摘 要：危险源是发生各种化工生事故的起源，危险源在一定的条件下可以发展成为事故隐患，事故隐患在防范不到位的情况下，将引发危险性事故。作业场所物的不安全状态、人的不安全行为和安全生产管理上的缺陷，都是引发化工安全事故发生的重要原因。如果事故隐患进一步失控，将导致事故的升级，引发火灾、爆炸、泄漏中毒等重大安全生产事故，从而导致生产终止、厂房破坏、设备损坏、人员伤亡等安全事故，有可能造成重大人员伤亡和财产损失，给国家和人民带来巨大的灾难。本文主要以化工反应风险控制安全性原则和风险预防及控制措施的探讨为主，阐述了精细化工反应风险预防和控制的相关内容，对精细化工反应风险预防和控制系统化。加强对重大事故隐患的管理和控制，对预防重大事故的发生、保证化工生产的安全进行具有重要的意义。

关键词：危险源；风险；风险控制

化工产品的开发和生产，离不开危险源的存在，危险源一旦发生失控，就有可能导致危险事故，造成惨重的经济损失和人员伤亡。相反，如果危险源在受控的情况下，化工生产就能够得到安全保证并顺利开展，操作人员的人身安全得到保障，企业和国家的财产安全将免收损失。化工生产过程中，需要从物质风险与过程风险两个方面来考虑。在固定的工艺条件下使用特定的化学物质，物质风险基本可以确定。但是，生产过程中还存在着许多随机可变的因素，所以，固定的工艺技术尽管确定了一定的化学反应的工艺条件，过程风险基本可以明确。但是，由于化学反应本身的复杂性，特别是分解反应以及二次分解反应的复杂性，化学反应过程的危险性大小和危险程度高低是难以进行确定的。因此在明确的特定工艺流程条件下，采取有效的监测和监控手段，能够最大程度的减少不安全因素，保障化学工业的安全生产。

1 风险控制安全性原则

保障化工安全生产，要坚持广泛的安全生产原则，必须坚持的基本原则如下：

（1）反应风险最小化的安全性原则

在物质风险明确的情况下，保证安全生产的重要因素是化学工艺过程风险研究和风险控制。对于大多数目标产物的合成，常常有多条可以选择的工艺路线。选择不同的工艺路线，目标产物合成经历的工艺过程不同，所需要的工艺条件也不同，采用的化学原料也不相同。不同的工艺路线对反应时间、反应温度以及反应所需要的其他工艺条件也不同。对于多种可以选择的合成工艺路线最小化反应风险的原则，就是要求选择不含有引发反应风险的不确定因素和危险程度高的工艺路线。在统一考虑反应收率、原材料消耗等重要因素的同时，必须要以化学反应风险的最小化为基本原则。对于一些低消耗和高收率的反应，如果找不到有效的办法控制反应风险，不能实现化学反应风险的最小化，则不适合放大到工业生产中。

（2）反应工艺合理控温安全性原则

不同的工艺过程，控温的方式有多种选择，如蒸汽加热、水加热、油加热或电加热，要求加热介质的最高使用温度必须比化工工艺过程中反应物质的分解温度低，以防止反应体系加热温度过高，引发物料发生热分解反应以及二次分解反应，产生大量的热和气体，导致爆炸事故发生。对于水敏感性高的物质，尽可能避免蒸汽和热水的加热方式，避免因设备或夹套泄漏，导致蒸汽或水进入系统，引发意外事故，需要选择非水和惰性的加热介质。同时，还要考虑反应物质的热敏感度和腐蚀性要求选择合理的反应设施材质和传质方式，以达到有效传质和热交换的目的。

（3）加料方式选择的安全性原则

对于大多数间歇或半间歇工艺而言，采用起始全加料或关键物料滴加的方式来完成整个化学合成过程。对于化学反应有明显放热的合成工艺过程，因为对化学反应本身物质的加入量和加入速度都很敏感，加料速度太快将会导致反应速度加快和反应放热速度加快，易形成物料积累和热量积累，可导致体系温度迅速上升和化学反应热失控的可能性，其安全操作方式不但要求半间歇式加料，而且还要在加料管线上设置限量控制措施，避免加料速度失控引发的反应风险。此外化学反应对加料顺序也有一定要求。坚持加料方式选择的安全性原则，是有效避免加料方式不当而导致的化工生产安全事故的重要措施。

（4）控制仪表的安全性原则

目前，精细化工生产能够实现全流程自动化控制的企业较少，大多数采用人工控制和DCS集中控制相结合的方式。按照规定定期效验工艺过程中涉及的反应温度、反应压力、反应pH等现场控制仪表，确保各种仪表能够准确显示工艺过程的实际情况，避免因仪表显示失效导致反应过程出现异常状况或意外事故发生。

（5）阀门的安全性原则

化工操作多是通过阀门的开启和切断来实现的，系统设备上各个阀门的选择、安装和测试至关重要，尤其是系统上的放空阀门，必须保证控制有效和畅通无阻。对于热敏性高的关键性物料的加人和切断，通常需要考虑双重阀门，对于泄爆阀门上安装的爆破片，必须保证能够在一定的压力条件下正常起爆。

（6）测试的安全性原则

预防原则和保护原则是化工安全生产需要坚持的两个重要原则，预防测试和保护测试是预防原则和保护原则的重要工作内容，预防测试和保护测试是两种安全性测试方法。预防测试要以工艺研究和反应风险研究作为基础，对化工生产过程整个系统存在的危险情况、危险情况可能发生的条件、危险情况出险后的可能导致的后果等进行全面详细的分析，划分清楚危险的类别，同时考虑一些不可控的反应条件，以及相关控制措施可能存在的不可操作性，并对相应的化工生产系统潜在的危险性做出全面的评价。保护测试通常考虑失控反应发生后，针对可能导致的事故及后果而采取的缓解和补救措施。

2 风险预防和控制措施

（1）化学反应及控制

1）温度控制：

正确的控制反应温度不仅可以保证产品的收率和质量，而且也是防止危险情况发生的重要条件。防止反应原料的累积，需要知道反应温度的上限与下限，需要清楚生产条件下有可能发生失控的最低温度，并依据最低失控温度进一步确定安全操作温度。对于自动化程度高、连续化强的化工生产过程，在温度控制上要求具有自动测量、自动记录、自动报警、自动调节、自动切断等自动化功能。一般情况下，要求同时设置下限温度报警与上限温度报警。当达到极限温度时，系统将自动报警并切断进料或出料，最大程度上终止化学反应的进行。

2）加料控制：

首先保证加入的物料是正确的，其次要保证物料的加入量、加入节点及加入速度必须准确。所以要避免加料错误，就要保证原料存储及标识正确无误。物料在使用前须进行严格的取样分析，保证物料的质量及加料量正确无误。对于反应放热量大、危险性较大的生产工艺，加料的控制尤为重要。可通过加料系统与测温系统联锁，在反应温度过高或过低的情况下，能够做的自动停止加料，避免物料的累积。通过加料与搅拌联锁，避免由于混合不充分造成的物料累积，影响传质效果。

3）压力控制：

化工合成往往涉及压力反应，反应过程需要监控体系压力，需要考虑能够导致系统压力升高的任何因素，准确的测量工艺系统各个部位的压力是确保安全生产的重要条件。对于连续性较强或危险性较大的生产工艺过程，要求系统能够进行压力自动调节，实现自动测压、自动记录、自动报警、自动调节、自动切断，保证生产安全进行，自动报警应具有低压报警、高压报警、危险压力报警，并与温度计加料系统联锁。

4）尾气处理：

对于有气体产生或逸出的反应，无论排放的气体是有害还是无害的，都会与系统溶剂或其他有害成分关联，所以在排放过程中往往会夹带有害物质一同排放。所以要结合工艺试验结果、反应风险研究结果以及相应的工艺要求来确定正常状态下和非正常状态下的气体排放和吸收处理方法，在选择尾气处理方法时，要充分考虑废弃处理工艺与处理系统的安全性问题，还要对尾气吸收处理反应进行风险研究与评估。

5）安全时间：

在优化的工艺条件下以及优化条件范围内的任何反应温度区间，都要有允许保持的极限时间，这个时间被称为不同条件下的安全时间。生产上要有在相应的优化温度下的最长保持时间的规定，并在岗位操作规程中严格执行，保证操作人员严格执行相关操作规程。此外，还需考虑反应失控条件下，冷却失效或控制失效情况下反应速度达到最大的反应速率。最大反应速率达到的时间长短直接影响是否有足够的时间来有效控制风险，防止危险发生。

6）仪表和控制系统：

仪表和控制系统是在工艺过程中进行监控的主要工具，在工艺设计初始阶段，需要利用HAZOP、ETA。FTA等风险分析方法，分析工艺过程可能发生的风险，并明确风险发生后可能导致的后果，明确在仪表失灵和系统失控条件下，可能对人身安全和工厂造成的严重程度，并采取相应的控制措施。

7）人员：

建立健全安全操作规程与规章制度，为操作人员提供足够的信息资料，并对操作人员进行严格的岗前培训，确保操作人员能够清楚的认识到操作中的风险，严格执行操作规程，掌握操作要点，不仅如此，还要对操作人员进行必要的指导与监督。

（2）应急减压

应急减压不同于超压泄爆，在失控初期，即温升速率与放热速率均相对较低时，可采取应急减压措施，利用减压操作使物料蒸发、冷却，达到快速降温的目的。应急减压具有可操作性，因此，应急减压是一种可行的技术措施。在减压过程中，为避免产生两相流，减压速率必须足够慢。

（3）应急冷却

一旦反应体系发生失控，超过极限安全温度，可以启用应急冷却系统代替正常的冷却系统。急冷却系统需要独立的冷却介质，避免正常冷却系统和应急冷却系统同时失效。紧急冷却系统必须在冷却能力能满足体系放热速率下启动紧急冷却系统，否则应急冷却系统将会失效。

应急冷却系统的温度不得低于反应物质的凝固点，否则将导致物料凝固，影响体系传热，可能导致管道堵塞或破裂，致使反应再次失控。此时，由于低温条件下物料的积累，可能导致更严重的后果。

此外，搅拌体系对应急冷却措施也非常重要。若搅拌系统失效，只能通过对流进行热量传递，体系传热系数大大下降。如果反应釜物料存量多，体系近似绝热过程，紧急冷却也将失效。

（4）应急卸料

应急卸料是将反应物料转移至装有抑制剂或稀释剂的容器中或安全池内，应急卸料措施是将反应物从反应器中转移出来，从而达到保护反应器的目的。应急卸料管路必须经常检修，避免发生管路堵塞或阀门损坏，使应急卸料措施失效。在设计时也必须保证共用工程失效后，仍可转移物料。

（5）紧急淬火

紧急猝火指向反应体系中加入猝火介质，达到降低体系温度、稀释体系浓度及减缓或终止反应的目的。紧急猝火有两种途径，一种是加入特定的反应终止剂或抑制剂，如在聚合反应失控时加入阻聚剂，对pH敏感的体系加入酸性或碱性物质改变pH等；一种是加入淬火剂与体系进行热量交换，如对反应超温失控时对体系注入水进行热量交换，同时稀释反应物浓度，达到紧急淬火的效果。

（6）超压泄爆

超压泄爆是指设备或反应器内的压力超过自身所能承受的水品后，系统通过打开泄压口或泄压阀，使系统内的气体、蒸汽或反应物从指定的管线排出，阻止系统压力进一步增长，从而达到保护设备或反应器的目的。泄放通常作为最后的应急措施[1]。超压泄爆技术主要用于控制热失控反应的的进一步恶化，通常在已有的风险预防和控制措施失效情况下最后的应急控制措施[2]。设计时应首先明确系统内部压力升高的原因，确定泄放类型、计算泄放量和泄放面积。

（7）其他措施

其他措施包括预防性检修、经常性维护和系统的安全检查。 防止因设备设施故障导致的安全事故发生。

结束语

反应风险控制包含化工反应的整个过程，通过对化学物质的安全性研究，明确物质可能存在的动态及静态操作不稳因素，明确操作风险及相关的安全措施；通过对化学反应机理及化工过程进行细致的工艺研究和反应风险研究，明确特定工艺流程下，各工艺过程操作的复杂性和反应的危险性，采取有效的监控和控制手段。细致研究，确认潜在风险，为预防风险、建立有效的监控方法，并采取可行的监控、控制措施，最终实现对风险的控制。

参考文献

[1] Fauske H K.Pressure relief and venting：some Practical consideration related to hazard control.Hazards form Pressure.Symposium Series，1987，102：133-142.

[2] Duxbury H A，Wilday A J.The design of reator relief systems.Int Symp on Runaway Reactions，1989：372-394.