化工總平面布置設計

賴幸梁

中海油石化工程有限公司 濟南 250101

隨著我國石化和化工企業迅速發展，企業需求已從生存型階段進入生活型階段，下一步將進入生態型階段，需求層次、需求內容、安全意識、環保和消防等級等各方面要求越來越高，從而要求總平面設計考慮得更加全面。一般的總圖布置難以體現布置的平衡性，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布置方法進行設計。

系統布置設計方法是一種最早應用于工廠設計的系統布置設計方法,它具有很強的條理性,是一種把物流分析與工藝分析相結合、以求得合理布置的技術，最終能布置出準確、合理的總平面布置。運用系統布置設計方法，首先對項目的實地自然條件進行分析，再對項目組成進行全面了解，并且根據工藝系統的PID分析出全廠工藝流程圖，以及全廠的物流統計表；之后經過整理分析各組成的相互關系，繪制出點對點的關系布置圖；再根據各裝置單位的一些屬性和面積，繪制出面積關系布置圖，依據面積關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，就可以得出詳細而準確的總平面布置。

1 項目簡介

某化工企業主要產品為氯化吡啶，氯化吡啶是生產許多農藥、醫藥、染料、防霉劑、防腐劑等精細化學品和專用化學品必需的中間體，應用范圍很廣。本項目技術提供方為美國某公司，目前氯化吡啶生產工藝國內全部處于實驗室階段，國內還未有參照實例，工程涉及物料多為易燃、易爆、高毒、強腐蝕的化學品，工程技術難度很大，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 自然數據收集及分析

一般在項目初始階段，首先需要對項目所在地進行詳細了解，以便選址。現在大多數項目都不需要工程單位進行選址，導致大多數人忽略了這一重要工作，但是不論是否需要進行選址，都要對所在地進行了解及分析。自然數據的收集是第一步，收集內容見表1(但不僅限于表中內容，可根據項目實際情況進行相應的增加及調整)。

自然數據收集完成后需要進行逐項分析，例如對于地質情況不均勻、局部地質情況較差的區域，在總平面布置過程中就應盡量設置較輕的設施。

3 基礎數據收集及分析

基礎數據收集分析主要是對項目所在地除自然數據外的其他資料進行整理分析，收集內容見表2(但不僅限于表中內容)。

通過對自然數據及基礎數據的收集分析能統計出對本項目的全部限制條件，從而在總圖布置過程中進行考慮，防止遺漏情況而造成總平面布置的不合理。

4 項目組成分析

表1 自然數據表

表2 基礎數據表

一般石化行業的項目組成都比較固定，但是如果是精細化工行業，其組成較為多變，則需要對項目的組成單元進行梳理及分析，了解整個項目的情況，并且對每個組成單元的生產類別、耐火等級、裝置特性、裝置防護特性、消防、安全、環保、安裝、檢修等方面進行梳理分析。

5 工藝流程分析

因為進行總平面布置的目的是為了達到項目的工藝需要，所以總平面布置的來源是項目的工藝，需要根據工藝的PID條件，對項目進行詳細了解，最終繪制一張全廠性的工藝流程圖來直觀地反映項目的工藝流程。該工藝流程圖中需要體現出工藝物料的特性，例如易爆、高毒、低溫、高溫、高壓、強腐蝕等。全廠工藝流程見圖1。

按照工藝流程圖進行分析，這里把工藝流程分為六個等級(絕對重要、特別重要、重要、一般重要、不重要、遠離)，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行劃分，對兩裝置之間沒有聯系的定義為不重要，按照規范的要求需要遠離的兩個裝置等級最低，但是對易爆、劇毒、低溫、高溫、高壓等特殊流程需要進行修正，等級需提到最高，以提供項目的安全性，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 物流運輸分析

石油化工行業中有的工藝流程同時也包含了物流運輸，這里的物流不只是汽車運輸，根據項目的不同，涵蓋的內容也不相同，包含了公用工程管道運輸、汽車運輸、人工搬運、皮帶運輸、電儀輸送等方面。本工程僅涉及公用工程管道運輸，物流統計表圖見圖3。

按照同一物料單獨分析的原則進行分析，把運輸量劃分成五個等級來進行排序，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現，兩者之間必然存在部分沖突，為了解決這個問題，需要引用加權值，在不同項目中加權值也會不同，一個項目中確定了加權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，意味著物流關系占主導地位，設施布置只考慮物流即可;當比值小于1∶3時，說明物流的影響很小，只考慮非物流關系即可。實際情況下，根據兩者的相對重要性，比值可為3∶1，2∶1，1∶1，1∶2，1∶3，本項目根據以往的項目經驗偏重于工藝流程，工藝流程與物料流程的加權值定為3∶1，經過統計換算，得出的分數將轉換為最終的等級。計算公式是：工藝等級×加權值+物流等級×加權值=最終等分，五個等級代表的分數是A(4分)、E(3分)、I(2分)、O(1分)、U(0分)，合成分析數據見表3。

圖3 物流統計表圖

圖4 物流分析表

表3 合成分析表

8 總平面布置

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

9 結語

采用系統布置方法與傳統的總圖方案設計相比較，有一套完整的設計流程。可減少設計過程中出現遺漏問題，不僅提高了總圖布置的合理性，也提高了全廠的安全、環保等級，有利于企業的安全生產與健康發展。

圖5 總平面布置方案圖