化工工藝及化工設備適應性設計

田啟祥 王湘宇 田藝格

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化工生產安全執行的條件是化工工藝的設計，需要準確依照國家相關法律完成標注化設計?；ぴO備的安全評價工作具有復雜性，它的安全評價結果直接影響了安全生產管理。本篇文章對化工工藝安全管理展開了探討，討論了出現化工生產安全事故的原因，制定了改善化工工藝生產安全管理的詳細方案。給化工生產安全管理帶來了有效的參考價值。

1 設計中經常出現的問題及相應對策

我國在化工設備設計方面還存一定的缺陷，需要不斷對設計進行優化，現階段在設計中的突出問題有如下幾點：（1）化工設備設計年限與實際使用年限不符的問題。對于大多數在用化工設備的使用，管理人員往往是憑經驗和慣例去判斷。（2）選材問題和材料替代。設計人員考慮不全面，設計時常常關注設備的性能，忽略其他因素；而生產企業為降低成本常常會考慮材料替代，比如在Inconel600和Inconel400兩種鈦合金材料性能相近的情況下，設計人員會選用Inconel600作為產品的主要材料，而生產企業為了降低成本則會選擇Inconel400鈦合金材料去生產設備，在壓力、溫度、操作環境不變的前提下，兩者必然會在實際使用中出現問題。（3）化工設備冷熱處理的問題。主要體現在熱處理的溫度控制調試不當，時間不充足，沒有充分考慮到介質腐蝕，變形等的影響，主要部件接管、管道、封頭等不作熱處理。相對應的改善措施：①設計人員應嚴格執行國標以及按照設備實際使用情況進行設計參數，并可在大數據時代對自己企業生產的設備在使用中的數量和年限進行跟蹤，得出最終的實際使用年限，并在設計圖紙上進行標識，提醒企業和操作者進行使用。②選用好材料。設計人員應嚴格按照國標和技術標準進行選材，并要求生產企業嚴格按照圖紙進行生產制造，相關監管單位要嚴格監管，一旦出現違背設計圖紙的生產設備，在經濟上要有一定的處罰，涉及人身安全的，可適當行使刑事管轄，問責到底。③在熱處理過程中，需要根據各種不同金屬材質拼接后選擇合適的溫度，考慮不同的介質腐蝕、變形，給與適當熱處理的溫度區間，確保各種金屬化工設備性能都能達到最佳狀態進行熱處理，才能有效保證質量。

2 化工工藝過程

化工工藝是指把原料通過化學反應生成產品的方式過程。它的生產過程包括三個步驟，分別是處理原料、進行化學反應和細致處理產品。處理原料是指把不同的原料完成不同的預備處理工作，如凈化、混合等。細致處理產品是指通過化學反應把混合物分開，來獲取需要的構成規格的產品?；すに嚨淖⒁馐马検切枰谥付ǖ脑O備內開始生產，完成需要的化學方式或物理方式轉換[1]。危險化工工藝是指在化學生產的時候會引發爆炸、中毒等具有危險性事故的工藝，國家安監總局編制的危險化工工藝一共包含15種，如電解工藝，硝化工藝等。

3 化工設備的安全評價

化工設備安全的評價方式為定量評價法，它可以確定化工設備風險事故的具體等級和隱藏的危險性,國內和國外大多數研究機構都曾對化工設備內危險性定量展開了許多的探討分析，廣泛運用在化工安全管理方面?；すに嚨膱绦协h節包含原料的輸送、凝固等多道工序，化工設備安全管理的關鍵因素是反應設備。不間斷作業有著穩固的執行和很好的安全性，間斷性工藝環節比較簡便，執行力度比較有彈性，可運用準確度比較低的數據。如果操作設備中的某一個設備，如排泄閥管出現了安全隱患，就會影響到設備整體的安全系數，需要經過冷卻并且穩固裝置，才能降低化學生產的危險性[2]。

4 化工工藝設計的方法和過程

化工廠開展化工工藝設計，是開展化工產品生產的前期基礎性工程。進行化工工藝設計的人員必須具備化工工藝設計的方法和業務技術。主要包括清楚工藝設計的任務目標、設計范圍、設計的職責，掌握化工設計的基本理論和方法，工藝設計的基本程序，能保證所進行工藝設計的過程和成品文件滿足規范要求和用戶的需要。開展化工工藝設計必須出具工藝說明的文字材料、相關圖紙和表格。工藝說明的文字材料主要是說明化工工藝設計的范圍，對設計生產規模、產品方案，生產中使用的原材料、催化劑和化學品，產品生產需要的燃料規格、產品成品標準和副產品成分等進行說明。還要明確工藝流程中設計的生產方法、化學原理等。對化工生產中水、電、汽、儀表空氣、氮氣等相關材料的消耗定額和消耗量進行測算，對生產過程中出現的三廢的排放提出包括排放組成、排放量以及排放地點等全套處理辦法。圖紙部分作為后續PID設計的基礎，主要包括總體布置圖紙、化工裝置圖紙等，要明確化工設備、化工物料的管道、控制流程、流轉方式、加熱和冷卻介質的連鎖方案，工藝空氣的進出位置等。表格是為整個工藝設計提供數據支撐的部分。主要包括物料平衡表，主要是說明相關物料的組成、壓力、溫度、密度、粘度等理化常數指標[3]。工藝設備數據表，是說明設備的種類，如塔器、換熱器、機泵、鍋爐等。設備的名稱、操作條件、外形尺寸、使用材料、使用溫度等各種數據都要詳細提供?；と狱c匯總表和裝置界區的條件表，是對整個化工工藝的流程和操作進行詳細說明的表格，主要包括共用工程部分、產品說明、副產品說明等內容。

5 改進化工工藝設計問題的優化措施

一是化工工藝設計要滿足國家發展的生態需要。在設計中，要堅決貫徹落實國家對化工廠低能耗生產的要求，避免對能源的過度消耗。要在設計中采用更加環保、對能源需求少，產出多的先進裝置和設備。在設計指標中，提出更加嚴格的關于生產原料和設備質量的標準。在生產工藝流程中，制定更為規范有效的生產過程，最大化地提高化工工藝設計中低能生態特點。二是化工工藝設計要發揮低能耗建設投資的優勢?；ぎa品生產時密集型特征非常明顯。生產工藝上如果沒有突破性的創新，往往不會帶來化工生產工藝上的變革。所以在化工工藝設計上，要從降低基礎投資設計目標、優化設計流程、減少裝置尺寸等方面，來發揮工藝設計在節約投資成本上的優勢。三是化工工藝設計要推行集約化管理的新模式。一些化工企業在采用傳統工藝方式進行生產時，往往生產能力會受到制約。優化工藝設計時，采用對化工工藝設計和研究成果進行集約化管理的模式，有助于構建化工企業低能耗、高效率，控制成本、高效生產的先進生產模式。因此在設計中要注重收集國際上先進的化工工藝成果，掌握最新的化工設備的性能，讓化工工藝設計更加科學，更有實效性。從上面的分析可以看到，化工工藝設計是影響化工企業生產總量和效率、效益的重要因素。化工工藝設計中，要從化工生產的全過程需要出發，針對存在的問題進行具體分析和解決，促進化工生產更為安全、更為可靠，促進化工企業實現平穩安全有序生產，實現全面可持續發展。

改善措施：①化工設備在制造過程中優化工藝流程步驟，規范流程控制要點，并且制作成工藝流程控制卡片，張貼在生產制造車間。生產操作人員每制作完一道工序，要有指定的設計人員、工藝編排人員、質量檢查人員到場進行查看，并做好標記。三方人員標記確認無誤后，生產操作人員方可繼續進行工作，把問題解決在現場，把安全灌注到設備中去。為了節省生產時間，生產現場要保留至少一名進度檢查工作人員。完善監督和企業的培訓機制，定期檢驗人員的操作水平，也可組織生產競賽，建立獎勵機制。②防止設備變形。依據制造工藝和材料特性嚴格規范生產活動，比如材料對稱切割、環縫縱縫焊接過后及時開展熱處理消除內外應力、盡量在同一部件生產企業購買配件、避免小零部件造成的組裝變形。③防止化工設備制造中出現裂紋，科學運用材料和焊接技術，提高焊接工藝水平。焊接過程中要避免環境的影響，延長冷卻時間能有效減少裂紋的產生。

6 結語

在國民經濟飛速發展的今天，人們的高品質生活水平與現代化工制造行業的發展密不可分。每一位化工專業人員都要肩負起身上的責任，在化工設備生產制造過程中不斷完善設計、工藝、焊接質量，才能更好改進我們的制造技術和產品，保證產品安全生產運行，為國民經濟持續健康發展貢獻一份力量。