化工工艺及化工设备适应性设计

卢黎明

天津辰力工程设计有限公司，天津300400

摘要：我国的化工行业在近几年来获得迅猛发展，从而使产品质量、效率等方面获得大幅提升。化工工艺与化工设备与设计方案之间存在直接关系，若不进行科学、合理设计，将会对化工工艺与设备的使用效果产生影响。因此应使化工设备结构更加合理，化工生产工艺更加完善，从根本上提升化工生产的综合效率。

关键词：化工工艺；化工设备；适应性

1化工工业与化工设备适应性设计的重要作用

化学工业的先进性与化学工艺的可靠性是推动化工产业进步发展的基本保障，随着技术的日新月异，生产原料不断丰富，生产条件日趋复杂，生产技术日益提高，化工生产日趋庞杂，其存在的风险也是节节攀升。同时，部分化工原料本身就是有毒物质，会在生产过程中对人体产生极大危害，而劣质的化工原料更是会引发安全事故。为提高化工产品的质量，减少其对环境带来的影响，保障人民的生命健康安全，深化化工工艺的进步与化工设备的更新相适应显得十分重要。

2化工工艺设备适应性的设计思想

随着国内和谐社会以及绿色环境建设进程的推进，化工领域的设备设计工作也应向着该方向发展，以适应时代的需求。化工工艺设备的适应性设计思想主要包括以下几个方面：

2.1绿色设计

在化工生产车间，噪声污染特别严重。而噪声的主要来源是生产设备工作时产生的震动。因而在化工设备设计之初就要考虑到这一问题，对相关零件的尺寸进行改造，同时适当的添加部分紧固零件，尤其是U形管的紧固处理，限制化工设备的噪声。根据GB12348—2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》，化工企业的噪声应控制在85dB之内。

2.2安全设计

相对其他行业而言，化工生产的危险性相对较大，工作人员常常接触高温、高压以及强腐蚀性物质。因而在化工设备设计的过程中，应对设备进行针对性处理，使其能控制高温、高压物质，最大限度地避免易燃易爆等危险品发生危险。在对化工设备进行设计的过程中，应注意在重要的管道节点进行密封处理，如添加密封圈等措施，最大程度降低泄漏事故的发生。

2.3耐用设计

随着我国科学技术的不断提升，化工领域内相关设备的更新换代速度较快，因此在化工工艺设备设计之初就应充分考虑到这一层面。在设计期间，充分考虑到化工设备的使用年限以及各个零部件的使用寿命，使设备在使用年限期间充分发挥作用。在后期的维护或修理过程中，也可及时方便地进行统一替换。

2.4低能耗设计

随着我国经济水平的不断提高，能源消耗与环境污染问题日趋严重，在可持续发展战略指引下，各行各业均在积极改变高能耗的传统工作方式，所以化工企业更应注重设备能耗，将低能耗作为设计目标。在化工工艺及设备适用性设计过程中，在不影响设备正常工作的同时，将低能耗作为第一设计理念，采用科学的设计方式，从最基础的零部件入手，实现低能耗生产。

3化工工艺设备适应性的设计方式

3.1对工艺参数严格控制

只有严格控制工艺参数并对其不断优化，才能加强化工工艺生产水平，确保化工生产过程的安全性与可靠性获得提升。在化工工艺生产过程中的相关参数主要包含物料配比、流量、压力等多，同时为了确定相关工艺参数，还要充分满足物料的实际反应速度、平衡转化率等多方面要求。从而充分满足工艺加工需求，使化工工艺获得完善与升级。尤其在控制烧碱蒸发装置过程中，主要控制的方面包含蒸发器的压力与温度，在设计中必须合理分配蒸发器的压力与温度，才能为化工生产工艺的顺利运行提供保障。

3.1.1温度因素

温度作为化工生产过程中控制的重要参数之一，在化工工艺的各个化学反应中，都会需要相应的反应温度，只有对温度与反应严格控制才能确保化工工艺生产的质量，还可以减少大量能源、资源消耗。温度增加速度较快，无论温度过高还是过低都会使相关设备发生故障温度过高会造成剧烈反应发生，甚至还会导致爆炸安全事故的发生。若温度较低，会使反应速度减慢，严重时还会形成反应停滞问题，此时若温度恢复常规状态，由于物料还没有发生反应从而形成大量积累，最终形成爆炸。因此严格控制温度，才能加强化工生产过程的安全性与可靠性。因此，要在化工工艺设计过程中加强参数控制力度，进一步加强化工工艺适应性。

3.1.2压力参数

压力作为化工工艺中十分重要的控制参数之一，尤其在烧碱蒸发工艺生产过程中，通常会使用真空蒸发的方式，主要发挥的作用包括提升蒸发器中有效温差、减少汽耗、减少二次蒸汽的饱和温度、避免对设备与材料形成严重的限制。另外，整体系统还会受到冷凝器真空度因素的影响，其也作为重要参数，但也有较多因素对其产生影响。如表面冷凝器的回水温度，会跟随水饱和蒸气压的增加而上升，不同季节时表面冷凝器也会含有相应的循环水量。尤其在夏季高温状态下，从而使表面冷凝器中循环水量获得增加，但在秋季或冬季，由于周边环境温度影响，可以在设计过程中降低一定冷凝器的循环水量。表面冷凝器还会发生不凝气的现象，若时间较长，会在表面聚集较多冷凝气，从而使真空度无法达到生产标准，还会稀释成品中的碱浓度，耗费较多能源。因此进行设计时，应将不凝气排放管与水环真空泵入口管线相连，最终通过水环真空泵排除。

3.2设备结构方面的适应性设计方案

在进行烧碱蒸发加工时，经常会采用逆流降膜蒸发工艺，蒸发器为立式降膜蒸发器，将碱液加入到蒸发器的顶部，通过重力可以使其沿换热管内壁向下流动达到液膜状态。降膜蒸发器运行时，物料为持续向下的加速状态，从而解决加速压头小于升膜蒸发器的问题，沸点不会大幅上升，料液与蒸汽之间的温度存在很大差距，因此会进一步加强传热效果。为了使各个管中的碱液分布均匀性获得提升，使用降膜分布器，也可以将其称为造膜器。碱液经过管内壁流下并蒸发后，为了达成浓度要求，要设计足够长度的管子，从而加强传热效果。在对碱液完成加热后，可以将其转换成汽液两相并进入蒸发分离室，之后将汽液分离，经再次蒸发后，从丝网除沫器通过由分离室侧面排出，在进行浓缩处理后，从底部抽出碱液。对于制碱工业来说，将腐蚀性烧碱作为主要工作介质时，主要考虑的问题为设备的耐腐蚀性能。镍、镍合金的强度都十分理想，还具备较强的塑性、韧性、冷加工性能、焊接性、耐腐蚀性，从而在烧碱工业设备中经常会使用镍材作为主要材料。将镍加入到强碱溶液之后，会在表面形成一层保护层，即使处于高温环境中也可以维持十分稳定的状态。因此会将其广泛使用在进行烧碱制造生产的蒸发器等相应设备中。

3.3对设备结构安全性严格检验

无论是化工设备还是其安全性，都直接影响化工工艺的完整性与实效性，以及操作人员的人身安全。压力容器作为工业设备的重要组成部分，处于特殊工作环境下，例如具备较高压力或温度等。与此同时，物料进行持续运动的过程中，会对压力容器产生更多的物理与化学作用，从而使容器极易发生腐蚀、渗漏等情况，这些原因会降低化工工艺生产水平，还会对操作人员的生命安全产生危害。因此无论是设备自身存在的缺陷问题，还是压力容器在实际使用过程中产生的缺陷问题，若不其及时发现并完善解决，会使压力容器的使用过程存在极大安全隐患。因此应对压力容器进行定期检查，才能确保压力容器的运行可靠性。但从目前实际情况来看，通过对国内、国外相关标准的研究与分析，发现都没有对压力容器的具体结构进行较多限制，压力容器结构具备很强的灵活性，因此设计人员需要将实际生产情况作为基础，结合实际的化工工艺，才能加强设计合理性与设计水平，从而加强化工生产工艺的优化与调整，加强生产质量与效率，减少能耗。

4结束语

总之，化工生产过程中相关设备的主要作用在于为化工工艺服务，其生产效率以及生产工艺的科学含量都是由生产设备所决定的。其设备适应性能的优劣将决定着化工生产过程中的安全性能以及效率，因而相关技术人员应对实际生产过程进行充分观察，并结合自身的实际经验，对设备进行优化改造，增强其适应性能，实现化工领域高效安全的生产。

参考文献

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