2026年安全工程師案例分析要點化工廠安全評價試題及答案【案例背景】華東沿海某精細(xì)化工園區(qū)新建一套年產(chǎn)8萬噸甲基丙烯酸甲酯（MMA）裝置，采用異丁烯兩步氧化法。裝置區(qū)占地3.2公頃，東距園區(qū)公共管廊45m，西距110kV變電站80m，南臨園區(qū)道路（寬18m，晝夜車流量約1200輛，其中危化品車輛占18%），北靠內(nèi)河碼頭（常年水位2.8m，最大船型2000t級）。原料異丁烯由管道輸送，雙氧水（50%）槽車夜間卸料，甲醇、硫酸、液堿由汽車運輸。裝置內(nèi)設(shè)置兩座2000m3異丁烯球罐、一座1500m3甲醇儲罐、一座1000m3硫酸儲罐、一座500m3雙氧水儲罐及配套裝卸棧臺。工藝單元包括氧化反應(yīng)、吸收精餾、酯化、脫輕、脫重、廢酸濃縮、尾氣催化燃燒、罐組及泵房。項目所在地區(qū)年主導(dǎo)風(fēng)向為ESE，年均風(fēng)速3.4m/s，年雷暴日32d，抗震設(shè)防烈度7度（0.15g），土壤電阻率120Ω·m。企業(yè)現(xiàn)有員工218人，四班三運轉(zhuǎn)，年運行8000h。園區(qū)建有專職消防站（3km，5min可達(dá)），配備2門移動式泡沫炮、1臺12t干粉聯(lián)用車、1臺18t水罐車；企業(yè)自建氣防站，正壓式空氣呼吸器20套，便攜式四合一氣體檢測儀12臺，應(yīng)急物資庫120m2。2025年10月裝置完成中交，計劃2026年3月投料試車?！驹囶}一】1.依據(jù)《危險化學(xué)品生產(chǎn)裝置和儲存設(shè)施外部安全防護(hù)距離確定方法》（GB/T37243-2019），采用事故后果法計算異丁烯球罐BLEVE火球熱輻射對園區(qū)道路的熱輻射強(qiáng)度，并判斷該道路是否滿足人員臨時避難的安全要求。已知：球罐充裝系數(shù)0.85，儲存溫度25℃，液體密度560kg/m3，燃燒熱46MJ/kg，火球持續(xù)時間為15s，道路中心線距球罐外壁55m，人體耐受熱通量閾值5kW/m2?！敬鸢概c解析】（1）計算火球質(zhì)量球罐幾何容積2000m3，充裝系數(shù)0.85，液體密度560kg/m3，則火球質(zhì)量m=2000×0.85×560=952000kg（2）計算火球半徑R=2.665×m^0.327=2.665×952000^0.327=109.4m（3）計算火球表面熱輻射通量q?=(σ·T?·F)/(4πR2)式中σ=5.67×10?11MW/(m2·K?)，T取火球平均溫度1300K，F(xiàn)為火球表面積4πR2，簡化后q?=0.35×ΔH_c×m/(t·4πR2)=0.35×46×952000/(15×4π×109.42)=216kW/m2（4）計算距離55m處的熱輻射強(qiáng)度q=q?·(R/(R+x))2=216×(109.4/(109.4+55))2=216×0.444=9.6kW/m2（5）判斷9.6kW/m2>5kW/m2，道路中心線處熱輻射強(qiáng)度超過人體耐受閾值，不滿足臨時避難要求。需將道路中心線外移或增設(shè)隔熱屏障，使熱輻射降至5kW/m2以下。經(jīng)反算，最小安全距離x_min=R×(√(q?/q_limit)–1)=109.4×(√(216/5)–1)=109.4×5.57=610m現(xiàn)實不可行，故應(yīng)在球罐與道路之間設(shè)置高度不低于8m的抗爆隔熱墻，并限制危化品車輛通行時段，確保人員不暴露?！驹囶}二】2.采用保護(hù)層頻率量化方法（LOPA）評估氧化反應(yīng)器超壓爆破場景。已知：初始事件：冷卻水循環(huán)泵故障停泵，頻率f?=1×10?1/a；獨立保護(hù)層：(1)冷卻水低流量報警+人工干預(yù)，PFD=1×10?1；(2)反應(yīng)器溫度高聯(lián)鎖切斷雙氧水進(jìn)料，PFD=5×10?2；(3)爆破片+安全閥組合，PFD=1×10?2；后果：反應(yīng)器爆破，碎片拋射，死亡半徑80m內(nèi)平均15人，致死概率100%。求：該場景剩余風(fēng)險頻率，是否滿足企業(yè)風(fēng)險容忍標(biāo)準(zhǔn)1×10??/a（死亡）?！敬鸢概c解析】剩余風(fēng)險頻率f_residual=f?×PFD?×PFD?×PFD?=1×10?1×1×10?1×5×10?2×1×10?2=5×10??/a死亡風(fēng)險R=f_residual×N=5×10??×15=7.5×10??死亡/a企業(yè)容忍標(biāo)準(zhǔn)1×10??死亡/a，7.5×10??>1×10??，不滿足。需增設(shè)額外保護(hù)層，如：冗余溫度聯(lián)鎖（PFD=5×10?2），則新f_residual=5×10??×5×10?2=2.5×10??/a，R=3.75×10??死亡/a，低于容忍標(biāo)準(zhǔn)，可接受?！驹囶}三】3.依據(jù)《化工企業(yè)工藝安全管理實施導(dǎo)則》（AQ/T3034-2020），列出本項目應(yīng)重點開展的14項工藝危害分析（PHA）要素，并針對“裝置布置”要素提出3條具體整改建議。【答案與解析】14項PHA要素：1.工藝危害識別方法選擇；2.物料危害信息；3.工藝設(shè)計基礎(chǔ)；4.設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)；5.裝置布置；6.工藝控制；7.物料隔離；8.泄放與火炬系統(tǒng)；9.火災(zāi)與氣體檢測；10.應(yīng)急停車；11.人員因素；12.變更管理；13.操作規(guī)程；14.應(yīng)急響應(yīng)。針對“裝置布置”整改建議：（1）異丁烯球罐與雙氧水儲罐間距現(xiàn)22m，不足《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB50160-2008）表6.2.8要求的0.6D（24m），應(yīng)將雙氧水罐南移3m，并設(shè)置防液體擴(kuò)散圍堰加高至1.2m，確保泄漏物料不接觸。（2）甲醇泵房與氧化反應(yīng)器框架間距15m，小于《建規(guī)》3.4.1條甲類裝置與泵房25m要求，需將泵房遷至裝置區(qū)外獨立布置，并采用敞開式結(jié)構(gòu)，屋頂輕質(zhì)泄爆，地面不發(fā)火花。（3）控制室面向裝置側(cè)外墻現(xiàn)為普通彩鋼夾芯板，耐火極限0.5h，不足《石油化工控制室設(shè)計規(guī)范》（SH/T3006-2012）要求的2h防爆墻，應(yīng)改為鋼筋混凝土抗爆墻（厚250mm，配筋雙層雙向Φ16@150），門窗采用抗爆閥+泄爆窗組合，確保外部爆炸超壓峰值200kPa下結(jié)構(gòu)完整?！驹囶}四】4.采用DNVPHAST8.11對硫酸儲罐（98%）全口徑斷裂泄漏進(jìn)行擴(kuò)散模擬。儲罐直徑10m，高12m，液位9m，環(huán)境溫度25℃，風(fēng)速3.4m/s，大氣穩(wěn)定度D，地面粗糙度0.2m。求：（1）硫酸液池最大擴(kuò)展半徑；（2）下風(fēng)向600m處硫酸蒸氣濃度是否超過IDLH（30mg/m3）；（3）若設(shè)置圍堰（面積400m2），重新計算下風(fēng)向600m處濃度?！敬鸢概c解析】（1）液池半徑泄漏量按全口徑斷裂10min流盡，孔徑取DN200，流量系數(shù)0.62，液位高度9m，則Q=0.62×(π×0.12)×√(2×9.81×9)=0.62×0.0314×13.3=0.26m3/s10min總泄漏量=0.26×600=156m3硫酸密度1840kg/m3，質(zhì)量287t，液池深度按5cm計，則最大半徑R_max=√(V/(π·h))=√(156/(π×0.05))=31.5m（2）無圍堰時下風(fēng)向600m濃度采用PHAST重氣模型，蒸發(fā)率約0.28kg/s，600m處地面軸線濃度C=0.28/(3.4×2.5×√(2π)×0.08)=0.28/1.92=0.146kg/m3=146mg/m3146mg/m3>30mg/m3，超標(biāo)。（3）設(shè)圍堰400m2，液池面積受限，蒸發(fā)率降至0.04kg/s，600m處濃度C=0.04/1.92=0.021kg/m3=21mg/m3<30mg/m3，滿足IDLH要求。結(jié)論：必須設(shè)置圍堰，且圍堰有效容積≥160m3，確保100%截留?！驹囶}五】5.依據(jù)《危險化學(xué)品重大危險源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》（原國家安監(jiān)總局40號令），辨識本項目重大危險源并分級。給出計算過程及結(jié)果。【答案與解析】（1）單元劃分按生產(chǎn)裝置、罐區(qū)分別計算。（2）重大危險源辨識異丁烯球罐：儲量952t，臨界量10t，952/10=95.2>1；甲醇儲罐：儲量1200t，臨界量500t，1200/500=2.4>1；雙氧水儲罐：儲量650t（50%），折算純雙氧水325t，臨界量200t，325/200=1.625>1；硫酸儲罐：儲量1840t，臨界量1000t，1840/1000=1.84>1。（3）分級計算采用R值法：R=α(β?q?/Q?+β?q?/Q?+…)異丁烯：α=1.5，β=2，q/Q=95.2；甲醇：α=1，β=2，q/Q=2.4；雙氧水：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，構(gòu)成一級重大危險源。結(jié)論：整個罐組為一級重大危險源，需接入國家重大危險源在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，配備緊急切斷閥（SISSIL2），每3年進(jìn)行1次HAZOP+SIL驗證。【試題六】6.試車方案中計劃采用氮氣對異丁烯系統(tǒng)進(jìn)行置換，要求系統(tǒng)內(nèi)氧含量≤0.5%。已知：系統(tǒng)總?cè)莘e2800m3（含管道、換熱器、機(jī)泵），初始氧含量21%，氮氣純度99.9%，置換壓力0.2MPa（表壓），溫度25℃，每次充壓至0.2MPa后泄壓至0.05MPa，求：（1）每次置換氧含量下降倍數(shù)；（2）至少需幾次置換方可達(dá)到≤0.5%；（3）若采用連續(xù)吹掃，氮氣流量2000Nm3/h，需多少小時?！敬鸢概c解析】（1）每次下降倍數(shù)充壓后氧分壓=0.21×(0.3/0.1)=0.63atm泄壓后剩余氧摩爾數(shù)與初始摩爾數(shù)之比=0.15/0.3=0.5故氧含量每次下降0.5倍。（2）置換次數(shù)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）連續(xù)吹掃按理想置換模型C=C?e^(–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。結(jié)論：間歇置換需6個循環(huán)，耗時約3h；連續(xù)吹掃需15h，但操作簡便，推薦采用連續(xù)方式，并在系統(tǒng)末端設(shè)置在線氧分析儀（激光TDLAS），實時確認(rèn)≤0.5%?！驹囶}七】7.依據(jù)《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報警設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50493-2019），設(shè)計異丁烯泄漏檢測報警系統(tǒng)。給出探測器選型、數(shù)量、布置圖坐標(biāo)、報警設(shè)定值及聯(lián)鎖邏輯?！敬鸢概c解析】（1）探測器選型異丁烯爆炸下限1.9%（v/v），分子量56，重于空氣，選用催化燃燒+紅外雙技術(shù)固定式探測器，型號GT-IR-C4H8，量程0–100%LEL，4–20mA輸出，SIL2認(rèn)證，防爆ExdIICT6，IP66。（2）布置數(shù)量按半徑7.5m覆蓋，裝置區(qū)面積3200m2，需3200/(π×7.52)≈18臺；罐區(qū)2臺/罐，共4臺；泵房2臺；裝卸棧臺4臺；總計28臺。（3）坐標(biāo)示例（裝置區(qū)西南角為原點0,0）R-101反應(yīng)器底泵(15,20)，R-102回流罐(25,35)，T-201精餾塔頂(40,50)，T-202再沸器(55,45)，P-301異丁烯泵(70,30)，P-302甲醇泵(75,25)，V-401球罐A(90,60)，V-402球罐B(110,60)。（4）報警設(shè)定一級25%LEL（4750ppm），二級50%LEL（9500ppm），三級75%LEL聯(lián)鎖切斷球罐出口SIS電磁閥。（5）聯(lián)鎖邏輯任意兩臺探測器≥50%LEL→聲光報警+開啟事故風(fēng)機(jī)+關(guān)閉輸送泵；任意一臺≥75%LEL→觸發(fā)SIS，切斷球罐出口閥XV-101/102，啟動泡沫滅火系統(tǒng)，延時30s關(guān)閉碼頭裝卸臂緊急切斷閥XV-201。系統(tǒng)配置冗余PLC+SIL3安全繼電器，通信采用ModbusRTU+光纖環(huán)網(wǎng)，響應(yīng)時間<1s。【試題八】8.建立雙氧水儲罐泄漏個人風(fēng)險與社會風(fēng)險曲線。已知：儲罐全口徑斷裂頻率5×10??/a，泄漏量500t，液池蒸發(fā)率0.15kg/s，毒性終點濃度30ppm（約42mg/m3），死亡概率Probit方程Pr=–8.5+0.74ln(C2·t)，暴露時間30min。采用ALOHA計算死亡距離，并繪制F-N曲線，判斷是否在可接受區(qū)?！敬鸢概c解析】（1）死亡濃度計算C2·t=30min×(C/42)2×60=1800×(C/42)2令Pr=5（50%死亡），則–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對應(yīng)體積濃度約6400ppm，遠(yuǎn)超30ppm，故采用30ppm作為毒性影響邊界。（2）死亡距離ALOHA重氣擴(kuò)散，600m處濃度42mg/m3，死亡概率0%；400m處56mg/m3，Pr=–8.5+0.74ln(562×1800)=–8.5+0.74×15.6=3.05，對應(yīng)死亡概率約90%；200m內(nèi)濃度>200mg/m3，死亡概率≈100%。（3）個人風(fēng)險采用軟件計算，200m內(nèi)個人風(fēng)險5×10??/a，400m處1.5×10??/a，600m處5×10??/a。（4）社會風(fēng)險F-N曲線：死亡1人頻率5×10??/a，死亡10人頻率1×10??/a，死亡50人頻率2×10??/a。與GB36894-2018附錄E可接受區(qū)比較，10人段略高于上限線，需將儲罐儲量減半或增設(shè)水幕噴淋，使10人頻率降至5×10??/a以下，方可落入可接受區(qū)?！驹囶}九】9.編制MMA裝置投料試車前的安全checklist，共30項，涵蓋人員、設(shè)備、系統(tǒng)、管理四維度，每項給出判定標(biāo)準(zhǔn)?！敬鸢概c解析】1.人員維度1.1所有操作人員完成72h仿真培訓(xùn)，考核≥90分，記錄存檔；1.2班長以上人員通過HAZOP主席培訓(xùn)，持證率100%；1.3新員工三級安全教育學(xué)時≥24h，試卷保存3年；1.4應(yīng)急演練記錄：火災(zāi)、泄漏、人員急救各1次，評估改進(jìn)關(guān)閉率100%；1.5特殊工種（電工、焊工、起重）證件在有效期內(nèi)，網(wǎng)上可查；1.6空氣呼吸器佩戴考核，佩戴時間≤30s，氣密合格；1.7崗位應(yīng)急處置卡人手一份，現(xiàn)場抽查背誦正確率100%；1.8勞動防護(hù)用品穿戴符合GB39800.1-2020，現(xiàn)場違章0起；1.9夜班人員疲勞管理，連續(xù)夜班≤6天，交接班記錄簽字；1.10承包商人員納入統(tǒng)一管理，入廠教育率100%，違章記分清零。2.設(shè)備維度2.1壓力容器取證率100，資料齊全，且在有效期；2.2安全閥校驗鉛封完好，校驗報告與現(xiàn)場標(biāo)簽一致；2.3爆破片更換記錄齊全，安裝方向箭頭與流向一致；2.4工藝管道焊口射線檢測比例≥10%，Ⅲ級以下焊口返修關(guān)閉；2.5機(jī)泵對中數(shù)據(jù)在允許值內(nèi)，徑向偏差≤0.05mm；2.6反應(yīng)器攪拌器空載運行4h，軸承溫升<40℃，振動<2.8mm/s；2.7儲罐防雷接地電阻≤10Ω，引下線無銹蝕斷裂；2.8雙氧水儲罐材質(zhì)316L，內(nèi)壁電拋光Ra≤0.4μm，鈍化膜藍(lán)點試驗合格；2.9裝卸臂緊急切斷閥響應(yīng)時間<1s，遠(yuǎn)程關(guān)斷測試3次成功；2.10消防泵自動啟動測試，5min內(nèi)管網(wǎng)壓力≥0.8MPa，穩(wěn)壓正常。3.系統(tǒng)維度3.1DCS與SIS系統(tǒng)完成聯(lián)合調(diào)試，模擬量誤差<0.2%，SOE記錄毫秒級；3.2可燃?xì)怏w報警系統(tǒng)自檢無故障，備用電源切換<0.5s；3.3尾氣催化燃燒系統(tǒng)溫度高聯(lián)鎖，實測動作值與設(shè)定值偏差<2%；3.4冷卻水備用泵自啟動，流量壓力恢復(fù)時間<30s；3.5氮氣置換氧含量≤0.5%，連續(xù)監(jiān)測曲線打印簽字；3.6雙電源切換柜ATS切換時間<3s，柴油發(fā)電機(jī)帶載測試30min無異常；3.7應(yīng)急廣播覆蓋裝置區(qū)，聲級≥85dB，語音清晰；3.8消防水炮旋轉(zhuǎn)角度360°，仰角≥60°，射程≥60m，實測達(dá)標(biāo)；3.9廢水收集池液位聯(lián)鎖泵啟停，液位誤差<2cm；3.10門禁系統(tǒng)與氣體報警聯(lián)動，報警時自動打開疏散通道。4.管理維度4.1試車方案經(jīng)總經(jīng)理簽發(fā)，變更記錄完整；4.2工藝卡片上限、下限、正常值三欄張貼控制室，版本號最新；4.3能量隔離清單（LOTO）與現(xiàn)場鎖具編號一一對應(yīng)，照片存檔；4.4投料前PSSR（啟動前安全檢查）關(guān)閉項0項，簽字版歸檔；4.524h領(lǐng)導(dǎo)帶班表排定，值班電話公示，夜間抽查2次在崗；4.6醫(yī)療救護(hù)協(xié)議與園區(qū)醫(yī)院簽訂，救護(hù)車10min內(nèi)到場；4.7環(huán)保設(shè)施與主體裝置同步投運，在線監(jiān)測數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)正常；4.8原材料質(zhì)量證書齊全，異丁烯水值≤50ppm，雙氧水穩(wěn)定度≥98%；4.9試車期間危險作業(yè)票升級管理，動火、受限空間作業(yè)票由副總審批；4.10事故信息報送流程演練，5min內(nèi)完成電話、短信、平臺三重上報?！驹囶}十】10.投料第3日，氧化反應(yīng)器R-101床層溫度突然由280℃升至340℃，DCS觸發(fā)高溫聯(lián)鎖切斷雙氧水進(jìn)料，但溫度仍繼續(xù)上漲。現(xiàn)場人員報告反應(yīng)器頂部安全閥起跳，大量黃棕色氣體噴出，下風(fēng)向50m巡檢人員出現(xiàn)咳嗽、胸悶。請給出應(yīng)急處置步驟（按時間軸），并分析根本原因，提出后續(xù)技術(shù)與管理措施?！敬鸢概c解析】時間