某20万吨-年醋酸项目总图设计分析

某20万吨/年醋酸项目总图设计分析摘要：本文介绍了某20万吨/年醋酸项目在总图设计过程中所需要解决的问题，并分析了本项目总图设计的优缺点，总结了类似项目设计需要注意的事项。

关键词：场地、通道、台阶
某20万吨/年醋酸项目的特点及概况
本项目工艺装置较少，但辅助设施配套完备。

工艺装置仅为co制备装置、醋酸装置及中间罐区，储运及辅助设施包括成品罐区及装车台、循环水站、消防水站、空压冷冻站、综合仓库、焚烧及火炬、变电所、综合楼、浴室及食堂等。

本项目周围情况复杂。

场地北侧紧邻厂外公路，厂外公路的另外一侧为某化肥厂；化肥厂紧邻厂外公路一侧为废弃库房等建构筑物。

场地西侧隔条围墙紧邻一焦化厂，焦化厂靠近围墙一侧建构筑物较多，从北向南有总变电站（110kv）、煤气气柜（10000m³）等工艺设施；
场地南侧为某化机厂的库房及辅助用房；
场地东侧紧邻一条自然沟壑，为自然林地和农田。

场地北部紧邻厂外公路有一条从变电站引出的高压线路，跨越厂外公路。

高压线线塔高28米。

（详见附图。

）
场地自然地形复杂。

拟建厂区场地周围均已修建砖砌围墙，场地地形由东北向西南
倾斜，高差较大，场地海拔高程在1977.77～1991.21之间，高差约13.5米。

该地地貌属喀斯特溶蚀地貌。

场地南北长400米，自然坡度3.4%；场地从东北向西南有一条自然冲沟，沟宽30米，沟深2-7米。

东西向相对高差变化较小。

土地使用现状
本项目围墙内用地约12.0公顷。

场地东北角靠近厂外公路有少量民宅需要拆迁，场地内无需拆迁建构筑物。

设计思路及总图布置方案
总平面及竖向布置原则
1）满足工艺流程需要，符合卫生、安全、防火要求，便于生产管理。

2）结合厂址自然地形和周围的环境，合理组织运输，厂内交通通畅，对外联系便利。

3）充分利用地形，建构筑物尽量合并集中布置，经济、合理的利用土地。

4）因地制宜，充分利用并合理改造地形，使场地设计标高与自然地形相适应，在满足工艺、运输、检修维修对场地竖向要求的前提下，尽量减少土石方工程量。

总平面布置及竖向设计方案
根据工艺流程，结合用地特点，并根据建设单位对总平面布置的建议，进行了本项目的总平面布置方案设计，现就总平面布置方案说明如下：
1）工厂组成
该20万吨/年醋酸项目由厂前区、装置区、罐区、辅助设施及公用工程区组成，其中厂前区包括：综合楼、总变，食堂及浴室；装置区包括醋酸装置、醋酸中间罐区、co制备装置等；罐区主要为成品醋酸的储罐区；辅助设施及公用工程区包括循环水装置、消防泵房及水池、给水处理站、空压及氮气站、冷冻站、污水处理、焚烧、火炬及综合仓库等设施。

2）总平面布置方案
根据本项目场地周围情况以及地形特点，将工艺装置区布置于厂区中部，尽量使其远离厂区周边设施，根据工艺流程其从北向南依次为co装置、醋酸装置、醋酸装置中间罐区；厂前区布置在装置区的北侧，靠近厂外公路。

co装置的西侧为成品储罐区，储罐区的北侧布置有汽车装车区域，邻近物流出入口，方便物料运输。

装置区的东侧为公用工程区，尽量利用该处地形，从北向南依次为消防及给水站、循环水站、空压站、氮压站、冷冻站；污水处理站位于醋酸装置的西侧，地势较低的区域；火炬、焚烧、综合仓库位于整个厂区的南部。

厂区分别设置人、物流出入口，并在厂区的南侧靠近省建筑材料机械厂一侧设置临时出入口，为厂区的设备运输、检修创造便利的条件。

如附图所示：
3）竖向设计方案
厂区场地面积12.0公顷，南北长约400米，东西靠北最宽约400米，呈倒三角形状；北高南低、东高西低，南北自然高差13.5米，南北向场地自然地形坡度3.4%。

由于场地面积较小，各装置联系紧密，又要考虑对外运输道路仅为场地北侧场外公路的限制，所以本次竖向设计没有采用大台阶的处理办法，而是采用了贴近地形高差，灵活确定各建构筑物高程、紧密结合地形的式处理办法。

临时命名为“紧密结合式”。

厂区北侧的办公楼及变电所考虑到与厂外公路衔接，其标高较高（为1987.6m），保证与厂外公路连接通畅。

co制备、醋酸装置、中间罐区等工艺装置位于厂区中部，其从北向南依次降低，采用约1.5米挡土墙来解决相互间的高差关系。

循环水、空压站位于场地的东侧较高的台阶上，其与工艺装置间挡土墙高度为1.0～2.2米。

成品罐区、污水处理、事故水池位于场地西侧较低区域，其与东侧厂内道路间为挡土墙，墙高4.5～2.0米，罐区东侧挡土墙兼有罐区围堤作用；污水池里、焚烧、火炬位于厂区的南端，厂区主导风向的下风向，地势较低区域。

存在问题及优缺点
“紧密结合式”布置优缺点
1）装置标高切近场地地形，避免了大填大挖，节约土方工程量。

2）结合各装置的特点，在保证不影响交通运输、车间引道连接、检修维修、消防的前提下，挡土墙的分布与各个装置紧密结合，如罐区周围挡墙与罐区围堤合并（挡土墙兼顾罐区围堤作用），循环
水站、空压站区域挡土墙位于其西侧不影响交通、检修维修，co制备南侧挡土墙靠近厂区道路，其与装置间有足够的空间布置管架等设施；这种与装置紧密结合的挡土墙布置形式合理解决了各装置间的竖向联系，同时使得场地利用率得以提高（与大台阶布置方式相比较）。

3）紧密结合式处理办法的其中一个特点是挡土墙高度均不会太大，解决了大台阶式挡土墙高度较大、阻断台阶间联系等问题。

紧密结合式挡土墙高度宜为：装置高于道路时，其间挡土墙高度h≤2.5米为宜，装置低于道路时其间挡土墙高度h≤4.5米为宜。

这种紧密结合式处理办法，在厂区内部交通运输方面较为优越，厂区主干道及支道衔接通畅，但在局部地区道路坡度较大，局部车间引道坡度较大。

4）紧密结合式处理办法使场地挡土墙分布较多，给地下管线的施工带来难度，尤其是管线在穿越挡土墙部位。

5）工艺装置、罐区、循环水站等设施分别位于不同的标高，物料循环及输送产生位差，给项目运行带来能耗，但能耗的大小需要进一步调查。

综上所述，根据自然地形条件、本项目用地条件、外部交通条件、本项目各装置分布特点，以及工艺流程要求，本项目采用“紧密结合式”布置较为合理，既解决了各装置相互间的高差问题，又不破坏各装置间的紧密联系，且挡土墙与罐区围堤结合设置，提高了项目用地利用率；虽然各装置间存在高差，但各装置间不因为挡
土墙的设置而影响了道路的顺畅连接，交通通畅，保证了检修维修、消防、人员出入等对道路交通的要求。

虽然在局部地段存在管道频繁穿越挡土墙、施工相对不便等问题，但其优点较多，总之，本项目采用紧密结合式台阶布置较为合理。

小结：“紧密结合式”布置方式适合于场地面积较小，相对高差较大的情况。

在厂区用地面积较小，且高差变化较大，大面积平整不可行的条件下，采用“紧密结合式”布置方式则较为合理。

工艺设施的特殊要求对总图布置的影响
本项目工艺装置与中间罐区分别在两个街区，其原因为：中间罐区为4个储罐，单罐储量均为500m³，其中三个为醋酸半成品，火灾类别为乙a类，一个为甲醇储罐，火灾类别为甲b类。

可燃液体总储量为2000m³，根据相关规范要求，应成组集中布置在装置边缘；装置储罐组与装置的防火间距根据相关规范应为20米。

醋酸装置与中间罐区位于两个街区，考虑到地下管线、消防道路、挡土墙等因素，其通道宽度为23米，储罐罐壁距离装置33米，大于规范要求13米。

中间罐区与装置之间的连接管线增加了13米（每根管道），费用增加。

成品醋酸储罐有两个，均为10000m³，火灾类别为乙a类。

就目前的总图布置，若将中间罐区集中布置，位于装置的东侧，
紧邻装置布置，管线连接便捷，可能在缩短工艺管线长度方面效果更好。

结论：总图布置需要对项目工艺流程及工艺管道材质进行了解。

对于某些特殊工艺装置，其连接管道为贵重金属，若工艺装置、储罐区及相关设施布置间距较大，其间的连接管线长度必然增加，则必然会造成工程投资的大幅增加。

所以在满足防火、防爆间距、运输等前提下，尽可能做到工艺装置及其相关设施集中布置。

总图设计通道宽度的确定
厂区通道宽度的确定不能草率，需结合防火、防爆要求、地下管线数量多少、管径大小、管架宽度、通道内挡土墙等构筑物情况确定，并应考虑一定的预留。

本项目有两条主通道，为南北向，西侧通道宽度为42米，东侧通道宽度为28米。

通道内设施详见小表。

通道内设施统计表
根据上表，西侧通道宽度设计偏大，宽度富余较多；东侧通道宽度偏小，东侧主干道两侧管线密集，部分管线位于道路路面下，可能出现由于道路沉降造成管线易损等问题，若检修、维护，则需破坏路面，给检修维修带来不便。

两个通道宽度均为36米，较为合适。

出现以上问题原因如下：
地下管线的初步设计深度不够，且总图布置确定较早，对地下管线分布情况估计不够充分，使得其与实际偏差较大。

东侧通道西侧为工艺装置与循环水站、消防水站、给水处理站，公用工程管道较多；西侧通道两侧为工艺装置与罐区、污水处理，其间的联系管道多走管架，地下埋设管道较少，从而导致东侧通道紧张，西侧宽松的结果。

给排水管线布置图设计较晚，没能及时反馈，实际上总图布置可根据给排水管线分布情况进行调整。

总图布置确定前应让给排水专业提出地下管线分布情况意见，以使通道宽度设计合理。

中小型石化项目总图设计应注意的事项
经过对某20万吨/年醋酸项目总平面布置、竖向设计方案的分析，以及对该项目设计优缺点的剖析，总结出了类似中小型石化项目总图设计应注意的各种事项，具体有以下三个方面：了解工艺流程，并且深入了解各工艺装置间的关系，在保证工艺流程前提下，尽可能缩短工艺装置间的连接管线，使得管线连接便捷，以节省投资，减小能耗。

尤其是否用特殊材料、贵重金属材料的装置。

在满足防火、防爆等要求前提下，结合给排水地下管线分布情况确定设计通道宽度，避免通道宽度设计不合适情况的发生。

总图设计不但要进行总平面布置方案的比较，还要对场地竖向设计方案和思路进行比较，以找出合理的平面、竖向设计方案。

结语
总之，对于中小型石化项目，在一定场地和环境条件下，经济、
合理地进行总图设计，就是要使各建、构筑物相互间有序的组合，在满足工艺流程、安全距离、交通运输等条件下，研究和解决总平面布置和竖向设计中的各种矛盾及其与周围环境的关系，使其构成相互协调的有机整体，以充分利用土地、安全、环保，并尽可能节约项目建设成本及运营成本。

参考文献
①《石油化工企业防火设计规范》（gb50160-2008）；
②《化工企业总图运输设计规范》（gb50489-2009）；
③重庆建筑工程学院建筑系编制.工业建筑总平面设计.中国建筑工业出版社，1984.
注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。