非凡工程：在中國建造模組化化工裝置

用樂高積木搭建一棟自己設計的房子，是不少人童年美好的回憶。你能想像，如今，現實世界中的化工裝置也能像搭樂高一樣建造起來嗎？

今年9月，位於巴斯夫上海漕涇生產基地內的全新抗氧化劑裝置建造完成。與以往不同的是，這項專案從巴斯夫董事會通過到竣工僅花了10個月的時間。建造過程中，施工現場的粉塵幾乎為零，施工噪音也明顯降低。這一切主要受益於高達90%的裝置的預製率。建造過程中，整套裝置被分為了10個模組，在異地獨立的生產廠內，所有的設備、管道、儀錶、電線等都在鋼結構的架構內進行預組裝，完成後被運往施工現場，與公用設施對接並進行拼裝。

這是巴斯夫全球首套使用模組化製造方式建成的化工裝置。隨著施工機械化程度提高，現代化大型吊裝運輸能力不斷加強，在日益講求安全、高效的工程建設的背景下，模組化製造正在取代現場施工，成為巴斯夫大型投資專案的更有效執行方式。

模組化施工優勢明顯

巴斯夫亞太區工程與維修部資深經理陸國平負責協助抗氧化劑裝置建設專案的設計、實施和建造完成後的試運行。據他介紹，模組化製造具有許多亮點，包括工期短、施工效率與品質可控性更好、施工安全性更高等。

首先是工期短。此次採用模組化方式建造大幅縮短了建設週期，是巴斯夫同規模生產裝置從未達到的速度。傳統建設工程需要先完成建築工地土建，再進行上方工廠管道建設；現在，由於工廠在異地工廠預製，土建和管道建設可以同時進行，因此能夠節省大量時間。

其次，這種異地工廠預製在廠房內進行，不受天氣、環境等外界因素的影響，因此工人的工作效率顯著提升，工程品質也更高。以焊接效率為例，傳統建設工程中，焊接管道每個工人一天焊接的寸徑數為20-25寸（單根管道的寸徑或直徑為1寸），而廠房內製作焊接量達到每人每天50-60寸。傳統的裝置建設往往在雨天就得暫停焊接工作，廠房內則完全沒有這些因素的干擾，溫度、濕度得以控制，同時大大提高了焊接的品質。

最後，預製模式還免去了不少安全和污染隱患，提高了施工安全性。陸國平表示：「傳統建設工程需配置固定腳手架，安全意識差的工人爬上爬下有不少潛在風險。如今在工廠內生產，雖然裝置總高30米，但完全免去了固定腳手架。只是在需要的時候使用了移動腳手架，工廠內還能進行管道自動焊接，沒有煙霧、減少噪音，機床切割的鐵屑還可再利用。」

巴斯夫化工有限公司負責抗氧化劑裝置運營的翁建表示由於優勢明顯，這一施工方式提出後便獲得了業務部門的肯定。「透過更高效地建造新工廠，我們能夠縮短產品上市時間，並保障供貨的連貫性。」

突破重重挑戰

儘管模組化建設好處多多，但想要建成一座模組化工廠著實不易。陸國平表示：「目前階段，模組化施工的限制很多，特別是預製模組『最後一公里』的陸路運輸條件。而這是巴斯夫全球首個模組化專案，沒有過往參考經驗，一切都是從零開始。」在他看來，無論是工程設計、製造還是現場施工，整個團隊戮力同心，才使得專案得以成功。

巴斯夫亞太區工程與維修部顏東波主要負責本次專案的工程設計管理。據其介紹，在工程設計階段，巴斯夫與其全球工程合作夥伴沃利帕森的上海辦公室組建了一支核心人員接近20人，總人數超過70人的專案團隊。顏東波說：「各方合作夥伴參與其中，包括工程管理合作夥伴、模組製造商、設備供應商、海外專家和巴斯夫工程設計、生產技術、營運和工廠維修方面的同事。工程師們發揮各自所長，對各個組塊都進行了精密的設計和計算。」

針對模組化工廠的特殊性，團隊首先進行了道路勘察，包括運輸時將經過的碼頭、吊機和漕涇基地最後一公里的陸路情況，在掌握模組製造、運輸、拼裝過程中的各項外界因素後，再著手設計。顏東波補充：「模組化工廠的設計中既要考慮化工裝置本身，也要思量如何分割各個模組：主體裝置不能拆分、每個模組設計都需符合運輸條件，模組間的連接也要儘量減少。」

設計的最大難點是如何避免模組在運輸過程中變形。顏東波指出：「模組在吊裝、運輸中的變形不僅會對拼裝造成困難，還會造成樓面建設的損壞。要確保現場拼裝成功，部件的偏差3毫米都不行。」

其中，結構專業設計師面臨的挑戰尤其艱鉅，他們需要全方位計算模組的受力條件，找到精確的重心，從而精准設計鋼結構和模組的連接。為此，結構設計團隊收集了大量資料，包括準確的部件資訊，設備、橋架、管道、控制箱、甚至螺栓螺母等的精確重量，進行了超以往3-4倍的計算，以確保各模組日後的順利組裝。

預製完成後，為期24小時的海路加陸路運輸是對模組結構的一大考驗。

其中，最大的挑戰來自於運輸起吊期間的安全性。陸國平說：「因為化工製程的要求，某些模組的重心偏得很厲害，起吊的時候容易變形，而且可能造成吊車翻車，如果增加吊車配重，費用會大幅上升。因此，根據每一個部件的重心，採用合理的吊裝方式很重要。在大件吊裝具有豐富經驗的巴斯夫資深經理王昌銀和安工院負責安全評估的專家的協助下，我們針對這些模組設計了更合理的吊具，確保吊車載重不變、吊車能安全起吊、吊件不變形。」

多方的共同努力最終換來令人滿意的成果：所有的模組運到現場後，變形量微乎其微，5天就完成了整套裝置的拼裝，所有螺栓完美連接。

未來潛力巨大

作為巴斯夫全球首個模組化專案，漕涇基地抗氧化劑裝置完全由中國團隊負責設計、執行。專案團隊用實務證明了巴斯夫在技術和工程方面的綜合實力，並展示其在品質、創新和安全方面的技術專長和價值。陸國平說：「我們很榮幸成為這項專案的開拓者，這對於建造客製化工廠至為重要。」顏東波也表示，當得知設計成果與實際結果相符，裝置順利拼裝時，他感到十分自豪。

專案竣工後，巴斯夫全球各地不少團隊對此工程及其採用的模組化施工表現出濃厚的興趣，專案團隊迎接了一波波的訪問團，其中既有工程部門，也包括其他業務部門、技術採購同事等。他們對工程設計、團隊內部溝通、成本控制等方面都很關心。陸國平認為，作為一種新興施工方式，模組化建設在未來潛力巨大：「在一些人工成本更高、氣候環境惡劣的地區，或對於一些標準化程度高的化工裝置，模組化施工或將成為一種理想的工程建造方案。」

目前，新裝置已按計劃順利完成交付，並於2019年投入市場。預計這項裝置每年可生產 42,000 噸抗氧化劑及相關產品和混合物，提升現有產能，滿足亞太市場日益增加的需求。