化工工艺及化工设备适应性设计

2020-01-14胡金平

化工设计通讯 2020年3期

朱健，胡金平

（兖矿鲁南化工有限公司，山东滕州 277527）

化工工业生产需要借助“软系统”、“硬系统种技术的支持。而软系统就是指的化工工艺，它是化工工业应用发展的技术支撑。硬系统为化工生产提供环境的化工设备，两者是化工工业发展的基础。随着人们各项物质需求的不断提升，传统的化工工业也需要不断进行创新完善，需要借助化工工艺改进与设备更新，实现长远发展，比如化工工艺参数修改、材料损耗、有害物质排放、设备安全、结构力学等方面，需要根据化工生产的要求进行同步改进。

1 化工工艺与化工设备适应性设计的意义

化工工艺就是化学生产中所用的元素、技术、方法总称，如何借助化学反应将普通的原材料进行质变反应为化学用品的过程，同时包括反应过程中所需要的各种外界因素，主要包括原材料的准备、反应方式、外界因素的支持三方面。化工设备就是在化学生产过程中所必须借助的外界环境，一方面为化学反应提供稳定、安全的场所，包括了静止机械与动态控制两类设备；另一方面就是为化工生产提供外界支持，比如分离器、加热加压器、成品结晶、废料收集等专业处理设备。

1.1 通过化工工艺与化工设备适应性设计可以使设备实用性提高

传统的化工工业生产中化工设备与化工工艺缺乏对应性，严重影响了化工设备应用的效果，也难以发挥工艺生产的本身效果，两者的适应性设计就是为了最大程度发挥化化工设备的使用效果，并确保化工工艺应用的安全性与稳定性。对于化工企业来说可以提升自身的生产效益，保障在化工生产中实现生产需求与经济效益的同步发展。

1.2 通过化工工艺与化工设备适应性设计能够提高化工检修速度

化工工业一直都是我国经济发展与物质生活的重要保障，平常生活中见到的各种物品都离不开化工生产，一般化工企业都会涉及多个生产业务。化工设备的有效性直接影响到企业在生产过程中的业务拓展，化工设备长期在高温、高压、高腐蚀的环境中需要时刻做好对应的安全保障，比如化工生产设备中都会用到浮头式换热器，如果能够随时把握浮头式换热器的细节效果，则可以保证设备的长期稳定性运行。

1.3 通过化工工艺与化工设备适应性设计能够降低环境污染

化工工业虽然是国家经济发展得的支柱，但它也是一个高能耗、高污染的制造业，近几年我国不断鼓励绿色生产与可持续发展方式，这就要求化工生产在工艺上与生产设备上进行同步改进，需要化工工艺采用更为高效绿色的反应过程，对于化工设备来说也需要对生产的有效物质进行绿色处理，通过两者密切配合提升化工生产效率与产品质量提升，并实现化工行业更加绿色环保的低耗能发展。

2 化工工艺的适应性设计

2.1 对化工工艺参数进行合理的控制

化工工艺的应用效果最重要的就是各项资源的参数管理，整合化工生产的质量就是实现对参数的精准定位，比如生产过程中的温度、压力、放料时机等。这些都会影响到化工工艺在节能、安全等方面的保障能力，所以对于化工生产中需要确定好最佳的原材料配比、工序流程、所需压力与温度等数据，将这些参数与工艺要求、设备标准进行对比，在设备参数允许的范围内进行工艺参数的修改。

2.2 化工设备腐蚀问题要避免

化工工艺在反应过程中的元素变化、高温高压、有害气体等因素都带有腐蚀特点。这种情况下更容易造成化工设备的故障与损坏，所以对于化工工艺生产的腐蚀问题要提前做好研究。除去设备自身的防护工作外，还要提前做好对化工工艺的反应改进，比如在使用烧碱作为反应材料时会造成化工设备的腐蚀与温度的改变。所以在反应过程中通常会采用镍以及镍合金材料，借助其良好的强度和韧性能够在反应的碱液中形成有效防护层，从而提升反应过程中的传热效果与设备安全。

2.3 重视化工工艺安全性

化工生产过程中最重要的就是安全，往往一次安全事故会造成整个区域内的环境污染，所以对于化工工艺的设计首先要考虑反应安全的问题，以及化工工艺的原料投放程度对反应环境需求的分析。比如化工设备中一般都会有压力容器，不同程度、不同种类化工反应都需要容器密闭性，严禁在反应过程中出现泄漏、变形等问题。

3 化工设备适应性设计

3.1 安全性生产的物质基础是化工设备

化工设备是化工生产中最直接、最关键的安全保障，由于化学反应中都会有温度变化、压力升高、腐蚀性物质等兴，这些因素长期影响下最容易造成化工设备出现变形、泄漏、裂缝等问题，所以对于化工设备来说安全系数就成为了第一要点。根据化工工艺生产的需求要能够充分满足其性能要求，对于其温度、压力、腐蚀要做好足够的抵抗性，在设备上做好温度、压力、密封传感器的防护设计，通过安全稳定的化工设备来提升化工生产的稳定性。通常情况下，为了满足化工生产的需求，设计人员会采用一些与反应流程互不干扰的元素作为防护材料，这样就能够在化工生产时不会担心反应过程本身对于设备的持续伤害，真正实现化工设备适应性的目的。

3.2 化工设备的环保性要加强

当前一方面是我国对绿色环保与可持续发展的不断促进，另一方面是化工生产中不可避免的污染因素产生。为了能够保证化工生产的发展与绿色环保的要求，可以将化工反应中的有害物质通过化工设备进行反应外收集。增加化工设备后续的反应物收集处理环节，及时对化工设备进行改造与优化来满足化工生产中有害物质的处理要求，另外化工生产过程中的噪音也是一大污染因素，如果接近居民生活区会严重干扰居民的生活，根据噪音控制标准要保证化工生产噪音在80dB。一般会采用U 形管束进行反应位置的噪音干扰，如果是设备本身的晃动问题就要进行结构加固。

3.3 降低化工设备能耗

化工生产发展的最终目的就是要实现清洁生产与低能耗生产，这就要求绿色处理反应产物，降低污染，还要从反应源头做好资源的节约利用，最直接的就是提升化工反应的平衡移动，通过提升温度、增加压力、提升反应物的接触面积等方式来提高反应程度。根据不同反应的要求对化工设备进行修改。同时做好做化工生产过程中的热量收集工作，将水、温度、气体等公共反应资源进行循环利用。

3.4 化工设备耐用性的提高

对于化工企业来说，设备更新是一项巨大的花费，而且很多化工生产都需要保证不间断操作，所以化工设备的耐用性是设备质量的重要要求。应充分做好对反应设备组震动位置的结构支撑作用，同时及时做好设备组零部件的保养工作，对于一些受压、受热、受腐蚀的设备零件，在达到要求的使用时间内进行及时更换，严禁设备本身与化工生产流程出现干扰反应。