周家訓(xùn)

摘 要：本文對(duì)特大型煤制烯烴工廠總平面布置從功能分區(qū)，安全衛(wèi)生環(huán)境，設(shè)施場(chǎng)所特性，生產(chǎn)工藝流程，安全防護(hù)間距，風(fēng)向朝向這六個(gè)影響因素進(jìn)行了研究探討，并提出除這些因素之外還要綜合考慮其他因素對(duì)工廠總平面布置進(jìn)行綜合分析比較。

關(guān)鍵詞：煤制烯烴；工廠；總平面布置

中國(guó)煤炭資源比較豐富，主要分布在內(nèi)蒙古、新疆、山西、陜西、寧夏、河南、安徽、山東等地。目前中國(guó)盛產(chǎn)煤炭的地區(qū)建設(shè)了很多煤制烯烴工廠。下面筆者針對(duì)聚烯烴產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模在130萬(wàn)噸/年左右的特大型煤制烯烴工廠總平面布置進(jìn)行探討研究。

1 總平面布置應(yīng)按功能分區(qū)布置

該規(guī)模的特大型煤制烯烴工廠一般按照功能分區(qū)劃分為廠前區(qū)（生產(chǎn)及行政管理區(qū)）、公用工程區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)、甲醇裝置區(qū)、烯烴裝置區(qū)、液體儲(chǔ)罐區(qū)、倉(cāng)庫(kù)及裝卸設(shè)施區(qū)、火炬設(shè)施區(qū)、廠外渣場(chǎng)區(qū)。

公用工程區(qū)包含熱電裝置、化學(xué)水處理裝置、凈水場(chǎng)、循環(huán)水裝置、污水處理裝置、消防事故水池、廢水處理及回用裝置、高含鹽水處理裝置、蒸發(fā)塘、換熱站、220kv總變電站、消防站。

輔助生產(chǎn)區(qū)包含中心化驗(yàn)室、公用工程化驗(yàn)室、氣防站、環(huán)境監(jiān)測(cè)站、中央控制室、甲醇控制室、烯烴控制室、機(jī)修車(chē)間、電儀修車(chē)間、維修站。輔助生產(chǎn)區(qū)和公用工程區(qū)內(nèi)部的設(shè)施根據(jù)功能要求分散布置在全廠適當(dāng)位置。廠前區(qū)布置行政辦公樓、綜合服務(wù)樓、培訓(xùn)信息樓、職工餐廳。

甲醇裝置區(qū)布置空分裝置、煤氣化裝置、凈化裝置、甲醇合成裝置、空壓站、硫回收裝置。

烯烴裝置區(qū)布置甲醇制烯烴（S-MTO）裝置、烯烴催化裂解（OCC）裝置、烯烴公用工程區(qū)、聚丙烯裝置、聚乙烯裝置、MTBE/丁烯-1裝置 。其中烯烴公用工程區(qū)布置烯烴中間罐區(qū)、MTO廢水預(yù)處理設(shè)施、烯烴低壓火炬、廢堿液焚燒設(shè)施。

液體儲(chǔ)罐區(qū)布置甲醇罐區(qū)、烯烴副產(chǎn)品罐區(qū)、常壓產(chǎn)品罐區(qū)、化學(xué)品罐區(qū)。

倉(cāng)庫(kù)及裝卸設(shè)施區(qū)布置固堿庫(kù)、化學(xué)品庫(kù)、危險(xiǎn)品庫(kù)、綜合倉(cāng)庫(kù)、備品備件庫(kù)、全廠潤(rùn)滑油庫(kù)、射源庫(kù)、鋼瓶庫(kù)、低溫庫(kù)、催化劑庫(kù)棚、固體裝卸站臺(tái)、液體裝卸系統(tǒng)、烯烴產(chǎn)品儲(chǔ)存及裝車(chē)系統(tǒng)、煤儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、灰渣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、天然氣調(diào)壓站。

2 總平面布置應(yīng)為人員密集場(chǎng)所創(chuàng)造安全衛(wèi)生環(huán)境

工廠內(nèi)生產(chǎn)管理人員密集區(qū)域主要集中在廠前區(qū)、中央控制室和中心化驗(yàn)室以及裝置區(qū)內(nèi)管理用樓和化驗(yàn)室。廠前區(qū)、中央控制室和中心化驗(yàn)室應(yīng)布置在廠內(nèi)潔凈場(chǎng)所，全年最小風(fēng)頻風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)；盡可能遠(yuǎn)離本工廠內(nèi)散發(fā)有毒有害粉塵、氣體及液體的生產(chǎn)區(qū)域；遠(yuǎn)離噪音、振動(dòng)及輻射區(qū)域；盡量遠(yuǎn)離相鄰周邊工廠污染地段。廠前區(qū)應(yīng)貼近圍墻布置，便于發(fā)生事故時(shí)廠內(nèi)人員及時(shí)疏散。廠前區(qū)應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)綠化，多種植樹(shù)木花草，布置建筑小品，以達(dá)到凈化空氣、美化環(huán)境、調(diào)節(jié)工作人員心情和提升工廠視覺(jué)形象作用。裝置區(qū)的綜合樓和化驗(yàn)室應(yīng)盡量布置在裝置區(qū)潔凈場(chǎng)所，遠(yuǎn)離危險(xiǎn)污染區(qū)域。

3 總平面布置應(yīng)考慮廠內(nèi)設(shè)施場(chǎng)所的特性

廠前區(qū)為工廠人員集中辦公區(qū)域，內(nèi)部應(yīng)設(shè)置小轎車(chē)停車(chē)場(chǎng)、大型客車(chē)停車(chē)場(chǎng)及非機(jī)動(dòng)車(chē)停車(chē)場(chǎng)，在停車(chē)場(chǎng)附近圍墻設(shè)置人員出入口。中心化驗(yàn)室和中央控制室內(nèi)工作人員密集，應(yīng)貼鄰廠前區(qū)布置。維修中心街區(qū)內(nèi)應(yīng)布置機(jī)修車(chē)間、電儀修車(chē)間、綜合倉(cāng)庫(kù)、備品備件庫(kù)、全廠潤(rùn)滑油庫(kù)和換熱站。維修中心產(chǎn)生噪音和明火，可布置在廠前區(qū)附近。

空分裝置街區(qū)內(nèi)布置6套空分裝置、后備系統(tǒng)、專(zhuān)用機(jī)柜間和變電所。空分裝置要求吸入的空氣清潔，不含污染氣體和粉塵；同時(shí)空分裝置產(chǎn)生很大的噪音和振動(dòng)?？辗盅b置街區(qū)應(yīng)靠圍墻布置，不與煤氣化裝置、凈化裝置及烯烴裝置區(qū)等污染地點(diǎn)貼鄰布置。

空壓站街區(qū)內(nèi)設(shè)置空壓站及專(zhuān)用機(jī)柜間和變電所，應(yīng)貼近空分裝置街區(qū)布置。消防站和氣防站可合建，消防站內(nèi)應(yīng)布置消防訓(xùn)練場(chǎng)地、加壓和穩(wěn)高壓消防泵房、消防水池。消防站應(yīng)靠近圍墻布置。

凈水場(chǎng)街區(qū)內(nèi)布置消能池、凈水車(chē)間、污泥處理車(chē)間、加藥間、生產(chǎn)加壓泵房、脫水機(jī)房、凈水場(chǎng)管理樓。凈水場(chǎng)街區(qū)比較清潔，不忌噪音和振動(dòng)（凈水場(chǎng)管理樓除外），應(yīng)靠近工廠圍墻布置，便于供水管線接入。凈水場(chǎng)街區(qū)可布置在空分裝置和廠前區(qū)之間的地段。220kv總變電站應(yīng)采用架空電力線接入，應(yīng)靠近廠外高壓線路一側(cè)的圍墻布置。220kv總變電站非常危險(xiǎn)，四周應(yīng)設(shè)置高度不低于1.8m的固定圍欄或圍墻。天然氣調(diào)壓站應(yīng)靠近廠外天然氣供應(yīng)管線一側(cè)的圍墻布置?；以鼉?chǔ)運(yùn)系統(tǒng)靠近圍墻和產(chǎn)生灰渣的熱電裝置布置，附近設(shè)置工廠出入口供灰渣運(yùn)輸使用。污水處理裝置、消防事故水池、廢水處理及回用裝置、高含鹽水處理裝置集中靠近圍墻布置在廠區(qū)環(huán)境較差的地段，并遠(yuǎn)離廠前區(qū)和人員密集場(chǎng)所。液體裝卸場(chǎng)用于裝卸甲醇罐區(qū)、烯烴副產(chǎn)品罐區(qū)、常壓產(chǎn)品罐區(qū)和化學(xué)品罐區(qū)儲(chǔ)罐中的原料和成品。液體裝卸場(chǎng)靠工廠圍墻布置，液體裝卸場(chǎng)為火災(zāi)危險(xiǎn)性場(chǎng)所，且槽罐車(chē)司機(jī)多為外公司人員，為防止司機(jī)隨意進(jìn)入生產(chǎn)區(qū)及工廠內(nèi)人員隨意進(jìn)入液體裝卸場(chǎng)，液體裝卸場(chǎng)四周應(yīng)設(shè)置高度不低于1.8m的圍墻。液體裝卸場(chǎng)內(nèi)設(shè)置兩個(gè)地中衡，并設(shè)置專(zhuān)用的工廠出入口供槽罐車(chē)使用。鐵道應(yīng)貼圍墻布置，不應(yīng)布置在廠區(qū)中間地段。烯烴產(chǎn)品儲(chǔ)存及裝車(chē)系統(tǒng)、固體裝卸站臺(tái)緊貼廠內(nèi)鐵道布置。烯烴產(chǎn)品儲(chǔ)存及裝車(chē)系統(tǒng)附近設(shè)置專(zhuān)用的供大型貨車(chē)運(yùn)輸?shù)某鋈肟??？扇家后w罐區(qū)布置在同一區(qū)域。固堿庫(kù)、危險(xiǎn)品庫(kù)、化學(xué)品庫(kù)、射源庫(kù)、鋼瓶庫(kù)、低溫庫(kù)、催化劑庫(kù)棚集中布置在倉(cāng)庫(kù)區(qū)域。煤儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)應(yīng)靠近煤礦生產(chǎn)企業(yè)布置，縮短輸煤棧橋的長(zhǎng)度。甲醇裝置街區(qū)內(nèi)的煤氣化裝置、凈化裝置、甲醇合成裝置、硫回收裝置布置在廠區(qū)中間地段。烯烴裝置街區(qū)布置在烯烴產(chǎn)品儲(chǔ)存及裝車(chē)系統(tǒng)附近。烯烴裝置街區(qū)內(nèi)設(shè)施的火災(zāi)及爆炸危險(xiǎn)性非常大，烯烴裝置街區(qū)盡可能布置在圍墻附近。

全廠設(shè)置3個(gè)循環(huán)水場(chǎng)，布置在甲醇裝置街區(qū)和烯烴裝置街區(qū)內(nèi)適當(dāng)位置。循環(huán)水場(chǎng)水霧大，噪音大，水質(zhì)忌粉塵及溶于水的有害氣體污染。循環(huán)水場(chǎng)的布置應(yīng)減弱水霧對(duì)人員密集場(chǎng)所和忌水設(shè)施變配電所，機(jī)柜間的影響，遠(yuǎn)離熱電裝置灰渣場(chǎng)所。多個(gè)換熱站、維修站、專(zhuān)用變電所和機(jī)柜間分散布置在裝置街區(qū)內(nèi)適當(dāng)位置。全廠高架火炬靠近工廠圍墻拐角處布置，遠(yuǎn)離廠前區(qū)和釋放源。蒸發(fā)塘布置在高架火炬旁邊的空地，靠近熱源便于熱量散發(fā)。蒸發(fā)塘盡可能靠近污水處理場(chǎng)，減少污水管道長(zhǎng)度。渣場(chǎng)應(yīng)在工廠外選擇一塊劣質(zhì)的土地進(jìn)行布置，減少渣場(chǎng)散發(fā)出的有害氣體對(duì)周邊環(huán)境的影響。

4 總平面布置應(yīng)考慮生產(chǎn)工藝流程順暢

生產(chǎn)工藝流程順暢，可以縮短地下管線、地上管廊及輸煤棧橋的長(zhǎng)度，節(jié)省建設(shè)投資以及工廠運(yùn)行階段可以降低生產(chǎn)能耗節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本。

煤制烯烴工廠簡(jiǎn)要生產(chǎn)工藝流程為：原煤經(jīng)過(guò)煤漿制備單元制成合格煤漿后，與空分裝置送來(lái)的氧氣一起進(jìn)入氣化裝置的氣化爐，生成粗合成氣，經(jīng)激冷和洗滌后送入凈化裝置。在凈化裝置中，粗合成氣先進(jìn)入變換單元處理，再進(jìn)入酸性氣體脫除單元脫除硫化氫和二氧化碳。凈化裝置的甲醇合成氣與氫氣回收單元返回的氫氣經(jīng)混合壓縮后進(jìn)入甲醇合成系統(tǒng)進(jìn)行甲醇合成反應(yīng)，合成后分離出的液相粗甲醇送甲醇精餾單元分離精制。粗甲醇經(jīng)預(yù)塔精餾處理后得到MTO級(jí)粗甲醇，直送甲醇制烯烴裝置，轉(zhuǎn)化為烯烴混合物，再經(jīng)烯烴分離裝置制得聚合級(jí)乙烯、聚合級(jí)丙烯、燃料氣、丙烷、混合碳四碳五、粗汽油產(chǎn)品。通過(guò)聚乙烯和聚丙烯裝置聚合反應(yīng)產(chǎn)出聚乙烯和聚丙烯產(chǎn)品。丙烷和粗汽油送全廠罐區(qū)。烯烴催化裂解（OCC）裝置采用S-MTO裝置副產(chǎn)的混合碳四碳五作為原料，將其轉(zhuǎn)化為粗丙烯返回S-MTO裝置，在S-MTO裝置中分離出聚合級(jí)乙烯、聚合級(jí)丙烯。煤氣化裝置酸性氣體脫除單元濃縮的含H2S酸性氣，送硫回收裝置生產(chǎn)硫磺產(chǎn)品。

考慮生產(chǎn)工藝流程順暢，空分裝置靠近水煤漿氣化單元布置，水煤漿氣化單元靠近變換單元布置，變換單元靠近酸性氣體脫除單元和硫回收裝置布置，酸性氣體脫除單元靠近甲醇合成裝置布置，甲醇合成裝置靠近甲醇精餾裝置布置，甲醇精餾裝置靠近S-MTO裝置布置，聚乙烯裝置（釜式、管式、氣相）和聚丙烯裝置（環(huán)管、氣相）靠近S-MTO裝置布置。

5 總平面布置應(yīng)考慮安全防護(hù)間距

工廠內(nèi)設(shè)施之間的間距應(yīng)滿足防火、防爆、安全衛(wèi)生等要求。防火間距應(yīng)符合現(xiàn)行《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》及《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》等規(guī)范的規(guī)定。

比如消防站及氣防站與甲類(lèi)裝置的防火間距不應(yīng)小于50米；廠前區(qū)、中央控制室、中心化驗(yàn)室為第一類(lèi)全廠性重要設(shè)施，與S-MTO裝置、烯烴裝置區(qū)等甲類(lèi)裝置的防火間距不應(yīng)小于40米，與乙類(lèi)和丙類(lèi)裝置的防火間距分別不應(yīng)小于35米和30米，與甲類(lèi)倉(cāng)庫(kù)的防火間距不應(yīng)小于45米，與汽車(chē)裝卸站的防火間距不應(yīng)小于40米，與鐵路裝卸站的防火間距不應(yīng)小于45米，與罐區(qū)甲乙類(lèi)泵房的防火間距不應(yīng)小于45米，與污水處理場(chǎng)（隔油池、污油罐）的防火間距不應(yīng)小于35米，與全廠高架火炬的防火間距不應(yīng)小于90米，且在火炬輻射熱影響范圍之外。

工廠防爆應(yīng)滿足現(xiàn)行《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定。全廠性和區(qū)域性重要設(shè)施均應(yīng)布置在相鄰裝置的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域之外。烯烴區(qū)地面火炬、維修車(chē)間、熱電站等明火及散發(fā)火花地點(diǎn)、鐵路走形線和原料產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)缆窇?yīng)布置在火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域之外。電氣設(shè)施應(yīng)布置在相鄰裝置的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域之外。衛(wèi)生防護(hù)距離應(yīng)符合《化工企業(yè)總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)規(guī)范》及《石油化工企業(yè)衛(wèi)生防護(hù)距離》等規(guī)定。全廠高架火炬及烯烴生產(chǎn)裝置區(qū)與本工廠內(nèi)生產(chǎn)管理區(qū)及工廠周邊敏感區(qū)應(yīng)保持一定的衛(wèi)生防護(hù)距離。全廠高架火炬（采用附壁效應(yīng)火炬頭）與生產(chǎn)管理區(qū)的防護(hù)距離不應(yīng)小于500米，與居住區(qū)的防護(hù)距離不應(yīng)小于600米，與醫(yī)院住院部的防護(hù)距離不應(yīng)小于2500米。烯烴生產(chǎn)裝置區(qū)及污水處理地點(diǎn)與居住區(qū)的防護(hù)距離與風(fēng)速有關(guān)，當(dāng)?shù)亟迥昶骄L(fēng)速在小于2.0m/s，2.0～4.0m/s，大于4.0m/s這三種不同情況下，防護(hù)距離分別不應(yīng)小于900米，600米，500米。

6 總平面布置應(yīng)考慮風(fēng)向朝向

總平面布置應(yīng)考慮風(fēng)向影響，盡量減弱有害粉塵、氣體對(duì)人員及設(shè)施的影響，減弱全廠高架火炬火雨的影響。熱電站、灰渣場(chǎng)、S-MTO裝置、烯烴裝置區(qū)、硫磺回收裝置等污染源宜布置在潔凈場(chǎng)所（如人員密集場(chǎng)所、變電所、機(jī)柜間、空分裝置、空壓站）全年最小風(fēng)頻風(fēng)向上風(fēng)側(cè)。全廠高架火炬宜布置在可能會(huì)散發(fā)易燃易爆介質(zhì)場(chǎng)所（如生產(chǎn)裝置、液體儲(chǔ)罐區(qū)、危險(xiǎn)品庫(kù)區(qū)）全年最小風(fēng)頻風(fēng)向上風(fēng)側(cè)。循環(huán)水裝置宜布置在相鄰變電所、機(jī)柜間冬季最小風(fēng)頻風(fēng)向上風(fēng)側(cè)。

總平面布置應(yīng)考慮朝向影響。我國(guó)處在地球北緯位置，南向采光比較好，人員居住建筑物（如廠前區(qū)內(nèi)建筑物、裝置區(qū)內(nèi)管理樓、化驗(yàn)樓、變配電所、機(jī)柜間）應(yīng)盡量南北向布置，不應(yīng)朝西布置以避免西曬。將忌光設(shè)施布置在建筑物陰暗側(cè)，如空分裝置的儲(chǔ)氣罐布置在空分裝置北側(cè)。

7 結(jié)束語(yǔ)

此規(guī)模的特大型煤制烯烴工廠占地面積較大（400萬(wàn)平方米左右），總平面布置比較復(fù)雜?？偲矫娌贾貌粌H要考慮上述因素，還應(yīng)綜合考慮自然條件，運(yùn)輸要求，消防要求，管理操作要求，施工、安裝、檢修、改擴(kuò)建及預(yù)留發(fā)展等要求，對(duì)工廠總平面布置進(jìn)行多方案比較，對(duì)工廠建筑系數(shù)、容積率、廠前區(qū)占全廠用地面積比、綠地率、投資強(qiáng)度等主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行比較，對(duì)建設(shè)投資及生產(chǎn)能耗進(jìn)行比較，對(duì)人員健康衛(wèi)生環(huán)境，有害物質(zhì)影響，工廠安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析比較。