化工工藝設(shè)計中應(yīng)注意的問題探討

1、<p>　　化工工藝設(shè)計中應(yīng)注意的問題探討</p><p>　　摘要：化工工藝設(shè)計是根據(jù)化學(xué)反應(yīng)或過程設(shè)計生產(chǎn)流程，化工工藝設(shè)計是化工設(shè)計的一部分，同時是整個化工設(shè)計的核心，我們要重視化工工藝設(shè)計，就必須要關(guān)注化工工藝設(shè)計應(yīng)注意的問題。本文首先首先對化工工藝設(shè)計的理論進(jìn)行了概述，然后詳細(xì)探討了四個化工工藝設(shè)計中應(yīng)注意的問題，最后對化工工藝設(shè)計的發(fā)展提出了建議。 </p><p>

2、　　關(guān)鍵詞：化工工藝設(shè)計；安全閥；管道；阻火器 </p><p>　　Abstract: the chemical process design is based on a chemical reaction or process design and production process, chemical process design is part of the chemical engineering d

3、esign, is the core of the whole chemical engineering design at the same time, we should attach importance to chemical process design, it is necessary to focus on chemical process design problems should be paid attention

4、to. At first, this paper first theory to the design of chemical process are reviewed, and then discusses in</p><p>　　Key words: chemical process design; The relief valve; Pipeline; Flame arrester </p>

5、<p>　　中圖分類號：F407.45文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-2104(2013) </p><p>　　化工工藝設(shè)計的理論概述 </p><p>　　化工工藝設(shè)計的過程中主要包括三個方面，分別是設(shè)備的布局、工藝流程以及管道的布控。其設(shè)計的具體內(nèi)容是運用計算編制的工藝流程圖，為設(shè)備的專業(yè)繪制圖紙?zhí)峁┫嚓P(guān)的有效參數(shù)，同時為自控專業(yè)儀表的選型提供工藝控制方面的有效參數(shù)，然

6、后工藝專業(yè)就可以運用工藝流程圖來完成設(shè)備布置圖的初步設(shè)計，最后，管道專業(yè)通過設(shè)備的布置圖實施管道的配管，并且完成布置圖的收尾工作。其設(shè)計種類主要有概念設(shè)計、中試設(shè)計、基礎(chǔ)設(shè)計、初步設(shè)計和施工圖沒計等?；すに嚨脑O(shè)計過程中本身就具有較多的特點，而這些特點也恰恰決定了設(shè)計的安全性，因此逐漸引起了人們的重視。其中主要的安全問題有： </p><p>　?。?）沒有充足的基礎(chǔ)設(shè)計資料，并且數(shù)據(jù)具有的完整性以及可靠性還不抵

7、常規(guī)裝置； </p><p>　?。?）由于工藝設(shè)備的規(guī)格較為特殊并且種類也比較繁多，所以在設(shè)計與選用上也有著比較特殊的要求； </p><p>　?。?）在進(jìn)行管道設(shè)計的時候要進(jìn)行特殊的考慮，并且整體工作量較大； </p><p>　?。?）為了能夠迅速占領(lǐng)市場，所以設(shè)計周期比較短。以上的種種特點無疑會給安全帶來嚴(yán)重的隱患。 </p><p&g

8、t;　　化工工藝設(shè)計應(yīng)注意的問題 </p><p>　?。ㄒ唬┕艿涝O(shè)計壓力和設(shè)計溫度的確定 </p><p>　　1、管道設(shè)計壓力的原則 </p><p>　　工作條件下管道溫度組合中最苛刻條件下的壓力和管系中可能碰見的工作壓力，就是管道設(shè)計壓力。該壓力的設(shè)計原則是: </p><p>　?。?）管道設(shè)計壓力不低于最大工作壓力。 </p

9、><p>　?。?）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）。 </p><p>　　（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。 </p><p>　?。?）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(dá)到的最大飽和蒸汽壓力作為設(shè)計壓力。 </p><p>

10、;　?。?）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。 </p><p>　?。?）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。 </p><p>　?。?）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。 </p><p>　?。?）裝有安全控制裝置的真空管道設(shè)計壓力取最大壓差的1.2

11、5 倍或0.1MPa 的較小值，并按外壓條件進(jìn)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0.1MPa。 </p><p>　　2、管道設(shè)計溫度的原則 </p><p>　　工作條件下，管道材料在相應(yīng)設(shè)計壓力下可能到達(dá)的溫度，就是管道設(shè)計溫度。在正常操作溫度下，加上一定裕量就是工藝專業(yè)確定設(shè)計溫度的確定方法，以下是裕量的取值原則。 </p><p>　?。?）

12、流體正常操作溫度≤ 300℃時，裕量不小于30℃。 </p><p>　?。?）流體正常操作溫度>300℃時，裕量不小于15℃。 </p><p>　?。?）流體溫度低于0℃時，設(shè)計溫度等于流體最低溫度。 </p><p>　?。?）室外管道應(yīng)按當(dāng)?shù)囟窘^對最低氣溫。 </p><p>　　3、管道材料的選擇 </p>&

13、lt;p>　　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。 </p><p>　　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。 </p><p>　?。ǘ┳杌鹌鞯脑O(shè)計

14、 </p><p>　　1、常見的阻火器種類 </p><p>　　安全防備流體通過時火焰蔓延和傳播的設(shè)備，就是阻火器。阻火器在化工工藝設(shè)計中可以按照使用途徑進(jìn)行分類，主要分為阻爆型和阻爆燃型阻火器。按照使用場所進(jìn)行分類，主要分為管道阻火器和防空阻火器。按照結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，主要可以分為波紋型、液封型、版型、充填型、金屬網(wǎng)型阻火器。 </p><p>　　2、化工工藝設(shè)

15、計中的阻火器設(shè)置 </p><p>　　輸送的混合氣體如果具體爆轟或者爆燃性、氣體具有自行分解導(dǎo)致爆炸引起火焰蔓延、連接明火設(shè)備減壓后的管道，都必須在指定位置安裝阻火器。 </p><p>　　3、化工工藝設(shè)計中的阻火器選用原則 </p><p>　　化工工藝設(shè)計中的阻火器選擇，要根據(jù)使用場所決定選擇管道阻火器還是防空阻火器； 根據(jù)潛在點火源的方向和設(shè)置位置，決定使

16、用單向阻火器還是雙向阻火器；根據(jù)蒸汽的爆炸分級MESG或工藝氣體，確定選擇阻火元件的允許間隙要小于蒸汽的MESG值或工藝氣體的M ESG值；要根據(jù)阻火器入口的火焰?zhèn)鞑ニ俣冗x擇阻轟還是爆燃阻火器。 </p><p>　?。ㄈ┌踩y的設(shè)計 </p><p><b>　　1、安全閥的分類 </b></p><p>　　誘導(dǎo)閥或彈簧作用控制的閥門，就

17、是化工工藝設(shè)計中的安全閥?；すに囋O(shè)計中的安全閥按照安全閥的國標(biāo)分類，可以分為帶動力輔助裝置式、直接荷載式、先導(dǎo)式、帶補充再和式。按照閥片開啟高度可以分為微啟式和全啟式。按照結(jié)構(gòu)可以分為帶散熱片和不帶散熱片、帶扳手和不帶扳手、平衡和不平衡、封閉和不封閉彈簧式安全閥。按照平和內(nèi)壓方式不同還可以分為，先導(dǎo)式、彈簧式、杠桿式安全閥。 </p><p>　　2、安全泄放裝置（安全閥、爆破片裝置）設(shè)置場所 </p&g

18、t;<p>　　（1）設(shè)計壓力小于外部壓力源的壓力，出口可能被關(guān)斷或堵塞的設(shè)備和管道系統(tǒng)； </p><p>　?。?）出口可能被關(guān)斷的容積式泵和壓縮機的出口管道； </p><p>　　（3）因冷卻水或回流中斷，或再沸器輸入熱量過多而引起超壓的蒸餾塔頂?shù)臍庀喙艿溃?</p><p>　　（4）因不凝氣體積聚產(chǎn)生超壓的設(shè)備和管道系統(tǒng)； </p&g

19、t;<p>　?。?）加熱爐出口管道中切斷閥或調(diào)節(jié)閥的上游管道； </p><p>　?。?）因兩端切斷閥關(guān)閉，受環(huán)境溫度、陽光照射或伴熱影響面產(chǎn)生熱膨脹或汽化的管道系統(tǒng)； </p><p>　?。?）放熱反應(yīng)可能失控的反應(yīng)器出口處切斷閥上游的管道系統(tǒng)； </p><p>　　（8）凝汽式汽輪機的蒸汽管道出口； </p><p>

20、;　?。?）蒸汽發(fā)生器等產(chǎn)汽設(shè)備的出口管道； </p><p>　　（10）低沸點液體（液化氣等）容器的出口管。 </p><p>　　3、安全閥壓力的設(shè)定 </p><p>　　化工工藝設(shè)計中，當(dāng)只安裝一個安全閥時，安全閥壓力要在小于系統(tǒng)設(shè)計壓力的前提下，不大于系統(tǒng)設(shè)計壓力的20kPa 和10% 中的較大者；當(dāng)安裝多個安全閥時，必須保證有一個安全閥壓力不大于系統(tǒng)設(shè)

21、計壓力，其余安全閥設(shè)計壓力小于系統(tǒng)壓力的5% ，統(tǒng)設(shè)計壓力的，且安全閥最大泄放壓力均應(yīng)不大于系統(tǒng)設(shè)計壓力的30kPa 或12% 中的較大者。為防止火災(zāi)事故發(fā)生而安裝的安全泄放裝置，且最大泄放壓力應(yīng)不大于系統(tǒng)設(shè)計壓力的16%。 </p><p>　　（四）工藝計算的方法 </p><p>　　隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機輔助技術(shù)也被廣泛的應(yīng)用到了我國的煉油以及化工工程的設(shè)計之中，因此，在繪

22、圖的準(zhǔn)確性以及繪圖效率上得到了顯著的提高，降低了設(shè)計者的人力輸出，并且改善了工作效率，尤其是為圖形修改方面提供了巨大的便利，將之稱為繪圖領(lǐng)域中的工業(yè)革命化一點也不為過。 </p><p>　　工藝計算包括物料和能量衡算，物料、能量聯(lián)合衡算，有效計算以及其它計算。通過物料衡算、能量衡算、過程速率以及物性計算等方程在結(jié)合數(shù)學(xué)的運算方法利用計算機的高級語言來編寫相應(yīng)的計算程序。不論何種工藝過程，其組成都是一些基本單元，

23、為了使方案變得更加完善，通?？梢圆捎没締卧K化的方式編制成計算程序，然后將這些小的單元模塊通過設(shè)計方案實行不同的組合連接，這樣一來就能夠有效的完成不同種類的工藝流程計算，也因此而獲得各種自變量的變化對于因變量的影像信息，進(jìn)而挑選出最為優(yōu)質(zhì)的設(shè)計方案。 </p><p>　　三、對化工工藝設(shè)計的建議 </p><p>　?。ㄒ唬┮浞值目紤]能源消耗問題 </p><p

24、>　　在生產(chǎn)過程中能源占總成本的很大一部分，所以在工藝設(shè)計與研究的過程中應(yīng)該對于降低能源消耗的問題進(jìn)行充分的考慮。 </p><p>　?。ǘ┮w現(xiàn)基建投資的降低 </p><p>　　化工屬于資本密集型的行業(yè)，若非在技術(shù)上有了重大的突破使得產(chǎn)品工藝得到更新升級進(jìn)而代替原有的產(chǎn)品，通常只能是利用瓶頸問題的突破、對現(xiàn)有的改造以及提高產(chǎn)能等用以達(dá)到改進(jìn)的目的。通過工藝優(yōu)化、降低設(shè)備尺寸

25、，可顯著節(jié)約投資。但在其實施方面，有兩個因素會對其造成一定的影響： </p><p>　　一是若想徑向縮小設(shè)備就必須要自旋轉(zhuǎn)子，但是自旋是需要電力支持的，所以增加了能源的費用。 </p><p>　　二是蒸餾塔的輔助件一般不需要變動。正是以上兩個因素使得Higee設(shè)備只能應(yīng)用在少數(shù)的裝置上。 </p><p>　　還有一種方法，就是減少在工藝過程中設(shè)備的應(yīng)用，盡可能

26、講多功能集中于一臺設(shè)備上完成相關(guān)工作。 </p><p><b>　　結(jié)語 </b></p><p>　　綜上，化工工藝設(shè)計是化工設(shè)計的核心，在整個設(shè)計中起主導(dǎo)作用。我們必須了解化工工藝設(shè)計的特點，充分考慮化工工藝設(shè)計中容易出現(xiàn)的問題，重視安全為先問題和設(shè)備安裝設(shè)計問題，保證化工工藝設(shè)計的安全性，保證化工工藝設(shè)計的完善性，從而更好的主導(dǎo)化工設(shè)計。 </p>

27、<p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]姚慧.化工工藝設(shè)計中的安全問題及控制[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2012.10. </p><p>　　[2]魏國清，鐘彥宇.關(guān)于化工工藝設(shè)計中的相關(guān)問題的探討[J].經(jīng)濟技術(shù)協(xié)作信息，2012.18. </p><p>　　[3]鞠學(xué)貞.化工工藝設(shè)計中的思考與建議[J]