化學(xué)工程與工藝專業(yè)《化工安全與環(huán)?！氛n程教學(xué)探討

王茜　趙磊

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

【關(guān)鍵詞】事故樹；化工安全；中毒

0 引言

化工安全與環(huán)保是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的一門必修課，以安全理論為指導(dǎo)與化工生產(chǎn)實踐密切結(jié)合，圍繞火災(zāi)、爆炸和中毒事故的預(yù)防，構(gòu)建了一個比較完整、通用的化工安全技術(shù)體系。本課程是一門綜合性和交叉性的課程[1]。由于本專業(yè)學(xué)生在安全系統(tǒng)工程方面知識的匱乏，導(dǎo)致學(xué)習(xí)過程中往往單一的變成對化學(xué)知識的學(xué)習(xí)而無法與安全有更深層次的結(jié)合。因此，在本課程的教學(xué)過程中融入一些安全系統(tǒng)工程中重要的分析方法顯得尤為重要和迫切。

1 內(nèi)容講解和學(xué)習(xí)方法

本文以第五章中毒事故與通風(fēng)置換技術(shù)中的中毒事故預(yù)防知識講解為例[2]，引入安全系統(tǒng)工程中事故樹分析方法對中毒事故的預(yù)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(guān)系的且有方向性的“樹”，在安全系統(tǒng)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(tǒng)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(guān)的安全操作規(guī)程，及總結(jié)收集相關(guān)類似的事故資料的基礎(chǔ)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(shù)求最小割集。最小割集是導(dǎo)致頂上事件發(fā)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(tǒng)就越復(fù)雜，事故發(fā)生的幾率也越大，在最小割集太多不好分析時，也經(jīng)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(jié)構(gòu)重要度分析，是從事故樹結(jié)構(gòu)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(fā)生概率，分析各基本事件的發(fā)生對頂上事件發(fā)生所產(chǎn)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(fā)生的一個基本事件組合，據(jù)此可有的放矢地制定預(yù)防控制措施。

T-氯氣急性中毒；M1-氯氣泄漏；M2-泄漏區(qū)防護不當(dāng)；X1-泄漏區(qū)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(qū)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(shù)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(jié)構(gòu)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(shù)最大，P2中有兩元素，且該兩元素不在其他徑集中重復(fù)出現(xiàn)，所以X2與X3重要度系數(shù)相等且小于X1，P3中有三個元素且不在其他徑集中重復(fù)出現(xiàn)，所以X4、X5、X6重要度系數(shù)相等且重要度系數(shù)最小。按結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)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(fā)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(fā)生，就能避免氯氣泄漏中毒事故的發(fā)生。

從最小徑集的分析結(jié)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(biāo)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(biāo)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(yù)防措施。

（1）首先最重要的是嚴(yán)格控制氯氣瓶庫的氯氣濃度，加強通風(fēng)。

（2）嚴(yán)格按照《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)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(guān)安全教育。

2 結(jié)論

通過引入了與《化工安全與環(huán)?！氛n程緊密相關(guān)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(fēng)置換技術(shù)加以系統(tǒng)化地講解，對本課程的教學(xué)進行初步探索。在以后的教學(xué)中要繼續(xù)完善改進，以適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)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(xué)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(huán)保[M].北京：科學(xué)出版社，2015.

[3]徐志勝，姜學(xué)鵬.安全系統(tǒng)工程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

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

[責(zé)任編輯：朱麗娜]