合成氨安全考试题及答案

合成氨安全考试题及答案一、判断题（共15题，每题1分，总计15分。请在题后括号内正确打“√”，错误打“×”）1.合成氨生产过程涉及的半水煤气、变换气、精炼气、液氨等介质均具有燃爆危险性，其中常温常压下氨的爆炸极限为15.7%~27.4%（体积分数）。（）2.以天然气为原料的合成氨装置一段转化炉操作温度通常控制在750℃~850℃区间，操作压力为1.5MPa~4.0MPa，炉管长期超温运行会导致材质珠光体球化、蠕变开裂，引发介质泄漏着火事故。（）3.根据《合成氨生产企业安全风险隐患排查治理导则》要求，液氨储罐设置的安全阀整定压力可根据生产需要适当调高，最高不得超过储罐设计压力的1.1倍。（）4.合成氨变换工序的核心作用是通过催化剂作用，将原料气中的一氧化碳与水蒸气反应转化为二氧化碳和氢气，同时脱除原料气中全部的二氧化碳杂质。（）5.液氨泄漏现场处置时，可使用直流水直接冲击泄漏的液氨，快速稀释泄漏区域的氨气浓度，缩短处置时间。（）6.进入合成氨装置爆炸危险区域作业前，经检测可燃气体浓度低于爆炸下限的25%时，方可满足动火作业的基本安全要求。（）7.醇烷化净化工艺属于重点监管的危险化工工艺，反应过程为强放热反应，若反应温度失控、压力骤升，易引发设备超压爆炸、催化剂烧毁事故。（）8.常温压力储存的液氨储罐组，防火堤有效容积不应小于组内最大单台储罐的全部容积。（）9.氨合成系统高压部位发生氢气泄漏时，由于氢气点火能量极低（仅0.019mJ），泄漏后高速摩擦产生的静电即可引发着火爆炸。（）10.合成氨装置停车检修时，可采用加水封的方式替代盲板，实现工艺系统与检修部位的可靠隔离。（）11.半水煤气气柜设置的氧含量在线监测报警装置，报警值应设定为氧体积分数0.5%，超过报警值时应立即切断向后续系统的送气，将不合格煤气导入火炬放空。（）12.液氨汽化时会吸收大量环境热量，若人体直接接触泄漏的液氨，会造成接触部位冻伤，同时挥发的氨气会刺激呼吸道、眼结膜，造成化学灼伤。（）13.合成氨造气工序使用的煤气发生炉，生产过程中若出现夹套锅炉缺水，可立即向夹套内注入新鲜给水快速降温，防止夹套烧穿。（）14.氨合成催化剂升温还原过程中，应严格控制出水速率，若出水速率过快，易导致催化剂颗粒粉化，降低催化剂活性、增大系统阻力。（）15.液氨罐区的有毒气体检测报警器应安装在距离地面0.3m~0.6m高度处，因为氨气密度大于空气，易在低洼处积聚。（）二、单项选择题（共20题，每题1.5分，总计30分。每题只有1个正确答案，请将正确答案序号填在题后括号内）1.合成氨生产涉及的多类工艺属于重点监管危险化工工艺，下列工艺中不属于合成氨生产重点监管危险化工工艺的是（）。A.天然气转化工艺B.一氧化碳变换工艺C.液氨精馏工艺D.氨合成工艺2.根据《工作场所有害因素职业接触限值第1部分：化学有害因素》（GBZ2.1-2019），氨的时间加权平均容许浓度（PC-TWA）、短时间接触容许浓度（PC-STEL）分别为（）。A.20mg/m³，30mg/m³B.25mg/m³，35mg/m³C.30mg/m³，40mg/m³D.15mg/m³，25mg/m³3.国内合成氨生产主流采用中压法氨合成工艺，其操作压力范围通常为（）。A.5MPa~10MPaB.15MPa~32MPaC.40MPa~60MPaD.70MPa~100MPa4.常温压力储存液氨的储罐，设计温度通常为（），以满足极端环境温度下的安全储存要求。A.-10℃~40℃B.-20℃~50℃C.0℃~60℃D.-30℃~40℃5.根据《危险化学品企业特殊作业安全规范》（GB30871-2022），在运行状态下的液氨储罐本体上开展的带压不置换动火作业，应按（）动火作业管理。A.二级B.一级C.特级D.三级6.液氨发生大量泄漏时，现场疏散撤离的正确方向是（）。A.下风向B.上风向或侧上风向C.地势低洼处D.泄漏点侧下风向7.根据合成氨生产安全管控要求，半水煤气中氧体积分数超过（）时，必须立即切断向后续系统的送气，启动应急处置程序。A.0.2%B.0.5%C.1.0%D.1.5%8.根据《固定式压力容器安全技术监察规程》（TSG21-2016），合成氨装置上使用的安全阀，定期校验周期最长不超过（）。A.6个月B.1年C.2年D.3年9.氨合成催化剂升温还原过程中，若出水速率过快，会导致催化剂出现（），严重影响催化剂使用寿命。A.粉化失活B.烧结失活C.硫中毒失活D.积碳失活10.常温压力储存液氨的储罐，最大允许充装系数（单位容积充装质量）为（），严禁超量充装。A.0.85t/m³B.0.9t/m³C.0.53t/m³D.0.75t/m³11.进入液氨大量泄漏的高浓度警戒区域开展处置作业时，必须配备的呼吸防护装备是（）。A.氨型过滤式防毒面具B.防尘口罩C.正压式空气呼吸器D.活性炭口罩12.合成氨变换工序的低变催化剂对毒物敏感，原料气中（）含量超标会导致低变催化剂永久性中毒失活。A.二氧化碳B.氮气C.硫化氢D.氢气13.氨合成塔长期在高压高温状态下运行，钢材易发生（），导致材质强度下降、开裂，引发设备泄漏事故。A.氢腐蚀B.氧化腐蚀C.电化学腐蚀D.大气腐蚀14.合成氨装置开停车过程中，应严格控制升压速率，高压系统的升压速率不应超过（），防止因热应力、压应力过大损坏设备密封和本体。A.0.2MPa/10minB.0.5MPa/10minC.1.0MPa/10minD.2.0MPa/10min15.液氨罐区设置的应急喷淋洗眼设施，服务半径不应大于（），确保泄漏情况下人员可快速到达进行冲洗。A.5mB.10mC.15mD.30m16.合成氨装置区使用的便携式氨气体检测报警仪，低报警值应设定为不大于（），满足职业接触限值管控要求。A.20mg/m³B.40mg/m³C.100mg/m³D.200mg/m³17.合成氨废热锅炉属于特种设备，运行过程中应严格控制锅炉液位，若出现满水事故，会导致（）。A.锅炉超压爆炸B.蒸汽带水进入后续管道，引发管道水击C.锅炉干锅D.炉管烧穿18.进入合成氨装置受限空间作业时，空间内的氧含量应控制在（）区间，方可满足作业安全要求。A.18%~21%B.19.5%~23.5%C.20%~25%D.17%~20%19.根据《石油化工企业设计防火标准》（GB50160-2008，2018年版），液氨的火灾危险性分类为（）类。A.甲B.乙C.丙D.丁20.合成氨装置开展盲板抽堵作业时，作业点（）范围内不得动火，作业人员应穿防静电工作服、工作鞋，使用防爆工具。A.10mB.15mC.30mD.50m三、多项选择题（共10题，每题2分，总计20分。每题有2个及以上正确答案，多选、少选、错选均不得分，请将正确答案序号填在题后括号内）1.合成氨生产过程中存在的主要危险有害因素包括（）。A.火灾爆炸B.中毒窒息C.灼烫（含冻伤、化学灼伤）D.高处坠落E.机械伤害2.下列关于液氨危险特性的描述，正确的有（）。A.液氨易挥发，泄漏后氨气密度小于空气，会第一时间快速向高处扩散，不会在低洼处积聚B.液氨具有强刺激性和腐蚀性，接触人体皮肤、黏膜会造成化学灼伤C.氨气与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高温热源会引发燃烧爆炸D.液氨汽化时会吸收大量热量，人体直接接触会造成冻伤E.氨气可与氟、氯等强氧化剂发生剧烈反应，引发燃爆事故3.根据《化工和危险化学品生产经营单位重大生产安全事故隐患判定标准（试行）》，下列合成氨企业存在的隐患中，属于重大事故隐患的有（）。A.半水煤气氧含量在线监测及联锁装置失效，无法实现超量报警切断B.液氨储罐安全阀、紧急切断阀缺失或长期失效未投用C.氨合成塔超温超压联锁系统被擅自摘除，未履行审批手续、未制定替代管控措施D.变换炉操作岗位未制定催化剂超温应急处置卡E.装置框架部分平台防护栏杆高度不足1.2m4.合成氨装置开车前应完成的确认条件包括（）。A.系统气密性试验、水压试验合格，无泄漏点B.安全联锁系统调试合格，所有联锁按要求投用C.系统内所有盲板抽堵作业完成，对照盲板清单逐一核对无误D.消防设施、应急防护器材、气防装备配备到位、完好可用E.氨合成催化剂已完成升温还原5.下列关于液氨罐区安全管理要求的说法，正确的有（）。A.罐区必须设置氨有毒气体检测报警器，严禁用可燃气体检测报警器替代B.罐区防火堤的雨水排出口正常生产时应处于常闭状态，降雨时打开排涝，降雨结束后及时关闭C.液氨储罐应设置就地和远传液位计，高液位报警值对应的容积不得超过储罐最大允许充装量D.罐区应设置事故应急收集池，用于收集事故状态下的消防废水、泄漏氨水，防止环境污染E.液氨储罐区可设置在厂区全年最小频率风向的下风侧6.合成氨氨合成工序的主要工艺风险包括（）。A.高温高压下氢气、氨泄漏引发燃爆、中毒事故B.反应热移除不及时导致催化剂层超温、设备超压爆炸C.高压氢气对设备材质产生氢腐蚀，导致设备开裂失效D.原料气中CO、CO2含量超标导致催化剂中毒，引发系统阻力上升、压力骤升E.液氨输送过程中产生静电引发火灾7.关于合成氨装置特殊作业管理，下列做法错误的有（）。A.检修时为方便操作，将合成塔压力降至0.2MPa后带压拆卸螺栓B.进入液氨储罐内部检修时，为方便作业仅佩戴氨型过滤式防毒面具C.动火作业前开展动火分析，检测时间距离动火开始时间为1hD.受限空间作业期间，安排专职监护人在空间外全程监护，每2h取样分析一次内部介质浓度E.高处作业时，将安全带系挂在牢固的管道支架上，高挂低用8.合成氨造气工序煤气发生炉的主要安全风险包括（）。A.煤气泄漏引发人员中毒、燃爆事故B.夹套锅炉缺水导致炉体烧穿、蒸汽爆炸C.炉内压力过高导致煤气倒窜入空气管道引发爆炸D.自动加煤机故障导致煤气泄漏、炉口喷火伤人E.炉渣排放时高温炉渣烫伤人员9.液氨充装作业过程中，下列安全要求正确的有（）。A.充装前对槽车进行检查，核对槽车资质、人员资质、紧急切断装置完好性，严禁超装B.充装过程中操作人员不得离开现场，密切监控槽车压力、液位变化C.充装作业现场设置可燃、有毒气体检测报警器，作业人员穿防静电工作服D.充装时使用金属万向管道充装系统，严禁使用软管充装液氨E.充装结束后，立即启动车辆驶离充装区，提高作业效率10.氨中毒的主要症状包括（）。A.流泪、咽痛、咳嗽、胸闷等呼吸道刺激症状B.皮肤接触部位出现红肿、水疱，甚至组织坏死C.高浓度吸入可导致反射性呼吸停止，危及生命D.眼部接触可导致结膜灼伤、角膜溃疡，严重时失明E.中毒后潜伏期长达24h，初期无明显症状四、简答题（共3题，每题7分，总计21分）1.简述合成氨生产中氨合成工序的主要安全风险及管控措施。2.简述液氨大量泄漏事故的现场处置要点。3.简述合成氨装置半水煤气氧含量超标的主要危害及应急处置要点。五、案例分析题（共1题，总计14分）某中型合成氨企业建有1套年产18万吨合成氨装置，配套设置3台1000m³常温压力式液氨储罐，设计压力1.6MPa，设计温度-20℃~50℃。2022年6月15日，操作人员开展1号储罐向2号储罐倒罐作业时，因中控室操作人员临时接到私人电话离开岗位，未监控储罐液位变化，导致2号储罐进液量超过最大允许充装量，罐内压力快速上升，罐顶安全阀起跳，约1.2t液氨泄漏挥发。事故造成现场2名巡检人员氨中毒，下风向400m范围内200余名村民临时疏散，直接经济损失360万元。事故调查发现：该罐区2号储罐的高液位报警、高高液位紧急切断联锁因3个月前仪表故障被擅自摘除，未落实任何管控措施；罐区设置的8台氨有毒气体检测报警器因线路故障全部断电，长达10天未维修；现场配备的4套正压式空气呼吸器中，有3套气瓶压力低于20MPa，无法满足使用要求；企业规定倒罐作业需双人在岗操作，但事发时仅1人在中控室，巡检人员脱岗在宿舍休息；安全阀起跳后18min才被操作人员发现，延误了最佳处置时机。请根据上述场景，回答以下问题：1.分析该起事故的直接原因与间接原因；2.列出该企业存在的主要安全管理问题；3.针对该类事故提出针对性的防范措施。参考答案一、判断题1.√2.√3.×解析：安全阀整定压力不得超过储罐设计压力，严禁为提升生产负荷随意调高整定压力，防止设备超压失效。4.×解析：变换工序仅完成CO与水蒸气反应生成CO2和H2的转化过程，不具备脱除CO2功能，CO2脱除由后续脱碳工序完成。5.×解析：液氨泄漏严禁使用直流水冲击，防止加速液氨挥发、造成液氨飞溅扩大影响范围，应使用雾状水或开花水流稀释吸收。6.×解析：爆炸危险区域动火作业需满足：爆炸下限≥4%的可燃气体浓度低于0.5%（体积分数），爆炸下限<4%的可燃气体浓度低于0.2%（体积分数），25%LEL的浓度要求远高于规范标准，不满足动火安全条件。7.√8.×解析：常温压力液氨储罐组防火堤有效容积不应小于最大单台储罐容积的50%，常压固定顶储罐防火堤有效容积才需满足不小于最大单罐全部容积的要求。9.√10.×解析：水封可靠性不足，易因压力波动失效，不能作为工艺系统的可靠隔离措施，必须采用加盲板的方式实现能量隔离。11.√12.√13.×解析：夹套锅炉严重缺水时严禁立即注水，防止高温炉壁遇冷水急剧冷却收缩，导致炉体开裂、蒸汽爆炸，应立即停炉自然降温，经检查确认无损坏后方可重新进水。14.√15.×解析：常温常压下氨气密度小于空气，有毒气体检测报警器应安装在释放源上方0.5m~2m处；刚泄漏的低温氨气虽会短期在低洼处积聚，但固定检测点需按介质常规密度特性设置。二、单项选择题1.C2.A3.B4.B5.C6.B7.B8.B9.A10.C11.C12.C13.A14.B15.C16.A17.B18.B19.B20.C三、多项选择题1.ABCDE2.BCDE解析：刚泄漏的低温氨气密度略大于空气，会短期在低洼处积聚，温度升高后逐步向上扩散，A选项“第一时间快速向高处扩散”的描述错误。3.ABC解析：未制定超温处置卡、防护栏杆高度不足属于一般事故隐患，未构成重大隐患判定条件。4.ABCD解析：氨合成催化剂升温还原是开车过程中的操作环节，不属于开车前需确认的前置条件。5.ABCD解析：液氨罐区属于乙类火灾危险区域，应设置在厂区全年最小频率风向的上风侧，减少可燃有毒气体向生产生活区扩散的风险。6.ABCD7.ABC解析：高压设备带压状态下严禁拆卸螺栓；进入液氨储罐内部受限空间作业必须佩戴正压式空气呼吸器，过滤式防毒面具无法在高浓度有毒环境下提供有效防护；动火分析需在动火前30min内完成，超过30min需重新分析。8.ABCDE9.ABCD解析：液氨充装结束后需静置10min以上，确认连接部位无泄漏、压力稳定后方可拆除充装连接装置、启动车辆，严禁充装完成后立即驶离。10.ABCD解析：氨为强刺激性有毒介质，中毒症状即时显现，不存在长达24h的潜伏期。四、简答题1.（1）主要安全风险：一是介质固有风险，系统内氢气爆炸极限为4%~75%、点火能量仅0.019mJ，泄漏后极易引发燃爆；氨属于II级有毒介质，泄漏易造成人员化学灼伤、中毒窒息。二是工艺操作风险，氨合成反应为15MPa~32MPa、400℃~500℃条件下的强放热反应，若反应热移除不及时，会导致催化剂层温度骤升、系统压力超标，引发设备超压爆炸；原料气中CO、CO2含量超过25ppm时会造成催化剂中毒、系统阻力上升，进一步加剧超压风险；高压环境下氢气会渗入钢材晶界产生氢腐蚀，导致材质强度下降、脆性开裂。三是设备本质风险，合成塔、高压管道、氨分离器等设备的密封面长期受高压高温作用易失效，引发高压介质喷射泄漏；安全阀、压力表、液位计等安全附件失效会导致超压事故无预警触发。四是作业过程风险，开停车阶段升降温、升压速率过快易造成设备热应力、压应力损坏，引发密封泄漏；检修阶段隔离不彻底、置换不合格易引发中毒、爆炸事故。（4分）（2）管控措施：一是工艺参数管控，严格控制催化剂层温度、系统压力、氢氮比、微量CO+CO2含量在工艺指标范围内，设置催化剂层超温、系统超压报警及紧急停车联锁，异常工况下自动切断新鲜气补给、打开事故放空阀；定期对高压设备开展壁厚检测、金相分析，监测氢腐蚀发展趋势。二是设备本质安全管控，高压系统密封元件选用符合高压临氢工况要求的材质，每次开停车前开展气密试验；安全阀、压力表、联锁系统按周期校验并100%投用，严禁随意摘除联锁，确需摘除的必须履行企业级审批手续，安排专人24h监控参数；现场全覆盖布置氢气可燃检测器、氨有毒检测器，报警信号接入中控室24h值守。三是作业行为管控，开停车严格执行专项方案，控制升温速率不超过40℃/h、升压速率不超过0.5MPa/10min；检修作业严格落实盲板隔离、置换分析要求，系统内氢含量低于0.5%、氨含量低于20mg/m³方可允许作业人员进入。四是应急能力管控，现场配备足够的正压式空气呼吸器、全封闭防化服、高压堵漏工具，每季度开展氨泄漏、超压爆炸场景的应急演练，提升岗位人员处置能力。（3分）2.一是警戒隔离管控，发现泄漏后立即启动应急预案，根据泄漏量划定警戒范围：小量泄漏初始隔离半径150m，大量泄漏初始隔离半径450m，下风向疏散距离白天800m、夜间2300m；警戒区内切断所有非防爆电源、火源，严禁无关人员进入，禁止使用易产生火花的铁质工具。二是人员防护要求，进入警戒区的处置人员必须佩戴正压式空气呼吸器，穿全封闭防静电防化服、防冻手套，始终站在上风向或侧上风向开展作业，严禁直接接触泄漏的液氨。三是泄漏源控制，在确保人员安全的前提下关闭泄漏点上下游阀门切断物料来源；若储罐本体出现泄漏，可通过紧急放空线将液氨导入备用储罐，降低泄漏点压力，严禁在高压状态下盲目封堵泄漏点，防止液氨喷射造成人员冻伤、中毒。四是泄漏物处置，使用雾状水、开花水流对扩散的氨气进行稀释吸收，可在消防水中加入稀醋酸提升中和吸收效率，严禁用直流水直接冲击液氨泄漏点；对低洼处积聚的冷氨气使用喷雾水驱散，防止人员误入中毒；防火堤内收集的泄漏氨水使用防爆泵转移至专用收集容器，经稀酸中和、检测达标后排放，严禁直接排入下水道、自然水体造成环境污染。五是医疗救护，将接触氨的人员立即转移至上风向空气新鲜处，保持呼吸道通畅；皮肤、眼睛接触液氨的，立即脱去污染衣物，用大量流动清水冲洗接触部位至少15min；吸入高浓度氨气的人员立即给予吸氧，出现呼吸停止症状时采用隔离式复苏装置开展人工呼吸，严禁无防护状态下口对口施救，所有接触人员均需送医观察治疗。（每点1.4分，共7分）3.（1）主要危害：半水煤气中含氢气、一氧化碳、甲烷等易燃易爆介质，氧含量超标（超过0.5%）时，一是会在转化炉、变换炉700℃以上的高温环境下发生剧烈氧化反应，短时间释放大量热量导致催化剂层温度骤升，烧坏催化剂，严重时会引发设备超压、管道爆炸；二是含氧半水煤气进入高压氨合成系统后，会与高浓度氢气混合形成爆炸性混合物，在400℃以上的反应温度下触发合成塔、高压管道化学爆炸；三是含氧煤气会加速设备、管道内壁氧化腐蚀，产生的氧化皮会堵塞催化剂孔隙、增大系统阻力，缩短设备和催化剂使用寿命。（3分）（2）处置要点：一是发现氧含量在线监测报警后，第一时间通知造气、转化、变换岗位操作人员，造气岗位立即逐台排查造气炉吹风阀、下行阀、烟囱阀的内漏、误动作情况，立即停止向后续系统输送不合格半水煤气，将煤气切换至火炬放空；二是转化、变换岗位立即切断原料气进口阀门，打开系统放空阀泄压，持续通入高压氮气置换系统内的不合格气体，密切监控催化剂层温度变化，若出现超温立即加大冷激气量、通入高压蒸汽降温，严禁超温状态下继续送气；三是若氧含量持续升高超过1%，立即按全厂紧急停车程序处置，全系统通入氮气置换，防止爆炸性混合物在系统内积聚；四是连续3次取样分析半水煤气氧含量稳定在0.5%以下，排查确认氧含量超标原因并彻底消除隐患后，方可逐步恢复系统送气，调整工艺参数至正常范围。（4分）五、案例分析题1.（1）直接原因：一是操作人员违章作业，倒罐作业过程中擅自离岗，未持续监控储罐液位变化，导致2号储罐充装量超过0.53t/m³的最大允许充装系数，罐内压力随温度升高快速上升超过安全阀整定压力，安全阀起跳引发液氨泄漏；二是储罐高液位报警及高高液位紧急切断联锁被擅自摘除，液位超高时未触发声光报警、未自动切断进液管路，导致液位持续上涨引发超压泄漏。（4分）（2）间接原因：一是企业安全管理制度不落实，倒罐作业属于高风险工艺操作，未执行双人在岗监护要求，巡检人员脱岗失职，作业过程无有效监控；二是安全设施维护管理缺位，罐区氨有毒气体检测报警器故障断电长达10天未修复，现场正压式空气呼吸器压力不足未定期检查，泄漏发生后无法及时预警、无可靠防护装备供处置人员使用；三是岗位人员应急能力不足，安全阀起跳后18min才被发现，错过了初期处置的最佳时机，导致泄漏量扩大、疏散范围增加；四是隐患排查治理流于形式，对联锁摘除、报警设施失效、应急装备损坏等长期存在的隐患未及时排查整改，为事故发生埋下隐患。（3分）2.该企业存在的主要安全管理问题：一是安全联锁管理严重违规，擅自摘除高液位保护联锁未履行分级审批手续