化工設備管道與材料優化設計

吳靜謐 劉蘋蘋 韓瑞

摘要：隨著時代的發展，我國化工的建設范圍逐漸提升，在此過程中，要想保證化工工程建設質量，就需要對化工設備管道以及管道材料展開優化設計，這種方式能夠保證化工工程建設的全面性。由于有些化學物質具有一定的腐蝕性，因此在化工設計和施工過程中，需要保證設備管道的建設質量，將化學物質對設備管道的影響降到最低，進而提升化工工程的建設質量。

關鍵詞：化工工程設備管道;管道材料;優化設計

一、化工設備管道的優化設計

1.1重視設備與管道布置

化工項目設計中，依照工序要求選擇適宜的設備及管道布局。設備、管路與各附件需要滿足工序的基本需求。由于化工項目自身生產的特點，其設備與管道之間的配置則需要滿足實際生產安全要求，并區分各類設備管道類別。同時對有關設計方案進行合理的優化，在一定程度上能夠降低項目投資。此外，設備與管道的設計與布局也將影響整個項目生產與建設。一旦設備與管道布局存在問題，在建設中需要改變設計，增加不必要的成本;如果設備和管道布局不科學，生產中會留下安全隱患。因此，必須要重視化工工程設備和管道的布設，提升其合理性和科學性。化工設備設計在露天環境下使用時，要滿足考慮通風和泄露等問題。例如泵設計時，要保證其排列順序的合理性和規范性，保持泵出口方向一致，閥門集中布置，有泄露風險的地方可設置圍堰。

1.2化工設備的優化設計

第一，要與化工項目工藝設計基本要求相契合。在設備實際設計過程中，要先明確生產流程。針對同類設備可集中進行設計，同時其位差也要滿足相應的要求;第二，對各類化工設備實施合理的優化設計。我們將設備分為主設備與輔助性設備，對兩種設備的具體位置進行合理優化，確保企業生產安全;第三，化工設備優化設計時，要高度重視有關設備的腐蝕和磨損狀況，生產中應定期對設備進行檢修，排除安全隱患;第四，化工設備設計要使其外觀保持整齊美觀，從而打造更為良好的工作環境。

1.3化工管道優化設計

第一，化工工程管道設計時，要處理好管道的架空，從而達到應用功能質量和節約空間的主要目的;第二，在對化工管道進行布置時，應嚴格控制管道之間的距離;第三，要嚴格控制化工管道安裝的具體位置，在安裝管道時還需要盡量避開吊裝或是拆卸區域;第四，針對沿地面管道的安裝，我們應避免發生跨越設備及建筑行為;第五，對固體類管道來說，在實際安裝中彎曲半徑進行控制，一般情況下，彎曲半徑應盡量控制在管徑五倍左右。另外，管道的排放氣應遵守相關法律及標準。

二、化工管道材料設計控制要點分析

2.1耐溫管道材料

化工管道在實際應用過程中常會運輸化學類物質，該類物質對其管道性能有著極為嚴格的要求。溫度是其中非常關鍵的參數，具體設計需要重點分析管道材料在溫度下的變化，進行合理設計。一般情況下，溫度超過350℃則屬于高溫，其中碳素鋼的極限溫度則為425℃，在該范圍內碳素鋼則會發生碳化現象，想要規避碳素鋼碳化問題，則要管道輸送需要選擇適宜的溫度。當溫度超過碳素鋼的極限溫度時，要想保證材料安全則可以選用沸騰鋼和碳元素類鎮定鋼。低溫狀態下，管道材料可選擇12號鋼，其最低耐受溫度可以達-40℃;運輸介質的溫度一旦小于-20℃時，管道材料則需要依照有關標準對低溫性能進行測試與分析，確保其能夠滿足有關要求。

2.2對于硫酸管道選用的材料

設計人員要結合輸送介質的特性，應充分考慮流體易燃易爆、腐蝕性等性質，對管道進行合理的選擇，避免發生安全問題。對于高濃度的硫酸，除考慮流體本身的性質外，還要考慮管道內外壓力與溫度。通常，輸送硫酸時，溫度控制在25℃左右，壓力保持在0.25MPa內，同時應維持穩定的流速。硫酸流速度不宜過快或速率不均勻。

2.3對于鹽酸管道選用的材料

對于高濃度的鹽酸運輸，可以選取聚丙烯管道材質，該類材料具有一定的耐腐蝕性。聚丙烯管道具有良好的耐壓性，在管道一定的內外壓力下，聚丙烯管道表現穩定。聚丙烯管道不易斷裂，還能夠很好避免液體泄露，并且其密度小，自重輕，便于施工、運輸。在耐久度與應用方面，聚丙烯還具備耐用的優點，且材料成本低。但該類材料容易老化，一旦老化，其材料特點發生變化，就會降低材料自身的功能。

2.4氧氣類介質管道材料

輸送介質為氧氣時，應重視氧氣的溫度、壓力和流速等方面的參數，由此選取最佳的管材類型。一般情況下，輸送氧氣采用碳鋼或不銹鋼等材料。此外，氧氣是助燃物，當氧氣與其他氣體混合后，形成爆炸性氣體，很可能發生爆炸等問題。因此，我們要重視氧氣管道材料的選擇，并控制氧氣的流速和壓力。通常，在壓力較低時，選取碳鋼類材料，而在壓力過高時，選擇不銹鋼類材質。

三、結語

總而言之，隨著人們對化工設備及管道的關注程度不斷增加，怎樣有效保障化工設備的管道設計質量是所有工作人員應該重點考慮的問題。文章通過對化工設備材料優化設計以及管道優化設計方案進行探討，以此來實現提升化工設備管道以及材料設計質量的效果，從而有效保障化工設備管道設計工作的安全性。由此可見，對化工設備管道以及材料的優化設計方案進行研究，能夠給后期化工設備管道以及材料設計的發展奠定堅實的基礎。

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