反應風險評估：精細化工的“安全帶”
來源: 中國化工報 作者: 丁曉園 瀏覽: 3592 發布于2018年06月26日
今年安全生產月主題為“生命至上 安全發展”，強調了安全是發展的重要前提。“對于事故發生風險較高的化工企業而言，僅通過強化管理去保障安全生產是遠遠不夠的，必須對化學反應風險進行評估。在此基礎上，再通過工藝優化開發安全系數更高的生產技術才能從源頭上消除事故隱患。”中國醫藥工業研究總院制藥工藝優化與產業化工程研究中心主任張福利研究員認為，隨著國家層面的重視和企業安全意識的提升，反應風險評估這一新興技術學科將迎來發展的黃金期。
精化反應安全風險大
“反應風險研究作為工程放大、工藝設計和安全生產的重要技術保障，是技術開發鏈條上不可缺的關鍵技術內容。它不僅能為企業提供安全生產技術保障，還會帶來經濟效益的提升。”張福利表示。
我們常常用精細化率去衡量一個國家化工行業的發展水平。然而，精細化率提升的同時也帶來了精細化工反應量的驟增和企業密度的增加，安全生產的風險加大。精細化工企業一旦發生事故，造成的后果也非常嚴重。 據記者了解，去年上半年全國共發生化工較大事故8起，其中有4起發生在精細化工企業，而反應失控則是精細化工生產事故的重要原因。
“精細化工生產事故常常是由反應熱失控導致，尤其是硝化反應、磺化反應、氧化反應等化工工藝，本身屬于強放熱反應，溫度升高又會加大反應速度，很容易造成反應失控引發安全事故。而反應風險研究的目的就是進行定量的工藝風險評估，然后制定相應的風險控制措施。目前我國這方面的研究雖還處于起步階段，但需求的增長趨勢已經非常明顯 。”張福利研究員說。
他特別強調，對于精細化工企業來說，2020年是個關鍵節點。原國家安監總局在去年發布的《關于加強精細化工反應安全風險評估工作的指導意見》提出，從2020年開始，凡列入評估范圍，但未進行反應安全風險評估的精細化工生產裝置，均不得投入運行。《指導意見》還明確了三種需要開展反應安全風險評估的情形，包括國內首次使用的新工藝、新配方投入工業化生產的以及國外首次引進的新工藝且未進行過反應安全風險評估的;現有的工藝路線、工藝參數或裝置能力發生變更，且沒有反應安全風險評估報告的;因反應工藝問題，發生過生產安全事故的。
五大技術控制反應熱
“不了解反應安全風險評估的人會認為這是一項很虛的工作，其實它能給企業帶來實實在在的幫助。”張福利研究員把反應安全風險評估的作用歸納為三點，通過對精細化工工藝開展全面的反應風險研究，既可對工藝風險進行量化，也可為工藝設計提供切實的安全技術數據，如混合物料的比熱容、反應的活化能、工藝放熱速率、最大放熱量等不可缺少的技術參數，還可對工藝進行優化開發更安全的生產工藝。
既然反應熱失控是精細化工的事故原兇，那么反應安全風險評估就把落腳點放在了反應熱的控制上。據張福利研究員介紹，他們通過五大核心技術實現對反應過程的把控。
一是對反應中涉及的原料、中間物料、產品等化學品進行熱穩定性測試，獲得物質的分解放熱情況，開展物質熱穩定性評估;二是通過對反應溫升的測試，來評估放熱反應失控后的嚴重度;三是通過對失控反應的最大反應速率到達時間的測試，對反應失控發生的可能性進行評估;四是通過對工藝溫度、合成反應最高溫度、最大反應速率到達時間為24h的溫度、技術原因最高溫度的測試，對反應工藝危險度進行評估;五是通過其它技術，例如連續流微通道技術等，進行工藝優化，開發安全的工藝過程。
制藥過程涉及的精細化工反應非常典型，制藥企業也由此成為安全風險評估的重點對象。記者在專門開展精細化工反應安全風險評估工作的浙江華頎安全科技有限公司采訪時了解到，他們選擇了一家藥廠作為評估對象，評估目的非常明確，一是通過反應安全風險評估，對高風險的4級、5級反應，采取措施，降低風險等級，實現本質安全;二是通過反應熱的測量，對反應過程進行機理解析，并據此進行工藝改進，達到“降本、提質、減少污染”目的，實現綠色制藥。
“我們首先對工藝過程進行跟蹤測試，根據所獲得的數據提出實驗室工藝優化方案，然后在技術部門的配合下研究并完成工藝放大。優化后的工藝設備在安全性大幅提升的同時也取得了很好的降本減排效果：原料投料量減少80%、成本降低50.3%，廢氣排放量減少80%、廢液產生量減少50%。”華頎公司技術負責人向記者介紹說。
風險評估成行業共識
開展反應安全風險評估既是企業自身發展的需要，也是政府監管的需要，同時還是產業升級的需要。這一認識已成精細化工行業的共識。
對企業而言，開展反應安全風險評估能為企業開發產品提供依據，在研發階段就提前淘汰工藝危險性大的產品。對已有產品進行反應風險安全評估則能及時發現現有工藝中的安全隱患，防患于未然。這就有點像給生產多系了一條“安全帶”。
對政府而言，反應安全風險評估結論同時能為政府決策提供依據，如危險化學品安全標準達標驗收考評明確要求企業開展風險管理，《指導意見》也更加明確了反應風險研究的適用范圍和時間要求。
對產業而言，通過工藝優化降低反應安全風險，長遠來看會使精細化工行業整體安全風險降低，這將促進整個行業的形象重塑和升級轉型。
需要進行風險評估的反應類型包括光氣及光氣化、電解、氯化、硝化、氟化、加氫、重氮化、氧化、過氧化等20多種反應類型，涉及農藥、染料、涂料、化學試劑、電子化學品等10多個行業類型。“反應安全風險評估的市場將非常大，另外，后期的工藝優化及安全工藝過程的開發又會激活新的市場需求。”張福利研究員非常看好該技術的市場前景。
