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化工工藝安全設(shè)計(jì)中危險(xiǎn)識別和控制研究

文檔作者：王建飛文檔來源：山東大齊石油化工設(shè)計(jì)有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年01月01日
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化 工 設(shè) 計(jì) 通 訊 工藝與設(shè)備
Chemical Engineering Design Communications Technology and Equipment
·85·
第43卷第3期
2017年3月
化工工藝與人們的生產(chǎn)生活有著緊密的聯(lián)系，設(shè)計(jì)質(zhì)量的
好壞可直接影響到化工產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，因此，在進(jìn)行化工工
藝設(shè)計(jì)過程中，對可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)情況進(jìn)行識別、分析、控制，
有效的減少生產(chǎn)過程中可能會產(chǎn)生的危險(xiǎn)情況。
1 化工工藝設(shè)計(jì)中危險(xiǎn)識別和控制的作用
為了更好的滿足時代需求，化工工業(yè)生產(chǎn)也在走可持續(xù)
發(fā)展路線，不斷的運(yùn)用現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方式和設(shè)計(jì)理念。需要強(qiáng)
調(diào)化工工藝設(shè)計(jì)的安全性，針對設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的危險(xiǎn)因素，進(jìn)
行有效識別和控制，這樣才能保證工藝設(shè)計(jì)質(zhì)量，使之得到
良好的應(yīng)用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)化工工業(yè)長期發(fā)展目標(biāo)，為其經(jīng)濟(jì)效
益的提升創(chuàng)造良好的條件。
2 化工工藝安全設(shè)計(jì)中存在的具體問題
2.1 安全設(shè)計(jì)缺少完整的數(shù)據(jù)材料
化工工藝設(shè)計(jì)要想具有安全性和穩(wěn)定性，需要以完整的
數(shù)據(jù)材料為依據(jù)，并確保其達(dá)到合理性和實(shí)效性。但是現(xiàn)階段，
仍有很多化工企業(yè)，在工藝產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，依然以傳統(tǒng)材料
數(shù)據(jù)為設(shè)計(jì)指導(dǎo)，不僅大大降低了產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，而且也對
設(shè)計(jì)方式的創(chuàng)新帶來很大阻礙，因此，在借鑒傳統(tǒng)數(shù)據(jù)材料時，
應(yīng)先考察其完整性和實(shí)用性，若發(fā)現(xiàn)有問題，要立即做出妥
善處理，這樣才能確?；すに囋O(shè)計(jì)的安全，進(jìn)而為新的設(shè)
計(jì)工藝的運(yùn)用提供準(zhǔn)確的參考依據(jù)[1]。
要確定一套化工工藝可能存在的危險(xiǎn)，首先熟悉整個工
藝流程，對于工藝流程中操作、設(shè)計(jì)參數(shù)（液/ 氣流、壓力、
溫度、液位等）的偏差可能造成的后果進(jìn)行分析，確認(rèn)對此
是否已有安全保護(hù)系統(tǒng)，并找出發(fā)生偏差的原因，例如設(shè)備
故障、人為失誤、不可預(yù)料的工藝狀態(tài)、外界干擾等，制定
完善的調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，避免或減輕偏差發(fā)生時造成的后果。
2.2 對化工工藝安全設(shè)計(jì)缺少足夠的重視
部分化工企業(yè)對工藝設(shè)計(jì)的安全性缺少重視，為了獲得
最大利益，縮減成本開銷，給化工工藝設(shè)計(jì)增加安全隱患，
設(shè)計(jì)質(zhì)量明顯下降。相關(guān)企業(yè)應(yīng)重視安全設(shè)計(jì)工作，加大資
金投入力度，引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)計(jì)工藝和生產(chǎn)設(shè)備，保證化工工
藝產(chǎn)品質(zhì)量，全面排查裝置、設(shè)備設(shè)施安全風(fēng)險(xiǎn)和事故隱患，
系統(tǒng)識別工藝危險(xiǎn)和各工況下是否能夠?qū)崿F(xiàn)順利操作、便于
操作，提出有效的安全措施以有效的控制風(fēng)險(xiǎn)，保證異常情
況下工藝處于安全狀態(tài)。
2.3 對化工工藝的安全性缺少有效的監(jiān)測
通常情況下，化工工藝設(shè)計(jì)只有處在高溫高壓的環(huán)境下
才能得以實(shí)現(xiàn)，但在這一過程中，所產(chǎn)生的腐蝕性、氧化性
等危害也是十分明顯，因此，這就給安全設(shè)計(jì)監(jiān)測工作帶來
了很大的挑戰(zhàn)。目前，很多化工企業(yè)，在技術(shù)引進(jìn)方面，缺
少足夠重視度和資金扶持度，導(dǎo)致相關(guān)安全監(jiān)測工作無法得
到徹底的落實(shí)，從而在其生產(chǎn)過程中，常常出現(xiàn)各種安全隱患，
很大程度上阻礙了行業(yè)的發(fā)展。
3 提高化工工藝安全設(shè)計(jì)中危險(xiǎn)識別和控制的相關(guān)對策
3.1 強(qiáng)化化工工藝物料的安全
由于化工工藝設(shè)計(jì)的特殊性，在生產(chǎn)過程中存在很大的
風(fēng)險(xiǎn)，需要加強(qiáng)對物料質(zhì)量的控制，確保其使用規(guī)格符合化
工工藝設(shè)計(jì)需求。首先，企業(yè)要在工藝安全設(shè)計(jì)中，對所涉
及的物料進(jìn)行安全識別，根據(jù)結(jié)果采取對應(yīng)的防護(hù)措施。其次，
針對不同物料的使用性能，進(jìn)行徹底的檢測和評估，看是否
存在危險(xiǎn)性，再根據(jù)評估結(jié)果，制定有效的控制方案，將危
險(xiǎn)因素及時消滅在萌芽中，進(jìn)而大大減少安全隱患的存在，
提高我國化工工藝設(shè)計(jì)的安全生產(chǎn)能力[2]。
3.2 強(qiáng)化化工工藝設(shè)計(jì)的安全
化工工藝是有著一定的復(fù)雜性，為了確保其設(shè)計(jì)質(zhì)量，
應(yīng)對其加大安全監(jiān)管力度，保證設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的規(guī)范性和準(zhǔn)確性。
由于化工工藝設(shè)計(jì)的每一道工序都有著相輔相成的關(guān)系，為了
避免出現(xiàn)較大的安全事故，應(yīng)對現(xiàn)有的路徑設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化和
升級，將危險(xiǎn)幾率控制在最小化，在路徑設(shè)計(jì)完工后，對其
進(jìn)行安全試驗(yàn)，看其安全度和可行性是否符合相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
建立健全安全監(jiān)測監(jiān)控體系，完善控制措施，對于裝置運(yùn)行
過程中的溫度、壓力、液位、流量、組分等信息的不間斷采
集和監(jiān)測系統(tǒng)以及可燃?xì)怏w和有毒有害氣體泄漏檢測報(bào)警裝
置，并具備信息遠(yuǎn)傳、連續(xù)記錄、事故預(yù)警、信息存儲等功能，
設(shè)置視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
3.3 對現(xiàn)有化學(xué)反應(yīng)裝置進(jìn)行優(yōu)化
在化學(xué)工藝設(shè)計(jì)中，會涉及很多化學(xué)反應(yīng)裝置，如高壓容
器、蒸餾裝置等，這些裝置的材質(zhì)，必須具備較強(qiáng)的耐高溫性、
耐腐蝕性以及密封性等，以免在使用過程中，出現(xiàn)介質(zhì)泄漏，
引發(fā)火災(zāi)、中毒等嚴(yán)重事故。因此，為了保證化學(xué)工藝設(shè)計(jì)
的安全性，相關(guān)檢測人員還要對現(xiàn)有的各種化學(xué)反應(yīng)裝置，
進(jìn)行腐蝕設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，看其各項(xiàng)規(guī)格是否能與基準(zhǔn)數(shù)值相一致，
進(jìn)而最大化保證裝置的使用強(qiáng)度，使其發(fā)揮真正的效用，從
而實(shí)現(xiàn)安全設(shè)計(jì)過程的最優(yōu)化。在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)全面考慮對
生產(chǎn)過程中可能造成的反應(yīng)劇烈，反應(yīng)器飛溫采取相應(yīng)的措
施，例如加氫裝置注入急冷氫、聯(lián)鎖切斷加熱爐熱源。對于
具有腐蝕性的介質(zhì)，要充分考慮設(shè)備、管道、管件等的選材。
4 結(jié)語
為了促進(jìn)我國化工工業(yè)的長期發(fā)展，應(yīng)注重安全設(shè)計(jì)工
作，確保其危險(xiǎn)識別和控制的規(guī)范性和實(shí)效性，并在不斷的
（下轉(zhuǎn)第101 頁）
摘 要：近年來，我國化工行業(yè)取得了突破性的進(jìn)展。在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時，必須加大安全管理力度，借助各種科技識別設(shè)備，
來有效解決實(shí)際中存在的危險(xiǎn)因素。因此對化工工藝安全設(shè)計(jì)中危險(xiǎn)識別和控制做進(jìn)行了研究。
關(guān)鍵詞：安全設(shè)計(jì)；危險(xiǎn)識別；控制
中圖分類號：TQ086 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1003–6490（2017）03–0085–02
Study on Hazard Identification and Control in Chemical
Engineering Safety Design
Wang Jian-fei
Abstract ：In recent years，China’s chemical industry has made a breakthrough，especially in the process design，we must
increase the safety management，with a variety of technology identification equipment，to effectively solve the actual risk factors.In this
paper，the dangerous identification and control of chemical plant safety design are further studied.
Key words ：safety design ；hazard identification ；control
化工工藝安全設(shè)計(jì)中危險(xiǎn)識別和控制研究
王建飛
（山東大齊石油化工設(shè)計(jì)有限公司，山東淄博 255400）
收稿日期：2017–03–12
作者簡介： 王建飛（1988—），女，山東淄博人，助理工程師，主要
研究方向?yàn)楣に囋O(shè)計(jì)。
萬方數(shù)據(jù)
化 工 設(shè) 計(jì) 通 訊 工藝與設(shè)備
Chemical Engineering Design Communications Technology and Equipment
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第43卷第3期
2017年3月
的鋁成分，此時固液相間濃度趨于平衡，Al 浸出率隨之保持
恒定。因此選定熟料浸出時間為60min。
2.2.3 液固比對Al浸出率的影響
在浸出溫度為85℃，浸出時間60min，水為溶劑的條件下，
考察液固比對Al 浸出率的影響，結(jié)果見圖7。
由圖7 可見，當(dāng)液固比為2 ∶ 1 時，雖然混合物呈稠糊狀，
但Al 浸出率已達(dá)78.91%。隨著液固比增大浸出率逐漸上升
但趨勢較為平緩，當(dāng)液固比達(dá)到3.5 ∶ 1 時Al 浸出率已達(dá)到
85.17%，液固比繼續(xù)增大時浸出率增加平緩。當(dāng)液固比過小時，
液相中NH4Al（SO4）2 濃度會快速增大并趨于飽和，而顆粒
周圍高濃度液體阻礙外擴(kuò)散過程，隨液固比增大溶液被稀釋，
固液相間濃度梯度增大并促進(jìn)顆粒外層高濃度溶液轉(zhuǎn)移，從
而使顆粒內(nèi)部已溶出部分可迅速進(jìn)入溶液主體從而使溶出率
增大。因此選定液固比為3.5 ∶ 1。
0 2 4 6 8 10 12 14 16
liquid/solid ratio
100
80
60
40
20
0
leaching rate/%
圖7 浸出液固比對鋁浸出率的影響
通過研究浸出實(shí)驗(yàn)過程中不同因素對Al 浸出率的影
響，最終確定浸出工藝參數(shù)：浸取溫度為85℃，浸出時間為
60min，液固比為3.5 ∶。
2.3 焙燒渣及浸出渣的分析表征
經(jīng)過焙燒、浸出、過濾，二次鋁灰中的大部分鋁可被提
取出來。按上述優(yōu)化工藝條件提取二次鋁灰中的鋁后，將得
到的浸出渣經(jīng)多次洗滌、烘干后，對其進(jìn)行化學(xué)成分分析、
物相以及表面形貌的表征。8 是二次鋁灰原料、焙燒熟料以及
浸出渣的SEM 照片。
a b c
圖8 二次鋁灰原料（a）、焙燒熟料
（b）以及浸出渣（c）的SEM照片
圖由圖8 可見，原料主要呈片狀致密結(jié)構(gòu)，與硫酸銨混合
焙燒后呈疏松多孔的海綿狀，這種疏松多孔結(jié)構(gòu)有助于后期
的Al 浸出；浸出后渣的表面出現(xiàn)大量由于Al 浸出后所留下
的孔洞。這是由于在焙燒過程中，硫酸銨與二次鋁灰中某些
含Al 組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成了新物質(zhì)NH4Al(SO4)2 ；在浸出
過程，NH4Al(SO4)2 與原料中可溶鹽進(jìn)入溶液造成的。
浸出渣中的物相組成和元素分析分別如圖9 和表2 所
示。對比原料二次鋁灰的物相組成（見圖1）、浸出渣的物相
組成可以發(fā)現(xiàn)：Al、AlN、NaCl、Si、Na3AlF6 等組分消失，
Al2O3、MgAl2O4、NaAl11O17 等組分依然存在，并出現(xiàn)了新組
分CaAl2SiO7。說明Al、AlN 反應(yīng)完全，Al2O3、MgAl2O4、
NaAl11O17 部分參與了反應(yīng)。由表2 與表1 的比較可以看出，經(jīng)
過焙燒浸出后原料中的Al 含量減少較大，Si 含量增加，形成
水溶鹽的元素含量也有明顯的減少。從而證實(shí)硫酸銨焙燒- 水
浸法是可行的。
10
3
3 2 2
1
20 30 40 50 60 70 80 90
2θ/°
10 000
8 000
6 000
4 000
2 000
0
Intensity
1-Al2O3
2-MgAl2O4
3-NaAl11O17
4-Ca2Al2SiO7
1.4
1.4
1.3
3.4
3.4
1.4
2.4 1.3
1.4
1.4
1.4
1.4
1.41.4
2.3.4
2.3.4
1.3.4
1.2.3.4 1.3.4
圖9 浸出渣XRD圖譜
表2 浸出渣的化學(xué)成分
Elements O Al Si F Mg S V Fe Na
Content/wt % 56.520 7.910 9.269 3.315 1.391 0.478 0.301 0.156 0.148
Elements Ti Ca Cl K P Cu Mn Cr Zn
Content/wt % 0.142 0.084 0.081 0.067 0.064 0.018 0.018 0.010 0.003
3 結(jié)論
本文使用硫酸銨焙燒- 水浸法回收二次鋁灰中的鋁，分析
了焙燒過程的物相變化，確定了最佳工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了二次
鋁灰中鋁的高效提取，為二次鋁灰的處理提供了一個新思路。
優(yōu)化的硫酸銨焙燒- 水浸法提取二次鋁灰中鋁的工藝條件
為：焙燒過程，硫酸銨與二次鋁灰中鋁的摩爾比為5 ：1、焙
燒時間90min、焙燒溫度425℃ ；水浸工過程，溫度85℃、反
應(yīng)時間60min、液固比3.5 ：1。采用優(yōu)化后的工藝條件，二次
鋁灰中鋁的提取率可以達(dá)到85.17%。
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（上接第85頁）
生產(chǎn)實(shí)踐中對相關(guān)裝置進(jìn)行全面的優(yōu)化，才能提高我國化工
工業(yè)安全生產(chǎn)能力，更好地推動社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)。
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