化工工程的設備布置與管道材料優化設計

郝培波(中海油石化工程有限公司，山東 青島 266101)

0 引言

近些年，我國的化工行業迎來了快速發展的良好局面，其帶來了眾多益處，使人們對其高度重視。但是，在實際生產中倘若不注重管理方面的強化，或無法科學合理的規劃設計以及恰當的選取施工材料，可能導致各種事故，引起有毒有害、容易燃爆和較強腐蝕性的物質嚴重污染環境，使人們身體受到傷害。

1 在化工工程中設備的布置和管道材料設計所具備的重要性

1.1 設備以及管道的合理布置所具備的重要性

在化工工程的有效設計過程中，設備以及管道的具體布置主要是通過生產工藝的實際要求展開合理選擇和有效設計的，所以，設備所具有的功能、管道、關鍵設備以及儀表等各個附件之間存在的連接關系均必須對生產工藝整個流程的實際需求做到滿足。此外，因為化工工程具有一定特殊性，在生產過程中會有多種危險系數較高的化學物質、多種壓力容器以及管道。因此，在設備以及管道的實際布置中必須符合安全生產的一切要求，必須合理細致化的分區域存在不同類型的各種容器、設備以及管道，在必要情況下設置有效的安全保護裝置以及防護設施。此外，設備以及管道布置的終極設計方案在工程建設的經濟方面具有直接決定權，一方面，在工程的整體投資中，化工工程中所需的設備以及管道材料等方面的成本具有很大占比，因此有效優化設計方案能夠使工程投資實現最大化減少。另一方面，設備以及管道的合理布置計劃對工程的實際施工和后期的正式生產具有直接影響，首先，倘若設備以及管道的有效布置缺乏合理性，會導致設備和管道在實際安裝中缺乏可行性的技術，需要在實際施工中對設計進行臨時更改，甚至可能需要對設計方案展開大范圍的變更，勢必會延誤工期，進而使成本支出得到變相的增加。其次，設備和管道缺乏科學性的布置，則會使工程無法達到實際的工藝要求，甚至會一再的出現故障或者出現安全隱患，進而對化工工程產生經濟效益的影響。因此，基于現階段化工企業不斷的擴大生產規模，且工藝流程逐漸走向復雜化，設備以及管道的有效布置顯得尤為重要[1]。

1.2 管道材料設計的重要性

在化工工程的建設中，管道的作用在于有效連接各種不同的設備、儀表和容器，并快速的輸送介質，其是一項重要的設施，因此，管道位置的不同，需要接觸到各種不同的介質，其中介質具有各種不同形式的物理形態、化學性質以及溫度和壓力。然而因為化工企業在實際生產中所需要的原材料、半成品以及成品等一般具有非常強的腐蝕性，同時在生產工藝中需要通過高溫和高壓等特殊處理，進而要求管道材料必須具備較強的抗腐蝕性，才能使生產得到安全的保證。此外，在化工工程中對于管道的布置通常采取架空方式，同時管道內部由于介質的流動以及產生的壓力，導致管道必須承受非常大的作業壓力，所以，要求管道材料必須具備一定的物理性能。

2 化工工程的設備以及管道合理布置的原則

2.1 在布置設備過程中堅持的基本原則

在化工工程建設中設備布置是一個十分關鍵的環節，因此，在化工工程的實際建設過程中必須對設備展開合理的布置，通常情況下需要嚴格按照以下幾點原則：

①場地的合理選擇。盡量選擇相對寬闊且露天的地方來展開設備的合理布置，主要原因是在化工實際生產中容易產生各種有毒有害物質以及腐蝕性較強的氣體，如果選擇在封閉的環境中則可能嚴重威脅到工作人員的人身安全。所以，盡量選擇具有較好通風性的區域，同時必須切實落實安全防范工作[2]

②規范設計外觀。為了使運作過程中發生錯誤現象的可能性實現減少，在化工工程中有效布置設備時，必須盡可能的具備一定的整齊性和規范性，按照正確順序一一擺放，進而使其外表表現的更加美觀。

③合理布置設備。在化工工程的實際建設過程中所涉及到眾多種類的設備，在具體布置過程中必須遵循工藝設計的相關要求，首先需要對生產過程做到有效把握，然后根據這個特定的順序來合理布置設備。盡量將同一類型的設備做到集中布置，當然必須使其具備合理性，只有合理且規范化的布置設備，才能使后續工作的得到順利開展的保證。

④分區域布置。每種設備都具備了自己獨特的功能，在設備的具體布置過程中需要充分考慮到每種設備所具備的性能，根據性能的不同將其在不同的區域中展開相應的分配。例如，為了防止因為化工事故的發生而產生多米諾效應，在針對主要設備進行布置時需要考慮到對其有輔助作用的設備，在主要設備附近的下風口處的安全位置安裝輔助設備。這樣不僅使布置效率得到了提高，而且使布置具備了較強的合理性。此外，梯子的布置同樣是一項重要工作。首先需要將梯子放置于面朝塔壁的位置，高度盡可能設置在3～10 M之間。如果因為實際需要不得已必須增加梯子高度時，則需要考慮布置休息平臺。

2.2 在布置管道過程中堅持的基本原則

在化工工程中布置管道時需要遵循的基本原則是：首先，管道的有效布置必須符合工藝流程，同時在實際布置過程中盡可能使管道處于架空位置。其次，在管道的實際布置過程中必須保持一定的距離，對于管道的凸出部位而言，則管道之間必須保持25 mm以上的安全距離。第三，管道在實際布置時氣體的進入位置通常是在主管道的上方處，管道的布置位置不能選擇在吊裝孔內以及拆卸區。第四，需要沿著底面布置管道時，不能違背工藝裝置要求展開布置，不能在其他設備和建筑物上進行跨越以及穿越。第五，用于固體物料輸送的管道，其彎曲半徑必須保持在工程管道直徑的5倍之內。同時用于氣體排放的管道必須達到相關規定標準。

3 優化化工工程設備布置的策略

在化工工程的實際建設中，必須深刻認識到合理布置設備所具備的重要性，不斷仔細觀察以及掌控實際施工中的具體狀況，根據實際情況采用科學、合理的手段優化設備的布置。細致化講，在優化設備布置的過程中不能偏離工藝設計的具體需求，特別是設備布置的實際順序以及流程，必須高度符合國家要求、設備正確的安裝流程以及使用過程中的注意事項等。例如，在布置同一類型的設備時，盡可能選擇集中安裝的方式，利用位差使設備之間存在順序以及關系得到較好體現。同時，由于設備具有各種不同的功能，在布置這類設備時，需要對設備的實際運作需求做到深入了解，多數設備并非是以單獨形式存在的，其可以組成一個設備體系，主要由主要設備和輔助設備兩種組成，其中輔助設備的安裝必須與主要設備保持在一定安全距離范圍內，一般布置位置選擇在主要設備的下風處。此外，多數情況下，化工工程的設備需要選擇在露天環境中展開布置，在實際布置中需要從風向以及空間利用方面展開考慮，同時根據實際的場地情況對設備位置進行合理的優化，使空間利用得到優化[3]。

4 優化化工工程管材選擇的策略及注意事項

4.1 管道材料的選擇

我國化工工程的實際施工技術所制定的規范標準中明確提出了管材選擇方面的要求，處于不同的壓力、溫度以及生產工藝下，無論是管材的性能和直徑，還是壁厚等各方面的參數均必須表現出各自的差異，因此，在實際優化過程中，必須嚴格按照技術規范的相關要求。每種管材均可以用于各種環境當中，但是，隨著我國科技的不斷進步，在實際化工工程中，除了鋼管材的有效應用之外，其中化工玻璃以及復合型管材等有著一定的耐磨性和耐腐蝕的幾大優勢，可以根據具體情況展開合理的選擇。在實際優化過程中，可以立足于管道所處的實際溫度、壓力以及介質的傳輸等層面展開考慮，不僅需要使管材具備耐腐蝕性，而且其附件也必須具備一定的耐腐蝕性。與此同時，需要對管材進行加工性能的優化，在施工過程中由于現場的施工環境具有一定的不確定性，可能需要現場加工以及改造管材，進而達到管道布置的實際要求，這就要求材料必須具有較強的加工性能，以便于管材能夠更快的適應。此外，在化工實際生產過程中，考慮到眾多產品和所需的原材料有著一定的腐蝕性，在選擇管材時必須深入分析其性能指標，而且需要體現出在實際生產的不同環節對管材性能提出的不同要求，深入分析處于具體環境中的管材性能，例如，在生產的整個過程中，其中只有一道工序要求管材必須達到GCI水平，則在選擇管材過程中必須對這一環節的生產工序的具體情況展開特殊考慮，同時在管道的實際布置中，需要多次檢測管道的質量以及安全，結合實際環境深入分析管道能否達到實際生產中的高壓以及高溫等方面的要求標準，進而保證管材的實際承受能力符合化工工程的相關標準。

4.2 管道材料的注意事項

在化工的實際生產過程中，管道是一項最為基礎性的設施，其性能的好與壞對工程的的質量有著直接關系，如果選用缺乏合理性或布置缺乏合理性，都可能引發安全事故。因此，在實際選用的過程中瘦小必須深度考慮其性能，例如，是否具備一定的抗磨損性能以及抗腐蝕性，同時，壓力存在的差異也影響著管道的合理選擇。倘若壓力達到GC1級時，則首選材料是無縫鋼管，如果存在特殊情況也可以選擇GB/T 8163，此時為了防止存在無法用肉眼識別到的一些裂紋，必須利用超聲波技術來仔細檢查管道[4]。

5 結語

由于化工工程中設備以及管道的合理布置與否，直接關系著生產過程中的工藝要求和具體的施工進度，因此，在正式施工之前反復多次的論證以及優化實際方案是一項重要環節，以保證實際施工的正常開展以及工作整體質量符合設計要求。