危险化工工艺改造中的三个问题

    2009年6月，国家安监总局专门下发通知，公布了《首批重点监管的危险化工工艺目录》，同时印发了《首批重点监管的危险化工工艺安全控制要求、重点监控参数及推荐的控制方案》，涉及危险工艺生产装置的自动化控制改造工作已在全国范围内全面展开。

    笔者所在的江苏省南通市于2008年就开始推行危险工艺自动化控制改造工作，一些企业通过在涉及强放热反应的生产装置配备自动报警、连锁等安全设施后，大大提高了这些生产单元的安全可靠性，参与推动危险工艺自动化改造工作的工程技术人员和安全管理人员也注意到，由于目前还没有出台有关涉及危险工艺生产装置自动化控制的国家标准或行业标准，推行过程中遇到了一些在技术上有争议的问题，因此，危险工艺改造的范围及具体做法还应当进行调整、充实和完善。国家安监总局在《通知》中，除就开展危险工艺改造提出要求外，还特别强调对在推行过程中发现的问题进行总结和研究，为此，结合工作实际，提出一些粗浅的看法。

　　一、 危险工艺的认定应当以潜在危险性为前提

　　化工行业的安全问题之所以受到高度关注，其原因在于同其他行业相比，化工生产过程通常存在较大的火灾、爆炸、中毒、化学灼伤、腐蚀等潜在危险性。就国家安监总局公布的危险化工工艺目录以及一部分地区目前的做法而言，在危险工艺认定上有两个方面需要加以调整：

    第一，化学反应类别并不体现危险工艺的本质特征，国家安监总局公布的目录中，除光气及光气化工艺、电解工艺、合成氨工艺外，有十二种危险工艺实际上是一类化学反应过程，其共同特征是这些反应通常都是强放热反应，然而，对照《首批重点监管的危险化工工艺安全控制要求、重点监控参数及推荐的控制方案》对这十二种危险工艺的说明，存在许多例外情况。

    例如，在推荐的控制方案中，将化合物的分子中引入氯原子的反应定义为氯化，据此，丁醇与浓盐酸反应制氯丁烷即为氯化工艺，但这是一个比较温和的反应过程，工业上通常是通过加热回流得以实现的;又如，在对聚合反应的定义中以聚合物分子量大小为依据，排除了许多属于强放热反应的聚合过程，据此，乙醛聚合制四聚乙醛、乙烯酮聚合制双乙烯酮都不属于危险工艺，事实上，这两个反应都是强放热反应，都存在相当大的危险性，国内多个双乙烯酮生产装置发生过爆炸事故，如果按照聚合物分子量大小进行评判，对苯二甲酸与乙二醇聚合生产聚酯属于危险工艺，但这类聚合反应的反应热与酯化反应相当;再如，重氮化反应通常是强放热过程，但一部分重氮化反应是在反应器中加入大量的碎冰块，将反应物料一次性投入反应器，反应放出的热量是借助冰融化移除的，显然，这类工艺客观上不需要连锁。

    由此可见，以枚举法将某些类别的化学反应过程定义为“危险工艺”，在许多场合是不切合实际的。因此，就化学反应过程而言，应当从热力学、化学动力学、具体的工艺过程三个方面加以综合考察，来最终确认是否是危险工艺。

    第二，危险工艺的范围应适当扩大。在国家安监总局公布的危险工艺目录以外，还有许多比较危险的化工生产过程，例如，硫酸、硝酸生产装置，其危险性并不仅仅存在于氧化反应过程，整个生产过程都很危险;又如，一些伴生氮氧化物、硫化氢等有毒气体的生产装置，就其主反应而言有时并不十分引人注目，但一旦失控就会引发灾难性事故;再如，忌水的反应或分离装置、涉及剧毒品的生产装置、超温会引起碳化的蒸馏装置等等，都曾发生过恶性事故、有过血的教训。所以，认定危险工艺不能过多地局限于化学反应过程，而是应当根据化工行业的特点，从多个方面系统加以识别。

　　二、 危险工艺自动控制改造宜系统谋划统筹兼顾

　　当前，危险工艺自动控制改造工作主要集中在采用间歇式生产工艺的中小化工生产企业，而涉及《目录》中所列危险化工工艺的生产装置通常生产规模较小，其产品大多数属于精细化工产品，整套生产装置往往由多个工艺单元构成，危险工艺单元与其他单元常常布置在同一厂房内，面对这一现状，如何通过危险工艺自动化控制改造有效提高整套生产装置的安全可靠性?

    笔者认为，宜从以下几个方面进行谋划和实施：

    第一，对危险工艺单元进行定性和定量分析。化工生产装置自动控制是一个较为复杂的技术问题，较全面地掌握系统的工艺特征特别是热力学数据、动力学参数是开展自动控制方案设计的基础，对于一个涉及强放热反应的危险工艺单元，必须掌握其反应放热量，在缺乏动力学参数的情况下，至少应参照类似的反应体系，借助能量衡算建立一个简化的动力学模型，进而，找出一个安全可操作域，只有这样，自动控制方案才会有可行性和可信度;对于一些在异常情况下可能发生爆炸的生产装置，应针对工艺过程的潜在危险性，尽可能找出温度、压力等敏感性工艺参数的监控方案，在此基础上，再考虑自控和连锁。

    第二，对相邻生产单元的工艺、设备及人员情况进行综合分析。危险工艺单元采用DCS后，相邻的其他单元怎么办?许多企业都会遇到这一问题，在可能情况下，宜对整个生产车间布局进行适当调整，将危险工艺单元布置在厂房的边缘处，使其相对集中，在此基础上，在与其他单元之间采取隔离措施，如在与危险工艺单元相邻处布置危险性相对较小、操作与观测频率较低的设备，以此加以缓冲，此外，还应对原有的疏散通道进行调整，避免紧急疏散时通过危险性较高的区域。只有通过综合分析和调整，危险工艺自动化改造才能从真正意义上降低人员伤亡风险。

    第三，调整安全操作规程和安全管理制度，采用自动控制手段后，操作人员和管理人员的关注点都发生了变化，所以，要对原有的工艺规程、安全规程、管理制度、日常安全检查表、班组安全活动内容等进行修订，使之适应新的工艺控制要求。

    第四，设计、安装和调试要从严把关。自动控制和连锁装置不是通用的、可以随意增减的部件，必须依照规范要求委托有资质的单位设计和施工，否则，很可能埋下新的隐患和问题，在正式投入使用前，还应当有一个试运行期，在试运行期内宜由专业技术人员对试用情况进行观察、总结和评估。

　　三、 危险工艺管理应当通过国家标准或行业标准加以规范

　　危险工艺自动控制问题归根结蒂属于技术问题，所以，在运用行政手段推进的同时，更应当通过制定国家标准或行业标准加以规范。目前，适用于化工生产企业的国家标准、行业标准数以百计，虽然原国家石油和化学工业局曾颁布过化工厂初步设计内容深度规定，对于一些专门的化工生产装置，相应的行业标准亦就其自动控制给出了具体的要求，但对于更多的危险工艺自动控制问题要么分散在众多的安全标准中，要么没有明确的规定。

    国家安监总局公布危险化工工艺目录后，涉及危险化工工艺的生产装置自动控制已被视作化工生产企业基本的安全生产条件，在这种情况下，很有必要出台相应的国家标准或行业标准，因为只有通过安全标准中强制性条款的规定，危险工艺自动控制才能成为法定的安全生产条件，只有以安全标准的形式给出危险工艺自动控制系统的、详细的要求，设计单位、施工单位、生产企业和安全生产管理部门才能有章可循。在制定国家标准或行业标准时，宜有一定的层次性。

    首先，应当在国家安监总局印发的《危险化学品建设项目安全设施设计专篇编制导则(试行)》以及原国家石油和化学工业局颁布的《化工工厂初步设计文件内容深度规定》的基础上，制定一个通用的规范，对化工生产装置安全设施及其自动控制作出一般性的规定，分别就连续化生产过程、间歇式生产过程的工艺控制要求刻划出一个总体框架。

    其次，应当以安全可靠性为核心，针对一些典型的化工工艺过程形成系列性技术规范，以解决危险工艺单元安全设施怎么配置、安全设施设计专篇怎么编制、安装调试质量怎么保障等具体的技术业务问题。

    第三，应就化工自动控制设施使用和维护保养形成管理规范，分别对关键性元器件定期检测、远程显示仪表与现场显示仪表误差监控、安全操作临界区域元器件灵敏度监控等给出强制性规定。涉及危险工艺的生产装置自动控制是一个系统工程问题，化工安全技术是解决这一系统工程问题的基础，因此，制定专门的技术标准和管理规范对于推进危险工艺规范化改造、稳步提高化工行业安全生产水平都具有十分重要的意义。