化工廠中心實驗室設(shè)計是對中心實驗室內(nèi)各類分析檢測儀器、設(shè)備進行合理安排、布局。中心實驗室一般承擔廠內(nèi)各生產(chǎn)裝置的原料及輔助原料、產(chǎn)品及副產(chǎn)品的規(guī)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(chǎn)過程、能耗控制、工藝指標優(yōu)化、產(chǎn)品質(zhì)量管理以及工藝改進和產(chǎn)品優(yōu)化等方面均具有非常重要的指導(dǎo)意義。因此，目前大型化工設(shè)計的中心實驗室設(shè)計也越來越重要，本文主要從工藝設(shè)計、儀器配置以及化驗室布局等方面進行探討。
一、工藝設(shè)計及分析儀器設(shè)備配置
1、工藝設(shè)計化：工廠中心化驗室的設(shè)計，首先在明確項目性質(zhì)、設(shè)計范圍、設(shè)計依據(jù)和建設(shè)規(guī)模的同時，搜集相關(guān)項目資料，根據(jù)工藝專業(yè)、熱工專業(yè)、環(huán)境保護及安全衛(wèi)生等專業(yè)提出的條件確定分析項目和任務(wù)；依據(jù)相關(guān)分析方法標準規(guī)范、工藝包參考資料確定所用的分析方法及相關(guān)的分析儀器設(shè)備；綜合考慮分析儀器設(shè)備使用要求及中心化驗室功能要求確定好化驗室的規(guī)模大小，綜合建筑結(jié)構(gòu)以及其它公輔專業(yè)的設(shè)計，完成中心化驗室設(shè)計。
2、分析儀器設(shè)備選型：隨著分析儀器設(shè)備不斷更新發(fā)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(shè)備選型在化工實驗室建設(shè)中尤為重要。分析儀器設(shè)備選擇的依據(jù)是分析項目表,根據(jù)分析項目表中的分析內(nèi)容、分析精度的要求查詢相關(guān)分析標準規(guī)范,或者參照國外專利商提供的工藝包中給出的儀器設(shè)備表進行綜合考慮選型。第一，化驗室所選的分析儀器設(shè)備應(yīng)能保證性能先進,質(zhì)量可靠,在滿足生產(chǎn)工藝的技術(shù)指標分析要求的同時，還應(yīng)經(jīng)濟適用；第二，有國產(chǎn)設(shè)備的,且技術(shù)性能可以滿足其分析測試要求的分析儀器設(shè)備優(yōu)先采用國產(chǎn)設(shè)備，第三，有國產(chǎn)化設(shè)備，但其技術(shù)性能指標不足以滿足分析測試要求的，應(yīng)由國外引進；第四，關(guān)鍵的大型分析儀器和設(shè)備宜采用進口產(chǎn)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(wěn)定性;第五，隨著數(shù)字化工廠推進，選用的分析儀器須配有網(wǎng)卡和數(shù)據(jù)傳送接口，分析結(jié)果便于數(shù)字化傳輸和存儲調(diào)用便捷；最后，所選的分析儀器設(shè)備符合安全、環(huán)保要求。
二、化驗室布局和設(shè)計
1、化驗室布局：目前化驗室用房大致分為三類:精密儀器實驗室、化學(xué)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(shè)備數(shù)量較大，這就要求室內(nèi)布局應(yīng)考慮功能分區(qū)明確、設(shè)備之間布局應(yīng)合理緊湊、各個設(shè)備操作方便、互不干擾、化驗室整體應(yīng)實用、簡潔、美觀。因此,化驗室的布局應(yīng)遵循下列原則:同類化驗室集中布置,如工程管網(wǎng)較多的分析化驗室應(yīng)集中布置，便于管網(wǎng)布置和共用，如使用氫氣、氦氣等氣相色譜分析應(yīng)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(shè)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(shè)備產(chǎn)生不良影響；較重設(shè)備或要求防振設(shè)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(wěn)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(shè)置在陽面。
2、建筑設(shè)計：化驗室選址應(yīng)遠離振動源、噪聲源和電磁干擾源，并應(yīng)位于有害物質(zhì)散發(fā)的最小頻率風(fēng)的上風(fēng)側(cè)；位于爆炸危險區(qū)以外的化驗室不宜與甲、乙A類建筑物在同一棟建筑物內(nèi)；化驗室建筑的耐火等級不應(yīng)低于二級，火災(zāi)危險性為丙類，屋面防水等級I級；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(shè)計一般不小于3000N/m2,負荷較大的房間按實際要求荷載設(shè)計。墻、天花板、地面:墻面和天花板應(yīng)設(shè)計成光潔、無眩光、防潮、不起塵、不積塵,化驗室地面應(yīng)堅實耐磨、防水防滑、不起塵。有特殊需要時，必要的房間室內(nèi)地坪以上1.2~1.5m墻高設(shè)計瓷磚墻裙。門窗:化驗室門應(yīng)向外開并帶觀察窗。設(shè)置空氣調(diào)節(jié)的化驗室房間外窗應(yīng)具有較好的密閉性和隔熱性,且可開啟窗扇面積應(yīng)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(yīng)考慮遮陽措施,滿足天然采光面積不少于室內(nèi)地面面積的1/6。
3、采暖、通風(fēng)及空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計：采暖根據(jù)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(shù)大于或等于90d的地區(qū)時,應(yīng)設(shè)置集中采暖措施。
4、通風(fēng)化驗室的通風(fēng)系統(tǒng)一般應(yīng)遵循以下要求：1）產(chǎn)生有毒、有害、有腐蝕性、易爆氣體或粉塵等物質(zhì)的化驗室房間,應(yīng)根據(jù)操作需要設(shè)置局部通風(fēng),如通風(fēng)柜、萬向罩、原子吸收罩等;采用防爆風(fēng)機,耐腐蝕風(fēng)機和通風(fēng)管。2）產(chǎn)生有毒有害氣體的房間除設(shè)置局部通風(fēng)措施外,還應(yīng)做整體通風(fēng)設(shè)施,保證房間換氣次數(shù)不低于7次/h。高溫室等產(chǎn)生熱源的房間需要整體通風(fēng)。3）對于排除氣體性質(zhì)相同或相近的局部通風(fēng)設(shè)施,可經(jīng)計算后合用一個排風(fēng)系統(tǒng)。對于排出的氣體有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生爆炸等危險的系統(tǒng),必須設(shè)置獨立的排風(fēng)管道設(shè)施。
5、空調(diào)系統(tǒng)對于有恒溫、恒濕及潔凈有要求的特殊化驗室，應(yīng)設(shè)置空氣調(diào)節(jié)設(shè)施控制溫度和濕度，分析室內(nèi)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(yīng)按照測試要求設(shè)置獨立空調(diào)系統(tǒng)。
6、電氣系統(tǒng)設(shè)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(shè)備用電、電梯、空調(diào)等的大功率設(shè)備電力供應(yīng)。中心化驗室宜設(shè)220V、380V配電室,動力、照明、電信線路分別設(shè)置并宜暗設(shè)。應(yīng)有不間斷電源,在主電源斷電時,應(yīng)能夠給實驗室分析儀器信息管理系統(tǒng)供電,選擇不間斷電源(UPS)備用時間不應(yīng)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(zhì)存在的房間的插座、燈具應(yīng)防爆。
通風(fēng)柜內(nèi)的照明燈具應(yīng)防爆。實驗臺、通風(fēng)柜和其它工作區(qū)域要設(shè)計留有足夠數(shù)量的電源插座。大于16A的電源插口要采用空氣開關(guān)?；炇乙薪拥叵到y(tǒng)，化驗室的大型儀器及貴重儀器都要有接地設(shè)施?；炇业恼彰饕话悴捎脽晒鉄艋騆ED燈，照度不得低于300Iux。
7、給排水及消防設(shè)計：化驗室應(yīng)設(shè)置自來水，根據(jù)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(zhì)及水量要滿足化驗室用水要求。實驗室內(nèi)所用的高純水由實驗室制備。給排水管道設(shè)計滿足化驗室總用水量及排水量，化驗室內(nèi)各排水管、所有地漏要設(shè)置水封?；炇覍嶒炁_、通風(fēng)柜應(yīng)設(shè)置水槽，并根據(jù)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(yīng)排入生產(chǎn)污水管網(wǎng)。分析化驗室日常試驗廢棄的酸、堿、油污、化學(xué)試劑及產(chǎn)生的廢渣等應(yīng)按照性質(zhì)分類收集,集中貯存后定期統(tǒng)一處理。有嚴格恒溫恒濕要求的分析室不宜設(shè)用水點?；炇覒?yīng)設(shè)置消火栓。在放置精密儀器的化驗室內(nèi)設(shè)置二氧化碳滅火器。
8、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(yīng)分類集中放置在鋼瓶間內(nèi)。鋼瓶間宜設(shè)在中心化驗室非主入口側(cè),并需對鋼瓶間采取遮陽防曬措施,鋼瓶間不應(yīng)設(shè)在中心化驗室內(nèi)部。當鋼瓶間與建筑物相鄰設(shè)計時,按照規(guī)范，與主建筑物相鄰的一面墻應(yīng)采用鋼筋混凝土防爆墻,采用輕質(zhì)鋼板頂棚,保持良好的自然通風(fēng),并具有足夠的泄爆面積,室內(nèi)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。
9、化驗室家具及其他設(shè)計：化驗室家具包括實驗臺、設(shè)備臺、天平臺、高溫臺、通風(fēng)柜、藥品柜、洗滌盆等。實驗臺結(jié)構(gòu)一般為鋼木結(jié)構(gòu),家具臺面要求耐磨、耐酸堿腐蝕。實驗室里的實驗臺、柜之間的間距應(yīng)符合人體工程學(xué)要求，并滿足操作要求。放置分析儀器的設(shè)備臺一般離墻布置，留出600~1000mm的維修空間。中央實驗臺、設(shè)備臺根據(jù)需要設(shè)置插座和水管引入。
10、實驗室信息管理系統(tǒng)設(shè)計：中心化驗室應(yīng)根據(jù)需要配置行政電話、生產(chǎn)調(diào)度電話，每個房間留有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口。隨著中心化驗室設(shè)計技術(shù)不斷發(fā)展,化驗室信息管理系統(tǒng)(LIMS)被越來越多的使用。化驗室信息管理系統(tǒng)可將樣品管理(如采樣頻率、采樣任務(wù)計劃等)、實驗管理(儀器管理、試驗數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)審核、數(shù)據(jù)發(fā)布等)、權(quán)限管理、化驗室試劑管理等功能。使得化驗室內(nèi)部對分析儀器、分析數(shù)據(jù)處理的管理實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和規(guī)范化。
