2026年安全工程师案例分析要点化工厂安全评价试题及答案

2026年安全工程师案例分析要点化工厂安全评价试题及答案【案例背景】华东沿海某精细化工园区新建一套年产8万吨甲基丙烯酸甲酯（MMA）装置，采用异丁烯两步氧化法。装置区占地3.2公顷，东距园区公共管廊45m，西距110kV变电站80m，南临园区道路（宽18m，昼夜车流量约1200辆，其中危化品车辆占18%），北靠内河码头（常年水位2.8m，最大船型2000t级）。原料异丁烯由管道输送，双氧水（50%）槽车夜间卸料，甲醇、硫酸、液碱由汽车运输。装置内设置两座2000m³异丁烯球罐、一座1500m³甲醇储罐、一座1000m³硫酸储罐、一座500m³双氧水储罐及配套装卸栈台。工艺单元包括氧化反应、吸收精馏、酯化、脱轻、脱重、废酸浓缩、尾气催化燃烧、罐组及泵房。项目所在地区年主导风向为ESE，年均风速3.4m/s，年雷暴日32d，抗震设防烈度7度（0.15g），土壤电阻率120Ω·m。企业现有员工218人，四班三运转，年运行8000h。园区建有专职消防站（3km，5min可达），配备2门移动式泡沫炮、1台12t干粉联用车、1台18t水罐车；企业自建气防站，正压式空气呼吸器20套，便携式四合一气体检测仪12台，应急物资库120m²。2025年10月装置完成中交，计划2026年3月投料试车。【试题一】1.依据《危险化学品生产装置和储存设施外部安全防护距离确定方法》（GB/T37243-2019），采用事故后果法计算异丁烯球罐BLEVE火球热辐射对园区道路的热辐射强度，并判断该道路是否满足人员临时避难的安全要求。已知：球罐充装系数0.85，储存温度25℃，液体密度560kg/m³，燃烧热46MJ/kg，火球持续时间为15s，道路中心线距球罐外壁55m，人体耐受热通量阈值5kW/m²。【答案与解析】（1）计算火球质量球罐几何容积2000m³，充装系数0.85，液体密度560kg/m³，则火球质量m=2000×0.85×560=952000kg（2）计算火球半径R=2.665×m^0.327=2.665×952000^0.327=109.4m（3）计算火球表面热辐射通量q₀=(σ·T⁴·F)/(4πR²)式中σ=5.67×10⁻¹¹MW/(m²·K⁴)，T取火球平均温度1300K，F为火球表面积4πR²，简化后q₀=0.35×ΔH_c×m/(t·4πR²)=0.35×46×952000/(15×4π×109.4²)=216kW/m²（4）计算距离55m处的热辐射强度q=q₀·(R/(R+x))²=216×(109.4/(109.4+55))²=216×0.444=9.6kW/m²（5）判断9.6kW/m²>5kW/m²，道路中心线处热辐射强度超过人体耐受阈值，不满足临时避难要求。需将道路中心线外移或增设隔热屏障，使热辐射降至5kW/m²以下。经反算，最小安全距离x_min=R×(√(q₀/q_limit)–1)=109.4×(√(216/5)–1)=109.4×5.57=610m现实不可行，故应在球罐与道路之间设置高度不低于8m的抗爆隔热墙，并限制危化品车辆通行时段，确保人员不暴露。【试题二】2.采用保护层频率量化方法（LOPA）评估氧化反应器超压爆破场景。已知：初始事件：冷却水循环泵故障停泵，频率f₁=1×10⁻¹/a；独立保护层：(1)冷却水低流量报警+人工干预，PFD=1×10⁻¹；(2)反应器温度高联锁切断双氧水进料，PFD=5×10⁻²；(3)爆破片+安全阀组合，PFD=1×10⁻²；后果：反应器爆破，碎片抛射，死亡半径80m内平均15人，致死概率100%。求：该场景剩余风险频率，是否满足企业风险容忍标准1×10⁻⁵/a（死亡）。【答案与解析】剩余风险频率f_residual=f₁×PFD₁×PFD₂×PFD₃=1×10⁻¹×1×10⁻¹×5×10⁻²×1×10⁻²=5×10⁻⁶/a死亡风险R=f_residual×N=5×10⁻⁶×15=7.5×10⁻⁵死亡/a企业容忍标准1×10⁻⁵死亡/a，7.5×10⁻⁵>1×10⁻⁵，不满足。需增设额外保护层，如：冗余温度联锁（PFD=5×10⁻²），则新f_residual=5×10⁻⁶×5×10⁻²=2.5×10⁻⁷/a，R=3.75×10⁻⁶死亡/a，低于容忍标准，可接受。【试题三】3.依据《化工企业工艺安全管理实施导则》（AQ/T3034-2020），列出本项目应重点开展的14项工艺危害分析（PHA）要素，并针对“装置布置”要素提出3条具体整改建议。【答案与解析】14项PHA要素：1.工艺危害识别方法选择；2.物料危害信息；3.工艺设计基础；4.设备设计基础；5.装置布置；6.工艺控制；7.物料隔离；8.泄放与火炬系统；9.火灾与气体检测；10.应急停车；11.人员因素；12.变更管理；13.操作规程；14.应急响应。针对“装置布置”整改建议：（1）异丁烯球罐与双氧水储罐间距现22m，不足《石油化工企业设计防火标准》（GB50160-2008）表6.2.8要求的0.6D（24m），应将双氧水罐南移3m，并设置防液体扩散围堰加高至1.2m，确保泄漏物料不接触。（2）甲醇泵房与氧化反应器框架间距15m，小于《建规》3.4.1条甲类装置与泵房25m要求，需将泵房迁至装置区外独立布置，并采用敞开式结构，屋顶轻质泄爆，地面不发火花。（3）控制室面向装置侧外墙现为普通彩钢夹芯板，耐火极限0.5h，不足《石油化工控制室设计规范》（SH/T3006-2012）要求的2h防爆墙，应改为钢筋混凝土抗爆墙（厚250mm，配筋双层双向Φ16@150），门窗采用抗爆阀+泄爆窗组合，确保外部爆炸超压峰值200kPa下结构完整。【试题四】4.采用DNVPHAST8.11对硫酸储罐（98%）全口径断裂泄漏进行扩散模拟。储罐直径10m，高12m，液位9m，环境温度25℃，风速3.4m/s，大气稳定度D，地面粗糙度0.2m。求：（1）硫酸液池最大扩展半径；（2）下风向600m处硫酸蒸气浓度是否超过IDLH（30mg/m³）；（3）若设置围堰（面积400m²），重新计算下风向600m处浓度。【答案与解析】（1）液池半径泄漏量按全口径断裂10min流尽，孔径取DN200，流量系数0.62，液位高度9m，则Q=0.62×(π×0.1²)×√(2×9.81×9)=0.62×0.0314×13.3=0.26m³/s10min总泄漏量=0.26×600=156m³硫酸密度1840kg/m³，质量287t，液池深度按5cm计，则最大半径R_max=√(V/(π·h))=√(156/(π×0.05))=31.5m（2）无围堰时下风向600m浓度采用PHAST重气模型，蒸发率约0.28kg/s，600m处地面轴线浓度C=0.28/(3.4×2.5×√(2π)×0.08)=0.28/1.92=0.146kg/m³=146mg/m³146mg/m³>30mg/m³，超标。（3）设围堰400m²，液池面积受限，蒸发率降至0.04kg/s，600m处浓度C=0.04/1.92=0.021kg/m³=21mg/m³<30mg/m³，满足IDLH要求。结论：必须设置围堰，且围堰有效容积≥160m³，确保100%截留。【试题五】5.依据《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》（原国家安监总局40号令），辨识本项目重大危险源并分级。给出计算过程及结果。【答案与解析】（1）单元划分按生产装置、罐区分别计算。（2）重大危险源辨识异丁烯球罐：储量952t，临界量10t，952/10=95.2>1；甲醇储罐：储量1200t，临界量500t，1200/500=2.4>1；双氧水储罐：储量650t（50%），折算纯双氧水325t，临界量200t，325/200=1.625>1；硫酸储罐：储量1840t，临界量1000t，1840/1000=1.84>1。（3）分级计算采用R值法：R=α(β₁q₁/Q₁+β₂q₂/Q₂+…)异丁烯：α=1.5，β=2，q/Q=95.2；甲醇：α=1，β=2，q/Q=2.4；双氧水：α=1，β=2，q/Q=1.625；硫酸：α=1，β=1，q/Q=1.84；R=1.5×2×95.2+1×2×2.4+1×2×1.625+1×1×1.84=285.6+4.8+3.25+1.84=295.49R>100，构成一级重大危险源。结论：整个罐组为一级重大危险源，需接入国家重大危险源在线监测预警系统，配备紧急切断阀（SISSIL2），每3年进行1次HAZOP+SIL验证。【试题六】6.试车方案中计划采用氮气对异丁烯系统进行置换，要求系统内氧含量≤0.5%。已知：系统总容积2800m³（含管道、换热器、机泵），初始氧含量21%，氮气纯度99.9%，置换压力0.2MPa（表压），温度25℃，每次充压至0.2MPa后泄压至0.05MPa，求：（1）每次置换氧含量下降倍数；（2）至少需几次置换方可达到≤0.5%；（3）若采用连续吹扫，氮气流量2000Nm³/h，需多少小时。【答案与解析】（1）每次下降倍数充压后氧分压=0.21×(0.3/0.1)=0.63atm泄压后剩余氧摩尔数与初始摩尔数之比=0.15/0.3=0.5故氧含量每次下降0.5倍。（2）置换次数初始21%，一次后10.5%，二次5.25%，三次2.625%，四次1.3125%，五次0.656%，六次0.328%<0.5%，需6次。（3）连续吹扫按理想置换模型C=C₀e^(–Q·t/V)0.5=21000×e^(–2000·t/2800)ln(0.5/21000)=–2000t/2800t=–ln(0.0000238)×2800/2000=10.64×1.4=14.9h取15h。结论：间歇置换需6个循环，耗时约3h；连续吹扫需15h，但操作简便，推荐采用连续方式，并在系统末端设置在线氧分析仪（激光TDLAS），实时确认≤0.5%。【试题七】7.依据《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》（GB/T50493-2019），设计异丁烯泄漏检测报警系统。给出探测器选型、数量、布置图坐标、报警设定值及联锁逻辑。【答案与解析】（1）探测器选型异丁烯爆炸下限1.9%（v/v），分子量56，重于空气，选用催化燃烧+红外双技术固定式探测器，型号GT-IR-C4H8，量程0–100%LEL，4–20mA输出，SIL2认证，防爆ExdIICT6，IP66。（2）布置数量按半径7.5m覆盖，装置区面积3200m²，需3200/(π×7.5²)≈18台；罐区2台/罐，共4台；泵房2台；装卸栈台4台；总计28台。（3）坐标示例（装置区西南角为原点0,0）R-101反应器底泵(15,20)，R-102回流罐(25,35)，T-201精馏塔顶(40,50)，T-202再沸器(55,45)，P-301异丁烯泵(70,30)，P-302甲醇泵(75,25)，V-401球罐A(90,60)，V-402球罐B(110,60)。（4）报警设定一级25%LEL（4750ppm），二级50%LEL（9500ppm），三级75%LEL联锁切断球罐出口SIS电磁阀。（5）联锁逻辑任意两台探测器≥50%LEL→声光报警+开启事故风机+关闭输送泵；任意一台≥75%LEL→触发SIS，切断球罐出口阀XV-101/102，启动泡沫灭火系统，延时30s关闭码头装卸臂紧急切断阀XV-201。系统配置冗余PLC+SIL3安全继电器，通信采用ModbusRTU+光纤环网，响应时间<1s。【试题八】8.建立双氧水储罐泄漏个人风险与社会风险曲线。已知：储罐全口径断裂频率5×10⁻⁵/a，泄漏量500t，液池蒸发率0.15kg/s，毒性终点浓度30ppm（约42mg/m³），死亡概率Probit方程Pr=–8.5+0.74ln(C²·t)，暴露时间30min。采用ALOHA计算死亡距离，并绘制F-N曲线，判断是否在可接受区。【答案与解析】（1）死亡浓度计算C²·t=30min×(C/42)²×60=1800×(C/42)²令Pr=5（50%死亡），则–8.5+0.74ln(1800×(C/42)²)=5ln(1800×(C/42)²)=18.24C=42×e^(9.12)/√1800=42×9138/42.4≈9050mg/m³对应体积浓度约6400ppm，远超30ppm，故采用30ppm作为毒性影响边界。（2）死亡距离ALOHA重气扩散，600m处浓度42mg/m³，死亡概率0%；400m处56mg/m³，Pr=–8.5+0.74ln(56²×1800)=–8.5+0.74×15.6=3.05，对应死亡概率约90%；200m内浓度>200mg/m³，死亡概率≈100%。（3）个人风险采用软件计算，200m内个人风险5×10⁻⁵/a，400m处1.5×10⁻⁵/a，600m处5×10⁻⁶/a。（4）社会风险F-N曲线：死亡1人频率5×10⁻⁵/a，死亡10人频率1×10⁻⁵/a，死亡50人频率2×10⁻⁶/a。与GB36894-2018附录E可接受区比较，10人段略高于上限线，需将储罐储量减半或增设水幕喷淋，使10人频率降至5×10⁻⁶/a以下，方可落入可接受区。【试题九】9.编制MMA装置投料试车前的安全checklist，共30项，涵盖人员、设备、系统、管理四维度，每项给出判定标准。【答案与解析】1.人员维度1.1所有操作人员完成72h仿真培训，考核≥90分，记录存档；1.2班长以上人员通过HAZOP主席培训，持证率100%；1.3新员工三级安全教育学时≥24h，试卷保存3年；1.4应急演练记录：火灾、泄漏、人员急救各1次，评估改进关闭率100%；1.5特殊工种（电工、焊工、起重）证件在有效期内，网上可查；1.6空气呼吸器佩戴考核，佩戴时间≤30s，气密合格；1.7岗位应急处置卡人手一份，现场抽查背诵正确率100%；1.8劳动防护用品穿戴符合GB39800.1-2020，现场违章0起；1.9夜班人员疲劳管理，连续夜班≤6天，交接班记录签字；1.10承包商人员纳入统一管理，入厂教育率100%，违章记分清零。2.设备维度2.1压力容器取证率100，资料齐全，且在有效期；2.2安全阀校验铅封完好，校验报告与现场标签一致；2.3爆破片更换记录齐全，安装方向箭头与流向一致；2.4工艺管道焊口射线检测比例≥10%，Ⅲ级以下焊口返修关闭；2.5机泵对中数据在允许值内，径向偏差≤0.05mm；2.6反应器搅拌器空载运行4h，轴承温升<40℃，振动<2.8mm/s；2.7储罐防雷接地电阻≤10Ω，引下线无锈蚀断裂；2.8双氧水储罐材质316L，内壁电抛光Ra≤0.4μm，钝化膜蓝点试验合格；2.9装卸臂紧急切断阀响应时间<1s，远程关断测试3次成功；2.10消防泵自动启动测试，5min内管网压力≥0.8MPa，稳压正常。3.系统维度3.1DCS与SIS系统完成联合调试，模拟量误差<0.2%，SOE记录毫秒级；3.2可燃气体报警系统自检无故障，备用电源切换<0.5s；3.3尾气催化燃烧系统温度高联锁，实测动作值与设定值偏差<2%；3.4冷却水备用泵自启动，流量压力恢复时间<30s；3.5氮气置换氧含量≤0.5%，连续监测曲线打印签字；3.6双电源切换柜ATS切换时间<3s，柴油发电机带载测试30min无异常；3.7应急广播覆盖装置区，声级≥85dB，语音清晰；3.8消防水炮旋转角度360°，仰角≥60°，射程≥60m，实测达标；3.9废水收集池液位联锁泵启停，液位误差<2cm；3.10门禁系统与气体报警联动，报警时自动打开疏散通道。4.管理维度4.1试车方案经总经理签发，变更记录完整；4.2工艺卡片上限、下限、正常值三栏张贴控制室，版本号最新；4.3能量隔离清单（LOTO）与现场锁具编号一一对应，照片存档；4.4投料前PSSR（启动前安全检查）关闭项0项，签字版归档；4.524h领导带班表排定，值班电话公示，夜间抽查2次在岗；4.6医疗救护协议与园区医院签订，救护车10min内到场；4.7环保设施与主体装置同步投运，在线监测数据联网正常；4.8原材料质量证书齐全，异丁烯水值≤50ppm，双氧水稳定度≥98%；4.9试车期间危险作业票升级管理，动火、受限空间作业票由副总审批；4.10事故信息报送流程演练，5min内完成电话、短信、平台三重上报。【试题十】10.投料第3日，氧化反应器R-101床层温度突然由280℃升至340℃，DCS触发高温联锁切断双氧水进料，但温度仍继续上涨。现场人员报告反应器顶部安全阀起跳，大量黄棕色气体喷出，下风向50m巡检人员出现咳嗽、胸闷。请给出应急处置步骤（按时间轴），并分析根本原因，提出后续技术与管理措施。【答案与解析】时间