朱升干
(浙江省天正設計工程有限公司,浙江 杭州 310000)
化工產業作為國民經濟的支柱產業,對經濟發展和工業體系快速發展具有非常重要的意義。目前國內化工產業產能增長方式相對落后,產業鏈短、附加值低、產品科技含量較低,要實現結構轉型和質量升級,必須依靠自主科技創新,而科技創新落到實處就必須加快科技成果高效轉化。中試在科技成果轉移轉化鏈條中起著十分重要的作用,是科技成果產業化的關鍵環節,為創新技術和創新產業的發展及壯大提供極為重要的平臺。國務院“十三五”國家科技創新規劃明確要求:完善創新科技成果轉移轉化機制,大力推動科技成果轉移轉化;加強產學研結合的中試基地和共性技術研發平臺建設。因此,重視科技成果轉化中試環節,建設化工園區中試基地,搭建科技成果轉化中試公共平臺,是促進科技成果轉化為現實生產力的戰略選擇和科學使然[1-4]。
化工產業的科技創新是以重大技術突破和重大發展需求為基礎,對地方經濟全局和長遠發展具有重大引領帶動作用。一直以來,與發達國家相比,國內以技術類產業化的化工企業,尤其是中小型科技企業發展舉步維艱,且化工中試項目審批過程繁瑣,導致技術成果難以得到中試驗證,阻礙了眾多中小型科技企業技術創新和科研院所化工新技術、新產品和新工藝的工業化。
中試基地是以高校、科研院所、企業、園區等為依托,為企業工業化生產而開展的中間試驗開放共享平臺,推動科研與產業緊密結合,加快科研成果轉化為生產力,是打通實驗室和產業化之間的重要通道以及化工園區產業發展與規劃建設的重要組成部分。
國內化工園區中試基地起步較晚,安徽、江蘇等地區相繼發布《安徽省化工中試基地和中試項目管理辦法》《江蘇省化工中試基地和中試項目管理辦法》等,從政策層面支持地方化工產業的科技創新,推動化工中試基地的建設,有利于通過科技創新夯實地方化工產業基礎。目前國內主要的化工園區中試基地見表1。

表1 國內主要的化工園區中試基地分布
目前國內多個位列百強的化工園區已開始布局化工園區中試基地,旨在通過中試基地的建設,實現園區產業的高速轉型和技術創新,推動高精尖技術產業的發展。
國內尚未有公開的化工園區中試基地建設標準與規范,中試基地的建設處于摸索階段,尤其是作為中試項目物料的倉儲場所,大多未對中試項目物料進行合理的需求分析及統籌規劃、管理,且由于中試項目涉及的原料介質很多,理化性質差異較大,大大增加了中試基地的安全風險。如何科學合理地規劃與建設化工園區中試基地,從源頭做好中試項目物料的分類倉儲、使用、回收與監管,降低中試基地儲存的安全風險,具有重要的研究價值。
化工園區中試基地引進的產業方向一般與當地的化工產業方向相匹配,中試項目由于生產工藝的差異,其涉及的原料種類繁多,物料的性質不一,對儲存的需求不盡相同。我司前后參與杭州灣上虞經濟技術開發區化工產業中試基地、中國科學院寧波材料所岱山新材料研究和試驗基地、浙江大學衢州研究院中試實驗實訓基地等多個化工園區中試基地的總承包及工程設計,通過前期中試項目調研及后期中試基地運維交流,中試基地物料倉儲需求如下:
(1)介質因理化性質的不同,其儲存要求不同,可能存在化學反應禁忌的介質不得儲存在一個倉庫內,比如氧化性介質與還原性介質需要設置在不同的倉庫內,酸性介質與堿性介質應分區儲存。
(2)存在高溫易分解禁忌的物料(比如過氧化物)需放置在低溫庫內,并具備長期維持低溫的安全措施。涉及甲乙類易燃易爆介質,倉庫須考慮泄爆設施,不同的甲類介質應根據介質特性儲存在相應的倉庫內。
(3)倉庫之間應合理分隔,涉及易制毒、易制爆、劇毒品、氣瓶庫等介質儲存,需設置隔墻,按照“雙人收發、雙人記賬、雙人雙鎖、雙人運輸、雙人使用”的要求執行。
(4)中試項目雖然介質使用量不大,但大多數工藝涉及一些通用性的溶劑或酸堿介質,比如甲醇、乙醇、鹽酸、液堿等,對原料儲存進行統一調配,采用儲罐的方式,提高通用性介質的儲存量,以滿足多個中試項目的使用要求及減少倉庫的面積,提升土地的利用率。
(5)中試基地應統一考慮危險廢物、一般固廢的儲存收集區域。
基于中試項目的儲存需求,中試基地應結合中試項目的產業方向與廠區面積,設置適合物料儲存要求的倉庫與罐區,統籌規劃倉儲設施的布局。在設計過程中應重點關注以下設計要點:
(1)危險化學品的儲存區域應符合《危險化學品倉庫儲存通則》(GB 15603—2022)、《建筑設計防火規范》(GB 50016—2014)(2018 年版)等要求,危險品倉庫的面積及倉庫數量須與中試車間介質儲存需求相匹配。
(2)為盡可能滿足不同介質的儲存要求,廠區應根據儲存介質的特性,設置與之相匹配的倉庫,耐火等級為一級。局部分區應考慮設置冷庫(溫度控制在-10 ℃)和陰涼庫(溫度控制在<25 ℃),采用空調等方式維持倉庫的溫度,用于儲存高溫易分解禁忌的物料。空調等用電設備配備二級用電負荷,并采用防爆電機。
(3)甲類倉庫內設置多個防火分區,對不同介質進行分類、分堆、分組隔離儲存,房間通風次數按12 次/h 考慮,荷載上考慮2 t 叉車的行走,地面為不發火地坪,防滲處理。倉庫設置視頻監控系統、醒目的防火標志、溫濕度表等。儲存區域安裝避雷設備,倉庫陰涼通風,遠離熱源、火種,防止日光曝曬。庫內照明采用防爆照明燈,開關設在庫房外面。建筑物、區域內嚴禁吸煙和使用明火。
(4)甲類倉庫在設置過程中,采用防火隔墻的方式劃分多個區域,用于儲存易制毒、易制爆、劇毒品等管控介質,按照“雙人收發、雙人記賬、雙人雙鎖、雙人運輸、雙人使用”管理的要求落實相關管控措施,視頻信號及可燃、有毒氣體報警信號接入廠區的控制中心。
(5)廠區可設置多層丙類倉庫,用于儲存火災類別為丙類及以下的介質,如設置高架庫,可用于儲存固體介質。根據理化性質對儲存的介質進行分類、分堆、分組存放,房間通風次數按6 次/h 考慮,荷載上考慮2 t 叉車的行走,地面采用防滲防腐處理,設置視頻監控系統。設置醒目的防火標志、溫濕度表等。儲存區域安裝避雷設備,建筑物、區域內嚴禁吸煙和使用明火。
(6)中試基地宜設置通用性介質的儲罐,儲罐容積控制在30~60 m3左右,用于儲存有機溶劑及酸堿介質。儲罐之間的防火間距按照《精細化工企業工程設計防火標準》(GB 51283—2020)、《儲罐區防火堤設計規范》(GB 50351—2014)的要求進行設計,采用單罐單堤的方式進行隔離。用于儲存有機溶劑的儲罐,應設置氮封系統、呼吸閥和緊急泄放人孔。用于儲存酸性堿性介質的儲罐,應考慮設備防腐和地坪的防腐處理要求。儲罐均設置完善的液位、壓力等儀表及報警聯動功能。
(7)中試基地應按照《危險廢物貯存污染控制標準》(GB 18597—2023)、《化工建設項目環境保護工程設計標準》(GB/T 50483—2019)的要求,設置符合安全儲存要求的危廢倉庫,對危廢進行統一收集,配備有視頻監控系統、尾氣吸收系統、可燃有毒氣體報警裝置等安全設施,確保危廢物貯存、運輸、處置安全。
(1)中試基地設置專業的運維管理團隊進行整體運行和管理,統一考慮中試基地物料的運輸、儲存與配送。運維管理團隊負責中試基地物料儲存的調配與過程監管,中試項目團隊負責物料申報、運輸、使用及回收等過程,并接受運維管理團隊的安全監管。
(2)中試基地內部設置倉儲管控系統,由中試項目團隊在系統內對物料理化特性、儲存與使用等進行申報,經中試基地運維管理團隊同意后,再進行物料的調配使用。倉儲管控系統可在線對物料存量及使用量等進行記錄,進行風險等級評估,以降低安全風險。
(3)中試基地設施實行多級管控,倉儲區設置圍欄與生產區進行隔離,并通過視頻監控、分級刷卡、人員智能定位等智慧管理手段,對倉庫、罐區等進行權限的分級管理,精準調配,實現物料儲存、使用、回收全過程監管,管控數據接入中試基地智慧管理平臺。
倉儲設施的建設是化工園區中試基地非常重要的輔助設施,是關系到中試項目運行與中試基地安全管理的關鍵環節。本文根據化工園區中試項目產業方向及物料的理化性質,對中試基地倉儲設施進行整體規劃。通過對中試基地倉儲設施的需求分析與研究,科學合理進行中試項目物料儲存設施的設計,配備視頻監控、控制系統、通風設施等安全管控措施,并采用分級權限管理的方式,實現物料儲存、使用、回收的全過程監管,為化工園區中試基地的物料儲存、安全管理與風險可控提供解決方案。