秦宏云，付 強，陳 霞，黃昊飛

(山東理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，山東 淄博 255000)

化工安全與環(huán)保課程是一門實踐應(yīng)用類課程，深入學(xué)習(xí)課程內(nèi)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(nèi)涵。本課程學(xué)習(xí)的難點在于課程知識點較多、課程案例較多，每個案例強調(diào)的知識點不同，多案例多知識點的學(xué)習(xí)模式無疑增加了學(xué)生學(xué)習(xí)難度，不利于學(xué)生在邏輯關(guān)系上對整門課程進行系統(tǒng)性掌握。鑒于此，本教學(xué)團隊初次嘗試將博帕爾事故案例貫穿于整個教學(xué)過程，通過對單一案例的深度剖析，讓學(xué)生加深對各知識點的聯(lián)系與理解，使所學(xué)知識內(nèi)容形成一個統(tǒng)一整體。另外，通過案例學(xué)習(xí)深度提升學(xué)生的社會責(zé)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(xué)內(nèi)容

針對化工安全與環(huán)保課程，本教學(xué)團隊講授的主要內(nèi)容如表1所示，主要包括緒論、化學(xué)品安全管理體系、化學(xué)品性質(zhì)特征和危險性、燃燒爆炸與安全技術(shù)、職業(yè)毒害與防毒措施、化學(xué)品泄露與擴散模型、化工廠設(shè)計與裝置安全、壓力容器設(shè)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(shù)等內(nèi)容。基本的邏輯關(guān)系為：先講解化工安全的重要性，提出學(xué)習(xí)好本門課程的重要意義(第1部分)；再講解化學(xué)品的安全管理體系及危險化學(xué)品特征、防護技術(shù)(第2～4部分)，指出化學(xué)品的危險性、防護措施及相關(guān)的法律法規(guī)；最后講解個人職業(yè)防護與工藝的本質(zhì)安全設(shè)計(第5～10部分)，提出本質(zhì)安全設(shè)計的重要性?？梢钥闯鲈撜n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(guān)聯(lián)性不強，采用多案例-多知識點的授課模式不利于學(xué)生聯(lián)系所學(xué)知識，對于系統(tǒng)的掌握所學(xué)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(nèi)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(nóng)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(shè)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(guān)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(nèi)漏導(dǎo)致沖洗水進入MIC儲罐。沖洗水與MIC發(fā)生放熱反應(yīng)，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(nèi)都未得到及時妥善的處置，最終導(dǎo)致儲罐超壓、爆破片破裂、安全閥起跳，大量MIC進入大氣，導(dǎo)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(zāi)難中受害的人們，國際農(nóng)藥組織將每年的12月3日確定為世界無農(nóng)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(yīng)。該事故的間接原因為：(1)MIC儲罐上的冷凍單元失效，導(dǎo)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(shè)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(yīng)急。

針對該事故本文提出可能的改進措施：(1)加強本質(zhì)安全設(shè)計，本質(zhì)安全是指通過設(shè)計等手段使生產(chǎn)設(shè)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(shè)備平面布置、設(shè)備設(shè)施、物料及工藝控制等方面的全方位安全設(shè)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(dǎo)致工廠選址出現(xiàn)問題，工廠選址應(yīng)遠離居民區(qū)；工藝本質(zhì)安全設(shè)計，該生產(chǎn)工藝中儲存了大量的MIC有毒物質(zhì)，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(zhì)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(shè)計階段堅持毒物儲量最小化設(shè)計原則；(2)加強安全環(huán)保設(shè)施的應(yīng)急響應(yīng)，定期對安全設(shè)施進行檢查、檢驗與應(yīng)急演練；(3)加強員工的安全作業(yè)培訓(xùn)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(nèi)容，博帕爾事故與授課內(nèi)容相互貫穿的思維導(dǎo)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(nèi)容中。通過案例貫穿，讓學(xué)生深刻的理解該事故的起因與所學(xué)專業(yè)知識間的聯(lián)系。

圖2 案例貫穿的思維導(dǎo)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(nèi)容包括：(1)毒性物質(zhì)及有效劑量；(2)常見物質(zhì)的毒性作用；(3)物質(zhì)毒性的影響因素；(4)毒性物質(zhì)侵入人體途徑；(5)毒性物質(zhì)資料的應(yīng)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(shù)措施；(9)毒物的通風(fēng)排毒與凈化吸收。

授課過程：(1)學(xué)生搜索MIC的化學(xué)安全技術(shù)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(jié)構(gòu)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(shè)計與裝置安全，這一節(jié)主要知識內(nèi)容包括：(1)化工廠設(shè)計安全；(2)化工工藝設(shè)計安全；(3)過程裝置與設(shè)備設(shè)計安全；(4)儲存設(shè)備安全設(shè)計；(5)其它安全附屬裝置設(shè)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(xué)生針對授課內(nèi)容對比分析博帕爾農(nóng)藥廠的選址可能存在的問題，加深對化工廠設(shè)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(guān)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(zhì)安全角度進行化工工藝設(shè)計安全的講解；(3)以MIC儲存運輸為基礎(chǔ)講解設(shè)備設(shè)計安全等知識點；(4)以MIC的儲存要求為基礎(chǔ)展開對儲存危險液體裝備技術(shù)安全以及相關(guān)附屬設(shè)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(shè)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(xué)生普遍認為單案例-多知識點的學(xué)習(xí)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(guān)鍵知識點，做到關(guān)鍵知識點與案例的相互對應(yīng)，能夠強化學(xué)生對知識點的深度理解。并且具體案例與實踐相結(jié)合，可有效增強學(xué)生對基礎(chǔ)知識的工程運用能力，能夠建立完整的知識體系，有助于學(xué)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(xué)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(zé)任，深刻認識本課程的重要性，進一步通過案例教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷。舉例部分課程思政內(nèi)容：(1)通過對工藝的技術(shù)革新及相關(guān)新技術(shù)的介紹，培養(yǎng)學(xué)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(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)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(shù)、先進理論進行介紹，提升學(xué)生的民族自豪感，培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷等[6-7]。

5 結(jié) 語

化工安全與環(huán)保課程旨在培養(yǎng)學(xué)生的安全與環(huán)保意識，并掌握一些危險識別技術(shù)與安全環(huán)保防護措施。通過案例貫穿教學(xué)，將知識點與單一案例有效結(jié)合，可以強化學(xué)習(xí)過程。同時，可將課程思政很好的融合進去，有效培養(yǎng)學(xué)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(xué)生的社會責(zé)任、安全意識、實踐能力、創(chuàng)新能力等各方面的綜合能力。