秦宏云，付 強，陳 霞，黃昊飛

(山東理工大學化學化工學院，山東 淄博 255000)

化工安全與環(huán)保課程是一門實踐應用類課程，深入學習課程內容，能夠強化專業(yè)知識體系的建立，有效提升工程實踐能力，特別是能夠深刻理解綠色發(fā)展的理念和內涵。本課程學習的難點在于課程知識點較多、課程案例較多，每個案例強調的知識點不同，多案例多知識點的學習模式無疑增加了學生學習難度，不利于學生在邏輯關系上對整門課程進行系統(tǒng)性掌握。鑒于此，本教學團隊初次嘗試將博帕爾事故案例貫穿于整個教學過程，通過對單一案例的深度剖析，讓學生加深對各知識點的聯(lián)系與理解，使所學知識內容形成一個統(tǒng)一整體。另外，通過案例學習深度提升學生的社會責任、安全意識、實踐能力、創(chuàng)新能力等各方面的綜合能力[1-3]。

1 化工安全與環(huán)保教學內容

針對化工安全與環(huán)保課程，本教學團隊講授的主要內容如表1所示，主要包括緒論、化學品安全管理體系、化學品性質特征和危險性、燃燒爆炸與安全技術、職業(yè)毒害與防毒措施、化學品泄露與擴散模型、化工廠設計與裝置安全、壓力容器設計與使用安全、化工廠安全操作與維護及化工環(huán)境保護技術等內容?；镜倪壿嬯P系為：先講解化工安全的重要性，提出學習好本門課程的重要意義(第1部分)；再講解化學品的安全管理體系及危險化學品特征、防護技術(第2～4部分)，指出化學品的危險性、防護措施及相關的法律法規(guī)；最后講解個人職業(yè)防護與工藝的本質安全設計(第5～10部分)，提出本質安全設計的重要性。可以看出該課程所涉及的知識點數(shù)目較多、較零散，涉及的知識面較廣，各專業(yè)課間的交叉性較強，各知識點間的有效關聯(lián)性不強，采用多案例-多知識點的授課模式不利于學生聯(lián)系所學知識，對于系統(tǒng)的掌握所學專業(yè)知識存在一定的難度。

表1 化工安全與環(huán)保授課內容

2 案例貫穿事故解析[4]

異氰酸甲酯是生產(chǎn)西維因和涕滅威的主要原料，博帕爾農藥廠在使用過程中將其儲存于MIC儲罐中。異氰酸甲酯(MIC)儲存系統(tǒng)如圖1所示，主要由進料系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、MIC冷凍系統(tǒng)、氮封系統(tǒng)、洗滌系統(tǒng)及火炬等組成。整個系統(tǒng)采用氮氣進行密封，來自精餾塔的MIC經(jīng)過濾器過濾后進入MIC儲罐，后經(jīng)泵送進入到下一級生產(chǎn)單元；考慮到MIC易揮發(fā)，MIC儲罐采用冷凍系統(tǒng)進行冷卻；MIC儲罐上設置有爆破片與安全閥等安全裝置，防止儲罐超壓，少量泄露的MIC氣體經(jīng)洗滌器洗滌，后進入火炬系統(tǒng)；另配備的清洗系統(tǒng)可有效的對過濾器進行清洗，防止發(fā)生堵塞。

圖1 異氰酸甲酯(MIC)儲存系統(tǒng)的工藝流程簡圖[4]

事故經(jīng)過：1984年12月3日維修人員在關閉進料閥門未進行盲板隔離(隔離法蘭位置)的情況下，用水反向沖洗過濾器，進料閥門內漏導致沖洗水進入MIC儲罐。沖洗水與MIC發(fā)生放熱反應，由于檢測儀表處于不正常工作狀態(tài)，值班人員未及時發(fā)現(xiàn)。MIC儲罐操作異常長時間內都未得到及時妥善的處置，最終導致儲罐超壓、爆破片破裂、安全閥起跳，大量MIC進入大氣，導致毒氣形成的濃煙籠罩在全市上空，造成了大量人員傷亡。為了紀念在災難中受害的人們，國際農藥組織將每年的12月3日確定為世界無農藥日。該事故的直接原因為水進入MIC儲罐，發(fā)生劇烈的放熱反應。該事故的間接原因為：(1)MIC儲罐上的冷凍單元失效，導致MIC儲罐溫度不可控；(2)溫度、壓力等安全檢測儀表失效，操作人員未及時發(fā)現(xiàn)異常情況；(3)洗滌器與火炬失效，排放的MIC氣體未能有效滅活；(4)消防設施沒有發(fā)揮作用，無法有效捕集釋放的MIC蒸汽；(5)安全管理缺陷，未能有效應急。

針對該事故本文提出可能的改進措施：(1)加強本質安全設計，本質安全是指通過設計等手段使生產(chǎn)設備或生產(chǎn)系統(tǒng)本身具有安全性，即使在誤操作或發(fā)生故障的情況下也不會造成事故的功能，具體表現(xiàn)在總平面布局、設備平面布置、設備設施、物料及工藝控制等方面的全方位安全設計[5]。廠址的安全選定，該事故中廠址選擇距離市區(qū)較近，距離交通樞紐較近，附近人口聚集。對于生產(chǎn)過程中使用的中間體劇毒化合物 MIC缺少系統(tǒng)性的考慮，導致工廠選址出現(xiàn)問題，工廠選址應遠離居民區(qū)；工藝本質安全設計，該生產(chǎn)工藝中儲存了大量的MIC有毒物質，增加了危險隱患，可能的措施一方面可采用替代工藝，避免生產(chǎn)過程中使用劇毒物質MIC，另一方面也可降低生產(chǎn)過程中MIC的儲存量，尤其是在工廠初始設計階段堅持毒物儲量最小化設計原則；(2)加強安全環(huán)保設施的應急響應，定期對安全設施進行檢查、檢驗與應急演練；(3)加強員工的安全作業(yè)培訓與作業(yè)管理，進行嚴格的作業(yè)審批程序；(4)加強對開停車及檢修作業(yè)的安全管理，嚴格執(zhí)行開停車操作規(guī)范。

3 知識點的案例貫穿

針對表1中安全與環(huán)保的主要授課內容，博帕爾事故與授課內容相互貫穿的思維導圖如圖2所示。將博帕爾事故貫穿于本門課程所授的10部分內容中。通過案例貫穿，讓學生深刻的理解該事故的起因與所學專業(yè)知識間的聯(lián)系。

圖2 案例貫穿的思維導圖

舉例1：第6節(jié)職業(yè)毒害與防毒措施，這一節(jié)主要知識內容包括：(1)毒性物質及有效劑量；(2)常見物質的毒性作用；(3)物質毒性的影響因素；(4)毒性物質侵入人體途徑；(5)毒性物質資料的應用；(6)職業(yè)中毒與診斷過程；(7)職業(yè)中毒臨床表現(xiàn)；(8)防止職業(yè)中毒的技術措施；(9)毒物的通風排毒與凈化吸收。

授課過程：(1)學生搜索MIC的化學安全技術說明書MSDS，查閱MIC的LD50數(shù)據(jù)，展開對MIC的毒性及其有效劑量的講解；(2)通過對MIC分子結構進行分析，展開對毒性作用及影響因素的講解；(3)通過MIC進入人體的途徑以及所產(chǎn)生的嚴重后果，展開4～7知識點的講解；通過對MIC的合成工藝及洗滌、火炬系統(tǒng)的分析，展開對8～9知識點的講解。

舉例2：第7節(jié)化工廠設計與裝置安全，這一節(jié)主要知識內容包括：(1)化工廠設計安全；(2)化工工藝設計安全；(3)過程裝置與設備設計安全；(4)儲存設備安全設計；(5)其它安全附屬裝置設計；(6)安全校核、安全評價與環(huán)境評價；(7)HAZOP分析。

授課過程：(1)學生針對授課內容對比分析博帕爾農藥廠的選址可能存在的問題，加深對化工廠設計安全問題的理解；(2)分析博帕爾的合成工藝路線，查閱相關的無需中間體MIC的合成工藝，比較分析其優(yōu)缺點，從提高工藝的本質安全角度進行化工工藝設計安全的講解；(3)以MIC儲存運輸為基礎講解設備設計安全等知識點；(4)以MIC的儲存要求為基礎展開對儲存危險液體裝備技術安全以及相關附屬設備的講解；(5)講解MIC儲存系統(tǒng)中火炬的作用，依次展開對安全附屬裝置設計的介紹；(6)以博帕爾事故產(chǎn)生的原因及造成的后果為依據(jù)展開對安全校核、安全評價與環(huán)境評價及HAZOP分析問題的講解。

效果評價：學生普遍認為單案例-多知識點的學習效果較好于多案例-多知識點。通過對單一案例的深度剖析，發(fā)掘其中的關鍵知識點，做到關鍵知識點與案例的相互對應，能夠強化學生對知識點的深度理解。并且具體案例與實踐相結合，可有效增強學生對基礎知識的工程運用能力，能夠建立完整的知識體系，有助于學生工程能力的培養(yǎng)，符合新工科的培養(yǎng)要求。

4 課程思政的案例貫穿

通過對博帕爾事故案例分析，讓學生深刻感受到化工安全事故對人類生活的影響，自發(fā)思考個人對化工職業(yè)所肩負的安全責任，深刻認識本課程的重要性，進一步通過案例教學培養(yǎng)學生的家國情懷。舉例部分課程思政內容：(1)通過對工藝的技術革新及相關新技術的介紹，培養(yǎng)學生勇于創(chuàng)新、無私奉獻、勇攀科研高峰的職業(yè)精神；(2)通過對博帕爾案例直接事故原因剖析，培養(yǎng)學生的職業(yè)素養(yǎng)，引導學生養(yǎng)成良好的職業(yè)規(guī)范，提升專業(yè)認同感；(3)對我國化工發(fā)展過程中形成的先進技術、先進理論進行介紹，提升學生的民族自豪感，培養(yǎng)學生的家國情懷等[6-7]。

5 結 語

化工安全與環(huán)保課程旨在培養(yǎng)學生的安全與環(huán)保意識，并掌握一些危險識別技術與安全環(huán)保防護措施。通過案例貫穿教學，將知識點與單一案例有效結合，可以強化學習過程。同時，可將課程思政很好的融合進去，有效培養(yǎng)學生的家國情懷與職業(yè)素養(yǎng)。實踐表明，通過案例貫穿有效提升了學生的社會責任、安全意識、實踐能力、創(chuàng)新能力等各方面的綜合能力。