化学工程与工艺设备的安全性探讨

期刊: 环球科学 2023年第6期 DOI: PDF下载

高立国

临沂信诚安全工程师事务所有限公司,山东 临沂 276036

摘要

化学工程是一门涉及化学反应和物理变化的科学,目的是将原料转化为特定产品,同时保证生产过程的安全、高效和环保。化学工程的一个重要组成部分是工艺设备,它包括各种反应器、分离器、换热器、泵、阀门等,它们是实现化学反应和物理变化的载体和工具。工艺设备的安全管理是化学工程的一个重要方面,涉及到工艺设备的设计、制造、安装、运行、维护和废弃等各个环节,目的是防止工艺设备发生故障、泄漏、爆炸等事故,造成人员伤亡、环境污染和经济损失。工艺设备的安全管理不仅是化学工程师的职责,也是企业和社会的责任,本文对此展开探讨。


关键词

化学工程;工艺设备;安全性

正文

一、工艺设备安全管理的关键意义

(一)保障人员安全

工艺设备如果发生事故,可能会导致操作人员、维修人员、周围人员甚至远处人员受到伤害,甚至死亡。例如,2015年天津港爆炸事故就造成了173人死亡,798人受伤,其中包括消防员、警察、港口工人和附近居民等[1]

(二)保护环境资源

工艺设备如果发生事故,可能会导致有毒有害物质泄漏到空气、水体、土壤等环境介质中,造成环境污染和生态破坏。例如,2010年墨西哥湾漏油事故就造成了约4900万桶原油泄漏到海洋中,影响了海洋生态系统和沿岸经济活动等。

(三)提高经济效益

工艺设备如果发生事故,可能会导致生产中断、产品质量下降、设备损坏、赔偿索赔等,造成经济损失和信誉损失。

二、影响化学工程与工艺设备安全性的主要原因

(一)设计缺陷

设计缺陷指的是在化学工程与工艺设备的设计阶段,没有充分考虑设备的结构、材料、参数、功能、布局等方面的合理性和可靠性,导致设备在运行中出现性能不稳定、不适应生产条件、不符合安全标准等问题。例如,设备的强度或刚度不足,容易发生变形或破裂;设备的耐腐蚀性或耐磨性不够,容易发生腐蚀或磨损;设备的控制系统或保护装置不完善,容易发生失控或失效等。

(二)制造质量

制造质量指的是在化学工程与工艺设备的制造阶段,没有严格按照设计要求和质量标准进行加工、检验、试验等环节,导致设备在运行中出现质量缺陷或隐患。例如,设备的焊接、装配、调试等工艺不规范,容易导致接头松动、漏气、漏液等;设备的材料或零部件不合格,容易导致强度下降、腐蚀加速、功能失效等。

(三)使用管理

使用管理是指在化学工程与工艺设备的使用阶段,没有建立健全的管理制度和操作规程,没有进行有效的维护和检修,没有及时处理异常情况,导致设备在运行中出现故障或事故。例如,设备的操作人员没有经过专业培训或考核,操作不熟练或不规范,容易导致误操作或操作失误;设备的维护人员没有按照计划或规范进行定期或不定期的检查、清洗、更换等保养措施,容易导致设备老化或损坏;设备的管理人员没有及时发现或处置运行中出现的异常信号或现象,容易导致事故扩大或恶化等[2]

(四)外部因素

外部因素是指在化学工程与工艺设备的运行环境中,存在一些不可控制或难以预测的外部因素,对设备造成直接或间接的影响。例如,自然灾害(如地震、洪水、雷电等)、人为破坏(如恐怖袭击、盗窃破坏等)、社会事件(如罢工、抗议等)等,可能会导致设备的供电、供水、供气等中断,或者设备的结构、功能、安全等受到损害[3]

三、提高化学工程与工艺设备安全性的策略

(一)坚持落实本质安全设计

本质安全设计是指在化学工程与工艺设备的设计阶段,就尽可能地避免或减少化学危害,而不是依靠后期的安全措施来控制危害。本质安全设计的原则包括最小化、替代、缓和和简化。例如,尽量减少使用或储存危险物质,选择低危险性或无危险性的物质替代高危险性的物质,采用低温、低压、低浓度等条件进行反应,使用固定床、微反应器等技术减少反应器体积和压力,简化流程和设备结构,避免不必要的管道和阀门等。

(二)强化安全可靠性论证

安全可靠性论证是指对国内首次使用或具有较大风险的化学工程与工艺设备进行系统的安全评估和验证,以确定其是否符合相关的安全标准和规范。安全可靠性论证的内容包括对工艺流程、设备结构、操作参数、控制系统、安全装置等进行分析和检验,评估其可能存在的危险源、危险因素、危险场景和后果,提出相应的风险控制措施和建议[4]。安全可靠性论证应由省级人民政府有关部门组织专家进行,并形成书面报告。

(三)健全建立安全管理体系

安全管理体系是指在化学工程与工艺设备的运行阶段,建立和实施一套完善的安全管理规章制度和操作程序,以保证其正常、稳定、安全地运行。安全管理体系的内容包括制定安全方针和目标,明确安全责任和职责,开展安全教育和培训,实施安全检查和监测,执行事故预防和应急预案,进行事故调查和分析,持续改进安全水平等。

(四)添加先进安全技术与装备

安全技术与装备是指在化学工程与工艺设备中使用或配备一些先进的技术或装置,以提高其自动化、智能化、信息化水平,增强其对异常情况的识别、预警、处理能力[5]。安全技术与装备的类型包括在线监测与分析技术、过程控制与优化技术、计算机仿真与模拟技术、智能诊断与维护技术、远程操作与监控技术、安全防护与隔离装置、安全泄放与消除装置等。

结束语:

总而言之,化学工程与工艺设备安全管理的关键意义在于保障人员安全、保护环境资源和提高经济效益。为了实现这一目标,我们需要从技术、管理和法律等多个层面加强工艺设备安全管理,提高工艺设备安全水平,降低工艺设备事故风险。

参考文献:

[1]曾威,杜威,滕波涛,贾原媛,郝庆兰,唐娜.以制盐与盐化工为特色的化学工程与工艺专业改造升级[J].化学教育(中英文),2022,43(24):90-94.

[2]高芳,李保六,许萍,郑媛洁.新工科背景下化学工程与工艺专业实验教学体系优化研究[J].化工时刊,2022,36(11):50-52.

[3]翟持,支云飞.基于过程系统工程理念的化工专业教学改革——以精馏工艺、设备及控制一体化为例[J].云南化工,2021,48(12):179-185.

[4]杨忠萍,庞晶琳,吴永丽.化工工艺及其设备安全性分析[J].化工管理,2021(15):137-138.

[5]贾彦宾,杨伟成.化工工艺设备管理中化工设备安全性保障的对策研究[J].化工管理,2020(17):134-135.


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