試論化工工藝設(shè)計常見問題綜述及建議

馬民峰

摘 要：我國目前的化工行業(yè)發(fā)展非常快，目前的化工生產(chǎn)是一個特殊性、復(fù)雜的工作生產(chǎn)模式，在化工設(shè)計和化工工作中比較容易形成能源的浪費和管理工作上的缺陷，這就要求我們對目前的化工工藝設(shè)計比較容易出現(xiàn)的問題進行嚴格的處理和分析，并做出相應(yīng)的解決措施和預(yù)防手段。

關(guān)鍵詞：化工工藝設(shè)計；化工生產(chǎn)；常見的問題；管道

化工工藝的操作難度相對來說比較大，設(shè)計時出現(xiàn)的問題也比較多，同時也極具危險性。為了確保該行業(yè)的更好的發(fā)展，相關(guān)的工作人員應(yīng)該對化工生產(chǎn)的安全引起高度重視，了解到其中的各個環(huán)節(jié)所對應(yīng)的問題，采取有效的預(yù)防措施和現(xiàn)場應(yīng)對措施，解決危險問題的發(fā)生，實現(xiàn)化工工藝設(shè)計的安全目標。在此基礎(chǔ)之上，化工企業(yè)還是要提升相關(guān)的化工設(shè)計的效率，定期對設(shè)計人員進行培訓(xùn)，提升工作能力和專業(yè)素養(yǎng)。安排相關(guān)的安全監(jiān)測員對項目生產(chǎn)的全過程和設(shè)備的使用情況進行跟蹤檢查，排查一切生產(chǎn)過程中可能存在的問題。要做到，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，為化工工藝設(shè)計提供安全保障，確?；すに嚢踩a(chǎn)。保障企業(yè)的財產(chǎn)安全和工人的生命財產(chǎn)安全。

無論是開發(fā)新的化工生產(chǎn)過程，還是設(shè)計新的化工裝置，化工工藝設(shè)計是直接關(guān)系到化工裝置能否順利開車、能否達到預(yù)計的生產(chǎn)能力和合格的產(chǎn)品，最終關(guān)系到工廠能否獲得最大的經(jīng)濟效益和社會效益。對于正在運行的化工裝置，化工工藝專業(yè)通過工藝分析，了解裝置物料和能量消耗情況，分析設(shè)備運行中存在的問題，為制定改進方案、降低原料和能量消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及挖掘生產(chǎn)潛力提供依據(jù)。

1 化工工藝設(shè)計之前的準備

①熟悉設(shè)計任務(wù)和設(shè)計內(nèi)容，全面理解課題提出的設(shè)計要求；②了解課題所涉及的相關(guān)內(nèi)容，搜集資料，排出設(shè)計進度計劃；③查閱文獻資料和工藝路線、工藝流程和重點設(shè)備有關(guān)資料，并對搜集資料的適用范圍進行篩選；④搜集相關(guān)設(shè)計資料，深入生產(chǎn)現(xiàn)場調(diào)查研究、消化、篩選、吸收并歸類整理。

2 化工工藝設(shè)計中安全危險問題和解決建議

化工工藝的設(shè)計步驟比較繁瑣，這就要求了化工工藝工程的設(shè)計人員在設(shè)計開始之初要對相關(guān)的步驟進行充分的考量規(guī)劃，依據(jù)現(xiàn)有的基礎(chǔ)進行設(shè)計，對所批準的設(shè)計書等對工程設(shè)計技術(shù)與經(jīng)濟投入等方面進行綜合研究計算，設(shè)計出科學(xué)的、安全性高的建設(shè)方案，同時，相關(guān)的設(shè)計人員在設(shè)計期間，尤其是設(shè)計步驟的分解的時候需要初步的進行設(shè)計結(jié)果符合相關(guān)的項目審查以及施工準備的相關(guān)規(guī)定符合，達到國家標準。在設(shè)計步驟分解中還需要對相關(guān)的施工圖紙進行設(shè)計，得出最佳的設(shè)計方案，為化工工藝設(shè)計提供便利的條件。

2.1 安全識別力度的加強

做好安全設(shè)計控制工作，在化工安全設(shè)計的過程中，需要做好安全問題的識別工作，這就需要設(shè)計人員在安全識別期內(nèi)，對相關(guān)的危險性因素進行理解定義，化工設(shè)計存在的一般危險性因素是生產(chǎn)過程中存在的隱患，具化到生產(chǎn)中存在的就會導(dǎo)致事故損失的不利條件，此外，設(shè)計人員在安全識別過程中，需要對項目進行安全的檢查以及分析出項目生產(chǎn)工藝的整個過程和配套設(shè)施，明確之間的安全因素的影響和關(guān)系，提高化工工藝設(shè)計水平和安全能力。

2.2 對化學(xué)反應(yīng)裝置進行嚴格控制

化學(xué)反應(yīng)裝置是非常嚴重的危險因素，要求工程師對化學(xué)反應(yīng)裝置進行嚴格的控制，明確產(chǎn)品生產(chǎn)的核心是化學(xué)反應(yīng)，對相關(guān)的危險因素進行控制，工程師在選擇反應(yīng)器類型和化工工藝設(shè)計的過程中需要對可能出現(xiàn)的事故進行嚴格的考慮，由于存在比較多的化學(xué)反應(yīng)，工程師應(yīng)該降低其反應(yīng)速率，達到反應(yīng)裝置的整體水平。

2.3 重視整體設(shè)計工作的實施

在化工工藝設(shè)計中要做好安全控制的工作，給園區(qū)的整體設(shè)計進行高度的重視，相關(guān)的企業(yè)在園區(qū)進行優(yōu)化過程的時候需要對自身的監(jiān)管能力和職工的工作水平進行全方位的考慮，避免由于監(jiān)管力度滯后所導(dǎo)致的安全危險問題出現(xiàn)，需要確保的就是整個監(jiān)管模式具有一定的標準化和科學(xué)化的特性，確保監(jiān)管模式有相應(yīng)的管理體系，相關(guān)的企業(yè)在整體進行優(yōu)化的時候要盡量控制預(yù)防化工工藝設(shè)計期間所產(chǎn)生的安全問題，通過創(chuàng)建完整的安全生產(chǎn)標準，實現(xiàn)有效控制安全危險的目標，使化工工藝設(shè)計能夠處于安全的環(huán)境之內(nèi)，保障工作人員的生命安全。

除了上述所描述的相關(guān)情況之外，還需要對工藝物料進行考慮，將理性化思維應(yīng)用于此，確保物料具有穩(wěn)定性，確?；瘜W(xué)性的靈活，對相關(guān)的燃燒和爆炸方面考慮，確保其散發(fā)毒性不會影響人身健康，將危險物質(zhì)控制在最小的范圍之內(nèi)。

3 管道設(shè)計

3.1 管道設(shè)計壓力的確定原則

①管道設(shè)計壓力不低于最大工作壓力；②裝有安全泄放裝置的管道其設(shè)計壓力不得低于安全泄放裝置的開啟壓力（或爆破壓力）；③所有與設(shè)備相連接的管道，其設(shè)計壓力應(yīng)不小于所連接設(shè)備的設(shè)計壓力；④輸送制冷劑、液化氣等沸點低的介質(zhì)的管道，應(yīng)按閥關(guān)閉或介質(zhì)不流動時介質(zhì)可能達到的最大飽和蒸汽壓力作為設(shè)計壓力；⑤離心泵出口管道的設(shè)計壓力應(yīng)不小于泵的關(guān)閉壓力；⑥往復(fù)泵出口管道的設(shè)計壓力應(yīng)不小于泵出口安全泄放裝置的設(shè)定壓力；⑦壓縮機排出管道的設(shè)計壓力應(yīng)不小于安全泄放裝置的設(shè)定壓力和壓縮機出口至安全泄放裝置之間最大流量下的壓降之和；⑧裝有安全控制裝置的真空管道設(shè)計壓力取最大壓差的 1.25倍或0.1 MPa的較小值，并按外壓條件進行設(shè)計；對于沒有安全控制裝置的真空管道，設(shè)計壓力取0.1 MPa。

3.2 管道設(shè)計溫度

管道設(shè)計溫度是指工作條件下，在相應(yīng)設(shè)計壓力下管道可能達到的材料溫度。工藝專業(yè)通常按正常操作溫度加上一定裕量作為設(shè)計溫度：①流體正常操作溫度≤300℃時，裕量不小于30℃；②流體正常操作溫度>300℃時，裕量不小于15℃；③流體溫度低于0℃時，設(shè)計溫度等于流體最低溫度；④室外管道應(yīng)按當(dāng)?shù)囟窘^對最低氣溫。

3.3 管徑選擇

①當(dāng)按預(yù)定介質(zhì)流速來確定管徑時，采用下式初選管徑，式中：d—管道內(nèi)徑，mm；W—管內(nèi)介質(zhì)的質(zhì)量流量，kg/h；V0—管內(nèi)介質(zhì)的體積流量，m3/h；ρ—介質(zhì)在工作條件下的密度，kg/m3；u—介質(zhì)在管內(nèi)的平均流速，m/s。

②當(dāng)按每100m計算管長的壓降控制值（ΔPf100）來選擇管徑時，采用下式初定管徑，式中：μ—介質(zhì)的動力粘度；Pa·S；ΔPf100—100m計算管長的壓力降控制值，kPa。

3.4 管道材料選擇

管道材料選擇要求設(shè)計人員必須靈活運用工程學(xué)、材料學(xué)、腐蝕學(xué)等方面的知識定性定量綜合判斷。管道材料選擇通常根據(jù)介質(zhì)的特性（腐蝕性、毒性、燃燒性等）和操作條件（溫度、壓力等），按照既適用又經(jīng)濟的原則來考慮。常用材料有鑄鐵（灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵）、普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、低合金鋼、高合金鋼、特種合金鋼等。

3.5 管道材料選擇的注意事項

①鑄鐵（灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵）、碳素結(jié)構(gòu)鋼不得應(yīng)用于GC1級壓力管道；②GC1級壓力管道應(yīng)使用無縫鋼管；③輸送有毒、可燃介質(zhì)的管道優(yōu)先選用優(yōu)質(zhì)碳素鋼，即使規(guī)范允許使用碳素結(jié)構(gòu)鋼也要盡量少用，最好不用；④碳素鋼、碳錳鋼和錳礬鋼最高工作溫度不得高于425℃，否則碳化物有石墨化的可能性；⑤金屬材料應(yīng)避免材料-腐蝕組合環(huán)境。

4 結(jié)語

無論是開發(fā)新的化工生產(chǎn)過程，還是設(shè)計新的化工裝置，化工工藝設(shè)計是直接關(guān)系到化工裝置能否順利開車、能否達到預(yù)計的生產(chǎn)能力和合格的產(chǎn)品，最終關(guān)系到工廠能否獲得最大的經(jīng)濟效益和社會效益。本文主要在兩個方面進行了論述，一個是相關(guān)的安全問題和處理，一個就是管道設(shè)計相關(guān)的工作，在分析過程中明確了化工工藝設(shè)計是具有一定的獨特性，同時該行業(yè)的危險性比較大，相關(guān)的工作人員需要對相關(guān)的設(shè)計內(nèi)容進行充分的考慮，對存在的問題及時解決。

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