上海麒建實驗室設備有限公司

化工廠中心實驗室設計是對中心實驗室內各類分析檢測儀器、設備進行合理安排、布局。中心實驗室一般承擔廠內各生產裝置的原料及輔助原料、產品及副產品的規格分析，還負責各裝置的中間控制分析、公用工程及輔助裝置的全部分析著原料分析等工作，對生產過程、能耗控制、工藝指標優化、產品質量管理以及工藝改進和產品優化等方面均具有非常重要的指導意義。因此，目前大型化工設計的中心實驗室設計也越來越重要，本文主要從工藝設計、儀器配置以及化驗室布局等方面進行探討。

1、工藝設計及分析儀器設備配置

1.1工藝設計化

    工廠中心化驗室的設計，首先在明確項目性質、設計范圍、設計依據和建設規模的同時，搜集相關項目資料，根據工藝專業、熱工專業、環境保護及安全衛生等專業提出的條件確定分析項目和任務；依據相關分析方法標準規范、工藝包參考資料確定所用的分析方法及相關的分析儀器設備；綜合考慮分析儀器設備使用要求及中心化驗室功能要求確定好化驗室的規模大小，綜合建筑結構以及其它公輔專業的設計，完成中心化驗室的設計。

1.2分析儀器設備選型

    隨著分析儀器設備不斷更新發展，儀器分析在化工分析中占有的比重越來越大。分析儀器設備選型在化工實驗室的建設中尤為重要。

    分析儀器設備選擇的依據是分析項目表,根據分析項目表中的分析內容、分析精度的要求查詢相關分析標準規范,或者參照國外專利商提供的工藝包中給出的儀器設備表進行綜合考慮選型。第一，化驗室所選的分析儀器設備應能保證性能先進,質量可靠,在滿足生產工藝的技術指標分析要求的同時，還應經濟適用；第二，有國產設備的,且技術性能可以滿足其分析測試要求的分析儀器設備優先采用國產設備，第三，有國產化設備，但其技術性能指標不足以滿足分析測試要求的，應由國外引進；第四，關鍵的大型分析儀器和設備宜采用進口產品，如氣相色譜儀、原子吸收分光光度計、紅外光譜儀、X射線熒光光譜儀、離子色譜、元素分析儀等，確保其可靠性和穩定性;第五，隨著數字化工廠推進，選用的分析儀器須配有網卡和數據傳送接口，分析結果便于數字化傳輸和存儲調用便捷；最后，所選的分析儀器設備符合安全、環保要求。

2、化驗室的布局和設計

2.1化驗室的布局

    目前化驗室用房大致分為三類:精密儀器實驗室、化學分析實驗室、輔助室(辦公室、儲藏室、鋼瓶間、會議室等)。

    隨著中心化驗室功能越來越多，分析檢測設備數量較大，這就要求室內布局應考慮功能分區明確、設備之間布局應合理緊湊、各個設備操作方便、互不干擾、化驗室整體應實用、簡潔、美觀。因此,化驗室的布局應遵循下列原則:同類化驗室集中布置,如工程管網較多的分析化驗室應集中布置，便于管網布置和共用，如使用氫氣、氦氣等氣相色譜分析應集中布置，便于管線安裝維護；有特殊要求的化驗室(如:有潔凈要求的化驗室、恒溫恒濕化驗室、毒性化驗室、防震要求的化驗室等)集中布置；輔助實驗室與功能實驗室合理搭配布置，如熱設備室集中布置烘箱和馬弗爐等防止對其他溫度要求高的設備產生不良影響；較重設備或要求防振設備的房間可布置在底層，通常掃描電鏡布置在底層防止震動影響鏡頭穩定性；有潔凈和安靜要求的房間可布置在高層;有防潮或防曬要求房間則可分別設置在陽面。

2.2建筑設計

1）化驗室選址應遠離振動源、噪聲源和電磁干擾源，并應位于有害物質散發的最小頻率風的上風側；位于爆炸危險區以外的化驗室不宜與甲、乙A類建筑物在同一棟建筑物內；

2）化驗室建筑的耐火等級不應低于二級，火災危險性為丙類，屋面防水等級I級；

3）化驗室的層高一般不低于3.9m，有特殊要求化驗室的可按實際進行增高。雙面布置房間時,中心走廊寬度范圍宜為2.4~2.7m。樓面荷載設計一般不小于3000N/m2,負荷較大的房間按實際要求荷載設計。

4）墻、天花板、地面:墻面和天花板應設計成光潔、無眩光、防潮、不起塵、不積塵,化驗室地面應堅實耐磨、防水防滑、不起塵。有特殊需要時，必要的房間室內地坪以上1.2~1.5m墻高設計瓷磚墻裙。

5）門窗:化驗室門應向外開并帶觀察窗。設置空氣調節的化驗室房間外窗應具有較好的密閉性和隔熱性,且可開啟窗扇面積應不少于窗面積1/3。窗戶要求采用雙層玻璃附紗密封窗,且應考慮遮陽措施,滿足天然采光面積不少于室內地面面積的1/6。

2.3采暖、通風及空調系統設計

2.3.1采暖根據項目具體要求,地理位置處于年日平均溫度低于或等于5℃的日數大于或等于90d的地區時,應設置集中采暖措施。

2.3.2通風化驗室的通風系統一般應遵循以下要求：1）產生有毒、有害、有腐蝕性、易爆氣體或粉塵等物質的化驗室房間,應根據操作需要設置局部通風,如通風柜、萬向罩、原子吸收罩等;采用防爆風機,耐腐蝕風機和通風管。2）產生有毒有害氣體的房間除設置局部通風措施外,還應做整體通風設施,保證房間換氣次數不低于7次/h。高溫室等產生熱源的房間需要整體通風。3）對于排除氣體性質相同或相近的局部通風設施,可經計算后合用一個排風系統。對于排出的氣體有發生化學反應并產生爆炸等危險的系統,必須設置獨立的排風管道設施。

2.3.3空調系統對于有恒溫、恒濕及潔凈有要求的特殊化驗室，應設置空氣調節設施控制溫度和濕度，分析室內的空氣溫度一般保持在18~28℃，相對濕度保持在30%~70%。對于一些物性測試室應按照測試要求設置獨立空調系統。

2.4電氣系統設計

    化驗室用電主要包括照明用電和動力電兩大部分。動力電主要用于各類儀器設備用電、電梯、空調等的大功率設備電力供應。中心化驗室宜設220V、380V配電室,動力、照明、電信線路分別設置并宜暗設。應有不間斷電源,在主電源斷電時,應能夠給實驗室分析儀器信息管理系統供電,選擇不間斷電源(UPS)備用時間不應少于30min。液化烴氣分析間、鋼瓶間、樣品儲存間、藥品庫等有易燃、易爆物質存在的房間的插座、燈具應防爆。

    通風柜內的照明燈具應防爆。實驗臺、通風柜和其它工作區域要設計留有足夠數量的電源插座。大于16A的電源插口要采用空氣開關。化驗室要有接地系統，化驗室的大型儀器及貴重儀器都要有接地設施。化驗室的照明一般采用熒光燈或LED燈，照度不得低于300Iux。

2.5給排水及消防設計

    化驗室應設置自來水，根據需要由脫鹽水站引入脫鹽水。所供的自來水和脫鹽水的水壓、水質及水量要滿足化驗室用水要求。實驗室內所用的高純水由實驗室制備。給排水管道設計滿足化驗室總用水量及排水量，化驗室內各排水管、所有地漏要設置水封?；炇业膶嶒炁_、通風柜應設置水槽，并根據需要安裝不同的閥門。

    分析化驗污水不得直接引入生活污水管道,應排入生產污水管網。分析化驗室日常試驗廢棄的酸、堿、油污、化學試劑及產生的廢渣等應按照性質分類收集,集中貯存后定期統一處理。有嚴格恒溫恒濕要求的分析室不宜設用水點。化驗室應設置消火栓。在放置精密儀器的化驗室內設置二氧化碳滅火器。

2.6鋼瓶間

    中心化驗室分析儀器使用的高純氣體一般由高壓鋼瓶供氣,高壓氣體鋼瓶應分類集中放置在鋼瓶間內。鋼瓶間宜設在中心化驗室非主入口側,并需對鋼瓶間采取遮陽防曬措施,鋼瓶間不應設在中心化驗室內部。當鋼瓶間與建筑物相鄰設計時,按照規范，與主建筑物相鄰的一面墻應采用鋼筋混凝土防爆墻,采用輕質鋼板頂棚,保持良好的自然通風,并具有足夠的泄爆面積,室內地面需防火花、防靜電?？扇細怏w鋼瓶（如H2，CO，CH4，C2H2等）與助燃氣體（O2）鋼瓶隔開布置。

2.7化驗室家具及其他設計

    化驗室的家具包括實驗臺、設備臺、天平臺、高溫臺、通風柜、藥品柜、洗滌盆等。實驗臺結構一般為鋼木結構,家具臺面要求耐磨、耐酸堿腐蝕。實驗室的化驗臺、柜之間的間距應符合人體工程學要求，并滿足操作要求。放置分析儀器的設備臺一般離墻布置，留出600~1000mm的維修空間。中央化驗臺、設備臺根據需要設置插座和水管引入。

2.8實驗室信息管理系統設計

    中心化驗室應根據需要配置行政電話、生產調度電話，每個房間留有網絡數據接口。隨著中心化驗室設計技術不斷發展,化驗室信息管理系統(LIMS)被越來越多的使用?；炇倚畔⒐芾硐到y可將樣品管理(如采樣頻率、采樣任務計劃等)、實驗管理(儀器管理、試驗數據錄入、數據審核、數據發布等)、權限管理、化驗室試劑管理等功能。使得化驗室內部對分析儀器、分析數據處理的管理實現網絡化和規范化。

3、結語

    化工廠中心化驗室作為重要的輔助生產建筑物，其設計過程是一項復雜的系統工程，除了要考慮選購合理的分析儀器設備，還需要建筑結構、暖通、給排水、電信電氣等相關專業的密切配合共同完成。中心化驗室的設計要需要更多標準化、規范化的支持。