化工总平面布置设计

2021-01-08赖幸梁

化工设计 2020年6期

赖幸梁

中海油石化工程有限公司济南 250101

随着我国石化和化工企业迅速发展，企业需求已从生存型阶段进入生活型阶段，下一步将进入生态型阶段，需求层次、需求内容、安全意识、环保和消防等级等各方面要求越来越高，从而要求总平面设计考虑得更加全面。一般的总图布置难以体现布置的平衡性，即有定性无定量，无法量化总图布置。针对以上情况，总平面布置需要采用系统布置方法进行设计。

系统布置设计方法是一种最早应用于工厂设计的系统布置设计方法,它具有很强的条理性,是一种把物流分析与工艺分析相结合、以求得合理布置的技术，最终能布置出准确、合理的总平面布置。运用系统布置设计方法，首先对项目的实地自然条件进行分析，再对项目组成进行全面了解，并且根据工艺系统的PID分析出全厂工艺流程图，以及全厂的物流统计表；之后经过整理分析各组成的相互关系，绘制出点对点的关系布置图；再根据各装置单位的一些属性和面积，绘制出面积关系布置图，依据面积关系布置图布置初版的总图布置方案；再加入一些外部因素和制约条件，就可以得出详细而准确的总平面布置。

1 项目简介

某化工企业主要产品为氯化吡啶，氯化吡啶是生产许多农药、医药、染料、防霉剂、防腐剂等精细化学品和专用化学品必需的中间体，应用范围很广。本项目技术提供方为美国某公司，目前氯化吡啶生产工艺国内全部处于实验室阶段，国内还未有参照实例，工程涉及物料多为易燃、易爆、高毒、强腐蚀的化学品，工程技术难度很大，总平面布置需考虑因素较多，从而对总平面布置的要求也较高。

2 自然数据收集及分析

一般在项目初始阶段，首先需要对项目所在地进行详细了解，以便选址。现在大多数项目都不需要工程单位进行选址，导致大多数人忽略了这一重要工作，但是不论是否需要进行选址，都要对所在地进行了解及分析。自然数据的收集是第一步，收集内容见表1(但不仅限于表中内容，可根据项目实际情况进行相应的增加及调整)。

自然数据收集完成后需要进行逐项分析，例如对于地质情况不均匀、局部地质情况较差的区域，在总平面布置过程中就应尽量设置较轻的设施。

3 基础数据收集及分析

基础数据收集分析主要是对项目所在地除自然数据外的其他资料进行整理分析，收集内容见表2(但不仅限于表中内容)。

通过对自然数据及基础数据的收集分析能统计出对本项目的全部限制条件，从而在总图布置过程中进行考虑，防止遗漏情况而造成总平面布置的不合理。

4 项目组成分析

表1 自然数据表

表2 基础数据表

一般石化行业的项目组成都比较固定，但是如果是精细化工行业，其组成较为多变，则需要对项目的组成单元进行梳理及分析，了解整个项目的情况，并且对每个组成单元的生产类别、耐火等级、装置特性、装置防护特性、消防、安全、环保、安装、检修等方面进行梳理分析。

5 工艺流程分析

因为进行总平面布置的目的是为了达到项目的工艺需要，所以总平面布置的来源是项目的工艺，需要根据工艺的PID条件，对项目进行详细了解，最终绘制一张全厂性的工艺流程图来直观地反映项目的工艺流程。该工艺流程图中需要体现出工艺物料的特性，例如易爆、高毒、低温、高温、高压、强腐蚀等。全厂工艺流程见图1。

按照工艺流程图进行分析，这里把工艺流程分为六个等级(绝对重要、特别重要、重要、一般重要、不重要、远离)，其中主要工艺流程等级最高，其余的等级按照物流的特性进行划分，对两装置之间没有联系的定义为不重要，按照规范的要求需要远离的两个装置等级最低，但是对易爆、剧毒、低温、高温、高压等特殊流程需要进行修正，等级需提到最高，以提供项目的安全性，全厂工艺流程分析表图见图2。

图1 全厂工艺流程图

图2 全厂工艺流程分析表图

6 物流运输分析

石油化工行业中有的工艺流程同时也包含了物流运输，这里的物流不只是汽车运输，根据项目的不同，涵盖的内容也不相同，包含了公用工程管道运输、汽车运输、人工搬运、皮带运输、电仪输送等方面。本工程仅涉及公用工程管道运输，物流统计表图见图3。

按照同一物料单独分析的原则进行分析，把运输量划分成五个等级来进行排序，并填入表格，物流分析表图见图4。

7 合并分析

分析完工艺与物流后会发现，两者之间必然存在部分冲突，为了解决这个问题，需要引用加权值，在不同项目中加权值也会不同，一个项目中确定了加权值也就是选择好了偏重方向，一般选择范围是1∶3～3∶1。如果比值大于3∶1，意味着物流关系占主导地位，设施布置只考虑物流即可;当比值小于1∶3时，说明物流的影响很小，只考虑非物流关系即可。实际情况下，根据两者的相对重要性，比值可为3∶1，2∶1，1∶1，1∶2，1∶3，本项目根据以往的项目经验偏重于工艺流程，工艺流程与物料流程的加权值定为3∶1，经过统计换算，得出的分数将转换为最终的等级。计算公式是：工艺等级×加权值+物流等级×加权值=最终等分，五个等级代表的分数是A(4分)、E(3分)、I(2分)、O(1分)、U(0分)，合成分析数据见表3。