精細化工裝置布置與防火安全間距分析

徐志曉，張 靜

（河北英科石化工程有限公司江蘇分公司，江蘇蘇州 215000）

當(dāng)前，在社會經(jīng)濟水平的提升下，化工行業(yè)發(fā)展較為迅猛，原材料產(chǎn)量不斷增加，在各領(lǐng)域發(fā)展中具有重要作用。隨著科技的快速發(fā)展，不斷對化工材料進行充分研究，對化工產(chǎn)品進行精細處理。同時，在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，通常會用到大量的化工裝置，在對其進行布置時，要求工作人員進行合理規(guī)劃，使其保持適當(dāng)?shù)姆阑鸢踩g距，確保裝置布置各環(huán)節(jié)符合安全標(biāo)準，提高化工裝置運行的安全性。

1 精細化工適用范圍

中小型化工企業(yè)在進行總圖布置時首先要明確其應(yīng)該執(zhí)行的規(guī)范。對于精細化工企業(yè)有兩點明確規(guī)定：第一是產(chǎn)品，即精細化工企業(yè)必須是《精細化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準》GB 51283—2020第2.0.1條規(guī)定的21類精細化工產(chǎn)品；第二是廠區(qū)內(nèi)儲罐區(qū)的總?cè)萘浚@里又分為“液化烴、甲B、乙類儲罐、丙類儲罐、液化烴儲罐”它們分別不大于標(biāo)準第1.0.2條規(guī)定的儲量時才能適用于《精細化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準》。在實際運用過程中需要注意的是：儲罐之間不能互相折算，應(yīng)分別對應(yīng)總儲量和單罐儲量，其次罐區(qū)儲罐總?cè)莘e應(yīng)該不包含車間儲罐組的儲罐容積。

2 精細化工裝置布置的要點

2.1 化工產(chǎn)品

在化工產(chǎn)品生產(chǎn)加工過程中，不同的化工產(chǎn)品對應(yīng)不同的化工原材料，由于化工產(chǎn)品的種類相對較多造成原輔材料的品種更加繁多。在實際生產(chǎn)加工時，整體的工序較為復(fù)雜，從而在生產(chǎn)加工中容易產(chǎn)生較大的風(fēng)險?；ぎa(chǎn)品及其原輔材料通常較為特殊，由較多的化學(xué)物質(zhì)組成，大多數(shù)具有易燃、易爆、腐蝕等特性。由此在生產(chǎn)加工過程中容易存在較大的安全隱患，裝置布置時若未能對各個環(huán)節(jié)加以重視，則可能會留下嚴重的安全隱患，無法保證操作人員的自身安全，影響產(chǎn)品的生產(chǎn)。因此在裝置布置過程中就要結(jié)合產(chǎn)品特點有針對性地進行合理布置。如針對腐蝕性較強的裝置盡可能采用混凝土框架結(jié)構(gòu)，減少鋼結(jié)構(gòu)的使用量，防止腐蝕性環(huán)境對鋼結(jié)構(gòu)造成重大影響；針對毒性較大的裝置則盡可能采用封閉結(jié)構(gòu)同時加強機械排風(fēng)，事故時啟動事故風(fēng)機將有毒氣體收集到處理設(shè)施處理后排放，防止散發(fā)出來的有毒氣體進入環(huán)境，進而破壞周圍生態(tài)環(huán)境，對于對環(huán)境影響不大且易散發(fā)可燃氣體的裝置則盡量采用敞開式框架結(jié)構(gòu)，利用自然通風(fēng)來減少可燃氣體聚集，減少發(fā)生火災(zāi)爆炸的概率。

2.2 自然條件

化工廠生產(chǎn)過程中，通常會使用大量的生產(chǎn)設(shè)備，在機械設(shè)備的運用下，可有效提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，加快生產(chǎn)速度，不斷增加產(chǎn)品產(chǎn)量，為各個領(lǐng)域提供充足的原材料。但是，在設(shè)備的使用過程中，也經(jīng)常會存在不同程度的危險性，設(shè)備在長時間使用下會出現(xiàn)高溫、高壓等情況，致使化工產(chǎn)品在生產(chǎn)時出現(xiàn)有毒或可燃氣體散發(fā)出來的風(fēng)險。因此，對裝置布置提出較多的要求，設(shè)計人員需對布置的各項要點進行明 確[1]。在設(shè)備裝置布置過程中，需充分考慮自然條件，對風(fēng)向以及氣候進行詳細分析，由此確定布置的實際方位。并且，設(shè)計人員需對通風(fēng)情況進行把握，明確生產(chǎn)作業(yè)位置的通風(fēng)情況，確保在化工產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)境下，具有良好的通風(fēng)效果，保證化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的相關(guān)氣體快速散出，保障工作人員的安全。

2.3 生產(chǎn)需求

在精細化工裝置布置過程中，工作人員還需明確化工產(chǎn)品的具體生產(chǎn)需求，對生產(chǎn)情況進行詳細分析，了解各裝置的主要生產(chǎn)過程。并對原輔材料的特點進行深入探究，掌握原輔材料的實際特性，根據(jù)不同原輔材料的火災(zāi)危險性和毒害性進行合理劃分。在布置化工裝置時，需對裝置內(nèi)各單元的位置進行充分考慮，要求設(shè)計人員嚴格按照標(biāo)準規(guī)定和生產(chǎn)的實際需求對裝置進行合理布置，并確保裝置之間保持合理的距離，可有效提高化工裝置的安全性。同時，設(shè)計人員還應(yīng)當(dāng)在裝置布置過程中，對生產(chǎn)裝置的各個區(qū)域進行科學(xué)劃分，明確各個區(qū)域的危險有害因素及危害程度，在布置過程中，采取有效合理的布置手段使危險等級較高的區(qū)域做到預(yù)先設(shè)防，減少事故概率，事故后果可控。比較典型的生產(chǎn)需求舉例如下：

（1）六氟丙烯生產(chǎn)過程中的六氟裂解爐會產(chǎn)生微量劇毒化學(xué)品八氟異丁烯，在六氟丙烯裝置主體采用了敞開式框架結(jié)構(gòu)，以便生產(chǎn)過程泄漏的可燃有毒氣體快速散發(fā)到空氣中，該裂解爐布置時則采用了封閉式結(jié)構(gòu)，室內(nèi)設(shè)置了相應(yīng)的有毒氣體檢測器及機械通風(fēng)設(shè)施，外排的氣體經(jīng)過吸附處理后高空排放。這個布置方案就是采用了預(yù)先控制范圍和事故時控制污染區(qū)域相結(jié)合的辦法，來達到預(yù)先設(shè)防和事故后果可控的效果。

（2）聚偏氟乙烯生產(chǎn)過程中聚合工段的操作溫度和壓力都比較高，生產(chǎn)過程存在的火災(zāi)爆炸的可能性并且爆炸后果非常嚴重，可是目前的工藝水平無法使操作溫度和壓力降低，因此工藝布置時這個工段采取了各聚合釜分開布置，單臺聚合釜與其他生產(chǎn)部位采用防爆墻分隔的手段來達到事故后果可控的目的。當(dāng)然在工藝設(shè)計過程通過其他自控手段和安全泄放手段來做到預(yù)先設(shè)防和減少事故概率。

2.4 防爆區(qū)域

在化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，往往使用到大量的易燃易爆物質(zhì)，經(jīng)常在裝置周圍會出現(xiàn)爆炸危險區(qū)域。因此，為了提高生產(chǎn)作業(yè)的安全性，在精細化工裝置布置過程中，應(yīng)當(dāng)合理控制爆炸危險區(qū)域，并且在爆炸危險區(qū)域內(nèi)采用防爆的化工設(shè)備，對靠運輸?shù)缆返幕ぱb置尤其要注意其包裝危險區(qū)域不能進入運輸?shù)缆?。同時，在裝置布置過程中，還應(yīng)當(dāng)設(shè)計相應(yīng)的安全通道，由于安全事故不可預(yù)測，安全通道則為人們逃生提供良好的條件，讓工作人員盡量避免受到較大的傷害。有效提高工作人員生產(chǎn)工作的安全性，促使化工產(chǎn)品得以順利生產(chǎn)。

3 精細化工裝置布置的基本概況

在化工裝置布置過程中，通常有著明確的規(guī)定。近年來，我國不斷對化工產(chǎn)品生產(chǎn)出現(xiàn)的安全事故進行全面梳理，了解各項安全事故發(fā)生的主要原因。為了避免安全事故的發(fā)生，我國不斷出臺相應(yīng)的政策，對化工產(chǎn)品生產(chǎn)以及化工裝置布置均提出合理的要求，對精細化工設(shè)備布置與防火間距進行全面分析，提出一系列的設(shè)計規(guī)范[2]。如《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準》《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》《石油化工儲運系統(tǒng)泵區(qū)設(shè)計規(guī)范》《石油化工工廠布置設(shè)計規(guī)范》《精細化工企業(yè)工程設(shè)計防火標(biāo)準》等。逐漸完善各項設(shè)計規(guī)范內(nèi)容，并結(jié)合化工產(chǎn)品生產(chǎn)情況，對各項規(guī)范內(nèi)容進行改善以及優(yōu)化。在精細化工裝置布置過程中，應(yīng)當(dāng)嚴格按照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準要求結(jié)合產(chǎn)品及工藝特點采用有針對性的布置方案，從而做到既滿足各項安全防范條例又滿足化工廠實際使用要求。

以某化工生產(chǎn)企業(yè)為例，在對化工裝置進行布置過程中，首先要充分遵循GB 50160、GB 50016及GB 51283的相關(guān)規(guī)范內(nèi)容，并對精細化工裝置布置要點進行詳細研究，進而完成一個合規(guī)、合理的布置方案。

某精細化工廠的主要產(chǎn)品是叔丁醇鈉，生產(chǎn)過程對環(huán)境要求比較嚴格（盡量避免潮濕環(huán)境），因此盡管工藝過程存在著易燃易爆氣體散發(fā)到空氣中的情況，設(shè)計過程中依然采用了封閉式廠房作為生產(chǎn)主體單元，即首先考慮拿到合格產(chǎn)品以達到最終設(shè)計目的，而易燃易爆氣體容易在封閉式廠房內(nèi)聚集的問題可以通過加強機械通風(fēng)，合理設(shè)置可燃有毒氣體檢測器等措施加以解決。任何一個裝置布置都是在遵循強制性條文的前提下，以拿到最終產(chǎn)品為第一目標(biāo)，在第一目標(biāo)完成的情況下合理有序地去解決其他問題。同樣裝置布置時還遇到了另外一個問題，即設(shè)備布置完成后發(fā)現(xiàn)廠房（甲類）的建筑面積超過了3 000m2（《建筑設(shè)計防火規(guī)范》規(guī)定甲類多層車間建筑耐火等級一級時單個防火分區(qū)的面積不應(yīng)超過3 000m2）經(jīng)與業(yè)主溝通無法通過在車間內(nèi)設(shè)置防火墻來劃分防火分區(qū)，最后設(shè)計人采取了將部分輔助設(shè)備（干燥工段、回收工段）單獨設(shè)置一座廠房的辦法來解決建筑面積超標(biāo)且無法設(shè)置防火墻的問題，而此時一個裝置內(nèi)出現(xiàn)了兩座甲類廠房，這兩座廠房的防火間距如何控制呢？設(shè)計過程中考慮了三種方案，第一種是兩座廠房間距6m，設(shè)置理由兩座廠房是一個裝置滿足《建筑設(shè)計防火規(guī)范》第3.4.7條規(guī)定即可；第二種方案是兩座廠房間距12m，設(shè)置理由兩座廠房是根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》第3.4.1條要求；第三種方案是兩座廠房間距15m，設(shè)置理由是兩座廠房的爆炸危險區(qū)域（15m）互不影響。經(jīng)過與業(yè)主溝通并且為防止今后各級專家檢查時提出不同意見，最后采取了第三種最為穩(wěn)妥的方案。生產(chǎn)裝置示意如圖1所示。

圖1 生產(chǎn)裝置示意圖

4 精細化工裝置布置與防火間距分析的相互影響

精細化工裝置內(nèi)布置與總圖防火間距有著一定的相互影響，主要體現(xiàn)為以下幾點：

（1）對于執(zhí)行《精細化工企業(yè)工程設(shè)計防火標(biāo)準》的工廠，當(dāng)采用敞開式廠房或露天布置時，車間之間的防火間距與封閉式廠房之間的防火間距不同，對于封閉式廠房之間的防火間距標(biāo)準要求等同于《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的相關(guān)要求，而對于敞開式廠房則是對照《建筑設(shè)計防火規(guī)范》加大了相應(yīng)的防火間距；對于執(zhí)行《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準》《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的工廠則無論車間采用何種形式，只要不在同一個裝置內(nèi)，兩個車間之間的間距都是一個固定的防火間距，不會因為車間的布置形式而改變。造成這種情況的主要原因是三本規(guī)范針對的對象不同，控制火災(zāi)的蔓延的理念也有所區(qū)別。

（2）對于多層辦公、控制、化驗樓與消防泵房，當(dāng)分開設(shè)置時，《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準》《建筑設(shè)計防火規(guī)范》都是要求執(zhí)行10m的防火間距，并且可以通過防火墻等措施來減少防火間距。而執(zhí)行《精細化工企業(yè)工程設(shè)計防火標(biāo)準》時則需要控制15m的防火間距，因此在進行單體布置時，若廠區(qū)占地面積較少，無法將二者防火間距控制15m以上，可以考慮將二者功能合并，因為無論《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準》還是《精細化工企業(yè)工程設(shè)計防火標(biāo)準》，對于房間內(nèi)的布置特別是涉及民用和輔助設(shè)施的房間布置都是以《建筑設(shè)計防火規(guī)范》為主的，而《建筑設(shè)計防火規(guī)范》對于辦公、控制、化驗、消防泵房等沒有明確規(guī)定要求分開設(shè)置，因此通過合理的單體布置可以有效減少乃至規(guī)避一些不必要的防火間距。對于20kV以上變配電所則應(yīng)結(jié)合《建筑設(shè)計防火規(guī)范》和電力行業(yè)相關(guān)規(guī)范建議分開設(shè)置。

（3）當(dāng)車間邊緣設(shè)有車間液化烴儲罐組時，裝置內(nèi)布置對于總圖防火間距也有較大影響，根據(jù)《精細化工企業(yè)工程設(shè)計防火標(biāo)準》第4.2.9條注4的要求，“車間罐組的液化烴儲罐與其所在車間以外的其他生產(chǎn)設(shè)施的防火間距應(yīng)滿足本表要求”，即車間罐組液化烴儲罐與其他生產(chǎn)設(shè)施的間距，既要滿足標(biāo)準第4.2.9條液化烴儲罐與其他生產(chǎn)設(shè)施的防火間距要求，也要滿足標(biāo)準第4.2.9條甲類生產(chǎn)設(shè)施與其他生產(chǎn)設(shè)施的防火間距要求，并且應(yīng)該取二者的較大值。因此對于裝置內(nèi)布置時，車間罐組的液化烴儲罐同樣條件下盡可能不要布置在最外側(cè)，以免因此造成防火間距加大。如圖2。

圖2 裝置內(nèi)布置示意圖

此時L1應(yīng)執(zhí)行《精細化工企業(yè)工程設(shè)計防火標(biāo)準》第4.2.9的規(guī)定的15m或12m防火間距，而L2應(yīng)執(zhí)行第4.2.9條規(guī)定的對應(yīng)儲量液化烴儲罐到甲類生產(chǎn)設(shè)施的防火間距，而往往L2的防火間距是遠大于L1要求的防火間距。

5 結(jié)束語

精細化工裝置布置與防火間距有著較大的關(guān)聯(lián)，防火間距設(shè)置是否合理直接關(guān)系到化工裝置是否能夠正常穩(wěn)定運行。因此，在裝置布置過程中，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)充分了解化工產(chǎn)品特性、周邊自然條件、工藝設(shè)備特點、生產(chǎn)本質(zhì)需求等各方面因素，在滿足各項強制性條文和標(biāo)準的要求下，通過充分分析各種不同規(guī)范標(biāo)準的要求，合理布置精細化工裝置，進而確保不同裝置之間保持合適的防火距離，使工廠布置既符合規(guī)范標(biāo)準要求，又滿足企業(yè)安全生產(chǎn)需要，同時做到經(jīng)濟合理，減少不必要的投資，節(jié)約土地資源。