化工过程本质安全技术研究进展

主要内容：化工过程本质安全化是遏制化工行业安全生产事故的有效手段。总结了本质安全化理念的基本策略，阐述了基于风险的化工过程本质安全技术体系内涵及相互间逻辑关系，从基于过程强化的工艺本质安全化、风险感知与监测预警、风险管控与处置等方面系统介绍了化工过程本质安全技术最新进展和发展趋势，分析了未来化工产业安全发展面临的形势，展望了本质安全技术研发方向。

关键词：本质安全 风险监测 预警 过程强化

化工生产过程通常会涉及多种危险化学品，具有易燃易爆、有毒有害、高温高压、危险源集中等特点，一旦发生安全事故，将给人民生命健康、生态环境、社会稳定等带来严重损害。当前，数字化变革正在重塑化学品生产、消费模式，工业互联网、大数据、人工智能等新一代信息技术与安全管理深度融合，“工业互联网＋安全生产”成为有效提升行业安全治理水平的必然选择。此外，我国作出“碳达峰、碳中和”的战略部署，未来能源结构将产生重大变革，以氢能、太阳能、风能等为代表的新能源形式将会逐步代替传统的化石能源。

因此，在相当长的时期内传统化石能源将与新能源共存发展，安全风险叠加。化工生产过程在新时期、新发展阶段面临的安全问题需要通过科技创新、技术进步来解决，安全技术的进步是防范和化解安全生产风险的重要途径，过程强化、风险感知与监测预警、风险管控与处置等一系列技术手段能够有效降低和控制安全风险，实现化工生产过程的本质安全化。本文将系统介绍化工生产过程本质安全技术的研究进展，并分析未来化工生产过程安全化技术的发展趋势，为化工过程安全生产技术开发提供指导。

１化工过程本质安全化概述本质安全

（ｉｎｈｅｒｅｎｔｓａｆｅｔｙ）概念最早由英国的ＴｒｅｖｏｒＫｌｅｔｚ于１９７６年提出，其理念是从工艺源头上永久地消除风险，而不是单独靠控制系统、报警系统、联锁系统的使用来减小事故发生概率和减轻事故后果的严重性。本质安全是绝对安全的理想状态，生产运行上很难达到，实际中需要通过本质安全化（ｉｎｈｅｒｅｎｔｌｙｓａｆｅｒ）的一系列技术措施降低过程风险，使化工过程本质上更安全。化工过程全生命周期的本质安全如图１所示，最小化、替代、缓和、简化这４个本质安全化策略适用于研发、设计、建设、操作、变更和维护等化工过程的整个生命周期。工艺过程的本质安全化与被动型、主动型和程序型安全防护措施一起构成了化工过程的保护层，其中本质安全化工艺技术在所有保护层中处于最核心的部分，对安全风险控制起到决定性作用。

在化工过程工艺研发和装置设计的早期阶段，本质安全化的需求最迫切，相应的风险降低效

基础科学数据。随着自主创新工艺技术的开发和应用，安全保障技术创新和攻关的步伐亟需加快。

（２）通过工业互联网技术提升危化品安全生产水平。随着国家“中国制造２０２５”工业计划的实施和人工智能、工业互联网等技术的应用，化工企业逐步向智能工厂方向发展。当前，需要通过新一代网络信息技术提升行业的安全监管智能化水平；而未来，要以工业互联网为脉络，将智能传感器、测量仪表和边缘计算网关串联起来，实现全要素生产信息采集和参数指标快速感知，打通种类繁多的生产控制及优化系统，打破系统孤岛化、信息碎片化的现状，实现信息的高效流转和综合分析。

（３）构建可虚实交互的数字孪生体。数字孪生体是在数字空间内生成的虚拟装置，是智能感知、过程机理、大数据分析、人工智能等技术高度集成后的产物。它能通过实时数据交互自适应地调整自身，从而与物理实体在全生命周期内保持一致，并模拟实体在现实环境中的行为。因此，以数字孪生体为基础，可有效实现透视化的全息感知、智能化的预警分析、动态化的运行模拟。

（４）布局系统化新能源安全保障技术体系。国家提出碳达峰、碳中和的发展战略，氢能是实现碳中和的重要途径，绿色洁净的氢能产业将会快速发展，围绕氢气制备、储存、运输、加注等过程的氢能安全防护技术需加快研发步伐。未来，需要建立针对高压临氢部件和设备安全可靠性的检测评价技术能力，确保零部件与氢的兼容性；研发基于氢致变色和微传感器的氢气早期泄漏感知技术，保证泄漏可感知；基于物联网、大数据构建氢能安全风险预警平台，实现对氢能全流程风险的智能感知与决策；开发氢气阻燃抗爆、应急处置等全产业链安全防护技术，确保事故后果可控。此外，针对化学储能、光伏发电等新能源形式，要研发安全防护、监测预警及应急处置等安全保障技术。