化學工程與工藝專業《化工安全與環保》課程教學探討

王茜　趙磊

【摘 要】本課程講授內容的變化在突出教材重點的基礎上，引入了與本課程緊密相關的安全工程重要分析方法事故樹分析方法，在教學效果上看既提高了學生對重點知識的掌握程度又達到了拓寬學生知識面的目的。

【關鍵詞】事故樹；化工安全；中毒

0 引言

化工安全與環保是化學工程與工藝專業的一門必修課，以安全理論為指導與化工生產實踐密切結合，圍繞火災、爆炸和中毒事故的預防，構建了一個比較完整、通用的化工安全技術體系。本課程是一門綜合性和交叉性的課程[1]。由于本專業學生在安全系統工程方面知識的匱乏，導致學習過程中往往單一的變成對化學知識的學習而無法與安全有更深層次的結合。因此，在本課程的教學過程中融入一些安全系統工程中重要的分析方法顯得尤為重要和迫切。

1 內容講解和學習方法

本文以第五章中毒事故與通風置換技術中的中毒事故預防知識講解為例[2]，引入安全系統工程中事故樹分析方法對中毒事故的預防進行深入講解。

1.1 事故樹介紹

事故樹是用來描述事故因果關系的且有方向性的“樹”，在安全系統工程，它是一種重要的分析事故原因的方法[3]。它可以對各種系統的危險性進行安全性評價，既可用來定性分析，可以用來進行定量分析[4]。

事故樹進行分析的步驟如下：

（1）繪制事故樹。在認真了解相關的安全操作規程，及總結收集相關類似的事故資料的基礎上，認真繪制出氯氣急性中毒的事故樹見圖1。

（2）運用布爾代數求最小割集。最小割集是導致頂上事件發生的最低限度的基本事件的集合，事故樹的最小割集越多，事故系統就越復雜，事故發生的幾率也越大，在最小割集太多不好分析時，也經常利用事故樹的成功樹求出事故樹的最小徑集，針對最小徑集進行定性或定量分析，最終作出事故的控制措施。

（3）結構重要度分析，是從事故樹結構上分析各基本事件的重要程度。即在不考慮各基本事件的發生概率，分析各基本事件的發生對頂上事件發生所產生的影響程度。

（4）每一組最小割集是反映事故樹中可能引起頂上事件發生的一個基本事件組合，據此可有的放矢地制定預防控制措施。

T-氯氣急性中毒；M1-氯氣泄漏；M2-泄漏區防護不當；X1-泄漏區氯氣濃度達到有害濃度；X2-氯氣瓶體破裂；X3-氯氣瓶出口閥損壞；X4-人員不會使用防護用具；X5-泄漏區無防護用具；X6-防護用具失效

圖1 氯氣中毒事故樹

1.2 事故樹分析

事故樹定性分析：

（1）求最小割集：

T=M1·X1·M2

=（X2+X3）·X1·（X4+X5+X6）

=X1X2X4+X1X2X5+X1X2X6+X1X3X4+X1X3X5+X1X3X6

事故樹有6個最小割集，數目較多分析起來較為繁雜。

（2）求最小徑集：由對偶成功樹得：

T'=M1'+X1'+M2'

=X2'X3'+X1'+X4'X5'X6'

由上式可知本事故樹有三個最小徑集，相比最小割集要簡單，最小徑集分別是

P1={X1}

P2={X2，X3}

P3={X4，X5，X6}

（3）結構重要度分析：本事故樹的最小徑集中，P1只有單元素X1，所以X1的重要度系數最大，P2中有兩元素，且該兩元素不在其他徑集中重復出現，所以X2與X3重要度系數相等且小于X1，P3中有三個元素且不在其他徑集中重復出現，所以X4、X5、X6重要度系數相等且重要度系數最小。按結構重要度系數排序有

I？椎（1）>I？椎（2）=I？椎（3）>I？椎（4）=I？椎（5）=I？椎（6）

（4）定性分析：綜上說明事故樹的最小割集有6個，比較多，說明發生氯氣泄漏中毒的途徑是比較多的，而最小徑集有3個相對較少，表明只要控制住3種途徑的基本事件不發生，就能避免氯氣泄漏中毒事故的發生。

從最小徑集的分析結果來看，不管氯氣泄漏與否，如果氯氣儲存場所的氯氣濃度不超標則不會造成人員傷害事故，但一旦氯氣泄漏想要氯氣濃度不超標往往不容易做到。因而，防止瓶破裂與瓶出口閥損壞就顯得尤為重要，最后也要做好防護用具的儲備工作預防措施。

（1）首先最重要的是嚴格控制氯氣瓶庫的氯氣濃度，加強通風。

（2）嚴格按照《壓力容器安全技術監察規程》進行管理，加強對瓶體及其附件的檢查。

（3）重視起防護用具的管理及相關安全教育。

2 結論

通過引入了與《化工安全與環保》課程緊密相關的安全工程重要分析方法事故樹分析方法，對中毒事故與通風置換技術加以系統化地講解，對本課程的教學進行初步探索。在以后的教學中要繼續完善改進，以適應應用型人才培養的要求。

【參考文獻】

[1]黃燕，莊園琳，吳世逵，等.化工安全工程課程教學改革探索[J].化工高等教育，2017（1）：50-52.

[2]溫路新，李大成，劉敏，等.化工安全與環保[M].北京：科學出版社，2015.

[3]徐志勝，姜學鵬.安全系統工程[M].北京：機械工業出版社，2012.

[4]卜全民，王涌濤，汪德爟.事故樹分析法的應用研究[J].西南石油大學學報，2007，29（4）：141-144.

[責任編輯：朱麗娜]