化工工程设计过程安全管理的研究及应用

引言

我国经济发展到现在这个阶段，对物质的需求越来越丰富，当然各种消费品的生产从包装到产品本身，离不开形形色色的各种化学品，相应的化学工业的发展也是蓬勃非常，所以近些年来，全国各地不断新建化工园区，不断上马建设新的化工厂。笔者作为一名在化工设计行业从业近二十年的资深工艺工程师，参观过大量的化工厂，也曾经经历过各种事故的调查。深刻的理解了，化工行业作为目前的支柱产业，在产生巨大经济效益的同时，伴随的各种风险。有些产品本身无毒，无害，但生产他们的原料可能是剧毒化学品，易燃、易爆化学品，故在生产过程中容易发生易燃、易爆、有毒气体泄漏等造成人身和财产安全的事故。其中化工工程设计作为化工厂的本质安全因素显得格外重要。化工工程设计是根据工艺流程选择相应的设备、管道、仪表、厂房等，并对其进行合理的构建、布局，最终形成一个整体，并以此作为依据，指导施工，最终通过验收，最终成为一个可以生产出合格产品的过程。近年来由于工厂的规模化效应最终导致了设备的大型化，同时由于用地成本的升高，导致了厂房的布置密度大而紧凑。大量设备长周期运行从而不能及时进行检修维护。大量化工厂自动化程度不足，且从业人员素质参差不齐，流动性大，各种生产、安全相关的培训机制不够完善，从而导致了近些年化工企业事故频发。本文主要讨论在化工工程设计阶段采取有效的措施来提高化工厂的本质安全，从而减少后续化工厂运行过程中的事故概率。

1 化工工程设计的特点

在化工厂的设计过程中，因为化工厂涉及的大部分物料均为有毒有害、易燃易爆的物料，且生产过程中因为工艺的需要，采用大量的反应设备，储存设备，以及机泵等运动部件，并且经常伴随高温、高压的工况，故对操作水平的要求较高，这无疑增加了工厂后续运行中的风险，故我们要在前期设计的过程中，对各种复杂的工艺进行抽丝剥茧的分解，并对其作出深刻的认识，并根据发现的问题采取相应的措施，以此保证后续生产过程的安全。

2 化工工程设计的内容

化工工程设计主要包括总图、工艺、储运、管道、自控、给排水、暖通、电气、电信、建筑和结构等相关专业组成，通过各个专业的配合，最终形成成品设计文件供工厂建设方使用。

2.1 总图专业

总图专业的主要工作是根据工艺、储运、自控、给排水、暖通、电气、建筑等专业的要求，将工厂的生产设施（主要工艺装置等）、辅助生产设施（厂区正常运行过程中不可或缺的污水处理、尾气处理等）、公用工程设施（水、电、气、风）、办公、化验、道路等进行有机结合，并根据各设施之间构成的上下游关系、污染程度、厂区的风向情况、厂区周边相邻工厂或设施的情况进行合理规划、布局，最终使各个设施之间既满足国家规范规定的防火的要求，又满足设施上下游顺畅的需求，厂区内运输距离最短，满足节能降耗的需要。

2.2 工艺专业

工艺专业的主要工作是根据业主产品的需要，以及涉及的原料进行工艺路线的制定，并采用 ASPEN PLUS、PROII 等流程模拟软件对整个工艺过程进行模拟，确认工艺过程收敛，并根据模拟结果提出各股物料管道的参数，设备的尺寸条件及参数、自动控制的基本要求，最终完成工艺流程图（PFD）、工艺管道及仪表流程图（PID）的绘制，作为工厂的核心文件供其他专业及建设方使用。

2.3 储运专业

储运专业主要是根据建设方对产品、原料的储存需要，并结合工艺专业制定出整个厂区所需要的原料、产品、中间产品的储存规模，以及根据物料的性质是选择仓库储存或储罐储存，并最终完成储运系统的工艺管道及仪表流程图，并将其提给管道专业，同时将仓库条件、储罐条件条件提给建筑、设备专业。

2.4 管道专业

管道专业主要是根据工艺专业及储运专业的条件进行管道设计，最终作出符合国家监管要求的管道图纸，并统计出管道所需的各种材料供建设方采购使用。

2.5 自控专业

自控专业是根据工艺、储运专业提供的控制方案、仪表条件进行仪表及控制系统的选型，从而使工厂达到一定的自动化水平，节省人工操作，从而降低人力成本、提高效率，提高安全性。

2.6 给排水专业

给排水专业主要工作为消防系统设计、厂区排水设计、厂区用水设计，通过合理的消防设计，从而使工厂在发生火灾时，能够在初期进行扑灭，从而防止了事态的扩大；通过合理的排水设计，使工厂在发生暴雨等自然灾害时，使厂区内不至于发生内涝危害。

2.7 暖通设计

暖通的主要工作是通过设计采暖通风设施，使人员、设备在适宜的环境中工作、运行，从而提高人员的舒适度，设备的有效性，从而降低安全风险的产生。

2.8 电气设计

电气设计主要工作是根据各专业提供的用电需求进行动力配电，并根据生产、储运设施涉及的物料情况进行爆炸危险区域的辨识及划分，从而选择相应防爆级别的设备，从而提高装置的本质安全性。

2.9 电信设计

电信设计的主要工作是对厂区可燃有毒、火灾情况进行判断，并合理的布置火灾、可燃气体、有毒气体报警设施，从而将可燃气体、有毒气体泄漏及火灾扼杀在事故初期，从而减少事故造成的各种损失。

2.10 建筑专业

化工厂内的建筑专业主要是对厂房、辅助设施用房进行设计，从而使厂房满足耐火，防爆的需要，从而保证人员的安全

2.11 结构专业

结构专业根据各专业的要求完成设备基础，厂房主体结构的设计，使厂房、设备基础满足承重、抗震的要求，提高项目的本质安全性。

3 化工工程设计安全的策略

3.1 重视设计审核

在化工工程设计中对校审、审查工作应高度重视，以确保其可行性、科学性和可靠性。

第一、因为工程师作为人就不可能不犯错，所以在其设计过程中，即使其经验再丰富，知识再扎实，也不可能避免发生失误，往往失误会导致较大的经济损失，或者在运行中发展为重大隐患，所以在设计完成后要对其设计文件进行校审，以使其失误风险降低。

第二、在化工工程的设计中有必要进行多种方案的设计。政府对化工项目的标准很高，政策也越来越完善，如果只实施一项很有可能会和新的政策发生冲突，从而导致不能在短期内制定出一个科学、合理的计划。

第三，尤其在工艺流程制定完成后，要组织各专业人员、以及后期使用人员采用 PHA、HOZAP 的风险分析方法，对项目流程进行风险分析，并对分析的结果制定相应的措施，以消除其本质风险，提高其本质安全性。

3.2 保护参考资料的安全性

设计公司往往将设计项目组分成若干个小组分别对项目进行现场踏勘，实地考察，并向建设单位收集相关资料，在分别收集资料后项目组人员应该将资料交由统计人员进行汇总，并将资料存档，然后各个小组之间开会讨论资料情况，以保持实际的记录协助团队改善和优化过程。同时也可以为设计人员建立一个专用的数据平台方便设计人员进行查询及使用参考资料。

3.3 注重设计人员安全管理培训

第一，企业通过事故视频、案例教学等方式提高员工的安全意识使其了解各种化学品的危险有害因素，以使其在工作中始终保持高度的警觉，最大限度地降低人身伤害和安全事故的发生。

第二，通过制定本单位的安全生产责任制，并对职工的日常工作进行监督和管理，加强其教育和培训，使其掌握更多的安全技能及知识。

第三，要加强对设计工作的管理，并建立健全的奖励和惩罚机制。

4 结语

总之，按照国家有关标准、规范的基础上进行化工项目的设计，通过科学的协调各个专业之间的关系，并强化设计的校审，审查工作，在通过设计过程的管理，最终为化工项目的建设和生产安全提供可靠的保证。

参考文献

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[2] 化工工艺设计手册( 上册)/ 中国石化集团上海工程有限公司编，-4 版. 北京 : 化学工业出版社，2009.6ISBN 978-7-122-05258-2