1、综述石油化工设计PetrochemicalDesign2023，40(2)66 68大中型石化项目一段设计管理工作探讨许永超，白志宏(中国石化工程建设有限公司，北京 100101)摘要:一段设计贯通工程基础与详细设计，取消方案审查点，通常起到加速工程建设实施的良好效果。以某项目一段设计模式执行过程为例，探讨一段设计模式特点和执行要点，对大中型石化项目的工程设计管理提出了合理深度交叉和分阶段重视锁定工作成果等建议。关键词:一段设计大中型石化项目设计基础doi:10 3969/j issn 1005 8168 2023 02 015石化项目建设过程非常复杂，从前期策划、项目实施到竣工投产，要根据项
2、目建设的需要，符合国家法律法规的要求开展大量的工作。按照项目实施的进程，大中型石化工程项目的建设过程通常分为前期规划、项目定义与实施、试运行与竣工验收和后评价阶段。工程设计是工程建设的灵魂，关系到石化装置的经济性，为投产运营装置的“安、稳、长、满、优”的无忧运行提供优质基因保障。工程设计按项目定义和实施阶段，一般可分为总体设计、基础工程设计、详细工程设计等阶段工作。其中，1)总体设计阶段是针对全厂性多装置工程，根据装置专利技术工艺包，侧重完成全厂总物料平衡，优化工厂总平面布置和公用工程系统配套的设计方案。2)基础工程设计阶段需要设计全专业参与，锁定工艺流程、主要设备数据表及工程图、设备布置、控
3、制方案及重要仪表规格书等设计文件，并编制工程概算。3)详细工程设计阶段要按相关规范配合完成设备和材料采购，提供满足合同、标准规范和施工要求的施工图纸，支持现场施工，配合工程的建设直至投料试车等。不同设计阶段的工作存在着环环相扣，承上启下的逻辑联系，前一阶段成果是下一阶段工作开展的必要基础。若前后阶段的工程分别由不同承包商负责实施策划，则无法实现同步完成前后两个设计阶段的工作。关于“一段设计”，早前多见于小型零星改扩建项目，是指在工程基础设计和详细设计过程中，签约一家工程承包商执行项目基础与详细设计任务，不区分实施阶段，不设置方案审查与概算审查停检点。近年来，中石化、中石油、南山集团等大型国企、
4、民企企业以发展石化产业基地的规模经济规划为目标，纷纷上马启动炼化一体化工程，行业竞争越发激烈。在大型石化项目实施阶段，为加快建设速度，也有不少建设单位委托设计院采用一段设计的模式完成其在建工程的设计。本文将以某民营企业大型在建项目(以下简称 N 项目)为例，分析探讨一段设计在大中型石化项目上实施管理的优劣及执行要点。N 项目于2017 年2 月正式启动，一段设计工作在 2019 年 11 月全部完成，并于 2021 年 4 月一次开车成功。N 项目设计内容包括蒸汽裂解装置、苯乙烯和聚乙烯等装置及配套公用工程及辅助设施。1一段设计的特点详细工程设计与一段设计的工作内容和设计特点的对比列于表 1。
5、由表 1 可知:一段设计项目的执行有 3 个特点。收稿日期:2023 02 02。作者简介:许永超，男，2000 年毕业于合肥工业大学高分子材料专业，工学学士，现任配管室副主任，高级工程师，主要从事石油化工配管设计和项目管理工作，已发表论文 2 篇。联系电话:010 84877165;E mail:xuyongchao sinopec com2023 年第 2 期(第 40 卷)许永超等 大中型石化项目一段设计管理工作探讨 67 表 1详细设计与一段设计的对比设计阶段输入条件设计工作内容设计节奏项目决策长周期设备订货模式优势模式劣势详 细 工程设计总体设计和基础设计文件出版符合详细工程设计深度
6、规定的施工图按部就班，方 案研 讨和审查充分，逐阶 段深 化设计内容在总体设计和基础设计审查阶段做投资决策和方案审查一般在基础设计中后期启动投资概算与设计方案评审扎实;阶段工作启动都有上一阶段确定的设计输入，设计返工风险较小建设周期较长一 段 设计可行性研究报告和工艺包验证工艺包输入、边确定方案边深化详细施工图，穿插完成上报专篇与内控投资概算设计 工作深度交叉，方案边确定，边深 化详 细施工图纸设计工作期间不做方案审查和投资概算决策停检点工艺包验证后，工艺随即深化完善技术请购，启动长周期采购。压缩设计周期与停检审查周期，建设速度快方案完善调整情况多、存在投资超控风险，易出现设计反复返工情况，计
7、划不确定性增加1 1设计工作内容多相比于详细工程设计，一段设计涵盖了工艺包输入验证、基础工程设计阶段的各专业方案研究和专篇，以及正式概算编制等工作。特别是本项目由于其用地和原料方案调整，可研的建设方案被大范围修改调整，所以相比于仅承担详细设计阶段工作，一段设计周期内的工作量显著增多，项目执行过程中需要关注协调与推进的方方面面工作界面更多、设计难度增大。1 2有效加快项目建设速度按一段设计模式执行的项目，一般都有成熟的工艺方案，同时减少了阶段性审查文件的编制出版，取消了建设过程中的投资决策和方案审查，一旦确定工艺方案即可启动长周期设备订货等工作，通过工程设计的交叉衔接，可有效加快项目建设速度。1
8、 3工作范围不明确和计划的不确定性增加针对一段设计的项目目标，在项目启动时，由于原料结构、设计方案、设备布置等方案存在优化反复的可能，项目任务的范围与其实际深度无法清晰，不能进行详细的工作分解。通常是按照合同先对设计工作进行初步切分，在方案明晰、范围明确后，再对工作分解进一步细化。N 项目在启动时，只能重点分解与用地相关的总图布置、与工艺包输入有关的原料构成等工作，作为项目初期关键工作进行启动;其他工作的深化分解都是约在 2017 年底左右完成的;此时工艺设计验算基本收尾，项目用地规划落实清晰，建设方案也得到确定，依此排出了详细的一段设计计划。2N 项目一段设计工作执行要点N 项目启动工作初期
9、，项目组重点识别的关键路径活动包括设计基础、乙烯裂解装置工艺包验证、全厂公用工程建设方案优化等会关联到一段设计工期的工作项，因其影响着项目的建设方案和后续设计专业输入。21锁定设计基础条件和避免设计内容频繁变更设计基础条件包括建设范围、装置建设规模和操作弹性、原料和产品规格、公用工程条件、自然条件等内容，是开展设计工作的输入条件，如在设计过程中发现设计基础条件缺失、不详或发生变化，必然导致设计返工、设想的设计方案调整。N 项目的设计基础条件的确定过程比较艰难，特别是原料方案的选择。项目启动时确认以外购的乙烷作为乙烯裂解的主打原料，经过数月的讨论，最终优化调整后变更为以外购的丙烷为主要原料，如表
10、 2 所示，此调整颠覆了装置先前的设计基础内容，导致工艺设计大量返工。表 2原料方案变更前后对比项目修改前/(万 th1)修改后/(万 th1)原料气37 453959外购乙烷占全部外购量 80%2外购丙烷占全部外购量 20%(Balanced)产能(乙烯)6060所以，在项目启动之初，项目经理应组织专业人员对项目情况做详细验证和调查，经过参建各方的确认，及时锁定原料、自然条件、依托条件等内容，为后续设计顺利进行创造良好的开局。2 2开展工艺文件过程审查锁定装置建设方案精湛的石化装置工艺设计将赋予其优良的基 68 石 油 化 工 设 计2023 年第 2 期(第 40 卷)因。早在工艺设计阶段
11、即对工艺方案进行讨论审查，有助于使该方案更加合理和优化，综合建设单位管理等意图。由于一段设计不设工艺方案审查停检点，为避免设计反复，N 项目执行计划增设PFD、PID 等流程内审与重要设备数据表的专业会审，还特别邀请建设单位参与过程审查，共同锁定重要设计方案。2 3深化总体设计方案优化公用工程配套设计通常，石化项目在总体设计阶段就已锁定了:建设范围、全厂物料平衡、全厂总图、设计原则等内容，但 N 项目一段设计启动较早，与总体设计关闭尚有交叉。为尽快锁定工厂建设方案和统一设计原则，在全厂层面进行总体优化，而统一各设计单位的设计原则，又迫切需要一版更新的总体设计内容1。因此 N 项目设计人员与建设
12、单位一同策划了升级版总体设计方案，规定了建设依托条件，确定了储罐、消防、空压、装车站、建筑物、火炬等配套设施的建设方案，统一了专业设计原则，便于后续各标段设计单位全面启动工程设计。2 4明确工作范围控制项目风险随时应对变更N 项目启动初期，任务范围并不明确。由于干系人的影响力、项目执行的风险与不确定性随着项目运作时间的推移，总体呈下降趋势2。在全厂建设方案确定后，项目组及时确认任务范围，比对合同条款，做好记录和变更识别。在进入项目执行阶段后，通过召开项目对接会和专题会等形式，专题分析项目的不确定性因素，根据影响程度排序，逐项进行跟踪并落实合理应对措施，过程化管控范围蔓延等项目风险。N 项目执行
13、过程中，经识别未发现有超合同签约范围的增项工作。但由于局部单元管理实施难度大，现场配合界面工作多，为降低执行风险，经与建设单位协商，本着项目保证建设准点率原则，优化调整了项目范围和分工，将自身不专长的不可控工作重新策划委托，相应调整了合同费用。N 项目建设后期，因考虑建设单位的需要，增项建设了一段加氢单元等内容，项目组及时跟进合同变更，与业主沟通后按新增设计任务落实处理。3结语大中型石油化工项目的设计按照一段设计策划和实施，是近年来出现的新设计模式。虽然施工图内容深度与详细设计一致，但由于一段设计过程中不再进行投资决策，项目启动后一段时间即可进行长周期设备订货等工作，相比于传统的工艺包验证+总
14、体+基础+详细分阶段实施的管理模式，有效压缩了设计周期，加速了项目建设的步伐。由于一段设计存在着输入方案不确定的特点，出现调整变更和设计返工的几率较大。另外，一段设计虽然只出版详细设计图纸，但过程中涉及到的工艺设计、方案设计、专篇等重点工作也都需要形成阶段性成果，为深化设计与申请建设项目获得批准创造条件。因此更需要在设计管理过程中对输入条件和前期工作展开认真的研讨，组织好内控审查和条件确认，以有效保证后续设计工作的进度和质量。由此，大中型石油化工项目可借鉴一段设计的优点，各阶段之间适当交叉并行，如总体设计随工艺包交叉并行，使用工艺包基本确定的过程数据作为总体设计的启动条件;在工艺计算完成和投资
15、有效控制的前提下，基础设计可提前启动，为下一步设计工作创造条件。同时，也必须吸取一段设计项目发生的教训并加以避免，在总体设计和基础设计阶段，务必做好工厂设计方案的论证确认，对设计基础数据中与设计计算有关的条件做好研究验算，工程设计每一阶段的成果都要做到扎实可靠，才能保证工程建设的圆满顺利实施。参考文献:1傅铁英，黄裕培 关于“总体设计”的思考J 石油化工设计，2000，17(3):1 5 2张广宁，张莉 全项目生命周期风险管理实践J 石油化工设计，2019，36(4):28 32after digital delivery is at its early stageTherefore，usin
16、gAutoCAD PID to realize lightweight and intelligent PID hasadvantages of low input and high output and can boost thedigitalization process of existing plants at a lower cost Byconverting dwg drawings with required data generated byAutoCAD PID to the format that can be loaded from a webbrowser，the digital application under the idea oflightweight client is fulfilledFinally，the applications ofintelligent PID in digital delivery practice are introduced，including intelligent blind flange management a
