化工生产企业由于使用可燃性或有毒性的物质，由这些物质引起的火灾、爆炸或中毒的危险性很大，另外不少化工生产过程还涉及到危险的反应和高温、高压等苛刻操作条件，这些因素增加了对企业本身的致命损伤以及对周边环境的伤害。如何解决这些导致灾害的因素?必须强调的原则是源头防治为本，引入工艺本质安全设计减小固有危害性，而不是仅考虑选用对危害进行防护的方案；另外进行环境影响最小化的新工艺设计，而不是仅仅通过处理废料来实现环境友好。

工艺必须以下列三项做为达到工艺安全的目标：

在设计条件下能够安全运转；

即使多少有些偏离设计条件也能将其安全处理并恢复到原来的条件；

确立安全的启动或停车方法。

在化工规范条例中，把物品的危险度分为五个等级，设计人员根据化工物品危险等级的不同，再来确定防火间距、防爆等级等。

化工物品危险度的等级划分主要是在综合生产过程中所使用、产生及存储的原料、中间品和成品的物理化学性质、数量及其火灾爆炸危险程度和生产过程的性质等情况来决定的。其对设备的选用和仪表的操作方式以及消防器材的选用起到决定性的作用。爆炸危险区内的仪表、控制器均选择相应防爆结构或正压通风结构。在散发有害气体或蒸汽的场合，应设置监测报警设施，火灾爆炸危险区内仪表线缆应采用非燃材料型或阻燃型。仪表配管、配线应将仪表设置在仪表室内集中管理，仪表配管配线应与电气配线分开敷设。
 

工艺设计危险识别与控制

在项目工艺生产的全过程中、配套公辅设施的生产过程、使用和产出的物质、主要设备和操作条件进行解剖和分析，摸清危险因素和有害因素产生的方式、种类、位置及其产生的原因，从而提出合理可行的预防、降低或消除装置危险性，来提高装置安全运行对策措施及建议。

介于化工生产装置工艺自身的独特、多样性，那么该如何高效保证装置设计安全，下面流程君列举了一些控制的措施。
 

工艺物料

由于工艺生产中，生产原材料物质等复杂多样，其存在形式也不一定，因此危险系数相对较高。化工生产中原料和产品大多具有易燃、易爆、高温、高压的特性，可能由于环境的变化使原料的残存或混入空气，形成爆炸性混合气体，一旦发生火灾往往火势迅猛，损失严重。如在生产中的原料、半成品、中间产品、副产品以及贮运中的物质等，都分别以固、气、液态存在，由于物理、化学反应的随机性，这些物质在不同的状态、温度、环境下分别会产生相对物理、化学反应以及危害的特性。
 

因此，要透彻了解并且熟记这些物质的危险特性是危险辨认、防、治的重要基础。在对于工艺生产中危险物质的有效辨认分析，是从物质的稳定性、理化性、以及化学反应和燃烧、爆炸特性、毒性等方面进行深入研究，从而达到危险的最低发生。
 

工艺路线

化工生产路线往往工艺过程复杂，生产连续性强，操作条件苛刻，若某一环节或设备发生故障，即会破坏正常的生产链，造成事故。设备检修使原本处于正常状态的连续生产中断，设备状态和工艺参数发生变化，检修完毕后存在设备状态及工艺参数返回正常值的过程，这一过程中容易出现操作失误及设备故障破裂，介质泄漏到大气或水体中，导致人员中毒窒息和环境污染事故。通常在一直反应过程中有其它多数量的工艺路线，而我们则需重视的是哪一条工艺路线的使用可以更好的减少或者去除危险物的成分。尽量在工艺设计中多使用无毒无害、危险性低的物料，如果存在特殊情况，则尽量缓和过程条件苛刻度，尽量减少用有害的、高危险性的材料的成分，本着安全第一的理念严格生产,做到物尽其用，减少对环境的污染。

尽量选用危险性小的物料：为获得某种目的产品，其原料或辅助材料并非都是唯一的。在有条件时，应优先采用没有危险或危险性小的物料。

尽量缓和过程条件苛刻度：比如采用催化剂或更好的催化剂，采用稀释、采用气相进料代替液相进料，以缓和反应的剧烈程度。

删繁就简避开干扰及本质安全：对一台设备完成多种功能的情况，能否采用多台设备，分别完成一个功能，以增加生产可靠性。提高设备、自控、电气的可靠性及本质安全程度。

尽量减少危险介质藏量：危险介质藏量越大，事故时的损失和影响范围越大。如用膜式蒸馏代替蒸馏塔、用連续反应代替间歇反应、用闪蒸干燥代替盘式干燥塔、用离心抽提代替抽提塔等。

减少生产废料：过程用原料、助剂、溶剂、载体、催化剂等是否必要，是否可减少；是否可回收循环使用；废料是否能综合利用，进行无害化处理，减少生产废料，做到物尽其用，减少对环境的污染。

化学反应装置

化学反应是整个产品生产的核心，一般通过反应才能得到所需的产物，同时反应也带来了许多危险性因素。
 

反应器的选型

反应器的种类很多：

按照反应器进出物料的状况，可以分为间歇式与连续式两类。

按照物料的流程，则可分为单程与循环两大类。

从反应器的结构形式来分，可以分成釜式、管式、塔式、固定床、流化床等多种反应器形式，它们适用于不同的化学反应，应根据物系反应机理来选择。

反应装置的特性是由构成装置的设备特性和组成装置的工艺流程所决定的。工艺特性和工艺设备特性之间有着密切的关系，在设备选型时，要认真地研究工艺的适应性、安全性问题，应根据工艺总的操作范围和操作特性之间的关系，通过对各设备的分析来确定设备的型式。

设备材质

设备使用的材料应考虑工艺流体、流速、温度、压力以及流体反应特性和腐蚀特性等各种因素，选择满足耐腐蚀性、满足强度要求以及可加工性(特别是可焊性、机械加工性)的材料。

同时需要注意的是杂质也可能影响化学反应的温度，从而引发异常的反应速度，致使反应不稳定并产生危险。有些污染甚至会起到同催化剂一样的作用，引起不需要的反应，因此一些测温测压、同样会接触物料的管件材质也应慎重选用。
 

反应条件控制

物质的化学反应千变万化，在工艺设计种类繁多的物质原料中，想要做到对其疏而不漏的控制难度相为之大。对于一些操作简单，容易控制的反应器，控制工作的完成也相对简单。但是，当一些反应速度快、放热量大或由于设计上的原因使反应器的稳定操作区域很小时，反应器控制方案的设计成为一个棘手的问题。

由于缺少物质的反应或分解速度及热效应数据，如何避免失控反应?

一旦失控反应发生如何降低反应速度、将反应停止、或者放空?

需要时如何迅速使反应物不参与反应或进行处理?

这些都是潜在的危险因素。

由于化学反应的不稳定性和不可预见性，一些物质的化学反应在一定条件下是非常稳定的，人们对其规律的掌握也相当熟悉；但如果出现，冷却效果变差或过量加热，搅拌能力失效，反应物的过量加入，反应物加入顺序不当，反应器外部火灾，传热介质漏入容器等，就可能发生失控现象。因此，在设计时应确保温度等各方面控制在预定范围内，以免反应失控，难以掌握。

在工艺设计中采用减少进料量、控制某种物料的加热速度，加大冷却能力如外循环冷却器的方法，或采用多段反应等措施来控制反应。如还不能避免，则应考虑其他的保护措施，如给反应器通入低温介质，使反应器降温；向反应器内输入易挥发的液体，通过其挥发来吸收热量；往反应器内加入阻聚剂来抑制反应速度。当设备内部充满易燃物质时，要采用正压操作，以阻止外部空气渗入设备内等。
 

设备结构

站在化工工艺设计中的设备安全角度来看，尤其是高压容器，对其要求颇为严格。从外观上来说，不但要求高压容器自身具有的结实的结构强度，而且对容器的密封保存要求也较为严格，须有绝对的严密性。只有这样才能做到防止容器在生产中发生爆裂事故和容易内气体的泄露、挥发。

由于一些固、液、态物质自身的不稳定性，使其泄露与空气或一些环境的接触可能会引起重大安全事故的发生，如火灾、爆炸、毒气等，后果不堪设想。因此，对高压容易的密封结构要求需要做到精确。在对其安全运行过程中，在温度和压力有波动仍要始终保持严密不漏。如果由于某种原因容器产生了超压，那么容器就有可能因过度的塑性变形而遭到破坏，造成恶性事故。为了防止这种异常情况，一般在容器上装有安全压力释放装置。
 

电气

电气设计中，应结合工艺的要求，按照工作环境是否属于爆炸和火灾危险环境、危险程度和危险物质状态的不同，

采取相应的措施，防止由于电气设备、电气线路设计不当引起爆炸事故。

在选用电气设备时，应根据爆炸危险场所的类别和等级，爆炸混合物的分级、分组情况，选择适用的电气设备。

考虑把电气设备和线路，特别是正常运行时会发生火花的电气设备，布置在爆炸危险场所的外面。

当必须安装在危险场所时，应布置在危险性较小的地点。而且在爆炸危险场所内应尽量少采用携带式电气设备

电气配管配线时，应将开关、电缆集管设置在没有危险的地方，平面布置时也应考虑到不使动力线的保护层受腐蚀性介质的侵害。

建筑和设备，应有可靠的防雷接地措施；可能产生静电的设备、管道应有防止静电积聚的措施。
 

小结

化工工艺设计是化工得以高效、安全生产的重要前提条件，只有打下坚持的条件基础才能使整个生产完善运行和完成。因此，在化工工艺设计中不仅仅要正确、严谨的执行政府法规和标准规范，而且要对于加强工艺设计生产过程中的安全性工作更为重视。彻底掌控设计生产中的安全隐患与危险识别，对于设计中存在的漏洞和不足及时加以改进，切实做到从根本预防和控制危险事故的发生，从而实现高效的安全生产目的。