某原料藥基地的安全設施設計研究

張傳燕,李振華

(國藥集團重慶醫(yī)藥設計院有限公司,重慶 400042)

某原料藥基地項目位于湖南省常德經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū),開發(fā)區(qū)尚德路以東,民建路以北,園區(qū)優(yōu)先發(fā)展高科技、高附加值、技術密集型的工業(yè)企業(yè)。本項目屬于化學藥品原料藥制造,污染防治技術成熟,與東部擴建區(qū)產(chǎn)業(yè)定位相符,擬建設用地面積約506.3畝,因該項目中涉及的環(huán)境影響、消防、節(jié)能、防雷、職業(yè)病危害防護設施設計等內容繁雜,需從總平面布置、工藝系統(tǒng)、設備及管道、電氣、自控儀表及火災報警、建構筑物、事故應急措施等方面進行安全設施設計,某原料藥基地項目效果圖如圖1所示。

圖1 某原料藥基地項目效果圖

該項目的原料藥廠家為湖南洞庭藥業(yè)股份有限公司,該公司為一家集科工貿于一體的綜合性藥業(yè)實體,止血藥和精神病藥是公司重點涉及的醫(yī)藥領域,止血藥生產(chǎn)技術領先,發(fā)展內涵豐富,市場空間大,精神病藥市場網(wǎng)絡牢固,國內用藥方向的開發(fā)潛力巨大。主要原料藥產(chǎn)品氨甲環(huán)酸、氨甲苯酸、富馬酸喹硫平、尼群地平、勞拉西泮、鹽酸阿米替林、鹽酸硫利噠嗪等遠銷十二個國家和地區(qū);主要制劑產(chǎn)品富馬酸喹硫平片、氨甲環(huán)酸針(片)、氨甲苯酸針(片)、鹽酸氯丙米嗪片、鹽酸阿米替林片、尼群地平片等在國內享有較高的知名度。

根據(jù)湖南洞庭藥業(yè)股份有限公司近期發(fā)展需要,將“原料藥國際化產(chǎn)業(yè)基地”一期項目分批實施,本次主要中間體車間五(中間體車間五(205))內建成1 000 t/a氨甲環(huán)酸1個產(chǎn)品的生產(chǎn)線,并配套建設危險品庫一、危險品庫二、危廢庫一、綜合樓、污水處理站及配套的公輔工程。對照《精細化工企業(yè)工程設計防火標準》(GB 51283—2020),建設項目產(chǎn)品屬于精細化工產(chǎn)品分類中的“15 醫(yī)藥 化學原料藥”,因此建設項目屬于精細化工建設項目。根據(jù)《中華人民共和國安全生產(chǎn)法》《危險化學品建設項目安全監(jiān)督管理辦法》《湖南省安全生產(chǎn)條例》等要求,建設項目在初步設計時,應當編制安全設施設計專篇。

經(jīng)前期研究發(fā)現(xiàn),建設項目屬于原料藥配套生產(chǎn)設施,由于新藥產(chǎn)品的化學結構日趨復雜,常需要開發(fā)特殊的有機藥物中間體以適應環(huán)保日趨嚴格的要求,為此很多公司利用與外部資源的合作加工形式來得到所需的全部原料藥、中間體的開發(fā)和生產(chǎn),項目生產(chǎn)的重大疾病防治創(chuàng)新藥物和新型給藥技術及藥物新劑型等高技術產(chǎn)品均被列為鼓勵類項目,符合國家相關產(chǎn)業(yè)政策,但是從國內外相關生產(chǎn)情況來看,也存在一定的安全風險。相關研究表明[1-5],合理的安全設施設計能夠最大限度降低風險,減少災害帶來的財物損失,避免因為各種事故引起人員傷害。因此,對某原料藥基地在安全設施設計中的一些布置方案予以重點研究和關注。

1 全廠平面及豎向布置的主要安全設計

在平面布置方面,建設項目建設用地略呈矩形,西北面布置危險品庫(213、214)、鍋爐房(215)、北面偏西為儲罐區(qū)一(由防火堤分隔為兩個罐區(qū)單元)、制氫站212(旁邊兩個氫氣儲罐10 m3×2)、溶媒回收一～二;西南布置生產(chǎn)車間201～208、動力站209、210;中部北面和北面中央污水處理站及預留用地、普通庫房211、311;中部南面布置綜合輔樓401和綜合樓;東北面布置預留危廢品庫312、預留特殊危險品庫、預留儲罐區(qū)二、溶媒回收三～四、危險品庫(313、314、315);東南布置原料車間301～308、動力站309、310。廠區(qū)由中間體車間五(205)與215之間的道路旁引入一根天然氣管道,經(jīng)污水處理站東面,延污水處理站西側埋地敷設至焚燒爐裝置,總平面圖布置圖如圖2所示。

圖2 總平面圖布置圖

在出入口布置方面,按照藥品生產(chǎn)質量管理規(guī)范(GMP)的要求及人流最短捷及物流最短捷的原則,廠區(qū)共設置3個人流出入口,2個物流出入口。廠區(qū)中控室位于綜合樓,區(qū)域控制室設置于動力站一(209),遠離生產(chǎn)車間,減少了發(fā)生事故時人員損失。動力站布置在廠區(qū)中部位置,位于臨近用電負荷大而集中的地方,減少了電纜長度、線損。倉庫與罐區(qū)集中布置于廠區(qū)邊緣地帶,便于集中管理,同時靠近廠外運輸線路,方便運輸。廠房集中布置,節(jié)約用地。各生產(chǎn)車間采用長方形設計,空間利用率高,通風、排氣、散熱、除塵效果較好。車間樓梯間、或有爆炸危險的區(qū)域與相鄰區(qū)域連通處,設置門斗或前室等防護措施并采用甲級防火門分隔。屋頂局部采用輕質屋面板,保證泄壓面積滿足泄壓要求。廠區(qū)圍繞主體建筑設置運輸和消防共用的環(huán)形道路,道路寬度不小于6 m,凈空高度不小于5 m,道路轉彎半徑12 m,環(huán)狀布置,確保消防車輛暢通無阻。

在其他設計方面,項目整個場地基本平整,廠區(qū)按平坡式布置,不設臺階。界內設有雨水排水系統(tǒng),排水暗渠連接排水管網(wǎng),按場地坡向就近排入廠區(qū)雨水管道。各生產(chǎn)車間內布局按工藝流程的順序排列,各生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間緊密銜接,合理地組織物流,同時還有效地減少物流交叉對生產(chǎn)組織的影響;主要產(chǎn)噪設備均布置于廠房內;公用工程設施和輔助設施緊鄰主要生產(chǎn)單元,以便于水,電,氣進線,減少能耗,降低生產(chǎn)成本。噪聲與振動較大的生產(chǎn)設備如空壓機、壓縮機等盡量安裝在底層,并采取有效的隔聲和減振措施。在安裝設備時進行減震設計,在設備底部采取隔振和減震措施;車間內針對不同的噪聲源采取相應的隔音降噪措施,車間四周墻壁和頂部進行吸聲、隔聲處理;對于主要噪聲源的機械設備加裝隔聲罩。廠區(qū)出入口路面標高高出廠外路面標高。各建筑室內地面標高比室外地面設計標高大0.3 m,室外裝置區(qū)地坪的設計標高比相鄰場地高0.15 m。變配電室、控制室均布置在爆炸危險區(qū)域范圍以外,室內地面高出室外地面0.6 m。

經(jīng)過合理的平面和豎向布置,能夠減少意外災害引起的財產(chǎn)物資和人身安全損失。

2 防火、防爆保護等設施的設計

項目主要有中間體車間一～八、綜合輔樓、綜合樓、危險品庫一、危廢庫、動力站一～四、原料車間一～八和鍋爐房等幾個部分組成。項目廠房、倉庫的高度、層數(shù)和每個防火分區(qū)的最大允許建筑面積必須符合《建筑設計防火規(guī)范》GB 50016的有關規(guī)定。

在此以典型的中間體車間五(205)作為研究對象?？偨Y資料發(fā)現(xiàn),中間體車間五(205)為地上三層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構,建筑消防高度23.95 m。建筑耐火極限為一級;生產(chǎn)火災危險性類別為丙類,車間內設置的中間庫房儲存物品火災危險性類別為丙類2項。經(jīng)過研究,對其劃分為2個防火分區(qū),每個防火分區(qū)面積均小于規(guī)范規(guī)定要求的6 000 m2。丙類車間內任一工作點到最近安全出口的最大距離均沒超過60 m,共設置2部封閉疏散樓梯和2部室外疏散樓梯,每個防火分區(qū)至少設有兩個疏散口。經(jīng)數(shù)據(jù)研究,中間體車間五(205)的防火分區(qū)一覽表如表1所示。

表1 中間體車間五(205)的防火分區(qū)一覽表

同時,該車間有爆炸危險的甲、乙類生產(chǎn)部位主要布置在廠房靠外墻的泄壓設施附近,設置側窗、輕質外墻、輕質屋面泄壓。泄爆窗采用安全玻璃。泄壓墻為127厚輕質增強纖維硅酸鹽板,重量小于60 kg/m2。輕質泄壓屋面采用壓型鋼板保溫屋面,重量小于60 kg/m2,泄壓面積按照《建筑防火設計規(guī)范》要求進行計算,各防爆區(qū)域實際泄壓面積均大于計算泄壓面積,爆炸危險區(qū)域與其他區(qū)域相連的隔墻采用240厚MU15混凝土配筋抗爆墻,連通門設置防護門斗。防護門斗使用面積大于4 m2,進深大于1.5 m,采用甲級防火門錯位設置。防護門斗內設置正壓通風,送風正壓值25～50 Pa,能夠滿足該車間的泄壓要求。

經(jīng)過合理的防火、防爆等設施的設計和研究,能夠最大限度降低事故帶來的意外風險。

3 采取的其他安全措施

在針對性的安全設施以外,經(jīng)過研究所采取的其他措施,是安全設計內容的重要補充。

3.1 一般性措施

在開停工、檢修過程中,可能有可燃液體泄漏、漫流的設備區(qū)周圍均設置不低于150 mm的圍堰和導液設施。

廠區(qū)門口、危險路段、轉彎路段設置限高、限速標牌和警示標牌,在道路兩旁設置照明設施。

在嚴格控制場區(qū)綠化率的條件下,綠地的布置及植物種類的選擇符合以下原則:加強辦公區(qū)、主要出入口等人員較集中、活動較頻繁地段的觀賞性及美化效果;利于減弱事故的氣浪及阻擋火災的蔓延;利于建筑的遮陽;利于對有害氣體、粉塵及噪聲的屏蔽。不影響室外設備、裝置的生產(chǎn)和檢修安全;不影響行車視距。

在通風排風的安全設施設計時,車間、庫房等設一般通風和事故通風,一般通風換氣次數(shù)6～10次,防爆區(qū)設事故排風,換氣次數(shù)設計為≥12次/h,排風機采用防爆風機。事故通風根據(jù)放散物的種類,設置相應的檢測報警及控制系統(tǒng),并與事故風機聯(lián)鎖,事故通風的手動控制裝置在室內外便于操作的地點分別設置。排風換氣次數(shù)如圖3所示。

防爆門斗設置正壓送風,正壓送風系統(tǒng)設置備用風機,且通風機能自動切換。門斗內設置正壓指示儀表和失壓報警裝置,且與正壓送風系統(tǒng)連鎖,當室內正壓值低于25 Pa持續(xù)低于1 min后,應發(fā)出報警信號,并使備用風機自動投入運行。

爆炸危險場所設防直擊雷、防雷電感應及防雷電波入侵等措施。防爆2區(qū)場所屋面設接閃帶,車間內金屬設備,構件及管道構架等構件與接地裝置相連以防感應雷。將各裝置低壓電源電纜金屬外皮、金屬管道接地以防雷電波入侵。爆炸危險場所內所有平行管道相互距離較小時,每隔一定距離用連接線相互連接,將各閥門做好跨接和接地,以防靜電積聚。各裝置的防雷接地,防靜電接地及電氣設備接地等共用接地網(wǎng),確保接地電阻小于規(guī)范要求。

3.2 防范自然災害的措施

項目的室外排水采用分流制排水系統(tǒng),根據(jù)雨污分流的原則分別設置室外雨水管網(wǎng)、室外污水管網(wǎng)。其中各單體污水單獨收集至單體周圍的收集池內,然后用泵加壓上管架排入廠區(qū)環(huán)保站處理,室外雨水管網(wǎng)主要沿廠內主干道布置,并根據(jù)總圖規(guī)劃預留雨水檢查井。項目生產(chǎn)污水經(jīng)廠區(qū)污水處理裝置處理達標后再排入市政污水管網(wǎng),最后進入相應的城市污水處理廠處理達標后排放。雨水則經(jīng)廠區(qū)內的雨水管網(wǎng)收集直接排入市政雨水管網(wǎng)。

園區(qū)已經(jīng)過論證,廠址已避開斷層、滑坡、泥石流、地下溶洞等發(fā)育地區(qū)。建設場地周邊地勢開闊,無重要建筑,周邊環(huán)境簡單,地貌為河流沖積平原,位于郯廬斷裂帶中,為全新世活動斷裂,但場地覆蓋層厚度大于60 m,可忽略發(fā)震斷裂錯動對地面建筑的影響。項目對直徑≥DN65 mm的管道設置抗震支吊架,抗震支吊架的設置原則為,剛性管道側向抗震支撐最大設計間距12 m,縱向抗震支撐最大設計間距24 m,柔性管道減半。

3.3 消防設施

來自園區(qū)市政給水管網(wǎng),市政給水引入管1根,管徑DN250 mm,水壓約0.10 MPa。

本工程在綜合輔樓地下室設置總有效容積2 440 m3消防水池2座并連通。綜合輔樓地下消防泵房內設置2臺XBD8.0/70-L型消火栓加壓泵,1用1備,流量70 L/s,揚程80 m;2臺XBD8.0/60-L型噴淋加壓泵,2用1備,流量60 L/s,揚程80 m;2臺XBD4.0/60-L型水幕加壓泵,1用1備,流量40 L/s,揚程60 m;本工程最高一棟建筑—中間體車間一屋頂設置18 m3高位水箱(箱底標高黃海高程55.900 m)及消防穩(wěn)壓設備2套(2臺泵,1用1備,流量2 L/s,揚程30 m,配300 L穩(wěn)壓罐)。平時室內消防管網(wǎng)由屋頂水箱保證系統(tǒng)壓力,消防時,由消火栓加壓泵、噴淋泵和水幕泵加壓供水。

因市政水源供水壓力不足,市政水源僅供生活水箱、消防水池補水及綠化用水,其他生產(chǎn)、生活給水采用變頻泵+水箱的方式供給:廠區(qū)動力站二、四給水泵房內分別設置有變頻給水裝置(Q=150 m3/h,H=40 m)及一座成品不銹鋼水箱(有效容積200 m3)供水,共兩套,下行上給,分區(qū)壓力不大于0.35 MPa。

廠區(qū)室外設置DN250 mm的消火栓給水環(huán)網(wǎng),DN300 mm的噴淋給水,DN200 mm的水幕給水環(huán)網(wǎng)。

消火栓距路沿的距離不超過2 m,布置間距不超過120 m。

各建筑從室外消火栓環(huán)網(wǎng)上引入2根DN100 mm的進水管,接入點壓力0.70 MPa, 消防立管管徑為DN100 mm,消火栓栓口動壓不小于0.35 MPa,消防水槍充實水柱按13 m計,能夠滿足應急狀態(tài)下消防用水的需求。

4 結論

(1)合理的平面和豎向布置,能夠減少意外災害引起的財產(chǎn)物資和人身安全損失。

(2)防火、防爆等設施的設計和研究,能夠最大限度降低事故帶來的意外風險。

(3)研究所采取的其他措施,能夠作為安全設計內容的重要補充。