分析化工工藝與化工設備的適應性設計

郭冬梅

摘 要：社會經濟的逐步發展，化學工業的生產過程中對能源節約和環境保護的要求越來越高。化工設備的完善和升級以及改造會對整個生產過程的效率產生影響。因此，只有對化工工藝以及化工設備進行適應性設計，才能促進工藝及其設備的高效和安全運行。

關鍵詞：化工工藝；化工設備；適應性設計

為了滿足化工工藝發展與時俱進的要求，就必須加快對化工工業的優化和化工設備改造及升級的進程，從而實現化工企業高效安全生產的目標。

1、化工工藝與適應性設計

1.1工藝參數的控制以及優化的方法

（1）溫度是化工生產中重要的控制參數之一，每個化學反應都會有其適宜的反應溫度，正確的控制反應和溫度是對保證質量、降低消耗有著重要的意義。升溫過快或冷卻降溫設施發生故障，都有可能引起劇烈反應，甚至導致爆炸，而反應溫度過低有時會造成反應速度的減慢或停滯，當反應溫度恢復正常時，未反應的物料由于積累過多而發生劇烈反應從而導致爆炸，所以溫度的控制在化工生產和安全中是非常必須和重要的。如果沒有進行科學的參數控制，那么化工工藝的適應性就很難保證。因此只有采取科學的參數控制，才能保證生產在安全的前提下進行。

（2）壓力也是化工工藝中重要的控制參數之一，壓力的高與低對工藝物料的物性參數、溫度以及化工工藝的正常運行具有重要的意義。在燒堿蒸發工藝中，為了降低燒堿的蒸發溫度，降低對設備材料的限制，降低二次蒸汽的飽和溫度，從而提高蒸發器中的有效溫差，降低汽耗，通常采用真空蒸發的方法。其中表面冷凝器的真空度是整個系統中最為關鍵的指標，而影響真空度的因素很多，其中包括：1）控制表面冷凝器的回水溫度，由于水的飽和蒸汽壓隨著溫度升高而增大，不同季節中表面冷凝器中的循環水量也是不同。在夏季，由于環境溫度的升高可增大表面冷凝器中的循環水量，而在秋冬季，環境溫度較低時，可適當的減小表面冷凝器的循環水量。2）排除表面冷凝器中的不凝氣，不凝氣在表面冷凝器中長時間的聚集會使真空度達不到生產要求，降低成品堿濃度，增大氣耗量，所以應將表面冷凝器中不凝氣排放管線連接至水環真空泵入口管線上，通過水環真空泵排出。

1.2設備的結構、防腐在工藝中的優化設計

在很多燒堿蒸發工藝中，采用逆流降膜蒸發的工藝，蒸發器采用立式降膜蒸發器，堿液從蒸發器頂部進入，在重力作用下，沿著換熱管內壁向下流動并形成液膜狀，在降膜蒸發器中由于物料向下加速，克服加速壓頭比升膜式蒸發器小，沸點升高也小，蒸汽與料液溫差加大，所以傳熱效果較好。為了使堿液能夠均勻地分布于各管，沿管內壁流下形成膜狀，提高傳熱系數，所以在管的頂部或管頭處安裝降膜分布器。堿液在管內壁向下流動經蒸發后，流下的液體要達到需要的濃度，管子要有足夠的長度，這樣才能保證其傳熱效果。堿液經過加熱形成氣液兩相進入蒸發分離室進行氣液分離，二次蒸汽經絲網除沫器由分離室側面排出，濃縮后的堿液則由底部抽出。在制堿工業中，工作介質為強腐蝕性燒堿時，設備的耐腐蝕性能是生產中最重要的難題。而鎳和鎳合金的強度高，塑性和韌性好，冷加工性能和焊接性能好，并且能耐強腐蝕性的特點使得鎳材在燒堿工藝設備所用材料中占得首選地位，由于鎳在強堿溶液中表面容易形成一種堅固的保護層，甚至在高溫下也非常穩定。因此，可用于制造燒堿生產中的蒸發器、換熱器、儲罐、管道、泵和閥等設備。

2、化工工藝設備適應性的設計

2.1將化工設備中的相關參數控制在合理的范圍之內

在實際化工生產的過程中，設備相關參數調整其其中的一項重要的環節。例如對重沸器進行參數調整的過程中，應先在設備中加入相關物質，之后對該設備進行充分的加熱，在重沸器的出口管道處觀察液態水的體積，通過控制液化水體的體積來調節被加熱物質的溫度。然而在實際生產的過程中，其管道出口處出現液化水體的體積明顯小于該設備入口處水蒸氣的體積，因此運用該方法對被加熱的物質溫度進行調節相對較為困難。同時，運用該方法對被加熱的物質溫度進行控制的過程中，往往會在重沸器內形成水錘現象，這就會對該設備的部分管道擅勝較為嚴重的影響，致使管道出現不同程度的損壞。因此，在實際生產的過程中，應采用控制相關介質流量的方式，對被加熱的物質溫度進行調節。

2.2最大限度的防止相關設備出現腐蝕的情況

化工領域的實際生產過程中，具有腐蝕性的物質相對較多。例如在對裂化裝置進行設計的過程中，如果對原料的設計比例相對較大時，就會直接影響到裂解的效果，進而對化工企業的生產效率產生較大的負面影響。因此，在對該設備進行設計的過程中，應在其上部添加懸閥塔盤裝置，下部結構采用固舌塔盤結構，不僅能夠滿足化工生產的要求，也能夠最大限度的提高生產效率。當化工原料出現變化時，則將生產設備進行相應的調整，以適應更改后生產工藝的要求。而在對乙烯進行裂解的生產過程中，在對原料進行加熱時，設備的上部管道出現不同程度的損壞，進而出現原料泄漏的現象。在對故障原因進行檢查分析的過程中，發現導致管道出現損壞的原因在于煙氣中含有大量的硫等具有腐蝕性質的元素，在一定條件的作用下，對設備的上部管道差生腐蝕作用，致使管道損壞。因而在對設備進行處理的過程中，將進料口與出料口進行調換，從而杜絕了煙氣對管道的腐蝕現象。

2.3耐用性設計

在對化工設備進行設計時，必須考慮到耐久性問題。化工設備的耐久性取決于設計質量、制造質量以及后期維護保養。在設計時，需要從企業應用實際情況入手，擬定設備使用要求，保證設備設計指標可以滿足日后使用需求。在零部件更換及零部件維修時，相關工作人員都需要對零部件周期性進行思考，明確各個零部件的使用壽命，通過一些維護與保養方式，提升設備的實際使用壽命。企業方面需要設置專業的設備管理人員，定期對設備進行檢查、維護，保證設備始終處于正常工作狀態，提升化工工藝與化工設備的適應性，為工作的正常開展奠定前提條件。

2.4低能耗設計

作為化工企業來說，更加應該注重設備能耗控制問題，以低能耗作為基礎設計目標。設備操作人員與工程技術人員在對化工工藝及設備適用性進行設計時，必須要從設備所有零部件上入手，秉承低能耗理念，采用科學合理的設計方式來控制設備能源消耗，實現清潔生產及低能耗生產。低能耗不僅是科學生產的基本要求，同時也可以從側面體現出企業的基本職業道德觀念。在化學工藝生產中，可以通過使用高效傳導設備等方式，保證傳到過程中參考系數和傳熱能力滿足生產需求，與此同時還可以最大化的控制熱量損失，進而節約更多的能源。

結語

當前應該加強化工工藝的優化與設備適應性的設計出發，通過對工藝和設備的優化達到節能、環保、安全、耐用等效果，形成對化工工業迅速成長的保障。相關技術人員應對實際生產過程進行充分觀察，并結合自身的實踐經驗，對設備進行優化改造，增強其適應性能。

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