浅析化工设备的安全评价

【摘要】化工设备安全评价越来越受到关注,如何才能做出高效正确的安全评价结果。笔者根据自己多年的实践经验,认为应该从三个方面着手:工艺的评价、设备的评价和人为因素的评价。


1、化工设备安全评价的必要性


通过一些报道可以看到化工厂所发生的火灾、爆炸、毒性外泄事件大多是有易燃、易爆等危险物的化学、物理性质造成的。而且一旦发生爆炸、火灾等事件,往往会造成重大的财产损失,为了预防和把损失控制在最低限度,就要求我们必须对原料、产品的性质,设备的特性等具有完全的了解。但是要想完全掌握和认识各种化学物质的危险性也是不现实的,这就要求我们在现有的条件下,采取合理的评价方法,对化工设备的安全进行评价。


2、化工设备安全评价的现状


针对化工设备存在的这种潜在性的火灾、爆炸、毒性等危险性,国内外都做了大量的研究工作,比如美国道化学公司火灾、爆炸危险指数评价法,英国帝国化学公司蒙德部门火灾、爆炸、毒性指标评价法,日本劳动省六阶段法,荷兰劳动总管理局单元危险快速排序法,原中国化工部化工厂危险程度分级评价法,中石化的石油化工企业安全评价实施办法等等,在化工厂事故的预防方面起到了极其重要的作用。然而设备的危险性往往是比较隐蔽的,涉及到工艺过程、设备本身以及日常操作和维护,因此,笔者结合自己的实际工作经验,对如何做好化工设备的评价做了一些深入的探讨。


3、化工设备安全评价的内容


3.1对工艺的安全评价


化工工艺过程一般包括输送、熔融、干燥、蒸发、冷凝、冷却、筛分、过滤、存储等操作单元。其中危险性比较大的主要是反应器、换热器、分馏塔等单元。


对于反应器来说,里面既有化学反应又有流体流动、传热、传质等物理过程,而且这些过程之间还存在着相互影响,反应器是整个化工过程的核心,而且极易产生腐蚀或结焦现象。换热器是化工过程中最易损坏的设备之一,在运行过程中,温度差较大,设备材质极易出现疲劳,特别是料液中如果还含有氯离子、硫离子等离子时,其正常运行周期很难达到三个月。对于分馏塔而言,同样存在温差较大的现象,疲劳腐蚀和结焦现象最为突出,更麻烦的是分馏塔内部多缝隙的特征更决定了其腐蚀的严重性。因此,加强对反应过程的评价,对化工设备的安全有着非常重要的意义。

浅析化工设备的安全评价

在评价工艺流程时,最为关键的因素是对工艺参数的评价。常见的工艺参数主要包括温度、压力、料液成分、物料在设备中的停留时间及料位。这些参数不仅要能满足物料的平衡转化率、反应速率、相态及后续分离等要求,而且还要对其安全性进行定性的分析。比如,在高温下反应的过程,是否会发生反应失控的危险,是否会加速设备的腐蚀;当温度出现巨大波动时,其变化范围是否在当前设备的承受范围之内;是否会有静电的产生等等。


在评价工艺流程时,要特别注意对三废的处理方式的评价。比如,对于含有毒物的气体在排放前应经过净化处理,或者是经环保部门许可后排放至高空,通过扩散来降低其浓度;对于含毒物的废液则必须在经过净化处理,达到排放标准后方可排放;而对于含有毒物的固体废弃物,应该采用毒物分解后在排放的方式,否则应该在环保部门批准后进行掩埋处理。通过对其处理固液气废弃物处理方式的评价来进一步评价设备的安全性能,是设备的安全评价更具有针对性。


3.2对设备的安全评价


设备的安全评价是一个比较复杂的系统,涉及到设备的用材、设备的设计、设备装置的安装等等各个因素,任何一个因素处理问题都会影响到设备的安全性,出现火灾、保证或漏出毒气等故障。


在对工艺过程进行分析评价后,我们就可以为设备材质的选择提出一定要求、比如是要求抗腐蚀、还是抗疲劳等等。对于不同的工艺条件应该选择何种材料来作为设备的设计材料,这是我们对设备安全进行评价的最关键的内容之一。在我们对设备的选材进行评价后,下一步就是要根据工艺参数来评价设备的设计是否合理,比如对分馏塔塔板的选择是否合理,分别从塔板(填料)的材料、形状等多个方面进行综合性的评价,在比如对换热器进行评价时,如果过料液中氯离子含量过高,那没采用管式换热器发生泄露的几率就大大的超过使用板式换热器的几率。


我们以设备的爆炸为例,来具体的谈谈从那些地方着手,如何进行有效的安全评价。除了上段所写内容外,还应包括以下几个方面:a.有易燃、易爆等危险物质参与反应的设备,不得采用玻璃设备,如若没有其他方案可选,则应采取有效的事故防范措施;b.在设计设备时,应该根据料液的估算情况,保证有足够的腐蚀裕度,充分考虑到容器或管道内存在的最大压力;c.对于在高温条件下运行的设备,应该设计相配套的温控系统、报警系统和联锁切断控制。


3.3对设备操作及维护的安全评价


在对化工设备进行安全评价时,设备的操作和维护是一个极易被忽略的因素,但其对设备安全性能的影响却是极其重要的。在化工厂一次停车所造成的损失都在几十万、上百万,对设备的操作要求很高,必须严格按照操作规范进行操作,任何一个微小的误操作或忽视任何一个微小的反常现象都可能造成验证的后果。因此,在对化工设备进行安全评价时,必须还有引入操作员工的技能素养这一因素,鉴于这一因素的不确定性,在进行模拟计算时应该给予足够的权重系数。


设备维护的目的就是要把各种隐患消灭在萌芽之中,完整的维护方案应该是根据设备中各组成部件的重要程度及损坏周期来设计出日维护、周维护、月维护、季维护和年维护,并及时、认真的给予执行。所谓千里之堤毁于蚁穴,设备维护与设备操作同为涉及认为因素的二个不确定因素,同样应该给予足够的重视。


化工设备的安全性评价是一项综合性、系统性极强的技术工作,涉及的知识面非常的广泛,包括工艺、机械设备、操作和管理各个方面,对实施者具有极高的要求,具有广泛的知识面,高度的责任心,以及极强的统筹协调能力。准确的评价结果对对保证火灾、爆炸、毒性事故风险定量结论的真实性和可靠性起着举足轻重的决定性作用。


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