過程路線的選擇是在工藝設計的最初階段完成的。過程路線的安全評價,應該考慮過程 本身是否具有潛在危險,以及為了特定目的把物料加入過程,是否會增加危險。
1.有潛在危險的過程
有一些化學過程具有潛在的危險。這些過程一旦失去控制就有可能造成災難性的后果,如發生火災、爆炸或毒性物質的釋放等。有潛在危險的過程有:
(1)爆炸、爆燃或強放熱過程;
(2)有粉塵或煙霧生成的過程;
(3)在物料的爆炸范圍或近區操作的過程;
(4)在高溫、高壓或冷凍條件下操作的過程;
(5)含有易燃物料的過程;
(6)含有不穩定化合物的過程;
(7)含有高毒性物料的過程;
(8)有大量貯存壓力負荷能的過程。
2.反應過程的安全分析
實現物質轉化是化工生產的基本任務。物質的轉化反應常因反應條件的微小變化而偏離 預期的反應途徑,化學反應過程有較多的危險性。充分評估反應過程的危險性,有助于改善 過程的安全。
(1)對潛在的不穩定的反應和副反應,如自燃或聚合等進行考察,考慮改變反應物的相 對濃度或其他操作條件是否會使反應的危險程度減小。
(2)考慮較差混合、反應物和熱源的低效配置、操作故障、設計失誤、發生不需要的副 反應、熱點、反應器失控、結垢等引起的危險。
(3)評價副反應是否生成毒性或爆炸性物質,是否會有危險垢層形成。
(4)考察物料是否吸收空氣中的水分變潮,表面粘附形成毒性或腐蝕性液體或氣體。
(5)確定所有雜質對化學反應和過程混合物性質的影響。
(6)確保結構材料彼此相容并與過程物料相容。
(7)考慮過程中危險物質,如痕量可燃物、不凝物、毒性中間體或副產物的積累。
(8)考慮催化劑行為的各個方面,如老化、中毒、粉碎、活化、再生等。
3.有潛在危險的操作
完成每一過程都要實施一些具體的操作,有些操作本身具有潛在的危險。分析和確定這 些操作的危險性,是過程安全評價的重要內容。下面列出了一些常見的有潛在危險的操作。
(1)易燃或毒性液體或氣體的蒸發和擴散;
(2)可燃或毒性固體的粉碎和分散;
(3)易燃物質或強氧化劑的霧化;
(4)易燃物質和強氧化劑的混合;
(5)危險化學品與惰性組分或稀釋劑的分離;
(6)不穩定液體的溫度或壓力的升高。
4.間歇過程和連續過程比較
在工藝設計中,需要在間歇過程和連續過程之間做出選擇。對于大批量的操作,從經濟 上考慮,后者更具有優勢。然而,單一或復合物流的抉擇嚴重影響著過程安全、個別裝置的 載荷以及生產中斷的潛能。對于間歇反應,往往需要在兩個連續批次之間清洗反應器,這可 能會由于清洗準備不充分、清洗程序不完善或沒有完全移除清洗液,而引入新的危險。下面 就間歇和連續兩種過程方式進行具體比較。
(1)間歇過程各操作單元之間易于隔絕,單元設備過程物料持有量較大。連續過程各操 作單元連通,過程物料持有量較少。
(2)間歇過程勞動強度較大,緊急狀態下操作者有較多的機會介入。連續過程更多地依 靠自動控制。
(3)間歇過程產物純度容易控制,過程物料易于識別。連續過程不穩狀態或周期性波動(如 開車或停車)較少。
(4)間歇過程有詳盡的指令和操作規程,可以減少操作失誤或設備的損壞。連續過程的 容器或設備很少需要清洗,不穩態的物料輸入也較少。
(5)間歇過程有較長的暴露時間。在連續過程中,有潛在危險的中間體無需貯存直接加工。