化工工藝與化工設備的適應性設計

潘葉平，胡磊

(浙江工程設計有限公司，浙江 杭州 310002)

1 化工工藝與化工設備概述

化工工藝是一項綜合性的技術，利用化工工藝，可以將化工原料加工成規(guī)定的化工產(chǎn)品，化工產(chǎn)品的形成需要借助于化工工藝和化工設備，其生產(chǎn)流程較為復雜，包括了多方面的內(nèi)容。比如化學原料的配比、反應融合、精細加工等，在前期處理階段，主要是對化工原料進行必要的碾壓和提純，便于化工原料在后面能夠更好地進行反應，初步反應階段需要注重對溫度的調(diào)整，反應溫度要控制在一個合理的范圍內(nèi)，溫度變化不能過大，反應的時候可以添加一些必要的外加劑，有些化學原料會采用精加工處理的方式，主要是為了滿足生活需求所進行的包裝?；ぴO備是化工產(chǎn)品形成過程中不可或缺的一種工具，化工設備類型較為多樣化，不同的化工設備其適用范圍不同，設備功能屬性也有所區(qū)別，們要根據(jù)具體的化工生產(chǎn)標準進行合理的調(diào)控[1]。

2 化工工藝與化工設備適應性設計的必要性

化工工藝水平是衡量化工企業(yè)整體發(fā)展水平的重要指標，化工工藝的發(fā)展離不開先進的化工設備，從某種程度上來說，化工工藝和化工設備之間存在一種互聯(lián)的關系，只有兩者相互配合，化工產(chǎn)品質量和生產(chǎn)效率才能得到一個有效的提升，所以化工工藝與化工設備的適應性設計是有一定現(xiàn)實基礎的，同時，化工工藝與化工設備的適應性設計也是推動化工企業(yè)迅速發(fā)展的重要力量。在化工生產(chǎn)中，會使用到很多類型的化工原料，化工原料的危險性極高，稍微使用不當，就會造成安全事故，如果化工工藝與化工設備的適應性越強，在化工生產(chǎn)中化工原料所產(chǎn)生的風險系數(shù)就會有效地降低，還能在一定程度上優(yōu)化產(chǎn)品質量，基于此，要從多方面做好化工工藝與化工設備的適應性設計工作。

3 化工工藝適應性

3.1 科學的參數(shù)控制

化工工藝涉及的內(nèi)容比較多，但在具體應用過程中，更多的是以實踐需求為主，所以應用化工工藝的時候，要注重對參數(shù)的控制，化工生產(chǎn)本就是一個綜合性的過程，不同的生產(chǎn)標準對工藝參數(shù)的要求也不一樣。這里主要對重沸器加熱期間的參數(shù)進行概述，重沸器在加熱的時候，可以利用水蒸氣的熱量保持一個溫度持續(xù)上升的狀態(tài)，然后在出水口處通過對水蒸氣流量的控制來調(diào)節(jié)溫度變化系數(shù)，加熱期間可以直觀地看出，重沸器出口處對水蒸氣的消耗量比較大，出口處的消耗量遠大于入口處的水蒸氣含量，如果這種偏差過大，就會造成化工產(chǎn)品內(nèi)部損壞，無法正常生產(chǎn)，所以需要對這個加熱過程中的參數(shù)進行嚴格的控制，保證重沸器加熱過程中的蒸汽平衡，只有對參數(shù)進行合理的調(diào)整，才能保證化工工藝品質達標，生產(chǎn)的產(chǎn)品完整器才能得到有效的保障。

3.2 選擇合適的化工原材料

在化工工藝生產(chǎn)中，基于化工原材料的特殊性，選擇合適的化工原材料，制定科學的保護措施是非常有必要的?；ぴ牧戏N類較為多樣化，市面上的材料質量參差不齊，在選擇原材料的時候，需要嚴格檢查原材料質量，不要使用質量不達標的原材料。如果原材料選擇不當，不但會使副產(chǎn)物提高，降低出產(chǎn)率，造成經(jīng)濟損失，還可能會使設備不穩(wěn)定，從而導致裝置不穩(wěn)定，出現(xiàn)燃爆等風險，造成人員傷亡等嚴重的后果。比如在重油催化裂化裝置的設計實踐中，如果選擇原材料不對，裝置的裂解效果就會受到影響，裂解速度緩慢，汽油能源的利用率低下，裝置能耗提升，產(chǎn)率低下，設備結碳導致設備損壞，造成嚴重的經(jīng)濟損失。因此選擇合適的原輔材料是極為重要的。

3.3 合理優(yōu)化改進工藝原料

基于化工工藝的運行需求，在很多裝置的運行中，可以適當降低工藝運行難度，簡化裝置原件，在原料煤油的加氫裝置中，部分裝置原件是可以進行優(yōu)化或者簡化的，根據(jù)具體的運行需求進行合理的改造。烷基苯的聯(lián)合裝置在化工生產(chǎn)中屬于基礎結構，對于這種裝置可以進行一定的調(diào)整和優(yōu)化，提高材料的性能指標。適量采用催化劑，可以有效提高工藝生產(chǎn)效率。對于裝置的靈活優(yōu)化變通，主要是根據(jù)工藝需求而定，降低操作的復雜程度[2]。

4 化工工藝與化工設備的適應性設計

4.1 化工設備結構防腐設計

在化工生產(chǎn)過程中，很多化工產(chǎn)品的生產(chǎn)都是在高溫高壓的環(huán)境下進行的。在高溫高壓狀態(tài)下，化學原材料的活躍性極強，很容易發(fā)生化學反應，所以有必要采取一系列的安全防護措施。在生產(chǎn)的時候對設備的性能要求比較高，再加上運行環(huán)境的特殊性，使得設備必須要有著較高的穩(wěn)定性，能經(jīng)受高溫高壓的影響。除此之外就是設備的耐腐蝕性。在適應性設計中要重點考慮結構防腐問題，化工生產(chǎn)是一個持續(xù)新的過程，期間涉及的操作流程比較多，防腐是最基本的要求。比如在化工生產(chǎn)中經(jīng)常使用到的反應釜，很多化學生產(chǎn)需要使用反應釜進行各種化學反應。因此必須考慮反應釜材料本身不能在使用中發(fā)生化學反應。在具體的管控中，要認真檢查反應釜的狀態(tài)，比如耐腐蝕性、高溫高壓等，這些都會影響反應釜生產(chǎn)的穩(wěn)定性。如果腐蝕問題沒有得到一個有效的解決，反應釜材料受到過度的損害，會使反應釜在應用中出現(xiàn)變形、裂縫，甚至發(fā)生爆炸事故?；どa(chǎn)中包括了各種工業(yè)設備，還有原材料，在正式生產(chǎn)之前，就需要做好各個方面的準備工作，優(yōu)化設備結構防腐設計，提高設備運行的穩(wěn)定性，延長設備的使用周期，進一步提高化工工藝與化工設備的適應性水平。

4.2 工藝參數(shù)的優(yōu)化方法

工藝參數(shù)是化工生產(chǎn)中不可獲取的一部分，同時也是開展化工工藝的必要條件和設備正常運行的重要參數(shù)指標，在化工生產(chǎn)中，涉及到的工藝參數(shù)比較多，相關工作人員需要對不同的工藝參數(shù)進行合理的管控，對整個化工生產(chǎn)過程中的參數(shù)進行全面的監(jiān)測，通過對工藝參數(shù)的合理優(yōu)化，可以使設備性能得到一個有效的提升，對于后期設備的穩(wěn)定運行有著重要的作用。工藝參數(shù)的優(yōu)化需要考慮多個方面的內(nèi)容，溫度和壓力都是十分重要工藝參數(shù)，在設計的時候要充分考慮設備承受能力。在物料供應期間，要保證工藝的適應性，使工藝能夠更好地貼合物料運行需求，根據(jù)參數(shù)調(diào)控合理控制物料反應速度和反應過程的快慢，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的全面控制[3]。

4.3 節(jié)能環(huán)保設計

化工生產(chǎn)中造成的污染是比較嚴重的，在以前的化工生產(chǎn)中，很多化工企業(yè)為了節(jié)約成本預算，對化工污水、廢水都沒有進行處理都直接排放，給環(huán)境造成了巨大的污染。隨著這幾年我國大力提倡綠色發(fā)展理念，化工企業(yè)逐漸向著環(huán)保節(jié)能的方向發(fā)展，為了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，化工企業(yè)也從多個方面落實了綠色環(huán)保理念。從化工工藝到化工設備，都可以融合綠色發(fā)展理念。在工藝的設計階段，需要做好相關準備工作，考慮各個方面的影響因素，處理要考慮高溫高壓對設備穩(wěn)定運行的影響，還要對設備進行必要的環(huán)保優(yōu)化設計，實現(xiàn)化工設備環(huán)保生產(chǎn)，降低污染物的生成。在化工生產(chǎn)過程中，換熱管存在噪聲污染，可以通過調(diào)整換熱管尺寸大小和結構參數(shù)，在一定程度上降低換熱管的噪聲幅度。在U型束彎管中，可以采用防震設計，使U型束彎管的運行更加穩(wěn)定。對于化工設備的設計，盡量選擇節(jié)能環(huán)保性能比較好的材料，保溫性能好或者傳熱儲熱效果好的材料，利于在設備使用過程中降低熱量損失。

4.4 耐用性設計

化工生產(chǎn)中所使用的化工設備比較多，很多化工設備的成本是比較高的，但在設備使用過程中，會出現(xiàn)各種各樣的小問題，比如設備之間的摩擦會影響設備表面的完整性，長期摩擦會降低設備的耐久性，使設備的運行效率降低。所以要保證設備能夠長期穩(wěn)定的運行，降低化工生產(chǎn)的運行成本，可以從耐久性的角度出發(fā)，對設備進行合理的優(yōu)化設計，使設備能夠有更長時間的使用周期。主要還是要從化工設備的設計階段入手，考慮設備運行過程中可能存在的各種影響因素，然后做好相關技術性優(yōu)化工作，提高設備運行的性能指標，設備在后期運行的時候，可能存在磨損、腐蝕的情況，這些都會對設備造成不同程度上的破壞，所以盡量使用抗磨損、抗腐蝕的材料，提高設備運行的穩(wěn)定性，還可以降低后期設備的維修費用。在設備后期維修階段，要根據(jù)設備零部件情況進行合理的優(yōu)化改進，保證維修后的設備能夠保持原有的平衡狀態(tài)[4]。

5 結語

化工工藝與化工設備的適應性設計是一項綜合性的工作，需要考慮的因素比較多，化工工藝與化工設備的適應性高低對化工生產(chǎn)有著較為直接的影響，較高的適應性其化工生產(chǎn)更穩(wěn)定，要從多個方面進行考慮，做好相關環(huán)節(jié)的對接工作，保證適應性設計的合理性，通過化工工藝與化工設備的適應性設計，可以為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟效益，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。