2024年中級注安師《化工安全》高頻易錯案例題及答案一、危險化學品重大危險源辨識與分級【案例1】背景：某沿?；@區(qū)新建一套年產(chǎn)30萬噸環(huán)氧丙烷（PO）裝置，采用HPPO工藝，以丙烯、雙氧水、甲醇為原料，反應器操作壓力2.8MPa、溫度80℃。廠區(qū)布置見圖1（略），裝置區(qū)東側(cè)120m處為甲醇罐組（2×5000m3固定頂罐，充裝系數(shù)0.85，密度0.792t/m3），西側(cè)200m處為雙氧水罐組（2×3000m3，50%濃度，密度1.13t/m3），中間由6m寬廠區(qū)道路隔開。企業(yè)委托評價機構(gòu)進行重大危險源辨識。問題：1.計算甲醇罐組、雙氧水罐組各自的最大儲存量（t），并給出計算過程。2.依據(jù)GB18218—2018，判斷上述兩個罐組是否構(gòu)成重大危險源；若構(gòu)成，分別給出分級結(jié)果（一般/較大/重大/特別重大）。3.指出企業(yè)在重大危險源安全評估報告中必須包含的5項核心內(nèi)容。4.若企業(yè)擬將雙氧水濃度由50%提升至70%，其他條件不變，重新計算并說明對重大危險源分級的具體影響。答案：1.甲醇：5000m3×0.85×0.792t/m3×2=6732t；雙氧水（折純）：3000m3×0.85×1.13t/m3×0.5×2=2875.5t。2.甲醇臨界量500t，2875.5t＞500t，構(gòu)成重大危險源，R=6732/500=13.46，屬“重大”；雙氧水（50%）臨界量200t（折純），2875.5t＞200t，R=2875.5/200=14.38，屬“重大”。3.依據(jù)《危險化學品重大危險源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》第12條：①辨識過程及結(jié)果；②分級結(jié)果及R值計算；③個人風險與社會風險計算圖；④安全管理制度及措施；⑤事故應急預案及演練記錄。4.70%雙氧水密度1.20t/m3，折純量：3000×0.85×1.20×0.7×2=4284t，R=4284/200=21.42，仍屬“重大”，但R值增大，需重新評估個人風險等值線是否外擴至廠區(qū)外人員密集場所，若外擴則需提高防護等級。二、工藝過程HAZOP分析與SIL定級【案例2】背景：某廠硝化裝置苯硝化工序的DCS控制回路見圖2（略），硝酸進料閥FV101為氣動調(diào)節(jié)閥，故障開（FO），設有電磁閥ESD101，由SIS系統(tǒng)驅(qū)動。HAZOP節(jié)點為“硝酸進料管線”，引導詞“無流量”。問題：1.列出“無流量”可能導致的3種偏差原因及對應后果。2.若后果為“反應器溫度升高，潛在5級火災爆炸”，現(xiàn)有保護措施僅DCS低流量報警，請用LOPA法計算所需SIL等級（已知：初始事件頻率1×10?1/a，DCS報警PFD=1×10?1，人員響應失效概率0.1，點火概率0.5，人員暴露概率0.7，傷亡概率0.8）。3.給出SIL2等級下對ESD101電磁閥的最低要求（含冗余、診斷、檢驗測試間隔）。4.指出在SIL驗證報告中必須實測的閥門行程時間指標及其合格判據(jù)。答案：1.原因：①FV101閥芯卡澀全關(guān)；②上游硝酸儲罐液位低導致泵抽空；③ESD101誤動作全關(guān)。后果：①反應器苯配比升高，攪拌熱無法移出，超溫超壓；②局部過熱引發(fā)副反應，生成苦味酸；③溫度達到自燃點，引發(fā)爆炸。2.LOPA：初始事件頻率1×10?1/a→DCS報警PFD1×10?1→剩余頻率1×10?2/a→人員響應失效1×10?3/a→點火0.5→暴露0.7→傷亡0.8，最終風險1×10?3×0.5×0.7×0.8=2.8×10??/a；目標風險1×10??/a，需削減約28倍，對應RRF=2.8×10??/1×10??=28，SIL1最大RRF=10不足，需SIL2（RRF100≥28）。3.SIL2要求：電磁閥需冗余1oo2，閥位回訊雙通道，診斷覆蓋率≥90%，檢驗測試間隔≤24個月，PFDavg≤1×10?2。4.實測全行程關(guān)閉時間≤1s（工藝要求≤2s），且閥門實際關(guān)斷后泄漏量≤0.1%CV，現(xiàn)場需記錄3次測試平均值。三、泄漏擴散與火災爆炸模擬【案例3】背景：某液化烴球罐（D=12m，V=1000m3，丙烷，操作溫度15℃，飽和蒸氣壓0.75MPa）底部DN150液相管道斷裂，裂口面積A=0.018m2，持續(xù)泄漏10min后形成BLEVE。企業(yè)使用SLAB模型計算，風速3m/s，大氣穩(wěn)定度D。問題：1.給出丙烷泄漏質(zhì)量流量計算公式并代入計算（Cd取0.8）。2.若防火堤高1.2m，堤內(nèi)面積1200m2，計算液池半徑并判斷液池是否超出防火堤。3.使用TNO多能法，若泄漏10min后點火，計算蒸氣云爆炸TNT當量（丙烷燃燒熱46MJ/kg，效率因子10%）。4.指出模擬報告中必須給出的3個熱輻射閾值及對應傷害描述。答案：1.兩相流泄漏：Qm=Cd·A·√[2ρ(P?Pa)+ρl·g·h]，ρl=500kg/m3，h=6m，P?Pa=0.75MPa，代入得Qm=0.8×0.018×√[2×500×750000+500×9.81×6]=0.8×0.018×√(7.5×10?+29430)=0.8×0.018×27400≈394kg/s。2.液池面積=泄漏總量/Qm×時間=394×600=236400kg，體積=236400/500=472.8m3，液池半徑r=√(472.8/π+1.22)=12.3m，防火堤等效半徑√(1200/π)=19.5m＞12.3m，未超出。3.TNT當量：W=η·m·ΔHc/QTNT=0.1×236400×46/4.184≈2.6×10?kgTNT。4.①5kW/m2——裸露皮膚30s起水泡；②12.5kW/m2——木結(jié)構(gòu)10min自燃；③37.5kW/m2——人員10s1%死亡率。四、特種設備（壓力容器）安全【案例4】背景：某廠氨合成塔（Ⅲ類壓力容器，設計壓力22MPa，材質(zhì)SA387Gr11Cl2，內(nèi)徑2.4m，壁厚110mm）運行15年后停車檢驗，發(fā)現(xiàn)筒體內(nèi)表面環(huán)向裂紋5條，最長40mm，深6mm，位于焊縫熔合線外2mm處，經(jīng)金相檢驗確認為應力腐蝕裂紋（SCC），介質(zhì)含0.2%H?S。問題：1.依據(jù)《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG21—2021），給出該缺陷的安全狀況等級評定步驟及結(jié)論。2.若采用API579Level2評定，給出所需最小實測數(shù)據(jù)清單（≥6項）。3.指出該合成塔下次檢驗周期最長可延至幾年，并說明依據(jù)條款。4.列出防止SCC再次發(fā)生的4項工藝措施。答案：1.步驟：①缺陷位置位于A類焊縫熱影響區(qū)，按條8.3.2.2，表面裂紋不允許存在；②裂紋深6mm＞0.5mm，不可打磨消除；③按條8.4，需安全狀況等級5級，停用修復或報廢。2.需測：①裂紋長度、深度、間距；②材料實測屈服強度、抗拉強度；③殘余應力（X射線或中子衍射）；④斷裂韌性KISCC；⑤操作溫度、壓力歷史；⑥H?S濃度、PH值。3.該容器安全狀況等級5級，不得繼續(xù)使用，必須修復后重新評定，故下次檢驗周期為“修復后首檢1年”，原周期條款不再適用。4.①原料氣脫硫至H?S＜10ppm；②注入適量液氨提高PH至≥9；③控制塔壁溫＜120℃避開敏感區(qū)間；④降低殘余應力，整體熱處理620℃×4h。五、化工裝置開停車安全【案例5】背景：某廠氯乙烯裝置計劃檢修，需對氧氯化反應器（R201）進行氮氣置換后交出。反應器容積280m3，內(nèi)件復雜，死角多，上游管線含乙烯、HCl及微量氧。置換方案：①氮氣連續(xù)充壓至0.3MPa后放空，循環(huán)3次；②采樣分析O?≤0.5%（v/v）為合格。問題：1.指出該置換方案在GB30871—2022中的3處違規(guī)。2.給出適用于該反應器的最佳置換方式及具體參數(shù)（置換終點、流量、時間）。3.若采用真空充氮聯(lián)合置換，計算需達到的最低真空度（絕壓）以使一次置換后氧含量降至≤0.5%。4.列出交出前必須完成的5項能量隔離措施。答案：1.違規(guī)：①未采用“抽空充氮”或“連續(xù)吹掃”高效方式；②未對死角（內(nèi)件、人孔）設置排放點；③未在方案中明確采樣代表性（上、中、下三點）。2.最佳：真空充氮3次，真空至絕壓20kPa，充氮至微正壓5kPa，流量1500Nm3/h，時間4h，終點O?≤0.2%，HC≤0.1%LEL。3.理想氣體稀釋：C?/C?=(P?/P?)，設初始21%O?，目標0.5%，則P?=0.5/21×101.3=2.4kPa，需真空至絕壓≤2.4kPa。4.①切斷反應器上游乙烯、HCl手動閥并上鎖；②盲板隔離DN200進料管線（盲板厚度≥6mm）；③電機斷電并掛簽；④儀表信號打手動并禁用；⑤反應器夾套蒸汽手閥關(guān)斷排空。六、特殊作業(yè)（動火、受限空間）【案例6】背景：2024年3月，某廠對甲醇精餾塔塔頂冷凝器（E305）進行管束更換，作業(yè)地點位于框架3層平臺，距地面12m，平臺尺寸4m×6m，東側(cè)15m為甲醇回流罐（常壓），西側(cè)5m為含氫尾氣管道（DN100，壓力0.8MPa）。企業(yè)辦理一級動火票，作業(yè)時間8h。問題：1.指出該作業(yè)在動火分級上的錯誤并給出正確級別。2.列出動火前必須進行的6項氣體檢測內(nèi)容及合格指標。3.若平臺需搭設腳手架，給出腳手架搭設人員最低持證要求及檢查頻次。4.作業(yè)中因焊渣引燃保溫棉，出現(xiàn)明火2min后被撲滅，按GB30871給出后續(xù)處理流程（≥5步）。答案：1.距氫氣管道僅5m，屬于“特殊動火”而非一級。2.檢測：①甲醇≤0.5%LEL；②氫氣≤0.2%LEL；③氧含量19.5%—23.5%；④苯≤1ppm；⑤CO≤10ppm；⑥H?S≤5ppm。3.搭設人員需持“高處作業(yè)操作證”和“特種作業(yè)腳手架證”，每日一次檢查，大風（≥6級）后重新驗收。4.流程：①立即停止動火、斷電；②啟動現(xiàn)場應急預案，報告中控；③保護現(xiàn)場，拍照取證；④24h內(nèi)由廠長組織“四不放過”分析；⑤重新辦理特殊動火票，升級措施：增派監(jiān)火人2名，增設防火布圍擋，滅火器材翻倍。七、泄漏事故應急與個體防護【案例7】背景：2024年5月，某廠苯儲罐G100呼吸閥故障，造成苯液泄漏，液池面積150m2，氣溫28℃，風速2m/s，現(xiàn)場有8名操作人員。企業(yè)啟動Ⅲ級響應，調(diào)集2支應急隊。問題：1.給出苯急性中毒濃度分級（PCSTEL、IDLH）及對應數(shù)值。2.計算液池蒸發(fā)速率（使用StiverWu模型，苯常數(shù)：k=0.025，U=2m/s，Pvp=14.4kPa，M=78，T=301K）。3.若應急隊佩戴正壓式空氣呼吸器（額定使用時間60min），計算在IDLH濃度下可滯留的最長時間（考慮10min余量）。4.列出應急監(jiān)測布點的“上風、側(cè)風、下風”3個距離及采樣頻次。答案：1.PCSTEL=10ppm（32mg/m3），IDLH=500ppm（1600mg/m3）。2.Q=k·U·Pvp·M^(2/3)·A=0.025×2×14.4×78^(2/3)×150=0.025×2×14.4×19.3×150≈2.1kg/s。3.呼吸器可用時間60min，余量10min，實際作業(yè)50min；IDLH下無需折算，可滯留50min。4.①上風100m設對照點；②側(cè)風50m、100m設監(jiān)測點；③下風100m、300m、500m設點；采樣頻次：初始每15min一次，濃度下降后每30min一次。八、安全儀表系統(tǒng)（SIS）與誤動作分析【案例8】背景：某廠SIS系統(tǒng)對反應器高溫進行保護，設置2oo3溫度變送器TT101A/B/C，高高報設定值160℃，觸發(fā)SIS切斷進料閥XV101。2024年4月，裝置運行中XV101突然誤動作，導致裝置停車，損失200萬元。事后查明TT101B信號漂移，顯示165℃，其余兩點均為150℃。問題：1.給出2oo3架構(gòu)的PFDavg與PFH計算公式（簡化版），并說明誤動作概率與PFDavg是否相關(guān)。2.指出導致本次誤動作的2個直接原因及2個根本原因。3.列出防止同類誤動作的3項技術(shù)措施及2項管理措施。4.若企業(yè)擬改為1oo2D架構(gòu)，給出對變送器診斷覆蓋率的最小要求。答案：1.PFDavg≈(λDD·τ)2·λDU·τ/3，PFH≈3λDD；誤動作由安全失效（λsafe）引起，與PFDavg（危險失效）無直接相關(guān)。2.直接：①TT101B漂移；②SIS未設信號偏差報警。根本：①未執(zhí)行定期比對校驗；②變更管理缺失，未評估老化。3.技術(shù)：①增設信號偏差≥10℃報警；②每季度自動比對三點中值；③采用HART實時診斷漂移。管理：①修訂校驗周期由12個月縮短至6個月；②引入第三方SIL驗證審計。4.1oo2D要求診斷覆蓋率DC≥99%，且λsafe≤1%λtotal。九、職業(yè)危害與防毒技術(shù)【案例9】背景：某廠TDI裝置光化工序使用光氣（COCl?），操作崗位8h加權(quán)平均濃度0.08mg/m3，短時波動0.3mg/m3。企業(yè)采用密閉化+局部排風，現(xiàn)有防毒面具為B型濾毒盒（標稱防光氣，實際防護因數(shù)APF=10）。問題：1.指出我國職業(yè)接觸限值（MAC）光氣濃度及對應數(shù)值。2.計算現(xiàn)有APF下崗位人員實際暴露濃度，并判斷是否超標。3.給出提高防護等級的2種技術(shù)路徑及對應APF值。4.列出光氣泄漏后現(xiàn)場急救