王述存,王秀梅,徐　容

(中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所，四川　綿陽(yáng)　621900)

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HAZOP分析方法在DMSO精餾中的應(yīng)用

王述存,王秀梅,徐容

(中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所，四川綿陽(yáng)621900)

二甲基亞砜廢液的精餾回收屬于較高風(fēng)險(xiǎn)的化工過(guò)程，一旦發(fā)生設(shè)備故障或操作失誤等，便會(huì)發(fā)生火災(zāi)或爆炸事故。危險(xiǎn)與可操作性研究(HAZOP)是一種對(duì)工藝過(guò)程的安全性及可操作性進(jìn)行系統(tǒng)分析的方法[1]。HAZOP通過(guò)對(duì)各種偏離設(shè)計(jì)工藝狀態(tài)的可能性分析，可以找到工藝過(guò)程中潛在的危險(xiǎn)因素，采取相應(yīng)的安全措施，從而提高過(guò)程的安全性。本文采用HAZOP分析方法對(duì)二甲基亞砜的精餾進(jìn)行了分析與討論，確定了相應(yīng)的安全措施，以減少、控制風(fēng)險(xiǎn)，提高DMSO精餾過(guò)程的本質(zhì)安全。

HAZOP；精餾；安全措施

二甲基亞砜(DMSO)為無(wú)色透明液體，已廣泛用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、石油、化工、有機(jī)合成、液晶、電子涂料和高分子材料等許多化工領(lǐng)域[2-3]。但DMSO廢液的精餾需采用較高溫度、減壓的技術(shù)條件，精餾出的DMSO易燃、易爆且有毒有害，極易發(fā)生火災(zāi)和爆炸事故。DMSO本身應(yīng)是比較安全的物料，但是，在這道比較安全的工序中，歷史上卻發(fā)生幾次嚴(yán)重的爆炸事故。DMSO蒸汽在與空氣或氧、二氧化氮、硝酸鹽等氧化劑存在下，都會(huì)形成爆炸混合物，在有明火條件下都能爆炸。在氣體高速流動(dòng)、固體碰撞、摩擦、靜電等情況下，都能產(chǎn)生明火。所以，在精餾放空時(shí)、洗罐時(shí)、真空泄漏時(shí)、鐵絲透堵時(shí)、有靜電時(shí)；蒸干時(shí)、溫度過(guò)高或局部過(guò)熱時(shí)、設(shè)備劇冷劇熱時(shí)都有可能發(fā)生爆炸。因此，如何保證精餾過(guò)程的安全，控制精餾的風(fēng)險(xiǎn)，顯得尤為重要。本研究運(yùn)用HAZOP方法，對(duì)DMSO廢液精餾過(guò)程的控制對(duì)象進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)分析，作為分析節(jié)點(diǎn)辨識(shí)出在減壓精餾過(guò)程中存在的危險(xiǎn)及可能的原因，并提出了應(yīng)采取的安全措施。

1　HAZOP分析方法概況

1.1HAZOP方法介紹

危險(xiǎn)與可操作性研究(HAZOP)是由英國(guó)帝國(guó)化學(xué)公司(ICI)[4]在Flixborough事故后于20世紀(jì)70年代初期發(fā)展起來(lái)的一種方法[5]它源于故障模式與影響分析方法，適用于一般工業(yè)企業(yè)，尤其是化工企業(yè)。HAZOP分析是一種用于辨識(shí)工藝缺陷、工藝過(guò)程危險(xiǎn)及操作性問(wèn)題的定性分析方法，其以系統(tǒng)工程為基礎(chǔ)，以關(guān)鍵詞為引導(dǎo)，找出過(guò)程中工藝狀態(tài)的偏差，然后再繼續(xù)分析造成偏差的原因、后果及可以采取的對(duì)策[6]。

1.2HAZOP分析流程

HAZOP作為一種定性的安全評(píng)價(jià)方法，分析小組以引導(dǎo)詞為引導(dǎo)，分析系統(tǒng)中工藝過(guò)程或操作中可能出現(xiàn)的偏差，進(jìn)而有針對(duì)性的找出原因，分析后果，同時(shí)提出相應(yīng)的預(yù)防安全措施[7]。

采用HAZOP進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析就是確定范圍，收集數(shù)據(jù)，并確定安全操作條件。以帶控制點(diǎn)的工藝流程圖(PID)和工藝流程圖(PFD)為基本的資料數(shù)據(jù)，將流程分解為不同的管線與節(jié)點(diǎn)。具體流程：選擇節(jié)點(diǎn)、解釋工藝指標(biāo)、建立偏差、分析偏差原因、采取改正措施、確定偏差后果。圖1為HAZOP的分析流程示意圖。

圖1　HAZOP分析流程示意圖

2　DMSO精餾的HAZOP分析

DMSO沸點(diǎn)較高，且廢液中含有一定量的易燃、易爆物質(zhì)，

采用減壓精餾的方式處理DMSO廢液。其步驟主要包括加料至蒸餾釜、加熱升溫、產(chǎn)生蒸汽、液體冷凝、采出至回收儲(chǔ)罐、停車。本研究以精餾的整個(gè)過(guò)程為例，應(yīng)用HAZOP方法對(duì)其進(jìn)行危險(xiǎn)辨識(shí)與分析。具體過(guò)程：將蒸餾釜內(nèi)加入70%左右的DMSO廢液，檢查系統(tǒng)的氣密性，保證體系無(wú)泄漏。開(kāi)啟真空控制系統(tǒng)及冷凝系統(tǒng)，打開(kāi)釜內(nèi)液體循環(huán)系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)，隨著溫度的升高，逐漸產(chǎn)生蒸汽沿精餾塔上升，伴隨著自身的冷凝及回流，上升的蒸汽與冷凝、回流的液體，在精餾塔內(nèi)進(jìn)行傳質(zhì)傳熱過(guò)程，將符合要求的回收液采出至回收儲(chǔ)罐內(nèi),當(dāng)蒸餾釜液位降至20%左右時(shí)停車。圖2為DMSO廢液精餾工藝流程圖。

圖2　DMSO廢液精餾工藝流程圖

通過(guò)分析，該節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵參數(shù)主要包括：液位、溫度、真空度等。通過(guò)與在工藝、設(shè)計(jì)、設(shè)備、控制儀表、操作崗位的從事精餾有著多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和豐富技術(shù)知識(shí)的專家討論，對(duì)該節(jié)點(diǎn)的偏差識(shí)別、對(duì)節(jié)點(diǎn)的偏差的原因、后果、應(yīng)采取的措施進(jìn)行了分析。總結(jié)編制了DMSO精餾HAZOP分析表。由于精餾過(guò)程的工藝控制參數(shù)較多且復(fù)雜，表1列出部分偏差分析結(jié)果。

表1　DMSO精餾的部分HAZOP分析結(jié)果

通過(guò)表1可以看出，溫度、液位、真空度偏差對(duì)裝置運(yùn)行具有很大的危險(xiǎn)性，均容易導(dǎo)致較嚴(yán)重的事故，所以操作人員對(duì)這些偏差應(yīng)引起特別重視。從設(shè)備上考慮，需增加監(jiān)測(cè)和保護(hù)裝置，比如安裝可燃?xì)怏w在線監(jiān)測(cè)裝置、真空壓力遠(yuǎn)傳裝置、防爆片、選用防爆電氣設(shè)備、法蘭間跨靜電連接、設(shè)備接地等；從控制上考慮，盡可能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，增加安全控制聯(lián)鎖、超溫/超壓聲光報(bào)警裝置等。同時(shí)，對(duì)出現(xiàn)事故時(shí)操作人員應(yīng)采取的防范措施進(jìn)行培訓(xùn)與演練，來(lái)確保裝置的安全運(yùn)行。

3　結(jié)　語(yǔ)

在DMSO精餾過(guò)程中，控制溫度與液位條件是安全操作的重要因素。HAZOP分析表對(duì)DMSO精餾過(guò)程中可能出現(xiàn)的事故做了較為詳細(xì)的分析、總結(jié)與歸納，并提出了相應(yīng)的保護(hù)措施，為預(yù)防和減少類似事故的發(fā)生奠定了基礎(chǔ)。

HAZOP分析能系統(tǒng)全面的檢查步驟，分析出裝置或系統(tǒng)內(nèi)及生產(chǎn)過(guò)程中存在的主要危險(xiǎn)、危害因素，并提出有針對(duì)性的防護(hù)措施，為化工精餾過(guò)程的本質(zhì)化安全提供了保障。

[1]羅莉.HAZOP在石油化工設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].石油化工設(shè)計(jì)，2006,23(4):18.

[2]儀志宏，任誠(chéng)，胡鎮(zhèn)華. 二甲基亞砜的生產(chǎn)技術(shù)及市場(chǎng)應(yīng)用[J]. 精細(xì)化工中間體，2003，33(3)：11-13.

[3]張培杰. 二甲基亞砜的開(kāi)發(fā)與應(yīng)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]張亦林.HAZOP裝置中的應(yīng)用[J].石油化工自動(dòng)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，主要從事含能材料結(jié)晶制備及廢液回收利用。

徐容(1971-)，女，副研究員，主要從事含能材料的合成結(jié)晶及性能研究。

TQ064

A

1001-9677(2016)05-0024-03