化工工程的設(shè)備布置與管道材料優(yōu)化設(shè)計

胡恩杰 韋兵兵

摘要：本文對化學(xué)工程設(shè)備和管道布置的相關(guān)細(xì)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討，對實際的設(shè)計工作提供一定的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：化工工程；設(shè)備布置；管道材料；優(yōu)化設(shè)計

一、化工工程的設(shè)備和管道布置

（一）設(shè)備布置的原則

化工工程的設(shè)備布置非常的重要，在進(jìn)行化工工程的設(shè)備布置的時候主要要遵循以下幾個原則：首先，設(shè)備在進(jìn)行布置的時候要滿足化工工藝設(shè)計的要求：在設(shè)備進(jìn)行布置的時候要按照生產(chǎn)流程的順序進(jìn)行布置，而且同類設(shè)備在布置的時候要適當(dāng)?shù)募胁⑶覞M足化工生產(chǎn)過程中對位差的要求。其次，設(shè)備要按照功能的不同進(jìn)行分區(qū)布置。設(shè)備的輔助設(shè)施以及主要的裝置在進(jìn)行布置的時候，一般輔助設(shè)施都位于主要裝置的下風(fēng)向，并且要在安全的范圍內(nèi)原理爆炸區(qū)。第三，設(shè)備在使用的過程中，難免會出現(xiàn)損壞等情況，所以設(shè)備在布置的過程中一定要滿足設(shè)備的檢修、操作、施工方面的要求，經(jīng)常使用的梯子最好是斜梯。第四，設(shè)備布置要滿足外觀方面的要求。設(shè)備外觀布置的整齊可以減少操作過程中的誤差率，化工工程中的容器在擺放的時候，要按照容器的大小依次排列整齊。第五，設(shè)備的布置要盡量的露天化，這樣在生產(chǎn)的過程中不僅可以節(jié)省土地還有利于通風(fēng)和消防工作。

（二）管道布置的原則

化工工程中的管道布置主要遵循的原則是：首先，管道布置也要滿足工藝的流程，并且在布置的過程中管道要盡量的架空。其次，管道在布置的過程中要保持適當(dāng)?shù)木嚯x，管道的凸出部位之間的距離要在25mm以上。第三，管道在布置的時候氣體一般要從主管道的上方進(jìn)入，管道不能布置在吊裝孔內(nèi)和拆卸區(qū)。第四，沿著底面的管道在布置的時候不能違者工藝裝置進(jìn)行布置，不能夠跨越或者穿越其他的設(shè)備以及建筑物。第五，對于一些固體物料的管道它的彎曲半徑不能小于管道工程直徑的5倍。而且排放氣體的管道要符合相關(guān)的的規(guī)定。

二、化工工程的管材選擇

化工設(shè)計中管道材料的選用是否合理將直接影響到整個化工設(shè)計質(zhì)量，因此，必須保證管道材料選用的合理性，需嚴(yán)格遵循著如下幾方面選用原則：第一，設(shè)計過程中要充分考慮管道材料的性質(zhì)，比如，在運輸一些高度危險的液化炔等危險介質(zhì)過程中，則管道材料的選取應(yīng)以優(yōu)質(zhì)鋼為主，如果是在運輸一些可燃性介質(zhì)時，則不能采用沸騰鋼材料，以免影響到介質(zhì)運輸?shù)陌踩浴５诙?，管道材料的選擇應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定設(shè)計流程進(jìn)行，而且，在化工設(shè)計管道選材之后還需要進(jìn)行后續(xù)環(huán)節(jié)，如，制造、焊接、熱處理、檢驗等，必須保證最后使用的管道材料與設(shè)計的相符。第三，很多化學(xué)介質(zhì)溫度偏高，這些介質(zhì)對管道材料的要求也很高，當(dāng)然也會有低溫的化學(xué)介質(zhì)運輸，要求材料必須具有抗低溫的特性，為保證化學(xué)介質(zhì)能夠在管道中順利運輸，需要結(jié)合實際設(shè)計管道材料的溫度規(guī)定，并在運輸使用中不能超過規(guī)定的最高溫度及最低溫度。第四，管道壁厚度的設(shè)計必須合理，尤其是在運輸腐蝕性化學(xué)介質(zhì)中，設(shè)計的管道壁厚度需本著合理性原則。

（一）低溫管材的選用

在進(jìn)行化工生產(chǎn)的時候，也會存在低溫生產(chǎn)的時候，在對化工管道材料設(shè)計和選用的時候就應(yīng)該按照實際溫差進(jìn)行。比如說，如果溫度在零下二十?dāng)z氏度至零下四十?dāng)z氏度之間時，不能使用碳素鋼管。溫度在零下四十?dāng)z氏度至零下七十?dāng)z氏度的時候，不能使用低合金鋼管。溫度在零下七十?dāng)z氏度一下的時候，不能夠使用合金鋼材料。溫度較低時，鐵素鋼管的脆性非常大，這樣就有可能在低溫運輸化學(xué)物質(zhì)的時候出現(xiàn)問題，導(dǎo)致嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。

（二）高溫管材的選用

化工生產(chǎn)中的高溫環(huán)境就是至溫度達(dá)到三百五十?dāng)z氏度，在這個溫度下，管道材料都會出現(xiàn)一定的腐蝕，所以，在針對高溫環(huán)境下進(jìn)行化工生產(chǎn)的管道材料進(jìn)行設(shè)計和選

擇的時候，應(yīng)保證其具有非常強(qiáng)的耐腐蝕性。高溫管道材料也具有臨界點，比如碳素鋼材在四百五十?dāng)z氏度的時候，就會出現(xiàn)石墨化，所以，必須在其中加人一定的合金材料，進(jìn)而避免其出現(xiàn)石墨化，提高碳素鋼材的穩(wěn)定性。

（三）主要的特殊介質(zhì)材料的選用

1.塑料襯里材料

在進(jìn)行化工生產(chǎn)的過程中，如果想保證管道內(nèi)部的溫度低于一百二十?dāng)z氏度，就應(yīng)針對塑料襯里的材料進(jìn)行優(yōu)化選擇，目前基本上都是使用聚四氟或聚丙烯。

2.苛性鈉堿液管材

針對這種管道材料進(jìn)行設(shè)計和選用的時候，應(yīng)針對腐蝕物質(zhì)和產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行充分考慮，如果管道材料不符合相應(yīng)要求，那么就會造成管道破裂的危害。所以，應(yīng)針對氫氧化鈉的濃度和溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而確?；どa(chǎn)過程中的工作人員的安全性。

3.硫酸管材

化工生產(chǎn)中的硫酸類化學(xué)產(chǎn)品因具備較強(qiáng)的腐蝕性，必須選擇抗腐蝕性較強(qiáng)的運輸管道?？傮w而言，當(dāng)硫酸濃度在百分之九十五至百分之九十八時，應(yīng)盡可能將管道溫度保持在200左右、壓力控制在1.6aP左右。在硫酸物質(zhì)的輸送過程中，硫酸亞鐵保護(hù)膜直接決定了其碳鋼管材抗腐蝕性的強(qiáng)弱。因此，為了確保保護(hù)膜的完整、不被破壞，需將其所運輸硫酸的流速掌握在合理范圍內(nèi)。同時，對于不同溫度條件下的硫酸運輸，所選用的管道材料型號也不同，應(yīng)根據(jù)實際情況而定。

（四）抗性材料的選用

化工設(shè)計過程中對管道材料的選用要求很高，所選材料需符合實際使用要求，而其中抗性材料就是化工設(shè)計管道材料選用的重點考慮對象之一[3]?？剐圆牧现饕缚垢邷亍⒖沟蜏?、抗氧化等材料，化工管道在使用過程中經(jīng)常會處于高溫、低溫的環(huán)境中，同時，在使用過程中很多化工材料也具有較強(qiáng)的氧化性，這對化工管道材料的抗氧化性要求頗高。一些介質(zhì)只有在-20℃～-196℃低溫環(huán)境下才能保存，這對化工管道材料的抗低溫性要求很高，因此，在化工設(shè)計過程中必須合理選用抗低溫材料，而且每個低溫區(qū)對材料的要求也有所不同。例如，在-20℃～-40℃區(qū)間，不應(yīng)選取碳素鋼等材料，在-40℃～-70℃區(qū)間，管道材料不易選擇低合金鋼材料，而在-70℃～196℃區(qū)間內(nèi)，管道材料禁止選用合金鋼材料，主要因這些材料的管道在低溫中性能會急劇下降。

三、結(jié)束語

在經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展下，化工產(chǎn)業(yè)取得了快速的進(jìn)步，對生產(chǎn)建設(shè)起著非常關(guān)鍵的作用。在化工工程的生產(chǎn)過程中，必須充分認(rèn)識到設(shè)備布置和管道材料選取的重要性，需要遵循嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，按照規(guī)定的流程，加強(qiáng)專業(yè)人員的技能，提高材料選取的科學(xué)性和合理性。結(jié)合生產(chǎn)的實際情況，選擇性價比最高的材料，在促進(jìn)生產(chǎn)順利進(jìn)行的同時，對員工的生命安全提供最大程度的保障，促進(jìn)化工產(chǎn)業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展，實現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]李逸超.化工工程設(shè)計中安全問題的研究[J].化工管理，2018（02）.