應用反應熱檢測分析管控反應過程的風險
(1)根據(jù)檢測分析的結(jié)果,我們審查和優(yōu)化了一些重要的在役反應過程的操作條件(如操作溫度),還根據(jù)測得的反應熱數(shù)據(jù)核算了反應釜泄壓裝置的釋放能力,采取了預防和后果減緩相結(jié)合的系統(tǒng)方法來控制反應過程的風險。
(2)對于新項目,在研發(fā)階段就開展反應熱檢測分析,研發(fā)小組據(jù)此選擇
本質(zhì)上更安全的工藝路線和工藝條件,對于實現(xiàn)工藝系統(tǒng)的安全運行幫助非常大。
(3)通過對檢測分析結(jié)果的解讀,管理人員和技術(shù)人員加深了對反應危害的認識,更愿意主動采取工程措施和行政管理措施(包括培訓操作人員)來確保反應過程的安全運行。
二、實踐做法
這項工作的推進包括下面這六個主要步驟:
1、確立反應熱檢測分析的目標
【心得分享】
(1)目前國家并沒有要求對所有反應都開展反應熱檢測分析。我們對國家沒有要求的反應過程也開展這項工作。這樣做有利于全面理解反應過程的特性,然后采取更加經(jīng)濟合理的措施來控制風險,非常有意義!
2、選擇合作實驗室
(2)簽訂保密協(xié)議
(3)建立戰(zhàn)略合作框架
【心得分享】
(1)目前國家對于反應熱檢測實驗室的資質(zhì)沒有特別硬性的要求,因此我們在選擇實驗室合作方時主要考慮了這幾個方面:具備開展反應熱檢測分析的專業(yè)能力、有妥善的技術(shù)保密措施、有好的服務意識和比較強的技術(shù)支持能力。
(2)選擇一家合適的實驗室建立戰(zhàn)略協(xié)作關(guān)系,這樣做能節(jié)約成本和提升工作效率。而且,對于一些時間上要求比較急的項目,實驗室會優(yōu)先安排。
3、擬定反應熱檢測分析的詳細計劃
(2)擬定詳細的時間計劃
依照“優(yōu)先管控好高風險反應”的原則,對反應列表進行優(yōu)先級排序,并為各反應開展熱檢測分析擬定了的詳細計劃。
【心得分享】
(1)擬定計劃時,優(yōu)先安排我們認為危害較大的化學反應。
(2)新的研發(fā)項目采用靈活安排的原則,完成了小試后就盡早開展實驗檢測分析。這類檢測任務很難固定安排,由研發(fā)部門根據(jù)實際進度確定詳細的檢測分析計劃。
(3)時間上緊急的檢測任務,要與實驗室充分溝通,要求實驗室優(yōu)先安排(實驗室的任務比較多,如果不及時溝通和優(yōu)先安排有時會影響項目的進度)。
4、開展反應熱實驗檢測分析
我們向焓泰提交詳細的工藝資料(此前簽訂了總的保密協(xié)議,不需要每次再簽訂保密協(xié)議,提高了工作效率)。
(2)確定實驗檢測分析方案
焓泰根據(jù)提供的工藝資料編制實驗檢測分析方案。在此期間,雙方會溝通、澄清一些技術(shù)細節(jié)。某些反應(特別是研發(fā)階段的反應)會增加一些特殊的測試項,雙方就在這個階段都討論好,確保不遺漏任何重要的細節(jié)。
(3)準備反應樣品
(4)實驗室檢測(工廠技術(shù)人員參與)
實驗檢測分析由焓泰的專業(yè)人員在實驗室完成。
【心得分享】
(1)對于研發(fā)項目的反應熱檢測,研發(fā)人員一起參與制訂反應熱檢測方案非常有幫助;我們還會安排研發(fā)人員一起參與實驗檢測分析過程。
(2)準備樣品有時存在比較大的挑戰(zhàn),有時需要從生產(chǎn)裝置中取中間產(chǎn)品,有些化學品不能郵寄,需要親自送到實驗室(可以由參與檢測分析的工程師帶去實驗室)。因此,花費的時間可能比預計的要多。
5、報告審核及溝通解讀
實驗分析完成后,焓泰提交報告草案,在草案中會包括所有的檢測分析說明,并提出控制反應危害的相關(guān)意見。我們的技術(shù)人員對報告草案進行審閱,將審閱意見返回給焓泰。
在這個階段,有個別反應會做部分補充測試(研發(fā)階段的反應有時需要做一些補充的對比測試,譬如更換溶劑做新的檢測分析)。
(2)形成正式報告
(3)分析報告的詳細解讀
(4)報告存檔
【心得分享】
6、應用檢測分析結(jié)果管控反應過程的風險
(1)檢查確認反應過程的主要工藝參數(shù)
對于在役的反應過程,我們根據(jù)檢測分析的結(jié)果仔細檢查反應過程的主要參數(shù)(特別是溫度和壓力參數(shù)),確保它們是在安全的范圍內(nèi)。溫度控制還涉及加熱介質(zhì)和冷卻介質(zhì),因此也會對加熱和冷卻介質(zhì)的選擇進行評估。如果反應產(chǎn)物對溫度較敏感,就避免蒸汽加熱,盡量采用熱水加熱。
(2)核算反應釜的泄壓裝置
(3)檢查確認下游操作的主要工藝參數(shù)
如果反應產(chǎn)物不穩(wěn)定,可能在下游(如下游的蒸餾單元)操作過程中發(fā)生物料分解,導致反應安全事故。因此,我們高度重視反應下游的危害控制。
(4)開展反應過程的危害分析(含HAZOP分析)
我們對所有主工藝單元都開展系統(tǒng)的過程危害分析,主要是采用危險與可操作性分析(HAZOP分析)和保護層分析(LOPA)方法。
(5)修訂相關(guān)操作規(guī)程
(6)培訓相關(guān)的操作人員
通過反應熱檢測分析,管理人員和技術(shù)人員對于反應過程有了更深入的認知。這種認知一方面轉(zhuǎn)化為新的工程控制措施,如對反應系統(tǒng)的硬件改造,另一方面體現(xiàn)在操作方法的改進上,如對操作規(guī)程的修訂。
工藝系統(tǒng)的負責人會在上述改進后及時培訓受影響的操作人員,幫助他們理解反應的主要危害和相應的安全措施,包括應急操作的要求。
【心得分享】
(1)在開展HAZOP分析時,先確認已經(jīng)完成了反應熱檢測分析,這樣才能確保HAZOP分析的質(zhì)量。
(2)除了反應過程本身,我們也很關(guān)心反應產(chǎn)物的穩(wěn)定性,特別是在下游有蒸餾或干燥的工藝過程,會參照反應熱檢測分析的結(jié)果來檢查確認下游這些需要加熱的操作是否需要做調(diào)整(避免因溫度過高導致物料分解)。
通過目前的工作(還在進行中),我們明顯體會到了反應熱檢測分析這項工作的重要意義。在其基礎(chǔ)上,可以開展一系列降低和管控反應過程(含下游)風險的措施,確保工廠的可持續(xù)安全運行。它讓安全管理的過程有據(jù)可依,也更加科學。推行反應熱檢測分析并善用其分析結(jié)果,我們顯著降低了反應過程的運行風險。以往工作中獲得的一些經(jīng)驗匯總:
(1)反應熱檢測分析這項工作推進得越早越好。對于新項目,最好在研發(fā)階段(完成了實驗室小試后)就開展,這樣有助于在早期優(yōu)化工藝,譬如選擇合適的溶劑來降低反應過程的熱風險。至少應該在開展過程危害分析(如HAZOP分析)之前完成這項工作,這樣開展危害分析才有依據(jù)。
(2)反應熱檢測分析不僅僅限于18種危險反應工藝。通常,我們的主要精力都放在危險反應工藝上,但我們發(fā)現(xiàn)某些其它反應(不屬于18種危險反應的范疇)也存在熱風險,通過實驗檢測才能掌握它們的放熱特性,采取針對性的安全控制措施。除了反應熱本身,在反應下游的蒸餾和干燥也涉及熱風險,因此,除了反應熱檢測外,我們還對蒸餾的殘渣開展熱穩(wěn)定性分析(也對反應過程相關(guān)的粉料產(chǎn)品和中間體進行粉塵最小點火能測試,這項測試和反應熱檢測無關(guān),是為了防止粉塵爆炸)。
(3)落實反應熱檢測分析需要精心準備。開展反應熱檢測分析的實驗室任務都比較重,有時需要排隊等候;反應過程涉及的樣品種類也比較多,有些還有特殊的性質(zhì),所以需要細致準備,提前與實驗室充分溝通好落實檢測分析的計劃。
(4)充分的交流溝通有助于善用反應熱檢測分析的結(jié)果。反應熱檢測分析完成后,我們會從實驗室收到分析報告。如何善用分析結(jié)果非常重要!每一批反應的檢測分析完成后,我們會邀請焓泰的技術(shù)專家與管理人員、技術(shù)人員一起解讀反應熱檢測分析的結(jié)果;技術(shù)人員也會和車間的生產(chǎn)人員交流檢測分析的結(jié)果,把一些針對性的措施反映在設計、操作程序和應急反應計劃中。
要做好這項工作需要各方精心配合,包括管理層的支持、外部實驗室的協(xié)作和相關(guān)人員(研發(fā)人員、管理人員、技術(shù)人員和生產(chǎn)操作人員)的積極參與。
對于我們而言,反應熱檢測分析也是一項比較新的工作,還需要不斷學習和積累經(jīng)驗,把這項工作做得更加扎實。
作者:王麗娟(江西富祥藥業(yè)股份有限公司 安環(huán)部 wang.lijuan@fushine.cn)
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