探討化工工程的設備布置與管道材料優化設計

黃孝洋

摘 要：近年來，隨著國民經濟的進一步發展，也促進了化工行業的迅速興起。在化工工程生產和建設過程中，最為重要的則是設備布置環節，其設備的安裝工藝直接對整個化工工程的順利運行產生著直接的影響。同時，在化工工程生產中會產生許多易燃易爆、腐蝕性能較強的物質，對生產人員身體健康會造成一定程度的傷害，從以上問題中直接體現出設備布置和管道材料的優化設計顯得十分重要。因此，本文對化工工程的設備安裝以及管道材料優化設計進行了具體闡述和研究。

關鍵詞：化工工程;設備布置;管道材料;優化設計

0 引言

隨著化工行業的快速發展，化工工程的生產與建設質量也受到了社會各界的廣泛關注。在化工工程生產和建設中，設計工作十分關鍵。由于化工生產環節具有一定危險性，會產生有毒有毒、易燃易爆等物質，如果不將這些物質處理好，將會危及生產人員的身體健康。因此，在化工工程生產中，要對管道材料的設計以及設備的布置引起足夠的重視，在不斷優化管道材料設計基礎上，要科學合理布置管道和設備，這樣才能確保化工工程的順利建設和發展，促進我國化工行業的健康長遠發展。

1 化工工程中設備布置和管道材料優化設計的重要意義

1.1 設備管道布置的重要意義

對于化工工程而言，最為關鍵的則是設計環節，其管道的布置必須根據生產工藝要求進行合理的選擇與設計。同時，由于化工工程生產具有一定的危險性，存在很多危險的化學物質和壓力管道等，在管道和設備布置時必須達到安全生產標準和要求，對不同類型的設備和管道進行合理的安裝和設置，其必須做好全方位的防護措施。最為主要的是設備和管道的布置的設計方案直接對工程的經濟性形成一定程度的影響，一方面工程設備和材料成本在工程投資中占據著較大的比例，因此對設計方案進行不斷優化可以通過最小的成本投資實現最大的工程效益化[1]。另一方面，設備和管道方案的設計不合理將會直接影響工程施工進度，增加施工成本的基礎上，影響工程質量。此外，如果設備和管道安裝布置不科學，導致工程無法滿足工藝要求，將會埋下安全隱患，甚至導致安全事故頻繁發生。由此可見，隨著化工企業大規模的生產的擴大，以及工藝流程的日益復雜化，設備和管道設置變得愈發的關鍵。

1.2 管道材料優化設計的必要性

在化工工程中，管道作為連接各種設備、容器并介質輸送的重要基礎設施，由于不同位置的管道需要接觸不同化學性質、物理形態和相應溫度和壓力的介質。而在化工企業生產中所運用到原材料以及產品都具有腐蝕性強的特征，再加上工藝條件下的高溫高壓等條件，只有管道材料具備一定的耐腐蝕性能，才能確保生產過程中安全性。另外，化工工程的管道大部分都是架空設置，加上管道內部介質流動和壓力管道都需要承受較大的工作壓力。因此，管道材料必須具備最佳的物理性能顯得相當關鍵。

2 化工工程的管道和設備安裝工藝分析

在化工管道安裝工藝中，應該提前做好準備工作。科學布置化工工藝管道，制定合理的安裝計劃和方案，確保管道安裝過程中的安全和質量。

其一，工藝管道的布置，需要確保其具備較大的可操作性性和維護性，避免化工管道設置于特殊位置，遠離部分設備即將拆除或是設備即將抽出的位置[2]。同時，化工工藝管道的布置過程中，盡量不放在吊裝孔位置周圍，防止對管道形成一定的危險。

其二，在管道安裝中，涉及到參數較多，如管道高度、環境參數以及距離等等，這些都需要嚴格安裝國家相關工藝要求進行，結合現場實際情況去合理安排安裝順序，同時以安裝規劃圖為主要依據，防止管道布置過程中發生相互影響和阻礙的問題。

其三，管道安裝中要全方位考慮各種組件、隔熱層以及焊接等影響因素，確保管道之間的間距與實際相符，倘若管道內沒有設置隔熱層，那么管道之間的應該保持在50mm以上。最后，要對管道內發生的位移現象引起重點關注，適當增加管道之間的距離，如果沒有嚴格的工藝要求，則可以通過管道架空鋪設方式，部分管道在穿越其他物體時，則需要在管道孔洞位置設置套管，在空隙處填充軟質的材料[3]。

3 管道材料優化設計方式和注意要點

3.1 管道材料的合理選擇

現如今，國內常見的化工設備都是碳素鋼、低合金鋼和不銹鋼材料構成。通常情況下，以下規定都是合理的，當鋼板厚度在8mm范圍值內時，應該盡量選擇碳素鋼板，或者對剛度和結構有強度要求的設備則選擇普通碳素鋼，再根據它的壓力、溫度以及介質等條件，分別選用Q235-A，Q235-B，Q-235-C等鋼板。上文提及到，化工工程生產中還會產生一些對人體有害的物質，因此在材料選擇時，應該考慮其實用性和是否具有有害物質兩方面。

其中首要的是管道材料的實用性，只有確保了材料的實用性，才能保證工程高效順利的完工。其次則是材料的經濟性，將兩個關鍵問題考慮在其中才能達到最佳的安裝效果。最為關鍵的是在管材實用性考慮過程中，一定要對材料的耐腐蝕性有一個全方面的了解，除了了解在使用過程中管材受到一定磨損外，還要考慮管材的抗磨損性能[4]。

鋯在醋酸工業中應用范圍十分廣泛，也通常被作為管道、容器的應用材料，而實踐中發現，鋯在醋酸工業中腐蝕性能較低，在醋酸行業得到長期的應用，但如果在其他化工工程中使用，還需要結合實際情況進行管材合理的選擇，同時還需要根據相關經驗充分考慮其耐磨性，將以上問題考慮進去后，最后再考慮經濟性，在管材滿足所有要求的基礎上，才能促進經濟效益的提升。

3.2 管道材料選擇的注意要點分析

在化工工程進行生產中，最為關鍵的管材優化設計，在設計前應該充分考慮材料是否具備抗腐蝕和抗磨損的性能。還需要注意的是每一項生產中所產生的壓力是不同的，在不同壓力作用下，管道的選擇也有所不同，必要時需要根據實際需求選擇一些特殊工藝進行管道、設備以及容器的連接。比如，需要承受GC1的壓力水平，需要的無縫鋼管則是GB5310 GB6489等，如果采用GB8163管道，需要尤為注意的是，從管道超聲上的需求去分析，其目的是為了避免管道存在部分一些不容易被肉眼觀察到的裂縫或裂痕，這樣才能在化工工程中達到最佳的應用效果，也比較符合應用要求。另外，在化工工程生產中溫度達到452℃高溫時，則不允許應用碳結構和碳錳鋼等這兩種材質的管道，其管道無法承受太高的溫度[5]。只要在化工實踐管道數據的選擇中注意以上問題，就可以對化工管道的數據規劃進行整體歸納與優化，使其達到化工生產最佳的應用效果。

4 結束語

綜上所述，我國化工行業相比起其他行業，取得了不小的進展，但仍然存在著很多弊端問題。與此同時，化工工程在建設過程中應該要對管材的選擇和優化設計引起重視，一旦管道設計不合理，將可能會產生有毒物質，進而危及到生產人員的生命健康。其次，本文在管道材料選擇和設備布置方面的研究和分析還存在著很多不足之處，筆者希望能夠通過自己的淺談能夠為我國化工行業的進一步發展提供部分借鑒和參考。

參考文獻：

[1]蘭江安.化工工程設備布道與管道材料的優化設計舉措[J].科技資訊，2019，17（20）：61-62.

[2]許才盛，孫明剛，肖鳳祥.化工工程設備管道與材料優化設計[J].化工設計通訊，2019，45（03）：118-119.

[3]李曉星.化工工程的設備布道與管道材料優化設計[J].化工管理，2019（05）：40-41.

[4]張吉星.化工工程設備管道與材料優化設計研究[J].化工管理，2018（36）：37-38.

[5]戴承波.化工工程設備布道與管道材料的優化設計[J].化工設計通訊，2018，44（02）：90+243.