《化工过程安全》课程的案例引导教学法

王兰云 王燕

摘要：《化工过程安全》是综合化工生产过程安全技术和安全管理的化工安全方向本科生所需掌握的核心课程之一。在课堂上引入经典化工安全事故案例，为学生提供各种化工生产工艺的素材和与之相关的危险源和事故类型，引导学生思考预防和控制各类生产工艺过程事故的技术和方法，并通过答辩的形式激励学生自主寻找问题、解决问题和归纳重要知识点。

关键词：化工过程安全；事故；案例；答辩

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）48-0158-02

《化工过程安全》课程面向安全工程专业方向本科生，其目的是让学生掌握化工生产过程中涉及的易燃易爆、腐蚀、毒性物质危险性和危险程度，以及高温、高压、高速等操作条件存在的危险因素，同时对物料输送、熔融、干燥、筛分等工艺过程以及特殊生产过程易产生的不安全因素有明确的认识，并且能够灵活运用安全控制理论和方法，保证生产、储运、加工和使用等环节的安全运作。但是目前学生现场实践机会较少，对化工过程及其危险并不能完全掌握。案例教学将事故案例中隐含的信息分解到课程各章节知识点，在分步分析案例的过程中，将涉及的知识点基于教材内容具体讲解，如此有助于学生结合实际案例来理解课堂知识点，更清晰地认识化工过程中的安全问题及相关安全要求与控制方法。

一、案例教学的内涵

传统的课堂授课以教师讲课为主，学生被动接受知识，连续长时间的课堂学习易出现注意力涣散、反应迟钝的情况。而案例教学法则是教师通过案例引导学生，提出若干与所需知识点相关的问题，学生在课堂需主动思考分析和讨论问题，并与老师进行探讨和交流，随时做好课堂答辩的准备，如此更易激发学生的学习积极性，形成知识和观点多向流动的以学生为主体的教学模式[1，2]。

《化工过程安全》课程不仅涉及化工过程的相关技术，还涉及《安全系统工程》、《安全学原理》等安全学科核心课程内容来解决化工过程存在的安全问题。一般来说，经典事故发生的直接原因、间接原因和事故发生过程均具有较为完整的参考资料，可使学生较为全面地了解事故所涉及工艺中存在的危险物质及其危险性、可能引发事故的危险因素、危险物质及因素所在环节（生产、使用、包装、储存、运输等）、隶属工艺过程单元、隶属化工生产主要设备或设施防范范畴，从而反馈到化工过程的安全功能设计中。

二、案例教学法过程设计

《化工过程安全》课程案例教学法的流程如下所述：

1.知识点梳理。对应每个知识点选取经典化工安全事故案例，该案例应尽可能多地涉及化工安全知识点，尽可能让学生从该案例归纳出与课程相关的重点结论。

2.案例布置。教师提前布置案例，用多媒体教学方式（事故照片和视频等）给同学们介绍该事故发生的全过程，提供分析问题的思路供学生参考。要求学生认真解读事故案例中涉及化工工艺过程、事故发生过程、事故后果等基本情况，从教材中寻找其中相关知识点并做准备。

3.分组讨论。课堂上，教师再次讲解案例，围绕理论知识点进行互动，教师引导学生拓宽思维，如指导学生采用某一事故致因理论解释该事故发生过程，剖析事故发生的直接原因、间接原因，同时要求学生利用合适的方法对系统进行危险等级划分，并对系统进行安全功能设计。

4.课堂答辩。学生分组讨论后，教师随机抽取其中一组讲解该组分析讨论结果，其余小组成员对该组组员进行提问，教师根据答辩结果记录该组过程考核成绩。

5.案例全面分析。在讨论环节结束后，教师从学生提供的分析要点入手进行总结，深入分析案例中化工工艺操作单元所涉及的安全问题，并分析这些安全问题的实质，同时引入其他相关案例，激发学生发散思维。

6.总结关键知识点。学生讨论完案例之后，对相应知识点已经有了部分了解和认识，此时教师详细讲解关键知识点，提出课程考核要求。

三、案例教学实践

以《化学反应过程热危险分析与评价》这一章节内容为例，关键知识点为热失控分析，案例为经典的美国2007年佛罗里达州杰克逊维尔T2实验室爆炸事故。首先，教师利用前一次课最后半个小时时间，用多媒体教学方式（事故照片和视频等）给同学们介绍该事故发生的全过程，其中涉及该实验室简介及生產危化品种类和危险性、工艺流程、现场安全设施及事故的严重后果，提出该事故案例中涉及的与本课程相关的知识点（如化学反应热效应相关概念、热风险评价方法和评价程序等）。

该事故涉及甲基环戊二烯三羰基锰（MCMT）生产过程，事故发生过程为：金属钠手动加入反应器并将反应器密封，然后加热反应器熔化金属钠来引发化学反应，在约148.9℃的温度下，加热系统关闭，但是反应放出的热量导致反应温度持续升高，而此时冷却系统出现问题。反应器中温度压力急剧升高，泄压系统无法控制该失控反应，最终导致爆炸事故发生。事故致4名T2员工死亡，另有4名T2员工及28名附近其他工厂的工作人员共计32人受伤。该事故过程涉及到热反应失控问题，因此要求学生利用教材或者其他权威资料查找热反应失控的专业解释，以及与之相关的重要参量，分析影响热反应失控的主要因素，并掌握热平衡的计算方法。然后启发学生思考“对于同类系统应如何预防此类问题”，如此引入第二个关键知识点——化学反应热风险的评价。热风险评价部分包括热风险评价准则、方法和评价程序。

该知识点提出后，要求学生课后查找热风险相关导则文件，了解最新的国家标准，然后在课堂上讨论这些准则和方法的适用条件和使用规则。经分组讨论后，教师随机抽取一组学生进行课堂答辩，首先该答辩组学生分别从管理、工厂选址、工艺布置、设备、操作程序、操作工人及维修人员等方面总结了该事故发生的原因，并阐述了本组讨论的安全控制技术方法，然后接受其他同学的提问。同学们总结出的事故原因和经验教训方面的内容相当丰富，有课堂内拟讲授的基本安全理论知识，如加料比例错误等，主要原因可归纳为在项目运营投产前未做好危险识别工作；T2没有意识到他所采用的MCMT生产工艺存在化学反应失控的危害，没有做好危害识别，同时在设计时针对反应器冷却系统单点失效未采取冗余的设计，MCMT反应器的泄压系统针对失控反应不起作用；T2是在冷却系统部件故障的情况下运行的，并没有执行预防性维护。另外，T2未进行HAZOP分析，针对冷却水系统故障的单点失效未采取有效的应急或替代措施，而员工在出现不可控反应时缺乏判断，依赖管理者，缺乏自我保护意识；反应器的放空泄压设计未得到有效验证，这些都在一定程度上导致了事故的发生。

学生分组讨论并答辩后，教师根据以上得出的事故原因，逐條对教材上的理论知识展开讲解，如化工行业相关安全法规、危险品、易燃物和毒物的性质和分类、职业中毒、特殊工艺安全技术等知识。

四、总结

案例教学法通过影音资料，真实再现化工安全事故，有效弥补了教材上关于安全技术的教育内容等不足，让学生在有限的课堂授课学时中学到更多的安全专业知识。通过预先布置案例，让学生有足够的时间解读化工安全事故案例中所涉及的化工安全问题，课堂上分组讨论解决这些安全问题所涉及的知识点，并进行现场答辩，如此提高了其自主学习和归纳知识的能力。这种教学模式极大地提高了学生主动参与教学过程的积极性，培养了学生的创造能力和解决实际问题的能力。当然，此种案例教学法不仅要求任课教师较为全面地掌握化工安全知识，还要求教师具有较高的临场应变能力、语言表达能力和发散性思维，因此该方法其实是在师生交流和探讨过程中提高双方的专业知识水平。

参考文献：

[1]吴高臣.实践导向：案例教学法研究[J].黑龙江高教研究，2011，（12）：178-181.

[2]董丁稳.《化工过程安全》案例教学方法实践[J].新西部，2015，（6）：119-121.

Abstract：Chemical process safety is one of the core courses that undergraduate students need to grasp in chemical safety direction combining chemical production process safety technology and safety management. Classic cases related to chemical safety accident are introduced in classroom teaching.It provides students with various chemical production technology materials and related hazards and types of accidents，guiding the students to take the examination to prevent and control all kinds of production process.Besides，through the form of oral defense this case-leading teaching method encourages the students to find，solve problems and summarize important knowledge independently.

Key words：chemical process safety；accident；case-leading teaching method；oral defense