石油化工分析化验室建设的设计要点

吴明(中石化扬子石油化工有限公司，江苏 南京 210048)

0 引言

区别于普通建筑，分析实验室建设对建筑物的地理位置、建筑构造、防尘、防震以及配套辅助设施都有严格的要求，设计时应满足标准规范，结合建筑结构，详细设计与规划，使化验室能够满足分析化验工作的要求。优秀的分析化验室建筑设计要充分了解分析化验工作内容(分析项目、分析方法等)、化验室分析环境(温湿度、通风系统等)，考虑仪器设备选型，实现化验室平面布局合理、功能完善，水、电、气、暖设计满足分析化验需求，尤其是通风设施、废水和废气排放的特殊要求，从而使分析化验室更好地发挥作用，保证企业产品质量。

1 概述

按照承担的分析任务，石油化工分析化验室通常分为中心化验室和装置化验室，中心化验室负责工厂原辅料、出厂产品的质量合格分析，装置分析室除负责本装置中间过程物料控制分析外，还承担着公用工程及辅助装置等分析任务；按功能又可分为化学分析实验室、精密仪器实验室(原子荧光光谱仪、原子吸收光谱仪、ICP-MS等)、辅助室(办公室、药剂室、钢瓶间等)。这些实验室的任务侧重点各不相同，因此在实验室设计中既有共性，又有差异，需分别对待。另外，在分析检验过程中经常产生对人体有害的气体或挥发物。因此，对化验室的建筑结构、环境、室内设施等都有特殊的要求，在准备新建化验室或改扩建原化验室时都应充分考虑。

建立化验室时还应考虑远离灰尘、烟雾、噪声、振动源和电磁干扰源的环境。因此，化验室不宜建在主要交通线路、锅炉房、机房等附近。化验室应设在化工企业的上风处，避免粉尘和有害气体对分析结果的影响。化验室建筑的耐火等级不低于二级。石油化工企业生产加工的大多是属于易燃、易爆的材料和产品，分析化验室通风设施有严格要求，设置防火隔离区，配备消防火灾报警系统、应急喷淋装置和洗眼器等。

2 石油化工分析化验室建设设计要点

2.1 仪器设备选型

分析仪器设备的选型是通过开展分析任务的分析项目以及选用的分析方法来确定的。依据分析项目表，参照相应的分析方法，同时兼顾快捷、成本、准确度、安全等要求，选购合理的分析仪器设备。分析方法一般有国标、行标以及企标等分析标准。分析仪器选型应满足技术先进、分析可靠、速度快、稳定性好以及抗腐蚀能力好等要求，操作便捷、易于保养和维护。

2.2 平面设计

石油化工分析化验室易于发生有毒有害、易燃易爆物质泄漏、爆炸以及发生火灾，分析化验室仪器设备与人员安全应优先考虑。在平面设计时要保证两个以上主出入口，保持实验室的通风系统稳定运行，人员逃生与消防通道畅通。化验室门设计时应向外开启，室内走道应布置在实验台中间。一旦化验室发生危险，人员可以快速撤离。室内消防喷淋系统也要同步设计，降低危害风险。

其次，化验室平面布局要以实验流程顺畅、功能分区明确、方便沟通为原则，结合开展的分析项目、分析方法和分析频率，做出最优化验室组成和布置。化验室布置还要注意以下原则：(1)功能相近的化验室布置在一起。同类型的化验室一般对通风、排污、温控等有相同要求，布置在一起便于集中设置公用设施和辅助仪器的共用，避免重复投资。(2)有特殊要求的化验室集中布置。例如有气源要求的仪器分析室布置在一起，例如：色谱室、原子吸收时等，有利于气体管道集中敷设、管理、检修。把有隔振要求的化验室，例如：天平室、精密仪器室等，布置在一起，有利于集中采取减振措施[1]。

2.3 电气系统设计

化验室用电主要包括动力用电、照明用电、实验室弱电(门禁、监控、网络、电话)、防雷接地等。采用 TN-S 三相五线制供电系统，分析实验室动力电源主要用于各种仪器设备、空调、风机的供电。照明用电、动力用电分开设置，供电应充分保证实验室的用电安全。线路布置采用铜芯BVR和BV。电线的直径和开关的尺寸是根据功耗容量来计算的。对大负荷电器设置单独电路，并设计相应的自动保护开关。大型仪器、精密仪器电源设计交流稳压器或UPS。大功率用电器使用一路相线，其他仪器独立使用一路相线，以避免大功率开停对检验仪器的影响。所有用电仪器设备均应良好接地。

实验室弱电主要是实现分析人员进入化验室刷卡开门；毒品室有危险品或剧毒品存在，需要视频监控；化验室合理设置网络、电话接入点，分析数据共享以及对外联系等。此外，分析实验室应该有一个接地系统，保证分析仪器设备安全。分析实验室采用LED高效荧光灯照明，危化品室、钢瓶间等有爆炸危险的场所应选用防爆 LED 高效节能长形荧光灯[1]。

2.4 给排水系统设计

化验室给排水系统不仅包括化验室给排水，还要做好化验室废水处理。化验室接自来水给水管，接口管径不小于DN80，水质满足国家《生活饮用水卫生标准》的要求。主要供给化验室、清洗间、洗眼器的用水以及纯水站原水，使用点最小供水压力0.05 MPa。根据化验室需求，使用纯水仪或专门的纯水间进行纯水供应。排水管和地漏应设置水封。化验室的管道通常是明装的，便于施工、安装和维护，成本低。化验室还可通过新建太阳能供热装置，为化验室提供热水，满足生产分析需求。

化验室分析检测过程中产生的废水通常涉及酸性、碱性以及具有一定腐蚀性，同时存在有机物、重金属等，排水管应选用耐腐蚀、耐酸碱、耐有机溶剂的材质。化验室排放废水必须经过污水处理设备处理净化过的。生产污废水分类排放，酸碱废水采用化工级给水UPVC管，承插粘接；有机废水采用不锈钢管，焊接。

2.5 气路系统设计

分析实验室气路系统包括公用气体管道系统和钢瓶气体管道系统。公用气体主要为分析化验提供压缩空气和低压氮气。公用气体管道进入房间后，需要添加过滤器，去除气体中的水、油等杂质。还应设置截止阀，方便维修和更换。钢瓶气体管道系统是钢瓶间的气体通过汇流排经气体管道分配到各实验室分析仪器的使用点。钢瓶气体管路系统包括钢瓶气、耐高压的软管、一级调压控制面板、气管、二级减压阀和末端球阀。钢瓶间及用气房间均设置可燃气体报警装置，钢瓶间内常规气体与易燃气体、助燃气体分区分室。气瓶统一存放，钢瓶间用防爆墙体处理，尽可能降低工作人员及环境所受风险。管路应尽量减少弯曲，缩短铺设长度，防止传输的气体压力、流量损失过大，尽量减少焊接点以降低泄漏的可能性。易燃易爆气体经过走廊和未使用该气体的房间时管道采用双层管道做安全保护[2]。

2.6 通排风系统和暖通设计

2.6.1 通排风系统

一般分析实验室的通风系统有全室通风、局部通风和事故通风三种形式。全室通风主要针对产生余热、余湿及气味的房间以去除这些余热、余湿与气味，设全室通风系统。如各种库房、各种清洗间、设备间等。事故通风是针对化学品库与气瓶间等存在瞬间释放大量有毒有害气体的房间，还设有事故排风。局部通风是石油化工分析实验室最常用的方法。局部通风针对不同的化验设备，并设有不同的局部排风系统以排除实验过程中产生的有毒有害物质，满足实验房间的环境与安全。局部排风分为三种系统：通风柜排风、排风罩排风、试剂柜排风。通风柜是安全处理有毒、有害气体或蒸汽的通风设施。在通风柜中操作可直接密封、捕捉、转移污染物或有毒有害气体，防止逃逸到分析化验室，污染工作区域。通风柜应安装排风管道，风管能够耐酸碱腐蚀。风机置于顶层机房内，并配备有防噪音和震动装置。排风罩排风采用万向排气罩及固定集气罩去除有害气体。每台万向排烟罩的设计风量为300 m3/h，且风量可调节。试剂柜排风应维持柜内为负压，并设置直接排风至室外[3]。

所有排风系统均根据排风性质进行设置废气处理装置。针对无机、酸碱废气，需接入酸碱废气洗涤装置，酸碱废气经过洗涤装置酸碱中和处理后达标排放。洗涤装置设置在屋面，其中风机一用一备，酸碱废气系统风管采用耐酸腐蚀材料制作，洗涤装置与风机采用耐酸腐蚀材料，如：玻璃钢、PP塑料以及不锈钢涂特富龙膜等。对于有机废气，需接入到有机废气吸附处理设备经吸附处理后达标排放。有机吸附处理设备设置在屋面，其中风机一用一备。有机废气系统风管及风机均使用耐酸腐蚀材料制作。

2.6.2 暖通设计

四季室外温度变化，实验室需要保证一个正常的温度环境，化验室通过空调系统保证化验室温度的相对稳定。中央空调系统可提供化验室制暖制热要求，新风系统可以控制化验室温湿度，并补充新风。

化验室通排风、补风系统需采用联动控制，化验室压力始终保持平衡，无大的波动，充分保证化验室环境和实验数据的稳定性。

2.7 数据处理与电信设计

随着实验仪器的智能化和自动化程度提高，通过建设化验室LIMS系统，实现仪器分析数据实时、自动传递到网络上，保存在服务器中，可供管理、共享和查阅。同时，还应加强网络数据安全，做到实时监控，保证信息安全。化验室配备固定电话，方便化验室与生产、管理部门联系与沟通，及时纠正分析数据偏差。

3 结语

分析化验室的建设是一项复杂的系统工程，除选购合理的分析仪器设备外，还要综合考虑化验室的总体规划、工艺流程、平面布局、给排水系统、气路系统、通排风系统、电气系统等多个方面的专业内容。设计要以人为本，整体规划、把握细节，各专业配合协作。在满足安全、高效、节能、环保等要求的前提下，设计出功能完善、布局美观、安全的现代石油化工分析化验室。