化工工程的设备、管道布置与管道材料优化设计

李明波

511381198608142739

摘要：近年来，随着社会建设的不断发展，我国化工业发展迅速，设备、管道的布置和管材选择既对化工企业生产有直接影响，还会对设备检修、设备保养、生产周期产生影响，进而影响该化工企业的经济效益。基于此，化工企业工作人员需根据相关规定设计出切实可行的方案，同时根据标准及生产实际情况进行优化，在保障安全生产基础上，减少成本投入，完成化工生产。对设备、管道的布置、管材的重要性进行阐述，并论述设备、管道的布置和管材选择的一般标准，以某公司为例分析设备、管道布置的优化设计以及分析管材优化设计内容，以期为化工企业工作人员提供帮助。

关键词：化工工程；设备；管道材料；优化设计

引言

化工工程是一个高度综合性和技术性的领域，涉及广泛的工程设计和管理活动。其中，设备及管道的布置是化工工程设计中的关键环节，它直接影响到工厂的运行效率、安全性、环境影响以及经济成本。

1化工工程中设备、管道的布置和管道材料设计的重要性

设备与管道布置的重要性对于一项化工工程设计工作来说，生产工艺是设备与管道布置的选择依据，也是设计基础，因此，设备功能、主要设备、仪表之间的关系必须满足工艺流程。一项化工工程的生产需经过多道工序，所使用设备也较多，其中包括危险性高的化学物质、管道，为保障安全，化工工程的设备、管道布置必须符合安全生产规范，做到分区管理容器、管道，也可以设置相关保护装置或防护装置。除此之外，化工工程设备、管道的布置与管材设计对经济性有直接影响，化学生产工作中，设备、管道的布置直接影响该化工工程的施工进度与质量；设备、管道的成本很高，占据化工工程企业投资额的主要部分，对化工工程有很大影响，如优化设备、管道的布置和管道材料设计即可在保障安全的基础上，减少投资，提高回报率。对于化工工程来说，如不能合理地设置管道等设备，就会让安装技术失去作用，实际安装时，工作人员就必须对其进行更改，既延长工期、增加损耗，又增加成本。此外，化工工程设备、管道布置方案不合理会让该工程工艺达不到标准，进而衍生出相应的安全隐患，对化工工程安全生产与经济性造成影响。可以看出，设备、管道的布置与管道材料优化设计对化工工程的重要性。材料设计的重要性管道材料是化工工程安全生产的关键因素，以前相关企业忽略管道材料及设计工作，实际生产中，往往产生各种安全问题，影响企业利益。现阶段，相关企业认识到管道材料的重要性以及设备之间不同管道的作用，越来越重视管道材料设计。化工企业生产环节中，原材料经过加工生产环节形成最终成品。原材料及最终成品均具备腐蚀特性，管道材料需具备抗腐蚀性，加工生产环节的温度、压力因素也对管道材料有一定要求，因此，必须重视管道材料设计工作，才能保障生产环节安全。

2设备、管道布置的一般准则

2.1管道设计原则

管道系统在化工工程中是至关重要的，负责高效、安全地输送流体。确保管道设计满足所有安全规范，考虑压力、温度和流体特性，以防泄露和爆炸。设计应保证最小的压力损失和流体流动的高效性，避免不必要的弯头和过长的管线。管道布局应便于操作、检查和维修，保持足够的空间用于设备和管道的维护；设计时考虑未来可能的系统扩展或修改，保证管道布局的灵活性。考虑环境因素，如温度变化、腐蚂和振动，以保证管道的稳定性和耐用性。管道布置的优化策略为了提高化工工厂的整体效率和安全性，管道布置应采取以下优化策略，通过合理布局减少管道的总长度，降低材料成本和流体传输损失。根据流量需求合理选择管道直径，平衡成本和流体动力学性能。尽可能集中布置管道，减少空间占用并便于维护。采用模块化设计理念，提高管道系统的灵活性和可扩展性。管道材料的选择和应用管道材料的选择对于确保长期运行的可靠性和安全性非常关键：根据输送介质的化学性质和操作条件（如温度、压力），选择合适的管道材料，如碳钢、不锈钢或特种合金。耐腐蚀和耐磨损性：对于腐蚀性或磨损性流体，选择具有高耐腐蚀性和耐磨损性的材料。在满足性能需求的前提下，考虑材料的成本效益和市场可用性。

2.2设备布置原则

设备布置应满足化工工程生产、工艺等各方面的需求，同时保障生产全过程的安全。第一，化工工程中所使用的设备不同，每一种设备的功能也有所不同，这也代表每一种设备的安全等级也有所差异，化工企业需结合设备功能及安全等级做好分区布置。在化工企业生产过程中，必须保障设备之间、消防通道之间的距离符合标准，同时企业需根据当地气候特点确定位置关系，杜绝设备引燃等安全问题。第二，化工工程的设备布置设计需考虑工艺流程、空间关系、接口等，无论如何安排空间位置，都必须以工艺为原则。第三，设备布置设计需把该化工工程的技术方案作为主要参考因素。为让设计方案有效实施，可结合化工生产实际环境进行设计，重点考虑吊装设备是否可行，预留的维修通道是否合理。第四，设备布置地点应以室外为主。因化工企业生产过程中，极易引发火灾或爆炸等事故，而露天环境安装既有利于设备通风，还能为消防工作提供便利。此外，室外环境还能减少土地使用面积，为化工企业节约成本。第五，设备布置应考虑外观。如该企业设备整洁、完整、整齐，就能让工作人员更精准、快速地开展一系列生产工作，还能降低操作误差。布置相关容器时应根据一定规律或原则，以便工作人员拿取，减少工作失误。

3管道材料优化设计

3.1管材优化设计

现阶段，我国大多数化工企业均以性能、使用寿命为重点，选择适合的管材，使用最多的管材有低合金钢、碳素钢和不锈钢。从安全生产角度看，化工企业的管材选择必须考虑钢板厚度、刚度、结构。如该化工企业所使用的钢板厚度小于0.8cm，就应选碳素钢板。如化工企业管道强度较高，就必须根据压力、温度等进行选择。化工企业生产时会产生压力，由于企业所使用原材料、工艺均有不同，对管道要求也有所不同。如管道需承受C1级压力，建议选择钢管，切勿使用铸铁、碳素钢。从企业角度看，可参考铸铁或碳素钢市场价格，选择价格低廉质量最优的管材，达到安全生产与扩大经济效益的目的。需要注意的是，化工企业生产过程中容易泄漏有毒气体或物质，尽量选择无缝管材确保工作人员及生产环节安全。如该化工企业生产过程需使用具有腐蚀性的材料，就不应选择金属管材，以防发生安全事故。

3.2设备与管道的集成化设计

集成化布局设计在化工工程中指的是将设备和管道的设计与布局过程紧密结合，以实现最大程度的效率和安全性。这种方法考虑了各个组件之间的相互作用和依赖性，以及它们对整个工厂流程的影响，集成化布局的关键要点包括：通过合理布局实现空间的最大化利用，同时确保安全距离和可访问性，优化物料流动路径，减少原料和产品的传输距离和时间。保证布局的灵活性，便于未来的扩展或改造，确保各设备和管道之间的互操作性和协调性。

结语

针对化工企业生产的安全问题和经济性，工作人员应结合生产工艺、原材料特性、生产实际等布置设备和管道，并选择适合的管材，以保障其耐腐蚀性、抗高温性。生产过程中，原材料、生产环节均易产生有害物质，工作人员需了解生产工艺、管材特性，并在安全生产的基础上，优化设计设备、管道的布置和管材，让化工企业安全生产的同时，提高经济效益。

参考文献

[1]邢嘉欢.化工工程的设备布置与管道材料优化设计[J].辽宁化工，2023，52（11）：1627-1629+1638.

[2]吴多鹏.化工机电设备安装控制与管理探讨[J].设备监理，2023，（03）：78-81.

[3]马明华.化工工程建设设备安装[J].城市建筑空间，2022，29（S1）：459-460.

[4]郝培波.化工工程的设备布置与管道材料优化设计[J].化工管理，2023，（12）：150-151.