差。因此，工藝設(shè)計的原始基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料存在不完整或有偏差的特征。（2）工藝設(shè)計時間緊、任務(wù)重，設(shè)計存在安全隱患。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，化工企業(yè)為了盡快生產(chǎn)出社會需要或新高效化工產(chǎn)品，以提高企業(yè)經(jīng)濟效益，達到占領(lǐng)市場的目的，往往盡可能的縮短工藝設(shè)計及其項目建設(shè)時間。在這樣的情況下，設(shè)計單位或設(shè)計人員要在短時間內(nèi)完成工藝流程圖、物料衡算、儀表控制、電氣控制等設(shè)計內(nèi)容，增加了工藝設(shè)計的工作強度，設(shè)計人員為了在短時間內(nèi)完成工作任務(wù)，往往借鑒或照搬其它企業(yè)同類型設(shè)計，未考慮物料特性、設(shè)計加工能力等因素不同，使在設(shè)計過程中，易出現(xiàn)設(shè)計的安全性不高或不合理現(xiàn)象，為裝置安全生產(chǎn)運行埋下設(shè)計隱患。因在設(shè)計階段工作準備不充分，在項目建設(shè)施工過程中易暴露出諸多安全或工藝問題，經(jīng)常出現(xiàn)邊建設(shè)邊變更設(shè)計的現(xiàn)象，在裝置設(shè)計階段未能真正做到本質(zhì)安全設(shè)計，從而使安全隱患在設(shè)計階段就已埋伏在生產(chǎn)裝置中。（3）因設(shè)計者的不同其設(shè)計結(jié)果而有所差異。在化工工藝設(shè)計行業(yè)，多數(shù)設(shè)計人員基本沒有實際生產(chǎn)經(jīng)驗，設(shè)計者只能通過自學設(shè)計規(guī)范、師父受教來逐漸提高設(shè)計能力。因此，在工藝設(shè)計時，就存在設(shè)計者的能力、經(jīng)驗及思路不同，其設(shè)計的方案不盡相同，最終影響化工裝置的工藝設(shè)計結(jié)果。（4）化工企業(yè)過度干預(yù)工藝設(shè)計。隨著化工市場迅速發(fā)展，化工產(chǎn)品社會需求的多樣性和高質(zhì)量性，企業(yè)為了更快的占領(lǐng)市場，為獲取企業(yè)的高回報率，則會極大程度地控制投資成本，從而降低對本質(zhì)安全設(shè)計的重視程度，減少安全設(shè)施的投資設(shè)計或使用低質(zhì)量設(shè)備設(shè)施，導致化工裝置設(shè)計的安全性、自動控制性的降低。（5）工藝設(shè)計后的安全性分析不透徹、設(shè)備選材選型不當。在工藝設(shè)計過程中，有時認為比較成熟的工藝包，借鑒其它企業(yè)設(shè)計，簡單地進行危險與可操作性分析（HAZOP）、保護層分析（LOPA）及安全完整性等級評估（SIL），未建立科學合理的SIS系統(tǒng)；同時未仔細考慮因原料物化特性、操作條件等不盡相同而完全按照設(shè)計規(guī)范進行設(shè)計，未能真正理解設(shè)計規(guī)范只是安全設(shè)計的最低標準這層涵義，致使對設(shè)備選材選型不當，為化工裝置安全生產(chǎn)帶來隱患。

2化工生產(chǎn)工藝設(shè)計中安全管理的措施

從化工生產(chǎn)工藝設(shè)計存在的普遍問題可以看出，若不規(guī)避化工設(shè)計帶來的安全生產(chǎn)隱患，則將來必危機裝置的安全平穩(wěn)運行。因此，在化工生產(chǎn)工藝設(shè)計階段，必須做到本質(zhì)設(shè)計，消除或降低裝置安全生產(chǎn)隱患，為化工裝置的安全平穩(wěn)運行提供技術(shù)保障?；ぴO(shè)計人員和化工企業(yè)應(yīng)實施以下安全管理優(yōu)化措施：（1）充分了解化工材料的物性化工設(shè)計人員必須充分了解化工材料的物化性質(zhì)、爆炸特性、有毒性等多種物性，這樣才能在設(shè)計或開發(fā)生產(chǎn)工藝時，選擇適當?shù)幕げ牧?，達到既能生產(chǎn)處適合社會需求的目的化工產(chǎn)品，又能降低化工生產(chǎn)過程中的危險性。同時根據(jù)化工材料，特別是易爆高毒的化工材料，必須制定相應(yīng)的應(yīng)急處理預(yù)案，做到防范于未然，降低化工?；穼€人或社會可能帶來的不利影響，盡量消除其安全威脅。當然，生產(chǎn)的經(jīng)濟性和先進性考慮是必不可少的，畢竟化工企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展是以盈利為最終目的的。若根據(jù)實際生產(chǎn)情況，必須選用高危險性的化工材料、化工工藝時，在研發(fā)設(shè)計過程中，應(yīng)盡量降低化工生產(chǎn)工藝反應(yīng)條件的苛刻度（如采用合適催化劑）；同時盡量使用高安全性的設(shè)備和先進成熟的工藝技術(shù)，降低裝置安全生產(chǎn)運行風險。在化工工藝設(shè)計階段，模擬物料流時，一些常見化學品的數(shù)據(jù)可以在很多數(shù)據(jù)庫中找到。但對于一些非常規(guī)的物料（特別是中間品），數(shù)據(jù)庫中沒有相應(yīng)數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)不全，這樣會導致模擬結(jié)果與實際生產(chǎn)情況出現(xiàn)較大偏差。因此，在化工項目研發(fā)過程中，化工企業(yè)可以委托在該領(lǐng)域進行過相關(guān)研究的高校、研究院或安排實驗來獲取物質(zhì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。（2）完善工藝設(shè)計基礎(chǔ)資料在化工項目研發(fā)過程中，只經(jīng)過小試驗得出的數(shù)據(jù)和資料是缺乏真實性、完整性和有效性的，因為此項目未經(jīng)過中試裝置的檢驗與修正，若其項目直接應(yīng)用于化工企業(yè)生產(chǎn)，可能存在較大的偏差和危險性。因此，只經(jīng)過小型試驗的科研項目不能直接投入化工實際生產(chǎn)。小型試驗過程中，因其試驗容器較小，有時不考慮傳質(zhì)傳熱問題或?qū)ζ浞磻?yīng)影響較小，而在實際工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用時，其產(chǎn)生的影響或危害較大，從而在設(shè)計階段忽略了其工藝流程的穩(wěn)定性和安全性。小型試驗只是側(cè)重于研究反應(yīng)機理、催化劑的選擇性等問題，其試驗與實際生產(chǎn)存在較大偏差，要想此研究項目投用于工業(yè)生產(chǎn)，必須經(jīng)過中型試驗裝置的檢驗和修正，以獲得較完整的工藝設(shè)計數(shù)據(jù)，完善工藝基礎(chǔ)設(shè)計資料，再正式投入工業(yè)化生產(chǎn)[2]。（3）將化工行業(yè)成熟的工藝單元模塊化，做好技術(shù)儲備。新設(shè)計的整個化工生產(chǎn)工藝流程可能由多個相對成熟的工藝單元組成，只需將其成熟的工藝單元的模塊復(fù)制嵌入至新的化工工藝設(shè)計流程，進行其各部分進行連接整合，同時再根據(jù)各化工材料的理化性質(zhì)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等相關(guān)資料相關(guān)聯(lián)，這樣就能較快的設(shè)計出化工工藝流程。將其新設(shè)計的化工工藝流程通過小型、中型試驗，結(jié)合該領(lǐng)域生產(chǎn)經(jīng)驗豐富的技術(shù)專家與設(shè)計人員、試驗人員一起完善、檢驗及修正基礎(chǔ)設(shè)計資料，從而降低了工藝設(shè)計強度，節(jié)省設(shè)計時間，保證了工藝設(shè)計質(zhì)量，可以最大程度的保障了設(shè)計階段的本質(zhì)安全設(shè)計。（4）化工生產(chǎn)工藝設(shè)計過程中，設(shè)計部門應(yīng)盡量安排設(shè)計能力強、經(jīng)驗豐富的設(shè)計師進行設(shè)計，若設(shè)計經(jīng)驗不足或無任何生產(chǎn)經(jīng)驗的設(shè)計者（如新畢業(yè)學生）參與設(shè)計，應(yīng)在經(jīng)驗豐富的設(shè)計師的帶領(lǐng)下進行設(shè)計，既降低了工作強度，又保證了化工設(shè)計的質(zhì)量，同時也為設(shè)計隊伍的技術(shù)水平提升提供了途徑。（5）化工生產(chǎn)工藝設(shè)計過程中，設(shè)計部門應(yīng)當根據(jù)化工設(shè)計相關(guān)規(guī)范標準，同時結(jié)合實際生產(chǎn)情況進行設(shè)計，設(shè)計部門應(yīng)根據(jù)工藝設(shè)計的要求建立自身設(shè)計主張，不能完全按照企業(yè)的意愿來設(shè)計不合規(guī)的化工裝置，必須保證工藝設(shè)計的穩(wěn)定性和安全環(huán)保性，盡量使用先進的成熟的生產(chǎn)工藝，確保設(shè)計出來的工藝符合或高于國家的規(guī)范標準，以適應(yīng)國家快速發(fā)展的步伐，使裝置不因未來幾年的政策或市場變動而再次進行工藝變更或改造。（6）在化工生產(chǎn)工藝設(shè)計中，化學反應(yīng)是整個設(shè)計的核心，大部分化工安全事故的發(fā)生與化學反應(yīng)密切相關(guān)。在化工裝置生產(chǎn)運行中，其化學反應(yīng)放出的反應(yīng)熱若不能及時得到轉(zhuǎn)移或降溫，在設(shè)備容器內(nèi)局部形成高溫，且反應(yīng)仍繼續(xù)放熱，極易造成設(shè)備容器內(nèi)溫度、壓力超高，反應(yīng)失控，從而導致發(fā)生安全事故。因此，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)反應(yīng)機理控制合適的反應(yīng)溫度、壓力，設(shè)計相應(yīng)的安全處理措施，如容器內(nèi)設(shè)置攪拌器、容器外壁增加冷卻措施、提高承壓設(shè)備容器的標準、設(shè)置安全聯(lián)鎖系統(tǒng)等措施，同時，根據(jù)物料的物化性質(zhì)、狀態(tài)、溫度、壓力等條件，選擇合適的設(shè)備材質(zhì)，降低物料對設(shè)備的腐蝕，提高設(shè)備的溫變、承壓能力，緩和不可避免災(zāi)害的風險，防止因化學反應(yīng)放熱而造成的設(shè)備容器局部過熱現(xiàn)象發(fā)生，降低或消除其安全隱患。在工藝設(shè)計階段，要實施有效安全管理，嚴格控制和監(jiān)督工藝設(shè)計，必須保證其符合或高于相關(guān)規(guī)范、標準，并有效地利用HAZOP分析、保護層分析（LOPA）、FMEA等安全分析方法，進行化工裝置的安全完整性等級（SIL）評估，根據(jù)評價結(jié)果，設(shè)置科學合理的獨立安全儀表系統(tǒng)（SIS），以消除或降低化工裝置在運行過程中的生產(chǎn)隱患。

3結(jié)語

隨著化工行業(yè)的迅速發(fā)展，化工企業(yè)的安全環(huán)保問題一直是個人和社會關(guān)注的重點，特別是今年來，化工企業(yè)重特大事故的發(fā)生，越來越引起社會的重視。要避免或降低化工企業(yè)安全環(huán)保事故的發(fā)生，主要的途徑就是在化工設(shè)計階段做到本質(zhì)安全設(shè)計。設(shè)計科學合理的工藝流程、安全儀表系統(tǒng)及設(shè)備材質(zhì)選型等安全措施，工藝設(shè)計應(yīng)嚴格按照或高于國家化工行業(yè)規(guī)范、標準，提高工藝設(shè)計的穩(wěn)定性、安全性，為后續(xù)的工業(yè)化生產(chǎn)提供強有力的安全技術(shù)保障，以消除或降低化工企業(yè)的安全隱患。因此，化工生產(chǎn)工藝設(shè)計在化工安全生產(chǎn)管理中具有舉足輕重的作用。

參考文獻

[1]呂貴江.如何做好化工安全管理工作[J].化工管理,2015(6):246.

[2]馬建偉.化工裝置的工藝設(shè)計安全管理分析[J].化工管理,2017(11):63-64.

作者:邢憲東 單位:中國石油錦州石化公司