原料藥裝置 （車間） 設(shè)備布置的幾個(gè)特點(diǎn)

劉文光 沈忠英

（中石化上海工程有限公司，上海 200120）

通常裝置布置的基本任務(wù)是結(jié)合廠區(qū)的自然條件和外部條件，在確保安全和保護(hù)環(huán)境的前提下，確定生產(chǎn)過(guò)程中各種設(shè)備的位置，以獲得最合理的物料流動(dòng)路線，創(chuàng)造協(xié)調(diào)而又友好的生產(chǎn)環(huán)境，組織裝置構(gòu)成一個(gè)能高度發(fā)揮效能的生產(chǎn)整體[1]。裝置布置是設(shè)計(jì)工作中很重要的一環(huán)，布置的好與壞直接關(guān)系到裝置建成后是否符合工藝要求，是否有良好的操作條件，使設(shè)備正常、安全地運(yùn)行，并使設(shè)備的維護(hù)檢修方便可行，以及對(duì)建設(shè)投資、經(jīng)濟(jì)效益等都有很大的影響。所以，在進(jìn)行裝置布置前必須充分掌握有關(guān)生產(chǎn)、安全、環(huán)境等資料，在布置時(shí)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦渭白匀粴庀髼l件，深思熟慮、仔細(xì)推敲、多方案比較，以取得最佳布置[2]。裝置布置是以工藝、配管為主導(dǎo)專業(yè)，并在管道機(jī)械、總圖、土建、自控、電氣、設(shè)備、冷凍、暖風(fēng)等有關(guān)專業(yè)的密切配合下，并征求建設(shè)單位和有關(guān)職能部門的意見(jiàn)，最終由配管專業(yè)集中各方面意見(jiàn)完成此工作。

裝置（車間）布置一般以生產(chǎn)某種產(chǎn)品（如：某合成藥生產(chǎn)裝置）或完成某項(xiàng)完整工藝過(guò)程（如：聚烯烴裝置、常減壓裝置）所需的設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)劃分。裝置占地面積有大有小，設(shè)備也有多有少，工藝要求也不一樣。原料藥裝置（車間）與石化、煉油等裝置的設(shè)備布置在原則上是相似的，但因?yàn)槠溲b置的規(guī)模、原料與產(chǎn)品的特性、工藝過(guò)程和操作要求等與石化、煉油等裝置不盡相同，在設(shè)備布置上考慮的側(cè)重點(diǎn)也有所不同。醫(yī)藥裝置（車間）設(shè)備布置有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

1 原料藥裝置（車間）設(shè)備布置特點(diǎn)之一 —— 室內(nèi)

原料藥裝置與煉油化工裝置相比，具有處理量相對(duì)比較小，設(shè)備容量也相對(duì)較小，但腐蝕性的物料較多、潔凈度要求高、人工操作點(diǎn)較多、間歇操作等特點(diǎn)。由于原料藥裝置（車間）的以上特點(diǎn)，決定了原料藥裝置（車間）的主體設(shè)備大多布置在建筑物內(nèi)。而石化、煉油等裝置由于設(shè)備尺寸大、防火要求高、自動(dòng)化程度也高，一般均采用分成若干個(gè)區(qū)塊使設(shè)備露天框架布置，這些框架和區(qū)塊就形成了裝置界區(qū)。圖1是某合成藥裝置的平面布置，整個(gè)裝置的設(shè)備布置分為反應(yīng)部分和精制部分。在設(shè)備布置時(shí)將反應(yīng)部分的設(shè)備布置在建筑物的北側(cè)，精制部分的設(shè)備布置在建筑物的南側(cè)，中間一跨設(shè)置從上至下的吊裝孔，所有的設(shè)備均布置在一棟長(zhǎng)方形多層廠房中。圖2 是某聚丙烯裝置的平面布置圖，所有設(shè)備除了擠壓造粒單元為室內(nèi)布置外，其余催化劑單元、原料精制、聚合反應(yīng)、壓縮、摻混、火炬、凝水等單元都按功能分布在室外沿主管廊布置。室外布置對(duì)空間與層高、總高的要求沒(méi)有室內(nèi)布置那么苛刻，只是一個(gè)總體平衡后的經(jīng)濟(jì)合理性問(wèn)題。而室內(nèi)布置受廠房限制要求比較多，對(duì)于廠房面積、層高均有很高的要求，因其建筑費(fèi)用較高，故需要在研究建筑費(fèi)用最經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，滿足設(shè)備、管道布置、操作、檢修的空間要求。

圖1 某合成藥裝置的平面布置圖

2 原料藥裝置（車間）設(shè)備布置特點(diǎn)之二——充分利用層高，減少輸送設(shè)備

由于設(shè)備大多布置在室內(nèi)，對(duì)于多層布置的較高的建筑物，可盡量利用其層高位差來(lái)滿足輸送物料的壓力要求，減少輸送物料的動(dòng)力設(shè)備。對(duì)于有回流管線的塔頂冷凝器，調(diào)整塔頂冷凝器出口與回流口之間的高度差，可以減少回流管線的輸送泵（見(jiàn)圖3）。圖3 所示為某合成藥裝置溶媒精餾塔及冷凝器的布置，精餾塔塔頂設(shè)有一個(gè)冷凝器，冷凝器的設(shè)置高度需要高于塔頂氣相出口，且滿足冷凝器的氣相回流口的回流要求及液封要求。在設(shè)備布置的過(guò)程中，根據(jù)流程順序，將設(shè)備從上至下布置，可在無(wú)外加動(dòng)力的情況下，利用物料位差產(chǎn)生的能量，進(jìn)行流暢的物料輸送。又如某合成藥生產(chǎn)裝置中物料經(jīng)過(guò)1#精餾器后進(jìn)入1#反應(yīng)器，再進(jìn)入2#精餾器和2#反應(yīng)器后按流程順序利用位差能進(jìn)行輸送（見(jiàn)圖4）。將兩個(gè)反應(yīng)器布置在上下層，就可以減少一臺(tái)輸送泵。這種利用位差產(chǎn)生動(dòng)力輸送物料的方式其布置也不是高差越大越好，需要通過(guò)計(jì)算管系的壓頭，將位差控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，使之既能保證輸送動(dòng)力，又不會(huì)使層高太高，在一個(gè)最經(jīng)濟(jì)的范圍內(nèi)。

圖2 某聚丙烯裝置的平面布置圖

圖3 某合成藥裝置溶媒精餾塔及冷凝器的布置圖

圖4 某合成藥裝置反應(yīng)部分設(shè)備布置圖

3 原料藥裝置（車間）設(shè)備布置特點(diǎn)之三——檢修要求相似的設(shè)備統(tǒng)一布置

原料藥裝置中會(huì)有許多帶攪拌的設(shè)備，特別是搪玻璃的設(shè)備和襯里設(shè)備，其檢修要求比較高，從經(jīng)濟(jì)合理與檢修方便的角度出發(fā)，將其統(tǒng)一考慮，統(tǒng)一布置（見(jiàn)圖5）。這些設(shè)備多帶有攪拌器，而攪拌器經(jīng)常需要檢修和保養(yǎng)，為了檢修方便在設(shè)備上方統(tǒng)一設(shè)置檢修導(dǎo)軌，安裝電動(dòng)葫蘆，并在廠房一端設(shè)置檢修用吊裝孔，方便設(shè)備和檢修部件進(jìn)出廠房。由于搪玻璃和襯里設(shè)備材質(zhì)比較脆弱，容易損壞，其檢修與更換頻率比一般鋼質(zhì)設(shè)備高，且常常需要將封頭或設(shè)備整體移出進(jìn)行修復(fù)，故可以通過(guò)將檢修要求相似設(shè)備統(tǒng)一布置的方式來(lái)方便設(shè)備的檢修與更換。利用統(tǒng)一的導(dǎo)軌與檢修空間滿足多臺(tái)設(shè)備的檢修，可以有效的利用廠房空間，增加廠房的容積率，減少維修設(shè)施和空間。

4 原料藥裝置（車間）設(shè)備布置特點(diǎn)之四——設(shè)備分層布置

原料藥裝置設(shè)備布置中會(huì)將整個(gè)裝置按單元分區(qū)、分層布置，可以優(yōu)化管道布置，縮短管道長(zhǎng)度。如圖6 中，在頂層放置蒸發(fā)器及其附屬設(shè)備，中間一層放置濃縮液儲(chǔ)罐及其附屬設(shè)備，下層放置結(jié)晶罐及其附屬設(shè)備。此處布置沒(méi)有采用同類設(shè)備就近布置的方法，而是根據(jù)物料工藝流程順序，從蒸發(fā)到濃縮到結(jié)晶，從上而下，設(shè)備分層布置。此種布置方式在原料藥裝置（車間）中比較常見(jiàn)，它的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備布置、管道走向可完全依據(jù)流程就近連接，縮短了管道輸送長(zhǎng)度，很好的滿足了工藝要求。

圖5 某合成藥裝置攪拌設(shè)備的布置圖

圖6 某合成藥裝置蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶部分設(shè)備分層布置圖

5 原料藥裝置（車間）設(shè)備布置特點(diǎn)之五——安全通道的統(tǒng)一設(shè)置

裝置布置除了經(jīng)濟(jì)性、合理性外，還有一個(gè)最重要且不可忽略的要素——安全性。對(duì)于室內(nèi)布置的設(shè)計(jì)，因在有限的空間內(nèi)生產(chǎn)，其安全通道的設(shè)置更為重要。原料藥裝置（車間）內(nèi)最遠(yuǎn)工作地點(diǎn)（包括生產(chǎn)平臺(tái)上的工作點(diǎn)），至防爆門斗入口或外門的疏散距離應(yīng)小于25 m[3]。圖7 為某合成藥裝置的室內(nèi)設(shè)備和通道布置，紅色區(qū)域設(shè)置2～3 m 的通道，以方便鏟車或電動(dòng)小車等能流暢的通過(guò)，綠色區(qū)域設(shè)置至少1 m凈空的操作檢修通道。另外，在設(shè)備、閥組等要求操作的地方設(shè)置大于0.8 m 的通道。裝置每層層高為7.5 m，防爆門斗高為3.5 m。每層操作平臺(tái)的高度盡量取為離樓層3.5 m 的高度，可以利用防爆門斗頂面的空間，并且盡量使各操作平臺(tái)連通。這樣的布置使得操作通道富有層次又通暢，既保證安全又能保證操作、檢修的順暢。

圖7 某合成藥裝置安全通道布置圖

6 結(jié)論

本文僅是簡(jiǎn)單的敘述了原料藥裝置（車間）設(shè)備布置時(shí)的幾個(gè)特點(diǎn)，實(shí)際上設(shè)備布置需要考慮的因素和可優(yōu)化的內(nèi)容還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些。

總之，設(shè)備布置設(shè)計(jì)是裝置（車間）工藝設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一。合理的裝置（車間）布置將會(huì)使車間內(nèi)的人、設(shè)備和物料在平面和空間上實(shí)現(xiàn)最合理的組合，以降低投資成本與勞動(dòng)成本，減少事故發(fā)生，增加可用面積和空間，減少管道長(zhǎng)度，改善工作環(huán)境，促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展。布置不合理的裝置（車間），造成人流和物流紊亂，設(shè)備維護(hù)和檢修不便等問(wèn)題，車間建成后又會(huì)帶來(lái)生產(chǎn)和管理問(wèn)題，同時(shí)也埋下了不少安全隱患。故裝置（車間）布置的重要性與意義已不言而喻，只有綜合考慮，滿足生產(chǎn)工藝及安裝和檢修要求，科學(xué)設(shè)置勞動(dòng)保護(hù)、安全衛(wèi)生及防腐蝕措施，合理利用裝置（車間）的建筑面積和用地，考慮裝置（車間）發(fā)展的可能性，留有發(fā)展空間等因素，才能得到一個(gè)各方面最優(yōu)的裝置（車間）布置。

[1] 吳德榮.化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].中國(guó)石化集團(tuán)上海工程有限公司4 版，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[2] 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局特種設(shè)備安全檢察局.全國(guó)壓力管道設(shè)計(jì)審批人員培訓(xùn)教材[M].2 版，北京：中國(guó)石化出版社，2011.

[3] GB50016-2006.建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].