化工车间布置设计

第五章化工车间布置设计
车间布置设计涉及的专业：
以工艺、配管专业为主导
与总图、土建、自控、电力、设备等专业配合
第一节车间布置设计概述
一、车间布置的依据
1．应遵守的设计规范和规定
《建筑设计防火规范》(GBJ 16-87)、
《石油化工企业设计防火规定》(GB50160-99)、
《化工企业安全卫生设计标准》(HG20571-95)、
《工业企业厂房噪声标准》(GB2348-90)、
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规定》(GB50058-92)、
《中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程》（试行）（1987）等。

2.基础资料
①厂区总平面布置图（包括本车间同其他生产车间、辅助车间、生活设施的相互联系，厂内人流物流的情况与数量）。

②对初步设计需要带控制点工艺流程图，对施工图设计需要管道仪表流程图；
工艺流程图设备设计并选型将各工段、设备按生产
流
用管道将各工段、设备
连接起来车间布置
管道布置车间布置设
计车间各工段、各设施在车
间厂地范围内的布置和车间设备（包括电气、仪表等设施）
在车间中的布置
车间厂房布置
设计
车间设备布置
设计
③物料衡算数据及物料性质（包括原料、中间体、副产品、成品的数量及性质，三废的数据及处理方法）；
④设备一览表（包括设备外形尺寸、重量、支撑形式及保温情况）；
⑤公用系统耗用量，供排水、供电、供热、冷冻、压缩空气、外管资料；
⑥车间定员表（除技术人员、管理人员、车间化验人员、岗位操作人员外，还包括最大班人数和男女比例的资料）；
⑦建厂地形及气象资料。

二、化工车间布置的内容
（一）车间的组成
1、生产设施
2、生产辅助设施
3、生活行政设施
4、其他特殊用室
5、通道
6、最近发展余地
三、车间布置原则
1．车间布置设计要适应总图布置要求，与其它车间、公用系统、运输系统组成有机体。

2．最大限度地满足工艺生产包括设备维修要求。

3．经济效果要好；有效地利用车间建筑面积和土地；要为车间技术经济先进指标创造条件。

4．便于生产管理，安装、操作、检修方便。

5．要符合有关的布置规范和国家有关的法规，妥善处理防火、防爆、防毒防腐等问题，保证生产安全，还要符合建筑规范和要求。

人流货流尽量不要交错。

6．要考虑车间的发展和厂房的扩建。

7.考虑地区的气象、地质、水文等条件。

四、车间布置的步骤和方法
1．准备资料。

2．确定各工段的布置方式。

3．确定厂房布置和设备布置方案。

4．绘制车间布置草图。

5．绘制车间设备布置图。

第二节车间厂房的布置设计
一、车间布置技术要素
1、车间厂房的整体布置设计
根据生产规模、生产特点、厂区面积、厂区地形及地址条件，可采用以下两种方式布置：
1、集中布置
2、分散布置
注意：尽可能采用露天化布置
（省基建投资，加快基建进度，降低防火防爆等级，安全，易改扩建等）
①露天布置
优点：建筑投资少、用地少省，利于安装和检修，通风、防火、防燥等。

化工厂的设备布置优先考虑露天布置。

缺点：操作条件差，自控要求高，受大气影响等。

②室内布置
优点：气候影响小，劳动条件好，适应于小型化工
装置、间歇操作、操作频繁、在气温较低的地区或有特殊要求的设备。

缺点：建筑造价较高。

一般情况可采用室内与露天联合布置。

露天或半露天布置：
如大型贮罐、精馏塔、吸收塔、凉水塔、喷淋式冷却器等设备。

非露天布置：
如往复泵、空压机、冷冻机等机械传动设备以及结晶器、釜式反应器等易受气温影响的设备。

2、车间厂房的平面布置设计
在满足生产工艺要求下尽量力求简单，力争美化，同时要按照建筑规范要求。

化工厂房平面型式：
一般有长方形、L型、T型和П型。

（1）装置内各工段的安排
①规模较小的车间，各工段联系紧密，生产特点无显著差异时，可将车间的生产、辅助、生活部门集中布置在一幢厂房内，如医药、农药生产车间。

②生产规模较大，各工段生产有显著差异，需要严格分开，应采用单体式厂房。

如大型石油化工厂多采用单体式。

（2）装置的平面布置
厂房的平面布置考虑因素:
生产工艺条件——工艺流程、生产特点、生产规模等
建筑本身的可能性与合理性——建筑形式、结构方案、施工条件和经济条件等
I型(长方形):总图布置、设备布置和管线布置方便，有利自然采光和通风。

缺点：流程长，车间过长，常用于中小型车间
L型、T型:适应地形及生产流程的需要也有采用L型、T型；
缺点：采用L型、T型应充分考虑采光、通风、通道和立面等各方面因素，、适用于较复杂的车间。

1）直通管廊长条布置
2）L形、T形管廊布置
(3)厂房的柱网布置——厂房结构
生产类别为甲、乙类生产，宜采用框架结构，柱网间距一般6m，也有7.5m的。

丙、丁、戊类生产，可采用混合结构或框架结构，开间采用4.5m或6m。

在一幢厂房中不宜采用多种柱距。

柱距要尽可能符合建筑模数的要求（300mm的倍数），便于利用建筑结构上的标准预制构件。

（4）厂房的宽度
单层厂房不宜超过30m，多层厂房不宜超过24m，常用宽度有9m、12m、14.4m、15m、18m、24m、30m等。

单层厂房常为单跨，即跨度等于厂房宽度，厂房内没有柱子
多层厂房宽度为6m时，可不设柱子，跨度为9m以上时，厂房中间需要立柱，两柱间距离为跨度，常用跨度为6m。

如宽度为12m、14.4m、15m、18m的厂房，常分为6-6、6-2.4-6、6-3-6、6-6-6的形式。

一般车间的短边（即宽度）常为2~3跨，长边则根据生产规模及工艺要求决定。

车间布置还要考虑厂房安全出入口，一般不应少于两个
3、装置的立面布置——厂房的高度
厂房高度：考虑设备高低、安装位置、检修要求及安全卫生。

框架或砖混多层厂房，多用5m、6m，最低≮4.5m，每层尽量相同
有高温、有毒气体厂房，应适当加高或设置拔风式气楼(天窗)，以利于自然通风，采光及散热。

有爆炸危险车间宜采用单层，在厂房内可设置多层操作台；如必须设在多层厂房内，应布置在厂房顶层。

如整个厂房均有爆炸危险，则在每层楼板上设置一定面积的泄爆孔或泄压面积。

第三节设备布置设计
一、设备布置设计
确定各个设备在车间平面与立面上的准确、具体位置。

——设备布置设计
设备布置要求：
经济合理，节约投资、操作维修方便、安全，
设备排列紧凑整齐美观。

设备布置因生产规模、设备特点、工艺操作要求等不同有：
室内布置
室内和露天联合布置
露天化布置
设备布置应最大限度采用室内露天联合布置
温度不允许有显著变化的设备应布置在室内——如反应罐、机械传动设备、装有精密度极高仪表的设备等。

不经常操作或用自动化仪表控制的设备都可布置在室外——如塔、冷凝器、液体原料贮罐、成品贮罐、气柜等。

需大气调节温度、湿度的设备应露天布置或半露天布置——如凉水塔、空气冷却器等；
有火灾及爆炸危险的设备，采用露天布置可降低厂房的耐火等级。

二、设备布置设计中应考虑的方面
1、主导风向对设备布置的要求
2、生产工艺对设备布置的要求（流程通畅，生产连续正常）
①在布置设备时一定要满足工艺流程顺序，要保证水平方向和垂直方向的连续性；
②凡属相同的几套设备或同类型的设备或操作性质相似的有关设备，应尽可能布置在一起；
③设备布置时除了要考虑设备本身所占的地位外必须有足够的操作、通行及检修需要的位置；
④要考虑相同设备或相似设备互换使用的可能性；
⑤要尽可能地缩短设备间管线。

⑥车间内要留有堆放原料、成品和包装材料的空地；
⑦传动设备要有安装安全防护装置的位置
⑧要考虑物料特性对防火、防爆、防毒及控制噪音的要求；
⑨根据生产发展的需要与可能，适当预留扩建余地；
⑩设备间距。

3.应考虑设备安装、检修等方面对设备布置的要求
①要考虑设备安装、检修、拆卸所需要的空间、面积及运输通道。

②要考虑设备能否顺利进出车间。

在经常搬动设备附近设置大门或安装孔，大门宽度比最大设备宽0.5m。

③设备通过楼层或安装在二楼以上时，楼面上要设置吊装孔。

④要考虑设备检修、拆卸以及运送物料所需要的起重运输设备。

4.厂房建筑对设备布置的要求
①笨重或运转时产生很大振动的设备应尽可能布置在厂房的底层，以减少厂房的荷载和振动。

②剧烈振动设备的操作台和基础不得与建筑物的柱、墙连在一起。

③设备要避开建筑物的柱、主梁，如设备吊装在柱或梁上，其荷重及吊装方式需事先告知土建专业人员并与其商议。

④设备不应布置在建筑物的沉降缝或伸缩缝处。

⑤设备穿孔必须避开主梁
5.安全、卫生和防腐方面的要求
①尽可能使工人背光操作，高大设备避免靠窗布置，以免影响采光。

②有效地利用自然对流通风；对放热量大或产生易燃、易爆、有毒气体或粉尘的工段，尽量采用露天布置；不能露天布置时，须采用机械送、排风装置。

③有防火、防爆要求的设备——危险等级相同设备尽量集中在一个区域，并设计防爆建筑物、设置防爆墙等措施。

④对产生或接触腐蚀性介质的设备，除采用基础防护外，设备周围地面、墙、梁、柱都需采取防护措施。

⑤设备布置尽量采用露天布置或半露天框架式布置形式，以减少占地面积和建筑投资。

比较安全而又间歇操作和操作频繁的设备一般可以布置在室内。

⑥装置内应有安全通道、消防车通道、安全直梯等。

（7）有爆炸危险的设备最好露天布置，室内布置要加强通风，防止易燃易爆物质聚集，将有爆炸危险的设备宜与其它设备分开布置，布置在单层厂房及厂房或场地的外围，有利于防爆泄压和消防，并有防爆设施，如防爆墙等。

（8）有毒、有粉尘和有气体腐蚀的设备，应各自相对集中布置并加强通风设施和防腐、防毒措施。

6、操作条件对设备布置的要求
装置布置应该为操作人员创造一个良好的操作条件
1、操作和检修通道；
2、合理的设备间距和净空高度（见图4.5)；
3、必要的平台，楼梯和安全出入；
4、尽可能地减少对操作人员的污染和噪音；
5、控制室应位于主要操作区附近。

7、车间辅助和生活设施的布置
①小车间，生产辅助室和生活福利室可集中布置在车间内。

②大车间，生产辅助室和生活福利室可分别单独设置。

③生活福利室的办公室、休息室等应布置在厂房南面房间，可利用太阳能采暖，更衣室、厕所、浴室等可布置在北面房间。

④变电和配电室、机修间一般分别布置在厂房北面的房间内。

⑤有毒的或对卫生有特殊要求的工段必须设置专用的浴室
8、车间布置整齐美观
9、建筑要求
第四节车间典型设备的布置
反应器的形式很多，可按类似设备布置：
塔式反应器可按塔来布置；
固定床催化反应与容器差不多；
火焰加热的反应器则近似于工业炉——乙烯裂解炉
搅拌釜式反应器是加上搅拌与传热夹套的立式容器
一、釜式反应器的布置：
(1)一般间歇操作，要考虑加料和出料。

(2)一般用支耳架支撑在建筑物或操作台的梁上。

(3)两台以上相同反应器排成直线。

管道阀门集中布置在一侧。

(4)带搅拌器的反应器，在其上部应设置安装检修用的起吊设备。

(5)跨楼板布置的反应器，要设置出料阀门操作台。

(6)反应器底部出口离地面高度受下游设备的影响。

(7)易燃易爆反应器，尤其是反应剧烈，容易出事故的反应器，要考虑安全措施，包括泄压及排放方向。

二、塔的布置方式
(1)独立布置——单塔或特别高的塔可采用独立布置。

利用塔身设操作平台，供进出人孔、操作、维修仪表及阀门之用。

(2)成列布置——有两个或两个以上塔或立式容器时，采用中心线对齐，在塔间设置联合平台，平台间留有缝隙满足塔身的热胀冷缩。

(3)成组布置——对结构和大小相似的塔，可采用双排或成三角形布置，这样，可以利用平台将塔联系在一起以提高其稳定性。

(4)沿建筑物或框架布置——将塔布置在建筑物或框架的旁边，利用框架提高其稳定性和设置平台、梯子。

(5)室内或框架内布置——较小的塔常安装在室内或框架中，平台和管道都支承在建筑物上，冷凝器可装在屋顶上或吊在屋顶梁下，利用位差重力回流。

四、蒸发设备布置
五、容器（罐、槽）
1.立式容器布置
立式容器可以安装在地面、楼板或平台上，也可以穿越楼板或平台用支耳支撑在楼板或平台上。

内部带有搅拌器的立式容器，为避免振动，应尽可能在地面设置支承结构。

顶部有开口且需人工加料的立式容器，加料点高度不宜高出楼板或平台1m，如高出1m，应考虑设加料平台或阶梯。

2.卧式容器的布置
卧式容器宜成组布置。

成组卧式容器宜按支座基础中心线对齐或按封头切线对齐，卧式容器之间净空可按0.7m考虑。

容器下方需设通道时，容器底部配管与地面之间的净空不应小于2.2m；
七换热器布置
化工厂使用最多的是列管式换热器与再沸器。

换热器布置任务——将其布置在适当的位置，决定支座等安装结构、管口方位等。

(1)换热器的布置原则：顺应流程和缩短管道长度
塔的再沸器及冷凝器应取近塔布置：
热虹吸式再沸器是直接固定在塔上，采用口对口的直接连接。

塔的回流冷凝器要靠近塔、回流罐及回流泵。

(2)布置空间受限制：可将长换热器改为短粗换热器
(3)换热器常采用成组布置：水平的换热器可以重叠布置，串联的、非串联的相同的或大小不同的换热器都可重叠。

为了便于抽取管束，上层换热器不能太高，一般管壳的顶部高度不能大于
3.6m；将进出口管改成弯管可降低安装高度。

八、流体输送设备布置
（一）泵的布置
（1）露天布置一般布置在管廊下方
(2)半露天布置—用于多雨地区，一般在管廊下方布置(管道上部设顶棚)，或布置在框架下层地面上。

(3)室内布置—工艺要求，用于寒冷或多风沙地区
泵应尽量靠近供料设备，保证良好的吸入条件。

室外布置的泵一般在路旁或管廊下面排成一行或二行，电机对齐排在中心通道的两侧，吸入与排出端对着工艺罐。

管廊或建筑的跨度由泵的长度与它们本身的要求所决定。

（二）压缩机的布置
压缩机布置方式：
露天布置或半露天布置——适用于可燃气体压缩机，通风良好，如有可燃气体泄漏可快速扩散，有利于防火、防爆。

室内布置——适用于严寒或多风沙地区。

注：①为了维修方便，压缩机房应靠近室外通道，并要求通道能通到吊装区；
②为了操作方便，压缩机周围应有不小于2m的操作通道；
③楼梯应靠近操作通道，并应设置第二楼梯或直梯，以便安全疏散；
④压缩机和驱动机的全部仪表盘，应布置在靠近驱动机的端部；
第五节设备布置图的绘制
一、设备布置图包含内容
(1)一组视图。

（表达厂房建筑的基本结构和设备在厂房内的布置
情况）
(2)尺寸和文字标注。

（标注注写厂房的轴线编号、设备名称、
位号，与设备安装有关的定位尺寸）
(3)方向标。

（指示厂房和设备安装方向的基准）
(4)附注说明对设备安装有关的特殊要求的说明。

(5)标题栏图名、图号、比例等。

有时还有设备一览表，表中写有设备位号、名称、规格等。

二、设备布置图的绘制方法
1.视图的一般要求
（1）比例
绘图比例通常用1:100，也可采用1:50或l:200，要在标题栏中注明。

（2）图幅比例
设备布置图一般采用A1号图纸，不宜加宽或加长。

（3）尺寸单位
标注的标高、坐标均以米为单位，且需精确到小数点后三位，至毫米为止。

其余尺寸一律以毫米为单位，只注数字，不注单位。

（4）图名
标题栏中的图名，一般应分为两行，上行写“××××设备布置图”，下行写“EL×××．×××平面”或“×一×剖视”等。

（5）分区
布置图常以车间(装置)为单位进行绘制，当车间范围较大，图样不能表达清楚时，则应将车间划分区域、分绘各区的设备布置图。

（6）编号
每张设备布置图均应单独编号。

同一主项的设备布置图不得采用一个号，应加上“第×张，共×张”的编号方法。

2.图面安排及视图要求
设备布置图中视图的表达内容主要是两部分，一是建筑物及其构件；二是设备。

一般要求如下。

(1)设备布置图一般只绘平面图，对于较复杂的装置或有多层建筑、构筑物的装置，仅用平面图表达不清楚时，可加绘剖视或局部剖视图。

剖视图的代号采用“A—A”、“B—B”等大写英文字母表示。

(2)对于有多层建筑、构筑物的装置，应依次分层绘制各层的设备布置平面图，各层平面图均是以上一层的楼板底面水平剖切所得的俯视图。

如在同一张图纸上绘制若干层平面图时，应从最底层平面开始，在图中由下至上或由左至右按层次顺序排列，并应在相应图形下注明“EL×××.×××平面”等字样。

(3)一般情况下，每层只需画一张平面图。

当有局部操作平台时，主平面图可只画操作平台以下的设备，而操作平台和在操作平台上面的设备应另画局部平面图。

如果操作平台下面的设备很少，在不影响图面清晰的情况下，也可两者重叠绘制，将操作平台下面的设备画为虚线。

(4)当一台设备穿越多层建筑物、构筑物时，在每层平面图上均需画出设备的平面位置，并标注设备位号。

视图的表示方法
(1)图线的规定
①设备外形可见轮廓有粗实线（中粗）
②装置边界线、建筑物、设备基础、支架用中细实线。

③尺寸线、中心线、引出线用细实线。

④设备不可见轮廓线用粗虚线。

⑤预留设备用虚实线，楼板预留孔。

(2)设备的画法
1)定型设备一般用粗实线按比例画出其外形轮廓，被遮盖的设备轮廓一般不予画出。

设备的中心线用细点画线画出。

在平面布置图上，动设备(如泵、压缩机、风机、过滤机等)可适当简化，只画出其基础所在位置，标注特征管口和驱动机的位置，并在设备中心线的上方标注设备位号，下方标注标高。

(2)非定型设备一般用粗实线，按比例采用简化画法画出其外形轮廓（根据设备总装图），包括操作台、梯子和支架(应注出支架图号)。

非定型设备若没有绘管口方位图的设备，应用中实线画出其特征管口(如人孔、手孔、主要接管等)，详细注明其相应的方位角。

(4)当设备穿过楼板被剖切时，每层平面图上均需画出设备的平面位置。

在剖视图中设备的钢筋混凝土基础与设备的外形轮廓组合在一起时，可将其与设备一起画成粗实线。

位于室外而又与厂房不连接的设备和支架、平台等，一般只需在底层平面图上予以表示。

(5)在设备平面布置图上，还应根据检修需要，用虚线表示预留的检修场地(如换热器管束用地)，按比例画出，不标尺寸。

(6)剖面图中如沿剖视方向有几排设备，为使设备表示清楚可按需要不画后排设备。

图样绘有两个以上剖面时，设备在各剖面图上一般只应出现一次，无特殊必要不予重复画出。

(7)在设备布置图中还需要表示出管廊、埋地管道、埋地电缆、排水沟和进出界区管线等。

(8)预留位置或第二期工程安装的设备，可在图中用细双点划线绘制。

(3)建（构）筑物的画法
标注内容：厂房建筑的长度、宽度总尺寸；柱、墙定位轴线的间距尺寸；为设备安装预留的孔、洞及沟、坑等定位尺寸；地面、楼板、平台、屋面的主要高度尺寸及设备安装定位的建筑物构件的高度尺寸。

标注方法：(a)厂房建筑物、构筑物的尺寸标注与建筑制图的要求相同，应以相应的定位轴线为基准，平面尺寸以毫米为单位，高度尺寸以米为单位，用标高表示；(b)一般采用建筑物的定位轴线和设备中心线的延长线作为尺寸界线；(c)尺寸线的起止点用箭头或450的倾斜短线表示，在尺寸链最外侧的尺寸线需延长至相应尺寸界线外3～5mm。

(d)尺寸数字一般应尽量标注在尺寸线上方的中间位置，当尺寸界线之间的距离较窄，无法在相应位置注写数字时，可将数字标注在相应尺寸界线的外侧，尺寸线的下方或采用引出方式标注在附近适当位置，如图5.32所示；(e)定位轴线的标注。

建筑物、构筑物的轴线和柱网要按整个装置统一编号，在建筑物轴线一端画出直径8～10毫米(视图纸比例而定)的细线圆，在水平方向上从左至右依次编号以l、2、3、4……表示，纵向用大写英文字母A、B、C……标注，自下而上顺序编号(其中I、O、Z三个字母不用)；(f)标高注法。

标高一般以厂房内地面为基准，作为零点进行标注，零点标高标成“ELl00.000”。

单位用米(不注)取小数点后三位数字。

设备的标注
①平面布置图的尺寸标注
对于没有中心线或不宜用中心线表示位置的设备。

例如箱式加热炉、水箱冷却器及其它长方形容器等，可由其外形边线引出一条尺寸线，并注明尺寸。

当设备中心线与基础中心线不一致时，布置图中应注明设备中心线与基础中心线的距离。

②设备的标高
标高基准一般选择首层室内地面，基准标高为ELl00.000。

卧式换热器、槽、罐一般以中心线标高表示(¢EL×××.×××,¢符号是center line的缩写，有的书写成C.L，还有的书写成Φ）。

立式、板式换热器以支承点标高表示(POS EL×××.×××)；反应器、塔和立式槽、罐一般以支承点标高表示(POS EL×××.×××)。

泵、压缩机以主轴中心线标高(¢EL×××.×××)或以底盘面标高(即基础顶面标高)表示(POS EL×××.×××)。

③位号的标注
在设备中心线的上方标注设备位号，该位号与管道及仪表流程图的应一致，下方标注支撑点的标高(POS EL×××.×××)或主轴中心线标高(¢EL×××.×××)。

④其它标注
对于管廊、进出界区管线、埋地管道、埋地电缆、排水沟的图示处标注出来。

对管廊、管架应注出架顶的标高(TOS EL×××.×××)。

11。