化工總平面布置設(shè)計(jì)

賴幸梁

中海油石化工程有限公司 濟(jì)南 250101

隨著我國石化和化工企業(yè)迅速發(fā)展，企業(yè)需求已從生存型階段進(jìn)入生活型階段，下一步將進(jìn)入生態(tài)型階段，需求層次、需求內(nèi)容、安全意識、環(huán)保和消防等級等各方面要求越來越高，從而要求總平面設(shè)計(jì)考慮得更加全面。一般的總圖布置難以體現(xiàn)布置的平衡性，即有定性無定量，無法量化總圖布置。針對以上情況，總平面布置需要采用系統(tǒng)布置方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)方法是一種最早應(yīng)用于工廠設(shè)計(jì)的系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)方法,它具有很強(qiáng)的條理性,是一種把物流分析與工藝分析相結(jié)合、以求得合理布置的技術(shù)，最終能布置出準(zhǔn)確、合理的總平面布置。運(yùn)用系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)方法，首先對項(xiàng)目的實(shí)地自然條件進(jìn)行分析，再對項(xiàng)目組成進(jìn)行全面了解，并且根據(jù)工藝系統(tǒng)的PID分析出全廠工藝流程圖，以及全廠的物流統(tǒng)計(jì)表；之后經(jīng)過整理分析各組成的相互關(guān)系，繪制出點(diǎn)對點(diǎn)的關(guān)系布置圖；再根據(jù)各裝置單位的一些屬性和面積，繪制出面積關(guān)系布置圖，依據(jù)面積關(guān)系布置圖布置初版的總圖布置方案；再加入一些外部因素和制約條件，就可以得出詳細(xì)而準(zhǔn)確的總平面布置。

1 項(xiàng)目簡介

某化工企業(yè)主要產(chǎn)品為氯化吡啶，氯化吡啶是生產(chǎn)許多農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、防霉劑、防腐劑等精細(xì)化學(xué)品和專用化學(xué)品必需的中間體，應(yīng)用范圍很廣。本項(xiàng)目技術(shù)提供方為美國某公司，目前氯化吡啶生產(chǎn)工藝國內(nèi)全部處于實(shí)驗(yàn)室階段，國內(nèi)還未有參照實(shí)例，工程涉及物料多為易燃、易爆、高毒、強(qiáng)腐蝕的化學(xué)品，工程技術(shù)難度很大，總平面布置需考慮因素較多，從而對總平面布置的要求也較高。

2 自然數(shù)據(jù)收集及分析

一般在項(xiàng)目初始階段，首先需要對項(xiàng)目所在地進(jìn)行詳細(xì)了解，以便選址?，F(xiàn)在大多數(shù)項(xiàng)目都不需要工程單位進(jìn)行選址，導(dǎo)致大多數(shù)人忽略了這一重要工作，但是不論是否需要進(jìn)行選址，都要對所在地進(jìn)行了解及分析。自然數(shù)據(jù)的收集是第一步，收集內(nèi)容見表1(但不僅限于表中內(nèi)容，可根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的增加及調(diào)整)。

自然數(shù)據(jù)收集完成后需要進(jìn)行逐項(xiàng)分析，例如對于地質(zhì)情況不均勻、局部地質(zhì)情況較差的區(qū)域，在總平面布置過程中就應(yīng)盡量設(shè)置較輕的設(shè)施。

3 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集及分析

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集分析主要是對項(xiàng)目所在地除自然數(shù)據(jù)外的其他資料進(jìn)行整理分析，收集內(nèi)容見表2(但不僅限于表中內(nèi)容)。

通過對自然數(shù)據(jù)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集分析能統(tǒng)計(jì)出對本項(xiàng)目的全部限制條件，從而在總圖布置過程中進(jìn)行考慮，防止遺漏情況而造成總平面布置的不合理。

4 項(xiàng)目組成分析

表1 自然數(shù)據(jù)表

表2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表

一般石化行業(yè)的項(xiàng)目組成都比較固定，但是如果是精細(xì)化工行業(yè)，其組成較為多變，則需要對項(xiàng)目的組成單元進(jìn)行梳理及分析，了解整個(gè)項(xiàng)目的情況，并且對每個(gè)組成單元的生產(chǎn)類別、耐火等級、裝置特性、裝置防護(hù)特性、消防、安全、環(huán)保、安裝、檢修等方面進(jìn)行梳理分析。

5 工藝流程分析

因?yàn)檫M(jìn)行總平面布置的目的是為了達(dá)到項(xiàng)目的工藝需要，所以總平面布置的來源是項(xiàng)目的工藝，需要根據(jù)工藝的PID條件，對項(xiàng)目進(jìn)行詳細(xì)了解，最終繪制一張全廠性的工藝流程圖來直觀地反映項(xiàng)目的工藝流程。該工藝流程圖中需要體現(xiàn)出工藝物料的特性，例如易爆、高毒、低溫、高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕等。全廠工藝流程見圖1。

按照工藝流程圖進(jìn)行分析，這里把工藝流程分為六個(gè)等級(絕對重要、特別重要、重要、一般重要、不重要、遠(yuǎn)離)，其中主要工藝流程等級最高，其余的等級按照物流的特性進(jìn)行劃分，對兩裝置之間沒有聯(lián)系的定義為不重要，按照規(guī)范的要求需要遠(yuǎn)離的兩個(gè)裝置等級最低，但是對易爆、劇毒、低溫、高溫、高壓等特殊流程需要進(jìn)行修正，等級需提到最高，以提供項(xiàng)目的安全性，全廠工藝流程分析表圖見圖2。

圖1 全廠工藝流程圖

圖2 全廠工藝流程分析表圖

6 物流運(yùn)輸分析

石油化工行業(yè)中有的工藝流程同時(shí)也包含了物流運(yùn)輸，這里的物流不只是汽車運(yùn)輸，根據(jù)項(xiàng)目的不同，涵蓋的內(nèi)容也不相同，包含了公用工程管道運(yùn)輸、汽車運(yùn)輸、人工搬運(yùn)、皮帶運(yùn)輸、電儀輸送等方面。本工程僅涉及公用工程管道運(yùn)輸，物流統(tǒng)計(jì)表圖見圖3。

按照同一物料單獨(dú)分析的原則進(jìn)行分析，把運(yùn)輸量劃分成五個(gè)等級來進(jìn)行排序，并填入表格，物流分析表圖見圖4。

7 合并分析

分析完工藝與物流后會發(fā)現(xiàn)，兩者之間必然存在部分沖突，為了解決這個(gè)問題，需要引用加權(quán)值，在不同項(xiàng)目中加權(quán)值也會不同，一個(gè)項(xiàng)目中確定了加權(quán)值也就是選擇好了偏重方向，一般選擇范圍是1∶3～3∶1。如果比值大于3∶1，意味著物流關(guān)系占主導(dǎo)地位，設(shè)施布置只考慮物流即可;當(dāng)比值小于1∶3時(shí)，說明物流的影響很小，只考慮非物流關(guān)系即可。實(shí)際情況下，根據(jù)兩者的相對重要性，比值可為3∶1，2∶1，1∶1，1∶2，1∶3，本項(xiàng)目根據(jù)以往的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)偏重于工藝流程，工藝流程與物料流程的加權(quán)值定為3∶1，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)換算，得出的分?jǐn)?shù)將轉(zhuǎn)換為最終的等級。計(jì)算公式是：工藝等級×加權(quán)值+物流等級×加權(quán)值=最終等分，五個(gè)等級代表的分?jǐn)?shù)是A(4分)、E(3分)、I(2分)、O(1分)、U(0分)，合成分析數(shù)據(jù)見表3。

圖3 物流統(tǒng)計(jì)表圖

圖4 物流分析表

表3 合成分析表

8 總平面布置

根據(jù)最終的合成分析表，把最終的等級轉(zhuǎn)換成線寬來體現(xiàn)，按照實(shí)際比例繪制項(xiàng)目的各裝置組成單體，以及項(xiàng)目初期收集的自然資料及基礎(chǔ)資料等條件進(jìn)行總平面布置，見圖5。

9 結(jié)語

采用系統(tǒng)布置方法與傳統(tǒng)的總圖方案設(shè)計(jì)相比較，有一套完整的設(shè)計(jì)流程?？蓽p少設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)遺漏問題，不僅提高了總圖布置的合理性，也提高了全廠的安全、環(huán)保等級，有利于企業(yè)的安全生產(chǎn)與健康發(fā)展。

圖5 總平面布置方案圖