基于安全意識培養的化工原理實驗教學研究與探索*

張正紅，林 峰

(衢州學院化學與材料工程學院，浙江 衢州 324000)

化工生產過程中用到不同性質的化工原料品種很多，其中大部分具有易燃、易爆、有毒有害以及具有腐蝕性的特點，其生產大多在高溫、高壓下進行，因處理不當而引發事故的概率很大。安全科學技術是人類生產、生活和生存的基本需要，隨著社會經濟的發展和人類文化的進步，迫切需要把我國安全生產、科研、教育和技術提高到更科學、更高效的層次[1]。近幾年來發生在高校實驗室的安全事故也引起了大家的廣泛關注，據相關調查結果顯示，近九成的高校實驗室安全事故是人為因素引起的，所以安全意識的培養、事故隱患應急處理能力的加強也是實驗課不可缺少的一部分。

化工原理實驗是以化工單元操作過程原理和設備為主要內容，以處理工程問題的實驗研究方法為特色的實踐性課程[2]。隨著實驗課的進行，會遇到大量的工程實際問題，實際工程問題多種多樣，處理時不僅需要考慮工藝要求，還要兼顧安全、經濟等方面的問題[3]。我們在化工原理實驗課程中將化工安全相關知識引入實驗教學，在引導學生建立化工安全意識、培養良好的化工職業習慣、隱患預防及事故應急處置等方面進行了一些探索研究和實踐工作。

1 安全意識和化工職業習慣的培養

針對化工生產的特點，化工企業相關人員都需要系統了解和掌握全面的安全生產知識和理論方法，包括化工安全操作要點、危險作業安全要點、特種設備安全要點、電氣設備安全要點、消防安全要點等[4]。化工原理實驗與一般化學實驗比較起來，有共同點也有其自身的特殊性。操作人員必須具備一定的化工安全知識，還應有意識的養成一些良好的化工職業習慣，以避免事故和傷害的發生。化工原理實驗操作前應清楚實驗介質的性質、總電閘的位置和消防器材的安放地點，儀器設備操作前還必須了解實驗中的哪些操作或設備的哪些部位可能會產生危險，該如何做好防護以保證實驗過程中的人身和設備安全。實驗操作過程中要嚴格按操作規程進行，注意小組成員之間的分工配合，嚴守自己的崗位精心操作，不得隨意離崗或竄崗。時刻注意儀器、儀表指示值的變化趨勢，保證操作過程在指定的條件下進行，如果實驗過程中產生不符合規律的現象時要及時判斷分析，研究其產生的原因并采取合適的處置方法。一旦發生物料泄露等問題，應穿戴好防護用品進行處理。操作結束時應先將有關的熱源、水源、氣源、儀表的閥門或電源關閉。

2 事故、隱患的預防

事故一般是指工業生產中突然發生的破壞性事件，可分為工藝事故、設備事故和人身事故。工藝事故也可稱為操作事故，是指由操作人員操作不當或處理不當所產生的事故，它的主要后果是因操作不當使生產條件不符合工藝參數指標要求而造成的產量損失或質量損失，或者因閥門開錯引起冒料、跑料造成的物料損失。在化工原理實驗中，我們特別強調實驗前的準備工作，熟悉實驗裝置流程及控制點，檢查儀表和閥門的開關是否處于合適狀態，實驗操作過程中嚴格遵守操作規程，以避免產生不必要的操作損失。設備事故的主要后果是造成設備的損傷或報損，如燒壞電機、壓縮機氣缸爆炸等。在化工原理實驗中會經常用到泵，泵在運轉之前如果不進行盤車或在出口閥打開的狀態下運行，就可能出現異常燒壞電機，因此設備啟動前的檢查工作很重要。人身事故其主要后果是人體受到傷害，如機器扎傷、觸電、急性中毒、酸堿燒傷等。實驗過程中要做好個人防護措施，按要求穿戴好實驗服、護目鏡、手套等防護用品。

在化工原理實驗中，還會用到一些高壓氣體。這些氣體中一部分是具有刺激性的，如二氧化硫、氨氣等，這類氣體如果泄露出來就比較容易被發現并及時處理。另一部分是無色無味但易燃、易爆或具有毒性的氣體，如氫氣、一氧化碳等，這類氣體不僅容易引發急性中毒，和空氣混合達到一定的濃度，如遇到明火等誘發因素還可能會引起爆炸。因此使用易燃易爆或有毒有害氣體時，首先標識要準確清楚，儲存、使用系統要做到密封良好，尾氣正確處置并注意室內通風。

3 應急處置能力的培養

事故應急處置的最終目標是通過合理有效的應急救援行動，最大限度的減少人員傷亡、財產損失和環境破壞等事故帶來的后果。因此對即將從事化工行業的學生來說，掌握消防器材的正確使用方法、危險化學品滅火的特殊要求、現場急救常識、人員的緊急疏散程序等都很有必要。如發生火災時不能驚慌失措，應根據實際起火情況進行針對性滅火。常用的消防器材有滅火沙箱、石棉布或濕布、四氯化碳滅火器、二氧化碳滅火器、泡沫滅火器等，應根據可燃物種類、火勢大小選擇不同的消防器材，否則可能引起火災事故的擴大或其他難以預料的后果。我們學校每年都會組織學生進行消防演習和實驗室突發事件的應急處置演練，通過消防演習和應急處置演練，提高了學生應對突發事件的處置能力。

實驗操作過程中如遇到儀器設備發生問題或一些突發性事件以及緊急特殊情況時，應緊急停車處理，指導老師和學生一起分析、解決出現的問題。如精餾實驗中突然發生停電、停水了怎么辦，塔內壓力過高是什么參數引起的，該怎么解決，處理這些問題不僅關乎實驗的安全操作，同時也鍛煉了學生分析問題與處理問題、解決實際工程問題的能力。

4 實驗教學手段與方法的改進

隨著計算機多媒體技術的普及和虛擬仿真技術的廣泛應用，實驗教學的手段不斷更新，實驗教學的內容也不斷豐富[5]。虛擬仿真實驗以真實的實驗原理、實驗現象、實驗過程和實驗數據為基礎，通過動態模型模擬，在計算機上構建虛擬實驗設備及實驗場所，以此模擬實驗過程，產生和真實實驗類似的操作結果[6-7]。近年來我校建立了3D化工虛擬仿真實驗教學中心，學生通過3D虛擬仿真軟件的學習，實現了實驗安全知識、實驗流程、操作規程以及各種操作異常現象和故障診斷排除等內容的學習，實現了虛實相結合，既保證了實驗的安全，又豐富了實驗教學內容。

5 結 語

在化工原理實驗教學中加強和拓展了實驗設備、工藝流程、操作步驟所涉及的化工安全知識，一方面有助于引導學生建立和加強安全操作意識，提高隱患的預防能力及事故應急處理能力，另一方面可使學生對工藝流程、裝置有更深層次的理解，最終提高學生綜合分析問題、解決實際工程問題的能力。