原料藥裝置 （車間） 設備布置的幾個特點

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是結合廠區的自然條件和外部條件，在確保安全和保護環境的前提下，確定生產過程中各種設備的位置，以獲得最合理的物料流動路線，創造協調而又友好的生產環境，組織裝置構成一個能高度發揮效能的生產整體[1]。裝置布置是設計工作中很重要的一環，布置的好與壞直接關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，使設備正常、安全地運行，并使設備的維護檢修方便可行，以及對建設投資、經濟效益等都有很大的影響。所以，在進行裝置布置前必須充分掌握有關生產、安全、環境等資料，在布置時應嚴格執行有關標準和規范，根據當地地形及自然氣象條件，深思熟慮、仔細推敲、多方案比較，以取得最佳布置[2]。裝置布置是以工藝、配管為主導專業，并在管道機械、總圖、土建、自控、電氣、設備、冷凍、暖風等有關專業的密切配合下，并征求建設單位和有關職能部門的意見，最終由配管專業集中各方面意見完成此工作。

裝置（車間）布置一般以生產某種產品（如：某合成藥生產裝置）或完成某項完整工藝過程（如：聚烯烴裝置、常減壓裝置）所需的設備進行系統劃分。裝置占地面積有大有小，設備也有多有少，工藝要求也不一樣。原料藥裝置（車間）與石化、煉油等裝置的設備布置在原則上是相似的，但因為其裝置的規模、原料與產品的特性、工藝過程和操作要求等與石化、煉油等裝置不盡相同，在設備布置上考慮的側重點也有所不同。醫藥裝置（車間）設備布置有以下幾個特點。

1 原料藥裝置（車間）設備布置特點之一 —— 室內

原料藥裝置與煉油化工裝置相比，具有處理量相對比較小，設備容量也相對較小，但腐蝕性的物料較多、潔凈度要求高、人工操作點較多、間歇操作等特點。由于原料藥裝置（車間）的以上特點，決定了原料藥裝置（車間）的主體設備大多布置在建筑物內。而石化、煉油等裝置由于設備尺寸大、防火要求高、自動化程度也高，一般均采用分成若干個區塊使設備露天框架布置，這些框架和區塊就形成了裝置界區。圖1是某合成藥裝置的平面布置，整個裝置的設備布置分為反應部分和精制部分。在設備布置時將反應部分的設備布置在建筑物的北側，精制部分的設備布置在建筑物的南側，中間一跨設置從上至下的吊裝孔，所有的設備均布置在一棟長方形多層廠房中。圖2 是某聚丙烯裝置的平面布置圖，所有設備除了擠壓造粒單元為室內布置外，其余催化劑單元、原料精制、聚合反應、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。室外布置對空間與層高、總高的要求沒有室內布置那么苛刻，只是一個總體平衡后的經濟合理性問題。而室內布置受廠房限制要求比較多，對于廠房面積、層高均有很高的要求，因其建筑費用較高，故需要在研究建筑費用最經濟的同時，滿足設備、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）設備布置特點之二——充分利用層高，減少輸送設備

由于設備大多布置在室內，對于多層布置的較高的建筑物，可盡量利用其層高位差來滿足輸送物料的壓力要求，減少輸送物料的動力設備。對于有回流管線的塔頂冷凝器，調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，精餾塔塔頂設有一個冷凝器，冷凝器的設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。在設備布置的過程中，根據流程順序，將設備從上至下布置，可在無外加動力的情況下，利用物料位差產生的能量，進行流暢的物料輸送。又如某合成藥生產裝置中物料經過1#精餾器后進入1#反應器，再進入2#精餾器和2#反應器后按流程順序利用位差能進行輸送（見圖4）。將兩個反應器布置在上下層，就可以減少一臺輸送泵。這種利用位差產生動力輸送物料的方式其布置也不是高差越大越好，需要通過計算管系的壓頭，將位差控制在一個合理的范圍內，使之既能保證輸送動力，又不會使層高太高，在一個最經濟的范圍內。

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 某合成藥裝置反應部分設備布置圖

3 原料藥裝置（車間）設備布置特點之三——檢修要求相似的設備統一布置

原料藥裝置中會有許多帶攪拌的設備，特別是搪玻璃的設備和襯里設備，其檢修要求比較高，從經濟合理與檢修方便的角度出發，將其統一考慮，統一布置（見圖5）。這些設備多帶有攪拌器，而攪拌器經常需要檢修和保養，為了檢修方便在設備上方統一設置檢修導軌，安裝電動葫蘆，并在廠房一端設置檢修用吊裝孔，方便設備和檢修部件進出廠房。由于搪玻璃和襯里設備材質比較脆弱，容易損壞，其檢修與更換頻率比一般鋼質設備高，且常常需要將封頭或設備整體移出進行修復，故可以通過將檢修要求相似設備統一布置的方式來方便設備的檢修與更換。利用統一的導軌與檢修空間滿足多臺設備的檢修，可以有效的利用廠房空間，增加廠房的容積率，減少維修設施和空間。

4 原料藥裝置（車間）設備布置特點之四——設備分層布置

原料藥裝置設備布置中會將整個裝置按單元分區、分層布置，可以優化管道布置，縮短管道長度。如圖6 中，在頂層放置蒸發器及其附屬設備，中間一層放置濃縮液儲罐及其附屬設備，下層放置結晶罐及其附屬設備。此處布置沒有采用同類設備就近布置的方法，而是根據物料工藝流程順序，從蒸發到濃縮到結晶，從上而下，設備分層布置。此種布置方式在原料藥裝置（車間）中比較常見，它的優點是設備布置、管道走向可完全依據流程就近連接，縮短了管道輸送長度，很好的滿足了工藝要求。

圖5 某合成藥裝置攪拌設備的布置圖

圖6 某合成藥裝置蒸發、濃縮、結晶部分設備分層布置圖

5 原料藥裝置（車間）設備布置特點之五——安全通道的統一設置

裝置布置除了經濟性、合理性外，還有一個最重要且不可忽略的要素——安全性。對于室內布置的設計，因在有限的空間內生產，其安全通道的設置更為重要。原料藥裝置（車間）內最遠工作地點（包括生產平臺上的工作點），至防爆門斗入口或外門的疏散距離應小于25 m[3]。圖7 為某合成藥裝置的室內設備和通道布置，紅色區域設置2～3 m 的通道，以方便鏟車或電動小車等能流暢的通過，綠色區域設置至少1 m凈空的操作檢修通道。另外，在設備、閥組等要求操作的地方設置大于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 結論

本文僅是簡單的敘述了原料藥裝置（車間）設備布置時的幾個特點，實際上設備布置需要考慮的因素和可優化的內容還遠遠不止這些。

總之，設備布置設計是裝置（車間）工藝設計的重要環節之一。合理的裝置（車間）布置將會使車間內的人、設備和物料在平面和空間上實現最合理的組合，以降低投資成本與勞動成本，減少事故發生，增加可用面積和空間，減少管道長度，改善工作環境，促進生產發展。布置不合理的裝置（車間），造成人流和物流紊亂，設備維護和檢修不便等問題，車間建成后又會帶來生產和管理問題，同時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，滿足生產工藝及安裝和檢修要求，科學設置勞動保護、安全衛生及防腐蝕措施，合理利用裝置（車間）的建筑面積和用地，考慮裝置（車間）發展的可能性，留有發展空間等因素，才能得到一個各方面最優的裝置（車間）布置。

[1] 吳德榮.化工工藝設計手冊[M].中國石化集團上海工程有限公司4 版，北京：化學工業出版社，2009.

[2] 國家質量監督檢驗檢疫總局特種設備安全檢察局.全國壓力管道設計審批人員培訓教材[M].2 版，北京：中國石化出版社，2011.

[3] GB50016-2006.建筑設計防火規范[S].