过程路线的选择是在工艺设计的最初阶段完成的。过程路线的安全评价,应该考虑过程 本身是否具有潜在危险,以及为了特定目的把物料加入过程,是否会增加危险。
1.有潜在危险的过程
有一些化学过程具有潜在的危险。这些过程一旦失去控制就有可能造成灾难性的后果,如发生火灾、爆炸或毒性物质的释放等。有潜在危险的过程有:
(1)爆炸、爆燃或强放热过程;
(2)有粉尘或烟雾生成的过程;
(3)在物料的爆炸范围或近区操作的过程;
(4)在高温、高压或冷冻条件下操作的过程;
(5)含有易燃物料的过程;
(6)含有不稳定化合物的过程;
(7)含有高毒性物料的过程;
(8)有大量贮存压力负荷能的过程。
2.反应过程的安全分析
实现物质转化是化工生产的基本任务。物质的转化反应常因反应条件的微小变化而偏离 预期的反应途径,化学反应过程有较多的危险性。充分评估反应过程的危险性,有助于改善 过程的安全。
(1)对潜在的不稳定的反应和副反应,如自燃或聚合等进行考察,考虑改变反应物的相 对浓度或其他操作条件是否会使反应的危险程度减小。
(2)考虑较差混合、反应物和热源的低效配置、操作故障、设计失误、发生不需要的副 反应、热点、反应器失控、结垢等引起的危险。
(3)评价副反应是否生成毒性或爆炸性物质,是否会有危险垢层形成。
(4)考察物料是否吸收空气中的水分变潮,表面粘附形成毒性或腐蚀性液体或气体。
(5)确定所有杂质对化学反应和过程混合物性质的影响。
(6)确保结构材料彼此相容并与过程物料相容。
(7)考虑过程中危险物质,如痕量可燃物、不凝物、毒性中间体或副产物的积累。
(8)考虑催化剂行为的各个方面,如老化、中毒、粉碎、活化、再生等。
3.有潜在危险的操作
完成每一过程都要实施一些具体的操作,有些操作本身具有潜在的危险。分析和确定这 些操作的危险性,是过程安全评价的重要内容。下面列出了一些常见的有潜在危险的操作。
(1)易燃或毒性液体或气体的蒸发和扩散;
(2)可燃或毒性固体的粉碎和分散;
(3)易燃物质或强氧化剂的雾化;
(4)易燃物质和强氧化剂的混合;
(5)危险化学品与惰性组分或稀释剂的分离;
(6)不稳定液体的温度或压力的升高。
4.间歇过程和连续过程比较
在工艺设计中,需要在间歇过程和连续过程之间做出选择。对于大批量的操作,从经济 上考虑,后者更具有优势。然而,单一或复合物流的抉择严重影响着过程安全、个别装置的 载荷以及生产中断的潜能。对于间歇反应,往往需要在两个连续批次之间清洗反应器,这可 能会由于清洗准备不充分、清洗程序不完善或没有完全移除清洗液,而引入新的危险。下面 就间歇和连续两种过程方式进行具体比较。
(1)间歇过程各操作单元之间易于隔绝,单元设备过程物料持有量较大。连续过程各操 作单元连通,过程物料持有量较少。
(2)间歇过程劳动强度较大,紧急状态下操作者有较多的机会介入。连续过程更多地依 靠自动控制。
(3)间歇过程产物纯度容易控制,过程物料易于识别。连续过程不稳状态或周期性波动(如 开车或停车)较少。
(4)间歇过程有详尽的指令和操作规程,可以减少操作失误或设备的损坏。连续过程的 容器或设备很少需要清洗,不稳态的物料输入也较少。
(5)间歇过程有较长的暴露时间。在连续过程中,有潜在危险的中间体无需贮存直接加工。