HAZOP分析方法在DMSO精馏中的应用

王述存,王秀梅,徐　容

(中国工程物理研究院化工材料研究所，四川　绵阳　621900)



HAZOP分析方法在DMSO精馏中的应用

王述存,王秀梅,徐容

(中国工程物理研究院化工材料研究所，四川绵阳621900)

二甲基亚砜废液的精馏回收属于较高风险的化工过程，一旦发生设备故障或操作失误等，便会发生火灾或爆炸事故。危险与可操作性研究(HAZOP)是一种对工艺过程的安全性及可操作性进行系统分析的方法[1]。HAZOP通过对各种偏离设计工艺状态的可能性分析，可以找到工艺过程中潜在的危险因素，采取相应的安全措施，从而提高过程的安全性。本文采用HAZOP分析方法对二甲基亚砜的精馏进行了分析与讨论，确定了相应的安全措施，以减少、控制风险，提高DMSO精馏过程的本质安全。

HAZOP；精馏；安全措施

二甲基亚砜(DMSO)为无色透明液体，已广泛用于医药、农药、石油、化工、有机合成、液晶、电子涂料和高分子材料等许多化工领域[2-3]。但DMSO废液的精馏需采用较高温度、减压的技术条件，精馏出的DMSO易燃、易爆且有毒有害，极易发生火灾和爆炸事故。DMSO本身应是比较安全的物料，但是，在这道比较安全的工序中，历史上却发生几次严重的爆炸事故。DMSO蒸汽在与空气或氧、二氧化氮、硝酸盐等氧化剂存在下，都会形成爆炸混合物，在有明火条件下都能爆炸。在气体高速流动、固体碰撞、摩擦、静电等情况下，都能产生明火。所以，在精馏放空时、洗罐时、真空泄漏时、铁丝透堵时、有静电时；蒸干时、温度过高或局部过热时、设备剧冷剧热时都有可能发生爆炸。因此，如何保证精馏过程的安全，控制精馏的风险，显得尤为重要。本研究运用HAZOP方法，对DMSO废液精馏过程的控制对象进行了风险分析，作为分析节点辨识出在减压精馏过程中存在的危险及可能的原因，并提出了应采取的安全措施。

1　HAZOP分析方法概况

1.1HAZOP方法介绍

危险与可操作性研究(HAZOP)是由英国帝国化学公司(ICI)[4]在Flixborough事故后于20世纪70年代初期发展起来的一种方法[5]它源于故障模式与影响分析方法，适用于一般工业企业，尤其是化工企业。HAZOP分析是一种用于辨识工艺缺陷、工艺过程危险及操作性问题的定性分析方法，其以系统工程为基础，以关键词为引导，找出过程中工艺状态的偏差，然后再继续分析造成偏差的原因、后果及可以采取的对策[6]。

1.2HAZOP分析流程

HAZOP作为一种定性的安全评价方法，分析小组以引导词为引导，分析系统中工艺过程或操作中可能出现的偏差，进而有针对性的找出原因，分析后果，同时提出相应的预防安全措施[7]。

采用HAZOP进行风险分析就是确定范围，收集数据，并确定安全操作条件。以带控制点的工艺流程图(PID)和工艺流程图(PFD)为基本的资料数据，将流程分解为不同的管线与节点。具体流程：选择节点、解释工艺指标、建立偏差、分析偏差原因、采取改正措施、确定偏差后果。图1为HAZOP的分析流程示意图。

图1　HAZOP分析流程示意图

2　DMSO精馏的HAZOP分析

DMSO沸点较高，且废液中含有一定量的易燃、易爆物质，

采用减压精馏的方式处理DMSO废液。其步骤主要包括加料至蒸馏釜、加热升温、产生蒸汽、液体冷凝、采出至回收储罐、停车。本研究以精馏的整个过程为例，应用HAZOP方法对其进行危险辨识与分析。具体过程：将蒸馏釜内加入70%左右的DMSO废液，检查系统的气密性，保证体系无泄漏。开启真空控制系统及冷凝系统，打开釜内液体循环系统、加热系统，随着温度的升高，逐渐产生蒸汽沿精馏塔上升，伴随着自身的冷凝及回流，上升的蒸汽与冷凝、回流的液体，在精馏塔内进行传质传热过程，将符合要求的回收液采出至回收储罐内,当蒸馏釜液位降至20%左右时停车。图2为DMSO废液精馏工艺流程图。

图2　DMSO废液精馏工艺流程图

通过分析，该节点的关键参数主要包括：液位、温度、真空度等。通过与在工艺、设计、设备、控制仪表、操作岗位的从事精馏有着多年实践经验和丰富技术知识的专家讨论，对该节点的偏差识别、对节点的偏差的原因、后果、应采取的措施进行了分析。总结编制了DMSO精馏HAZOP分析表。由于精馏过程的工艺控制参数较多且复杂，表1列出部分偏差分析结果。

表1　DMSO精馏的部分HAZOP分析结果

通过表1可以看出，温度、液位、真空度偏差对装置运行具有很大的危险性，均容易导致较严重的事故，所以操作人员对这些偏差应引起特别重视。从设备上考虑，需增加监测和保护装置，比如安装可燃气体在线监测装置、真空压力远传装置、防爆片、选用防爆电气设备、法兰间跨静电连接、设备接地等；从控制上考虑，尽可能实现自动化生产，增加安全控制联锁、超温/超压声光报警装置等。同时，对出现事故时操作人员应采取的防范措施进行培训与演练，来确保装置的安全运行。

3　结　语

在DMSO精馏过程中，控制温度与液位条件是安全操作的重要因素。HAZOP分析表对DMSO精馏过程中可能出现的事故做了较为详细的分析、总结与归纳，并提出了相应的保护措施，为预防和减少类似事故的发生奠定了基础。

HAZOP分析能系统全面的检查步骤，分析出装置或系统内及生产过程中存在的主要危险、危害因素，并提出有针对性的防护措施，为化工精馏过程的本质化安全提供了保障。

[1]罗莉.HAZOP在石油化工设计中的应用[J].石油化工设计，2006,23(4):18.

[2]仪志宏，任诚，胡镇华. 二甲基亚砜的生产技术及市场应用[J]. 精细化工中间体，2003，33(3)：11-13.

[3]张培杰. 二甲基亚砜的开发与应用[J]. 山西化工，2003，23(3)：36-37.

[4]Kletz TA. Hazop and Hazan：Identifying and Assessing Process Industry Hazards[A].3rd edn,Institution of Chemical Engineers:Rugby,1992.

[5]Kletz TA. Learning from Accidents in Industry[C].Butterworths:London,1988.

[6]张亦林.HAZOP装置中的应用[J].石油化工自动化，2012，48(5):33.

[7]McMurray T A，Byrne J A，Dunlop P S M，et al．Intrinsic knetics of photocatalytic oxidation of formic and oxalic acid on immobilised TiO2films[J]．Applied Catalysis A，2004，262(1):105-110．

Application of HAZOP Method in The DMSO Distillation

WANGShu-cun,WANGXiu-mei,XURong

(Institute of Chemical Materials, CAEP, Sichuan Mianyang 621900, China)

The distillation of dimethyl sulfoxide waste belongs to high risk of chemical process, if opening the event of equipment failure or operation error, it will be a fire or explosion accidents. Hazard and operability study (HAZOP) is a system analysis method of the device safety and operability. Through analyzing the possibility of various deviation from the design process, the potential risk factors in process unit can be found by HAZOP, and the corresponding safety measures could be taken, so as to improve the safety of the process. The HAZOP analysis method was used to analyze and discuss the dimethyl sulfoxide distillation process, the corresponding safety measures were obtaihed to reduce or control risk and improve the essence safety of DMSO distillation process.

HAZOP；distillation；safety measures

王述存(1986-)，男，本科，主要从事含能材料结晶制备及废液回收利用。

徐容(1971-)，女，副研究员，主要从事含能材料的合成结晶及性能研究。

TQ064

A

1001-9677(2016)05-0024-03