上海麒建实验室设备有限公司

化工厂中心实验室设计是对中心实验室内各类分析检测仪器、设备进行合理安排、布局。中心实验室一般承担厂内各生产装置的原料及辅助原料、产品及副产品的规格分析，还负责各装置的中间控制分析、公用工程及辅助装置的全部分析着原料分析等工作，对生产过程、能耗控制、工艺指标优化、产品质量管理以及工艺改进和产品优化等方面均具有非常重要的指导意义。因此，目前大型化工设计的中心实验室设计也越来越重要，本文主要从工艺设计、仪器配置以及化验室布局等方面进行探讨。

1、工艺设计及分析仪器设备配置

1.1工艺设计化

    工厂中心化验室的设计，首先在明确项目性质、设计范围、设计依据和建设规模的同时，搜集相关项目资料，根据工艺专业、热工专业、环境保护及安全卫生等专业提出的条件确定分析项目和任务；依据相关分析方法标准规范、工艺包参考资料确定所用的分析方法及相关的分析仪器设备；综合考虑分析仪器设备使用要求及中心化验室功能要求确定好化验室的规模大小，综合建筑结构以及其它公辅专业的设计，完成中心化验室的设计。

1.2分析仪器设备选型

    随着分析仪器设备不断更新发展，仪器分析在化工分析中占有的比重越来越大。分析仪器设备选型在化工实验室的建设中尤为重要。

    分析仪器设备选择的依据是分析项目表,根据分析项目表中的分析内容、分析精度的要求查询相关分析标准规范,或者参照国外专利商提供的工艺包中给出的仪器设备表进行综合考虑选型。第一，化验室所选的分析仪器设备应能保证性能先进,质量可靠,在满足生产工艺的技术指标分析要求的同时，还应经济适用；第二，有国产设备的,且技术性能可以满足其分析测试要求的分析仪器设备优先采用国产设备，第三，有国产化设备，但其技术性能指标不足以满足分析测试要求的，应由国外引进；第四，关键的大型分析仪器和设备宜采用进口产品，如气相色谱仪、原子吸收分光光度计、红外光谱仪、X射线荧光光谱仪、离子色谱、元素分析仪等，确保其可靠性和稳定性;第五，随着数字化工厂推进，选用的分析仪器须配有网卡和数据传送接口，分析结果便于数字化传输和存储调用便捷；最后，所选的分析仪器设备符合安全、环保要求。

2、化验室的布局和设计

2.1化验室的布局

    目前化验室用房大致分为三类:精密仪器实验室、化学分析实验室、辅助室(办公室、储藏室、钢瓶间、会议室等)。

    随着中心化验室功能越来越多，分析检测设备数量较大，这就要求室内布局应考虑功能分区明确、设备之间布局应合理紧凑、各个设备操作方便、互不干扰、化验室整体应实用、简洁、美观。因此,化验室的布局应遵循下列原则:同类化验室集中布置,如工程管网较多的分析化验室应集中布置，便于管网布置和共用，如使用氢气、氦气等气相色谱分析应集中布置，便于管线安装维护；有特殊要求的化验室(如:有洁净要求的化验室、恒温恒湿化验室、毒性化验室、防震要求的化验室等)集中布置；辅助实验室与功能实验室合理搭配布置，如热设备室集中布置烘箱和马弗炉等防止对其他温度要求高的设备产生不良影响；较重设备或要求防振设备的房间可布置在底层，通常扫描电镜布置在底层防止震动影响镜头稳定性；有洁净和安静要求的房间可布置在高层;有防潮或防晒要求房间则可分别设置在阳面。

2.2建筑设计

1）化验室选址应远离振动源、噪声源和电磁干扰源，并应位于有害物质散发的最小频率风的上风侧；位于爆炸危险区以外的化验室不宜与甲、乙A类建筑物在同一栋建筑物内；

2）化验室建筑的耐火等级不应低于二级，火灾危险性为丙类，屋面防水等级I级；

3）化验室的层高一般不低于3.9m，有特殊要求化验室的可按实际进行增高。双面布置房间时,中心走廊宽度范围宜为2.4~2.7m。楼面荷载设计一般不小于3000N/m2,负荷较大的房间按实际要求荷载设计。

4）墙、天花板、地面:墙面和天花板应设计成光洁、无眩光、防潮、不起尘、不积尘,化验室地面应坚实耐磨、防水防滑、不起尘。有特殊需要时，必要的房间室内地坪以上1.2~1.5m墙高设计瓷砖墙裙。

5）门窗:化验室门应向外开并带观察窗。设置空气调节的化验室房间外窗应具有较好的密闭性和隔热性,且可开启窗扇面积应不少于窗面积1/3。窗户要求采用双层玻璃附纱密封窗,且应考虑遮阳措施,满足天然采光面积不少于室内地面面积的1/6。

2.3采暖、通风及空调系统设计

2.3.1采暖根据项目具体要求,地理位置处于年日平均温度低于或等于5℃的日数大于或等于90d的地区时,应设置集中采暖措施。

2.3.2通风化验室的通风系统一般应遵循以下要求：1）产生有毒、有害、有腐蚀性、易爆气体或粉尘等物质的化验室房间,应根据操作需要设置局部通风,如通风柜、万向罩、原子吸收罩等;采用防爆风机,耐腐蚀风机和通风管。2）产生有毒有害气体的房间除设置局部通风措施外,还应做整体通风设施,保证房间换气次数不低于7次/h。高温室等产生热源的房间需要整体通风。3）对于排除气体性质相同或相近的局部通风设施,可经计算后合用一个排风系统。对于排出的气体有发生化学反应并产生爆炸等危险的系统,必须设置独立的排风管道设施。

2.3.3空调系统对于有恒温、恒湿及洁净有要求的特殊化验室，应设置空气调节设施控制温度和湿度，分析室内的空气温度一般保持在18~28℃，相对湿度保持在30%~70%。对于一些物性测试室应按照测试要求设置独立空调系统。

2.4电气系统设计

    化验室用电主要包括照明用电和动力电两大部分。动力电主要用于各类仪器设备用电、电梯、空调等的大功率设备电力供应。中心化验室宜设220V、380V配电室,动力、照明、电信线路分别设置并宜暗设。应有不间断电源,在主电源断电时,应能够给实验室分析仪器信息管理系统供电,选择不间断电源(UPS)备用时间不应少于30min。液化烃气分析间、钢瓶间、样品储存间、药品库等有易燃、易爆物质存在的房间的插座、灯具应防爆。

    通风柜内的照明灯具应防爆。实验台、通风柜和其它工作区域要设计留有足够数量的电源插座。大于16A的电源插口要采用空气开关。化验室要有接地系统，化验室的大型仪器及贵重仪器都要有接地设施。化验室的照明一般采用荧光灯或LED灯，照度不得低于300Iux。

2.5给排水及消防设计

    化验室应设置自来水，根据需要由脱盐水站引入脱盐水。所供的自来水和脱盐水的水压、水质及水量要满足化验室用水要求。实验室内所用的高纯水由实验室制备。给排水管道设计满足化验室总用水量及排水量，化验室内各排水管、所有地漏要设置水封。化验室的实验台、通风柜应设置水槽，并根据需要安装不同的阀门。

    分析化验污水不得直接引入生活污水管道,应排入生产污水管网。分析化验室日常试验废弃的酸、碱、油污、化学试剂及产生的废渣等应按照性质分类收集,集中贮存后定期统一处理。有严格恒温恒湿要求的分析室不宜设用水点。化验室应设置消火栓。在放置精密仪器的化验室内设置二氧化碳灭火器。

2.6钢瓶间

    中心化验室分析仪器使用的高纯气体一般由高压钢瓶供气,高压气体钢瓶应分类集中放置在钢瓶间内。钢瓶间宜设在中心化验室非主入口侧,并需对钢瓶间采取遮阳防晒措施,钢瓶间不应设在中心化验室内部。当钢瓶间与建筑物相邻设计时,按照规范，与主建筑物相邻的一面墙应采用钢筋混凝土防爆墙,采用轻质钢板顶棚,保持良好的自然通风,并具有足够的泄爆面积,室内地面需防火花、防静电。可燃气体钢瓶（如H2，CO，CH4，C2H2等）与助燃气体（O2）钢瓶隔开布置。

2.7化验室家具及其他设计

    化验室的家具包括实验台、设备台、天平台、高温台、通风柜、药品柜、洗涤盆等。实验台结构一般为钢木结构,家具台面要求耐磨、耐酸碱腐蚀。实验室的化验台、柜之间的间距应符合人体工程学要求，并满足操作要求。放置分析仪器的设备台一般离墙布置，留出600~1000mm的维修空间。中央化验台、设备台根据需要设置插座和水管引入。

2.8实验室信息管理系统设计

    中心化验室应根据需要配置行政电话、生产调度电话，每个房间留有网络数据接口。随着中心化验室设计技术不断发展,化验室信息管理系统(LIMS)被越来越多的使用。化验室信息管理系统可将样品管理(如采样频率、采样任务计划等)、实验管理(仪器管理、试验数据录入、数据审核、数据发布等)、权限管理、化验室试剂管理等功能。使得化验室内部对分析仪器、分析数据处理的管理实现网络化和规范化。

3、结语

    化工厂中心化验室作为重要的辅助生产建筑物，其设计过程是一项复杂的系统工程，除了要考虑选购合理的分析仪器设备，还需要建筑结构、暖通、给排水、电信电气等相关专业的密切配合共同完成。中心化验室的设计要需要更多标准化、规范化的支持。